CN201229186Y - 一种智能涡街流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能涡街流量计，该装置包括内置旋涡发生体的壳体、带有探头的传感器、连杆、积算仪表；壳体与积算仪表之间通过连杆连接；连杆内部设有一端连接积算仪表，另一端连接接入壳体内部探头的传感器。其中，探头壳体的内腔直接放入压电陶瓷片，使压电陶瓷一端贴在探头壳体内腔的底部；按线板紧贴压电陶瓷另一端，并与探头壳体绝缘；压块紧压陶瓷片，在压电陶瓷与压块之间放置绝缘材料，压块与壳体焊接为一体或紧配合；两根流量信号导线和分别从压块和接线板上引出；探头中心腔体中放置铂电阻或热电偶温度传感器，同时引出两根温度信号线，并且还设有用来封装探头中心腔体和四根引线的有机玻璃烧结的封盖。

Description

一种智能涡街流量计

技术领域：

本实用新型涉及工业自动化领域，特别涉及一种温度补偿一体化的智能涡街流量计。

背景技术：

应力式涡街流量计是一种流体振动式新型流量计，当介质以一定速度流过三角柱旋涡发生体时，在三角柱体两侧后面产生一个交替排列的旋涡带，称之为“卡门涡街”。由于三角柱旋涡发生体两侧交替产生旋涡，于是在发生体两侧产生压力脉动，从而使检测体探头产生交变应力，封装在探头体内的压电晶体元件在交变应力的作用下，产生与旋涡同频率的交变电荷信号，放大器将这种电荷信号进行放大、滤波、整形，最后输出频率与介质流速成正比的脉冲信号，送至积算仪进行处理和显示。它具有测量范围广、压损小、性能稳定、准确度高和安装使用方便等优点；广泛应用于封闭工业管道中液体、气体和蒸汽介质体积流量的测量。

不过，当前工业自动化领域使用涡街流量计测量蒸汽时，由于市场上生产的涡街流量计本身测得的是体积流量，而贸易结算中蒸汽经常以质量计费，为将体积流量换算成质量，经常需通过复杂、繁琐的工艺流程完成；测量液体时又不能带温度补偿。

现有涡街流量计的结构如图1所示，由带有传感器旋涡发生体的壳体a1，探头a2，连杆a3，积算仪a4组成。其中，探头a2如图2所示，该结构是将一对压电陶瓷片a22粘贴在探头芯棒a23上后插入探头壳体a21中，然后在壳体a21内腔a24充装有机树脂填充料。实践证明存在以下问题：

(1)这种结构压电陶瓷a22为垂直放置，流量信号在压电陶瓷上的受力方向为管道水平方向，而工业管道振动干扰信号也为管道水平方向，水平方向的管道振动干扰信号迭加到水平方向的有效流量信号上，不易区别有用流量信号、干扰信号，所以流量计干扰大，抗振性能差。

(2)这种结构因采用有机树脂填充料封装，极易老化，特别长期高温情况下，有机树脂老化剥离，潮气进入探头壳体内腔a23，导致探头压电陶瓷绝缘下降损坏，有时有机树脂收缩导致压电陶瓷片a22脱离芯棒a23，所以这种结构探头寿命短，高温性能差；

(3)这种结构探头壳体a21的插入管道部分a25由于内腔是空的，管壁薄，使用中管道中流体冲击探头部分a25，经常发生探头部分a25折断连同压电陶瓷a22一起被管道中流体介质冲走，使用寿命短。

另外，现有技术中还公开了一种带温度补偿一体化涡街流量计(参见中国专利号：ZL200620048917.x)，它的特点为流量探头和温度探头分开，温度探头一端接入涡街流量计壳体内部，且采用外电源供电，结构上比较复杂。

实用新型内容：

鉴于上述技术问题，通过对涡街流量计探头受力方式、封装工艺，作了重大创新，本实用新型所要解决的问题是提供了一种耐高温，抗震性能好，具有温度补偿，可测量液体、气体、蒸汽的体积流量、质量流量、使用费用和资金余额等参数的智能涡街流量计。该装置将流量传感器和温度传感器设在同一探头内，并且依靠内电源供电，不需外配温度变送器，不需接线，结构更为简单，成本更低，安装使用更为方便。这样一来，彻底改变了涡街流量计不能直接测量质量流量的缺点。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种智能涡街流量计，包括内置旋涡发生体的壳体、带有探头的传感器、连杆、积算仪表；壳体与积算仪表之间通过连杆连接；连杆内部设有一端连接积算仪表，另一端连接接入壳体内部探头的传感器。

其中，探头壳体的内腔直接放入压电陶瓷片，使压电陶瓷一端贴在探头壳体内腔的底部；按线板紧贴压电陶瓷另一端，并与探头壳体绝缘；压块紧压陶瓷片，在压电陶瓷与压块之间放置绝缘材料，压块与壳体焊接为一体或紧配合；两根流量信号导线和分别从压块和接线板上引出；探头中心腔体中放置铂电阻或热电偶温度传感器，同时引出两根温度信号线，并且还设有用来封装探头中心腔体和四根引线的有机玻璃烧结的封盖。

另外，该涡街流量计的电路结构由单片机，以及与该单片机分别连接的3V锂电池内电源供电回路、温度采集回路、放大整形回路、键盘回路、LED显示回路构成。

本实用新型的有益效果如下：

(1)压电陶瓷3为水平放置，流量信号受力方向为垂直管道的上下方向，而工业管道振动干扰信号为管道水平方向，水平方向的管道振动干扰信号不会迭加到垂直方向的有效流量信号上，有效地区别了有用信号，干扰信号，从原理上大大增强了涡街流量计的抗振性能。

(2)压电陶瓷3上为绝缘材料4和压块6压紧，不会产生一般探头用的有机树脂填充老化，形变等现象，可靠性高，耐温性能好。

(3)引线端子封盖处用有机玻璃烧结，耐高温，不易老化。

(4)探头内置温度传感器10，向积算仪提供温度信号。

(5)与介质直接接触的探头部分14为实心不绣钢，不易折断。

(6)探头内封有压电陶瓷和铂电阻或热电阻温变传感器，可同时提供流量信号和温度信号给积算仪，积算仪内置有温度—密度表格，计算显示体积流量和质量流量，并且可根据需要计算显示使用费用、资金余额(人民币)等贸易参数。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为现有有技术涡街流量计结构图。

图2为上图所示现有有技术涡街流量计中探头的结构剖面图。

图3为本实用新型所述涡街流量计结构图。

图4为本实用新型所述涡街流量计中探头结构剖面图。

图5为本实用新型所述涡街流量计电路原理框图。

具体实施方式：

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图3所示，本实用新型所述的智能涡街流量计，包括内置旋涡发生体的壳体1、带有探头2的传感器、连杆3、积算仪表4；壳体1与积算仪表4之间通过连杆3连接；连杆3内部设有一端连接积算仪表4，另一端连接接入壳体1内部探头2的传感器。

如图4所示，探头壳体21的内腔22直接放入压电陶瓷片23，使压电陶瓷23一端贴在探头壳体内腔22的底部，按线板25紧贴压电陶瓷23另一端，并与探头壳体21绝缘，压块26紧压陶瓷片23，在压电陶瓷23与压块26之间放置绝缘材料24，压块与壳体焊接为一体或紧配合，流量信号导线27和28分别从压块26和接线板23上引出，探头中心腔体29中放置铂电阻或热电偶温度传感器210，测量温度信号，温度信号线211、212从210中引出，213为封盖，用有机玻璃烧结封装腔体29和引线，防止潮气进入腔体29，有机玻璃熔点高，耐高温。

参见图5，至于该涡街流量计的电路结构由单片机，以及与该单片机分别连接的3V锂电池内电源供电回路、温度采集回路、放大整形回路、键盘回路、LED显示回路构成。

整个装置的运行过程为：探头2通过内置的压电陶瓷将流量信号转换为脉冲信号，通过内置温度传感器测得温度信号，将流量信号和温度信号一起送到积算仪表4，积算仪表4将探头2脉冲信号由“放大、整形回路”将涡街流量探头来的微弱脉冲信号进行放大、整形送入PIC单片机中计数，“温度采集回路”实时采集温度信号送入PIC单片机，“键盘回路”为软件操作按键电路，“3V锂电池内电源供电回路”提供整机工作电源，单片机采用PIC微功耗单片机PIC16C73，积算仪内置有温度—密度表格，计算并在LCD显示体积流量和质量流量(m＝ρV、m—质量流量、ρ—介质密度、V—体积流量)，并且可根据需要计算显示使用费用，剩余金额。

例如：贸易计算中，蒸汽价格x＝2元/吨，使用费用A＝xm，剩余金额B＝充值额—使用费用A(其中m为涡街流量计测得的蒸汽质量流量)。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1、一种智能涡街流量计，包括内置旋涡发生体的壳体、带有探头的传感器、连杆、积算仪表；壳体与积算仪表之间通过连杆连接；连杆内部设有一端连接积算仪表，另一端连接接入壳体内部探头的传感器；其特征在于，所述探头的机构为壳体的内腔直接放入压电陶瓷片，使压电陶瓷一端贴在探头壳体内腔的底部；按线板紧贴压电陶瓷另一端，并与探头壳体绝缘；压块紧压陶瓷片，在压电陶瓷与压块之间放置绝缘材料，压块与壳体焊接为一体或紧配合；两根流量信号导线和分别从压块和接线板上引出；探头中心腔体中放置铂电阻或热电偶温度传感器，同时引出两根温度信号线，并且还设有用来封装探头中心腔体和四根引线的有机玻璃烧结的封盖。

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