CN208721168U - 电磁流量计 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电磁流量计，其包括：待测量的导电流体流过的测量管道；第一励磁模块，包括安装在第一基座上的2n个第一永磁体；第二励磁模块，包括安装在第二基座上的2n个第二永磁体，2n个第一和第二永磁体分别按预定间隔均匀地沿第一基座和第二基座的周向设置，其中每个永磁体的磁极的极性不同于与之相邻的永磁体的相应的磁极的极性；以及致动器。致动器使第一基座和第二基座同步地转动，使得沿与第一方向垂直的第二方向上的最邻近测量管道的第一永磁体的磁极和第二永磁体的磁极的极性不同且交替地变化。根据本公开的电磁流量计通过永磁体产生稳恒磁场，并且通过致动器实现磁场换向，具有换向时间短、抗噪能力强、信噪比高、功耗低等优点。

Description

电磁流量计

技术领域

本公开涉及一种电磁流量计。特别地，本公开涉及一种使用永磁体的电磁流量计。

背景技术

电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体流量的仪表，其能够将流量信号线性地变换成与之对应的感应电动势，通过测量该感应电动势可以确定导电液体的流量。

图1示出了电磁流量计的基本工作原理。

电磁流量计的测量管道通常是内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两个测量电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管道上，其电极端部与管道衬里内表面基本齐平。两个励磁模块以上下对称的方式设置在测量管道两侧，以在与测量管道的轴线垂直的方向上产生磁通量密度为B的工作磁场。

此时，如果导电液体流经测量管道，则其将切割磁力线并感应出电动势E。感应电动势E正比于磁通量密度B，测量管内径D与平均流速V的乘积。此外，导电液体的体积流量Q与感应电动势E成正比，因此通过测量感应电动势E即可以确定体积流量Q。

电磁流量计的设计中面临的主要问题是测量电极的极化问题。与导电液体接触的测量电极会发生电化学反应，使正负离子分别在测量电极表面上堆积，导致在两个测量电极之间产生极化电压，影响感应电动势的测量精度。为了解决这一问题，需要不断变换工作磁场的方向。

在现有技术中，电磁流量计采用励磁线圈产生工作磁场。具体地，通过以上下对称的方式设置励磁线圈，并且使恒定电流流过励磁线圈，可以产生跨越导电液体的工作磁场。通过改变电流的方向来变换工作磁场的方向，可以消除极化现象。然而，使用励磁线圈的电磁流量计的功耗较大，用于励磁线圈的功耗甚至达到电磁流量计的总功耗的一半。此外，励磁线圈的装配需要较高的一致性，否则会导致励磁频率较低，造成信噪比较差。

实用新型内容

在下文中将给出关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本公开的穷举性概述。它并不是意图确定本公开的关键或重要部分，也不是意图限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本公开的目的在于提供一种使用永磁体的电磁流量计，其通过变换永磁体的位置来实现工作磁场的方向变换。

为了实现本公开的目的，根据本公开的一个方面，提供了一种电磁流量计，其包括：测量管道，待测量的导电流体流过测量管道；第一电极和第二电极，在垂直于测量管道的中心轴线的第一方向上相对地设置；第一励磁模块，包括第一基座和安装在第一基座上的2n个第一永磁体，其中n是大于或等于1的自然数，2n个第一永磁体按预定间隔均匀地沿第一基座的周向设置在第一基座上，其中每个第一永磁体的磁极的极性不同于与之相邻的第一永磁体的相应的磁极的极性；第二励磁模块，第二励磁模块包括第二基座和安装在第二基座上的2n个第二永磁体，2n个第二永磁体按预定间隔均匀地沿第二基座的周向设置在第二基座上，其中每个第二永磁体的磁极的极性不同于与之相邻的第二永磁体的相应的磁极的极性；以及致动器。第一励磁模块和第二励磁模块在垂直于测量管道的中心轴线的第二方向上相对地设置，使得第一永磁体和第二永磁体彼此面对，其中第二方向垂直于第一方向。致动器使第一基座和第二基座同步地转动，使得沿第二方向上的最邻近测量管道的第一永磁体的磁极和第二永磁体的磁极的极性不同且交替地变化。

根据本公开的一个实施方式，致动器可以使第一基座和第二基座绕沿第二方向的同一轴线同向地或反向地、同步地转动。

根据本公开的一个实施方式，致动器可以使第一基座和第二基座分别绕平行于第二方向的第一轴线和第二轴线同向地或反向地、同步地转动。

根据本公开的一个实施方式，致动器可以使第一基座和第二基座分别绕平行于测量管道的中心轴线的第三轴线和第四轴线同向地或反向地、同步地转动。

根据本公开的一个实施方式，致动器可以包括用于驱动第一基座的转动的第一电机和用于驱动第二基座的转动的第二电机。

根据本公开的一个实施方式，致动器可以包括一个电机和齿轮组，一个电机通过齿轮组同时驱动第一基座的转动和第二基座的转动。

根据本公开的一个实施方式，电磁流量计还可以包括：第一导磁构件，沿第二方向设置在第一励磁模块和测量管道之间；以及第二导磁构件，沿第二方向设置在第二励磁模块和测量管道之间，其中第一导磁构件和第二导磁构件相对地设置。

根据本公开的一个实施方式，第一导磁构件和第二导磁构件可以由硅钢片制成。

根据本公开的一个实施方式，每个第一永磁体的两个磁极可以沿平行于第一基座的表面的方向排列或者沿垂直于第一基座的表面的方向排列。

根据本公开的一个实施方式，每个第二永磁体的两个磁极可以沿平行于第二基座的表面的方向排列或者沿垂直于第二基座的表面的方向排列。

根据本公开的一个实施方式，第一基座和第二基座可以被构造为圆盘形构件，第一永磁体和第二永磁体分别沿圆盘形构件的圆周设置。

为了实现本公开的目的，根据本公开的另一方面，提供了一种电磁流量计，其包括：测量管道，待测量的导电流体流过测量管道；第一电极和第二电极，第一电极和第二电极在垂直于测量管道的中心轴线的第一方向上相对地设置；套筒，设置在测量管道外部，套筒包括2(2m+1)个永磁体，m是大于或等于0的自然数，2(2m+1)个永磁体按预定间隔均匀地沿套筒的内壁的周向设置在内壁上，其中每个永磁体的磁极的极性不同于与之相邻的永磁体的相应的磁极的极性；以及致动器。致动器使套筒绕测量管道的中心轴线转动，使得在垂直于测量管道的中心轴线的第二方向上的套筒的一对永磁体的磁极的极性不同且交替地变化，第二方向垂直于第一方向。

根据本公开的使用永磁体的电磁流量计具有结构简单、功耗低、信噪比高等优点。此外，根据本公开的使用永磁体的电磁流量计能够提高磁场换向频率，改善高噪声环境下的工作性能。此外，由于使用永磁体产生工作磁场，因此可以方便地更换永磁体，满足磁场强度和危险环境的使用要求，而不需要增加电流(功耗)和成本。

附图说明

参照下面结合附图对本公开实施方式的说明，会更加容易地理解本公开的以上和其它目的、特点和优点，在附图中：

图1是示出电磁流量计的基本工作原理的视图；

图2是示出根据本公开的第一实施方式的电磁流量计的侧视图；

图3是示出图2中所示的测量管道的沿第二方向的剖视图；

图4A和图4B是示出图2中所示的第一基座和第二基座上的永磁体的一个设置示例的视图；

图5A和图5B是示出图2中所示的第一基座和第二基座上的永磁体的另一设置示例的视图；

图6是示出根据本公开的第一实施方式的电磁流量计的示意性视图；

图7是示出根据本公开的第一实施方式的电磁流量计的示意性视图；

图8是示出根据本公开的第二实施方式的电磁流量计的侧视图；

图9是示出根据本公开的第三实施方式的电磁流量计的侧视图；以及

图10A和图10B是示出根据本公开的第四实施方式的电磁流量计的纵向剖视图和横向剖视图。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本公开的示例性实施方式进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施方式的过程中可以做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着实施方式的不同而有所改变。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本公开，在附图中仅仅示出了与根据本公开的方案密切相关的部件，而省略了与本公开关系不大的其他细节。

另外，在描述本公开内容的部件时，在本文中可以使用诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等的术语。这些术语仅用于使一个部件区别于其他部件，并且相应部件的属性、顺序、序列等不受相应术语的限制。在描述一个部件“连接至”或“耦接至”另一部件的情况下，应该解释为该一个部件可以直接“连接至”或“耦接至”另一部件，或者可以经由中间部件“连接至”或“耦接至”另一部件。

<第一实施方式>

图2示出了根据本公开的第一实施方式的电磁流量计的侧视图。

如图2所示，电磁流量计包括测量管道1，待测量的导电流体流过测量管道1，以及第一电极61和第二电极62，其在垂直于测量管道1的中心轴线的第一方向上相对地设置。

图3示出了图2中所示的测量管道1的沿第二方向的剖视图，其中第二方向垂直于第一方向。在图3中，第一电极61和第二电极62在测量管道1的剖面的直径方向(即第一方向)上相对地设置。第一电极61和第二电极62穿过测量管道1的内壁，并且在测量管道1内侧的端部与测量管道1的内壁基本上齐平。

电磁流量计还包括第一励磁模块。第一励磁模块包括第一基座21和安装在第一基座21上的2n个第一永磁体31，其中n是大于或等于1的自然数，2n个第一永磁体31按预定间隔均匀地沿第一基座21的周向设置在第一基座上，其中每个第一永磁体的磁极的极性不同于与之相邻的第一永磁体的相应的磁极的极性。

电磁流量计还包括第二励磁模块。与第一励磁模块相似，第二励磁模块包括第二基座22和安装在第二基座上的2n个第二永磁体32，2n个第二永磁体32按预定间隔均匀地沿第二基座22的周向设置在第二基座22上，其中每个第二永磁体的磁极的极性不同于与之相邻的第二永磁体的相应的磁极的极性。

图4A和图4B示出了图2中所示的第一基座21和第二基座22上的永磁体31和32的一个设置示例。

如图4A和4B所示，根据本公开的一个实施方式，永磁体31和32中的每个的N极和S极可以沿垂直于基座21和22的表面排列，使得永磁体31和32中的每个的磁极的极性不同于与之相邻的永磁体的相应的磁极的极性。

图5A和图5B是示出图2中所示的第一基座和第二基座上的永磁体的另一设置示例的视图。

如图5A和5B所示，根据本公开的一个实施方式，永磁体31和32中的每个的N极和S极可以沿平行于基座21和22的表面排列，使得永磁体31和32中的每个的磁极的极性不同于与之相邻的永磁体的相应的磁极的极性。

尽管在图4A、图4B、图5A和图5B中示出了将4个第一永磁体31安装在第一基座21上以及将4个第二永磁体32安装在第二基座22上，但是本领域技术人员应认识到，安装在各个基座上的永磁体的数目不限于4个。在第一基座21和第二基座22上，可以均设置2n个永磁体，其中n是大于或等于1的自然数。

此外，本领域技术人员应认识到，第一基座21上的第一永磁体31的磁极设置不必与第二基座22上的第二永磁体32的磁极设置相同。换言之，第一基座21上的第一永磁体31的磁极排列可以平行于第一基座21，而第二基座22上的第二永磁体32的磁极排列可以垂直于第二基座22，反之亦然，只要保证测量管道1两侧的永磁体的磁极极性相反且同步地变化即可。

例如，图6和图7示出了根据本公开的第一实施方式的电磁流量计的示意性视图，其中分别有6个永磁体均匀设置在第一基座21和第二基座22上。

此外，如图4A、图4B、图5A、图5B、图6和图7中所示，根据本公开的一个实施方式，第一基座21和第二基座22可以被构造为圆盘形构件，第一永磁体31和第二永磁体32分别沿圆盘形构件的圆周设置。然而，本领域技术人员应认识到，本公开不限于此。例如，第一基座21和第二基座22可以被构造为轮辐形状等，此外，第一基座21和第二基座22也可以被构造为不同的形状，只要保证第一永磁体31和第二永磁体32能够按预定间隔均匀地沿周向分别设置在第一基座21和第二基座22上即可。

应注意，设置在测量管道1上的第一电极61和第二电极62应设置在极性相反的第一永磁体31和第二永磁体32相对设置的区域内，以获得最优的测量效果。

如图2所示，第一励磁模块和第二励磁模块在垂直于测量管道1的中心轴线的第二方向上相对地设置，使得第一永磁体31和第二永磁体32彼此面对。

在测量管道1两侧相对设置的第一励磁模块和第二励磁模块在测量管道中1产生工作磁场，当导电液体流过测量管道1时切割该工作磁场的磁力线，从而在第一电极61和第二电极62之间产生感应电动势。通过测量该感应电动势，可以获得流过测量管道1的导电液体的流量。

此外，电磁流量计还包括致动器51和52，其使第一基座21和第二基座22同步地转动，使得沿第二方向上的最邻近测量管道1的第一永磁体的磁极和第二永磁体的磁极的极性不同且交替地变化。

根据本公开的一个实施方式，如图2所示，致动器可以包括用于驱动第一基座21的转动的第一电机51和用于驱动第二基座22的转动的第二电机52。

然而，本公开不限于此。例如，致动器可以包括一个电机和齿轮组，一个电机通过齿轮组同时驱动第一基座21的转动和第二基座22的转动。

根据本公开的一个实施方式，致动器51和52可以使第一基座21和第二基座22绕沿第二方向的同一轴线同向地或反向地、同步地转动。在根据本公开的第一实施方式的电磁流量计的测量期间，致动器51和52使第一基座21和第二基座22转动，使得测量管道1上下两侧的永磁体31和32的磁极的极性维持恒常相反且定期变换，从而使第二方向上的工作磁场变换方向，避免第一电极61和第二电极62的极化。

根据本公开的一个实施方式，电磁流量计还可以包括：第一导磁构件41，沿第二方向设置在第一励磁模块和测量管道1之间；以及第二导磁构件42，沿第二方向设置在第二励磁模块和测量管道之间，其中第一导磁构件和第二导磁构件相对地设置。如图3所示，第一导磁构件41和第二导磁构件42可以具有鞍形形状，并且设置在测量管道1外侧。

根据本公开的一个实施方式，第一导磁构件41和第二导磁构件42可以由硅钢片制成，用于使第一励磁模块和第二励磁模块产生的工作磁场均匀分布。

根据本公开的第一实施方式，设置在测量管道1两侧的第一基座21和第二基座22上的第一永磁体31和第二永磁体32相应的磁极的极性相反，并且由于致动器51和52使第一基座21和第二基座22同步转动而使得所产生的工作磁场变换方向。在第一基座21和第二基座22转动一周的时间段内，工作磁场进行了2n次换向。

<第二实施方式>

图8示出了根据本公开的第二实施方式的电磁流量计的侧视图。图8所示的第二实施方式与图2所示的第一实施方式的区别仅在于，在图8中，第一励磁模块和第二励磁模块并非相对于测量管道1镜像对称地设置。

在图8中，致动器51和52可以使第一基座21和第二基座22分别绕平行于第二方向的第一轴线和第二轴线同向地或反向地、同步地转动，只要保证测量管道1两侧的永磁体的磁极极性相反且同步地变化即可。

<第三实施方式>

图9示出了根据本公开的第三实施方式的电磁流量计的侧视图。图9所示的第三实施方式与图2所示的第一实施方式的区别仅在于图9中所示第一基座21和第二基座22的旋转轴线不同于图2中所示的旋转轴线。

在图9中，致动器51和52可以使第一基座21和第二基座22分别绕平行于测量管道的中心轴线的第三轴线和第四轴线同向地或反向地、同步地转动，只要保证测量管道1两侧的永磁体的磁极极性相反且同步地变化即可。

<第四实施方式>

图10A和图10B是示出根据本公开的第四实施方式的电磁流量计的纵向剖视图和横向剖视图。

根据本公开的第四实施方式，电磁流量计包括：测量管道10，待测量的导电流体流过测量管道10；以及第一电极61和第二电极62，其在垂直于测量管道10的中心轴线的第一方向上相对地设置。

特别地，根据本公开的第四实施方式的电磁流量计包括套筒20，该套筒20与测量管道10同心地设置在测量管道10外部。套筒20包括2(2m+1)个永磁体30，其中m是大于或等于0的自然数。2(2m+1)个永磁体30按预定间隔均匀地沿套筒的内壁的周向设置在内壁上。图10B示出了使用2个永磁体的情况，但是本领域技术人员可以设想使用其他数目的永磁体30的情况，例如6个或10个永磁体。

根据本公开的第四实施方式，每个永磁体30的磁极的极性不同于与之相邻的永磁体的相应的磁极的极性。例如，如图10A所示，设置在测量管道10上侧的永磁体30可以具有位于左侧的N极和右侧的S极，或者具有位于上侧的N极和下侧的S极，而设置在测量管道10下侧的永磁体30可以具有位于左侧的S极和右侧的N极，或者具有位于上侧的N极和下侧的S极。

此外，根据本公开的第四实施方式的电磁流量计还包括致动器(未示出)。致动器使套筒20绕测量管道10的中心轴线转动，使得在垂直于测量管道10的中心轴线的第二方向上的套筒20的一对永磁体30的磁极的极性不同且交替地变化，其中第二方向垂直于第一方向。

根据本公开的第四实施方式，通过在套筒20的内壁上按预定间隔均匀地设置永磁体且保持相邻的永磁体的磁极的极性相反，在使套筒20绕测量管道10转动期间，在测量管道10中产生的工作磁场变换方向，从而避免了第一电极61和第二电极62的极化现象。

<工业适用性>

根据本公开的实施方式的电磁流量计使用永磁体，因此结构简单，制造成本低，而且永磁体易于更换，维护起来更加便利。此外，根据本公开的实施方式的电磁流量计使用无需电流励磁的永磁体，因此功耗低。通过调整致动器的旋转速度，可以根据工作环境调整工作磁场的换向频率，从而能够在各种噪声环境下提高测量性能。

尽管上面已经通过对本公开的具体实施方式的描述对本公开进行了披露，但是，应该理解，本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本公开的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本公开的保护范围内。

Claims (12)

1.一种电磁流量计，包括：

测量管道(1)，待测量的导电流体流过所述测量管道；

第一电极(61)和第二电极(62)，所述第一电极和所述第二电极在垂直于所述测量管道的中心轴线的第一方向上相对地设置；

第一励磁模块，所述第一励磁模块包括第一基座(21)和安装在所述第一基座上的2n个第一永磁体(31)，其中n是大于或等于1的自然数，所述2n个第一永磁体按预定间隔均匀地沿所述第一基座的周向设置在所述第一基座上，其中每个第一永磁体的磁极的极性不同于与之相邻的第一永磁体的相应的磁极的极性；

第二励磁模块，所述第二励磁模块包括第二基座(22)和安装在所述第二基座上的2n个第二永磁体(32)，所述2n个第二永磁体按所述预定间隔均匀地沿所述第二基座的周向设置在所述第二基座上，其中每个第二永磁体的磁极的极性不同于与之相邻的第二永磁体的相应的磁极的极性；以及

致动器(51，52)，

其中所述第一励磁模块和所述第二励磁模块在垂直于所述测量管道的中心轴线的第二方向上相对地设置，使得所述第一永磁体和所述第二永磁体彼此面对，所述第二方向垂直于所述第一方向，以及

其中所述致动器被配置成使所述第一基座和所述第二基座同步地转动，使得沿所述第二方向上的最邻近所述测量管道的第一永磁体的磁极和第二永磁体的磁极的极性不同且交替地变化。

2.根据权利要求1所述的电磁流量计，其中所述致动器被配置成使所述第一基座和所述第二基座绕沿所述第二方向的同一轴线同向地或反向地、同步地转动。

3.根据权利要求1所述的电磁流量计，其中所述致动器被配置成使所述第一基座和所述第二基座分别绕平行于所述第二方向的第一轴线和第二轴线同向地或反向地、同步地转动。

4.根据权利要求1所述的电磁流量计，其中所述致动器被配置成使所述第一基座和所述第二基座分别绕平行于所述测量管道的中心轴线的第三轴线和第四轴线同向地或反向地、同步地转动。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电磁流量计，其中所述致动器包括用于驱动所述第一基座的转动的第一电机(51)和用于驱动所述第二基座的转动的第二电机(52)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的电磁流量计，其中所述致动器包括一个电机和齿轮组，所述一个电机通过齿轮组同时驱动所述第一基座的转动和所述第二基座的转动。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的电磁流量计，进一步包括：

第一导磁构件(41)，沿所述第二方向设置在所述第一励磁模块和所述测量管道之间；以及

第二导磁构件(42)，沿所述第二方向设置在所述第二励磁模块和所述测量管道之间，

其中所述第一导磁构件和所述第二导磁构件相对地设置。

8.根据权利要求7所述的电磁流量计，其中所述第一导磁构件和所述第二导磁构件由硅钢片制成。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的电磁流量计，其中每个所述第一永磁体的两个磁极沿平行于所述第一基座的表面的方向排列或者沿垂直于所述第一基座的表面的方向排列。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的电磁流量计，其中每个所述第二永磁体的两个磁极沿平行于所述第二基座的表面的方向排列或者沿垂直于所述第二基座的表面的方向排列。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的电磁流量计，其中所述第一基座和所述第二基座被构造为圆盘形构件，所述第一永磁体和所述第二永磁体分别沿所述圆盘形构件的圆周设置。

12.一种电磁流量计，包括：

测量管道(10)，待测量的导电流体流过所述测量管道；

第一电极(61)和第二电极(62)，所述第一电极和所述第二电极在垂直于所述测量管道的中心轴线的第一方向上相对地设置；

套筒(20)，设置在所述测量管道外部，所述套筒包括2(2m+1)个永磁体(30)，m是大于或等于0的自然数，所述2(2m+1)个永磁体按预定间隔均匀地沿所述套筒的内壁的周向设置在所述内壁上，其中每个永磁体的磁极的极性不同于与之相邻的永磁体的相应的磁极的极性；以及

致动器，

其中所述致动器被配置成使所述套筒绕所述测量管道的中心轴线转动，使得在垂直于所述测量管道的中心轴线的第二方向上的所述套筒的一对永磁体的磁极的极性不同且交替地变化，所述第二方向垂直于所述第一方向。