CN2389355Y - 高精度流量指示信号器 - Google Patents

Abstract

“高精度流量指示信号器”是用于精确监测管路中流体流量大小及其变化的自动化控制器件,主要由竖筒、盖、磁浮子、仪表箱和电子元件等组成。仪表箱内有瞬时流量指示装置、磁感应开关固定、调节及动作流量值指示装置,磁感应开关可方便而精确地设定在任意需要监测或控制的流量点位置,当管路中的流体流量变化“超过”该设定流量值时,磁感应开关即能动作(通或断)从而发出电信号以实现某些功能的自动化控制。

Description

高精度流量指示信号器

本实用新型“高精度流量指示信号器”是一种用于精确监测管路中流体流量大小及其变化的自动化控制器件。

现有的“磁浮子液流信号器”(图1)。当有某种流体从进流管2流入竖筒6的下室时，流体的压力将克服磁浮子(浮板17和磁铁5连为一体构成磁浮子)的重力使其向上浮升，升到下室和出流管相通后，流体就从浮板17下面露出来的圆缺形节流孔流入出流管。根据流体力学理论可知通过节流孔的流量为： $Q=\mathrm{cf}\sqrt{\frac{2\mathrm{g\Δp}}{\mathrm{\γ}}}.....\left(1\right)$

c—流量系数；f—节流孔口过流截面面积；γ—流体重度；Δp—节流孔口前后的压力差；g—重力加速度。

当磁浮子的重量一定时，Δp为常数，通过信号器的流体性质一定时，γ也为常数，那么流量Q就和节流孔口过流截面面积f成正比。设节流孔口的开度为h，则Q越大，h也越大，说明磁浮子被浮升的位置就越高，因此如果测知了磁浮子的位置就可以间接地测算出通过信号器的流量了，但是由于圆缺形节流孔截面面积f与孔口开度h为一复杂的非线性函数关系，所以流量Q与磁浮子的位置函数h也是一复杂的非线性函数关系，这对流量的测算、标定都是困难的。

磁感应开关(也叫干簧管)7经电缆线8悬吊于导管14内，再经接线端子11与外部电器相连。当磁浮子的位置随流体流量变化而上下变化时，磁感应开关7所处位置的磁场强度也变化，当场强达到“一定”值时，磁感应开关7就动作(接通或断开)，从而发出电信号以实现某些功能的自动化控制，磁感应开关7的位置决定了引起其动作的流体流量值的大小，因此改变磁感应开关7在导管14中的位置，可使磁感应开关具有不同的“动作流量值”，以满足对不同流量进行监测或控制的要求，但是由于现有磁浮子液流信号器，其磁感应开关7在导管14中的位置无调节装置，也没有设置与开关位置对应的“动作流量”刻度标尺，因此实际上现有磁浮子液流信号器根本无法实现对某一特定流量进行定量监测或控置，无法应用于对流量大小有精确要求的管路系统，它只能用在对流量大小无精确要求，对流体的通与断做定性判别的流量仪表来使用。

现有磁浮子液流信号器主要存在以下缺点或不足：①无流量指示装置。②磁感应开关的位置无指示及调节装置，因此开关的“动作流量值”无法确知。③由于磁感应开关7用电缆线8悬吊在导管14中，不稳固，易受周围环境振动等因素影响而发生误动作。④流量Q与节流孔口开度h成非线性函数关系，这对流量的测算、标定及自动化控制精度的提高都是不利的。

本实用新型“高精度流量指示信号器”就是为了提供一种能精确监测管路中流体流量大小及其变化的自动化控制器件。

本实用新型“高精度流量指示信号器”是这样来实现的(图2)：它主要由竖筒1、盖6、磁浮子、仪表箱和一些电子元件等组成。竖筒1的侧壁开设了一个节流孔3，节流孔外有集流室30和出流管31，竖筒1和出流管31制成一体。盖6和导管13及螺杆20制成一体(图5)，盖6固定联接装在竖筒1的上部，其间用密封圈5密封。活塞2、长杆4和磁铁8、12及隔套10组成一体构成磁浮子(图6)，磁浮子安放于竖筒1和导管13的空腔里，可以自由地上下浮动。指示环9套在导管13的外面，指示环上有一条环形刻线32。仪表箱安放于盖6之上，盖上的导管13穿过仪表箱底7和箱盖16上的孔，靠螺母18将两者固联于一起。在导管13的两侧，箱底7和箱盖16之间有两根平行于导管13的调节螺杆40，调节螺杆下端插在箱底7的闷孔里，上端穿过箱盖16上的小孔经弹簧38，由压板39压住，以防跳动。开关架21、34分别装在两根调节螺杆上，其半圆形开口槽卡在导管13的外面(图7)，磁感应开关36和磁铁41固装在开关架上。在指示环和开关架的前面有流量刻度板11，其上下有两组流量刻度线。在开关架上靠近流量刻度板的一面有一条刻线35。电子元件23等装于仪表箱内，用于放大磁感应开关的电信号，使带负载能力更强大。

当本信号器内无流体通过时，磁浮子靠自重力作用将处于竖筒1内的最低位置，落在竖筒1的支承台阶上，此时进出流口被活塞2隔开不通，当有流体从竖筒1的下端进入竖筒内时，流体的压力将克服磁浮子重力使其向上浮升，升到进出流口相通后，流体就从活塞底下露出来的(被打开了的)部分长方形节流孔流入集流室30，经出流管31流走。设：被打开了的，长方形节流孔口的宽度为b，开度为h，则节流孔的过流截面面积为：

f＝bh                                     (2)

将式(2)代入(1)得： $Q=\mathrm{cbh}\sqrt{\frac{2\mathrm{g\Δp}}{\mathrm{\γ}}}......\left(3\right)$

对于一定的“高精度流量指示信号器”而言，零件的几何参数及磁浮子重力是一定的，因此b、Δp是常数，当流体性质一定时，c、γ也是长数，因此流量Q是节流孔口开度h的单值线性函数，Q与h成正比，这样如果测知了磁浮子在竖筒1中的位置h，那么通过本信号器的流体流量就容易测算和标定了。由式(3)不难看出：对于一定量程的流量指示信号器而言，其长方形节流孔的宽度b越小，开度h必须越大，较大的h值有利于提高仪器的精度及制造分度精细的刻度标尺，因此本实用新型“高精度流量指示信号器”的精度可以做得很高。

指示环9在磁铁8的引力作用下能跟随磁铁8在导管13的外面上下滑动，其上的环形刻线32间接地反映了磁浮子的位置。经实验和测算将磁浮子各不同位置所对应的通过本器件的流体流量值刻在流量刻度板11上(下部)，那么指示环9、刻线32和流量刻度板11(下部的那组流量刻度线)就构成了本器件的瞬时流量指示装置。

转动调节螺杆可分别使开关架21、34沿导管13上下移动，从而带动其上的磁感应开关上下移动，这就构成了本实用新型“高精度流量指示信号器”磁感应开关的固定及调节装置。磁感应开关受磁铁8、12、41的共同作用，当磁浮子的位置随流体流量大小变化而变化时，磁感应开关所处位置处的磁场强度也变化，场强达到“一定”值时，磁感应开关即动作(接通或断开)从而发出电信号，此时与磁浮子位置相对应的，通过本器件的流体流量值是确定的，改变磁感应开关的位置，使其通断动作的流体“流量值”也改变，将磁感应开关各不同位置处所对应的开关动作“流量值”刻在流量刻度板11上(上部)，那么开关架上的刻线35和流量刻度板11(上部的那组流量刻度线)就构成了本器件磁感应开关动作流量值的指示装置。这样本实用新型“高精度流量指示信号器”在其额定流量范围内就能方便而精确地将磁感应开关设定在任意需要监测或控制的“流量点”位置，当通过本信号器的流体流量“超过”(从低到高或从高到低)该设定流量值时，磁感应开关即动作(接通或断开)从而发出电信号，以实现某些功能的自动化控制。本实用新型“高精度流量指示信号器”设置了两只磁感应开关及调节、指示装置，可以分别对两个流量点或某一流量范围进行监测或控制。这是它的一个优点。当然也可以只设置一只磁感应开关及调节、指示装置。

如上所述竖筒1上的节流孔3其形状可以是任意的，但是只有当节流孔3是一个轴向的长方形孔或由长方形与其它任意形状组合而成的组合孔，且活塞2在竖筒1内上下运动时，与活塞底面相对应的，露出来的或称为被打开了的那部分“变节流孔”是一个轴向的长方形，那么通过本流量指示信号器的流体流量Q与磁浮子的位置函数h才能成正比，为线性关系，流量刻度板上的流量刻度线才能是均匀分布的，所以对本实用新型“高精度流量指示信号器”而言，“变节流孔”为长方形是最佳节流孔。

本实用新型“高精度流量指示信号器”有以下优点：①带有瞬时流量指示装置；②磁感应开关具有固定、调节及动作流量值指示装置，使自动化控制可以实现数值化、高精度；③磁感应开关固定稳固，不易受振动等因素影响而发生误动作；④使通过本信号器的流体流量Q与磁浮子位置函数h成线性关系，这对流量的测算、标定及精度的提高都是有利的。

附图1为现有“磁浮子液流信号器”的构造原理图。

附图2为本实用新型“高精度流量指示信号器”的构造原理图。

附图3为仪表箱及盖6的结构组成放大主视图。

附图4为仪表箱及盖6的结构组成放大剖视图。

附图5为盖6的结构组成放大剖视图。

附图6为磁浮子的结构组成放大示意图。

附图7为附图2中开关架21的A-A局部剖视放大图。

附图1中：1--进流管法兰；2--进流管；3--下限位挡圈；4--固定螺钉；5--磁铁；6--竖筒；7--磁感应开关(干簧管)；8--电缆线；9--密封圈；10--接线盒；11--接线端子；12--密封圈；13--盒盖；14--导管；15--出流管法兰；16--出流管；17--浮板；18--管堵；19--筒底。

附图2中：1--竖筒；2--活塞；3--节流孔；4--长杆；5--密封圈；6--盖；7--箱底；8--磁铁；9--指示环；10--隔套；11--流量刻度板；12--磁铁；13--导管；14--有机玻璃盖；15--流量刻度板支架；16--箱盖；17--垫圈；18--螺母；19--密封盖；20--螺杆；21--开关架；22--电路板支架；23--电子元件等；24--软电线；25--电路板；26--接线端子；27--后盖；28--电缆卡；29--电缆护套；30--集流室；31--出流管；32--环形刻线；33--箱侧盖；34--开关架；35--刻线；36--磁感应开关；37--垫圈；38--弹簧；39--压板；40--调节螺杆。

附图3、4、5、6中各零件标号、名称与附图2中相应的零件标号、名称相同，实际上附图3、4、5、6是从附图2中拆出来相应零件的放大视图。

附图7中：11--流量刻度板；13--导管；21--开关架；34--开关架； 36--磁感应开关；40--调节螺杆；41--磁铁；42--填料。

附图2为本实用新型“高精度流量指示信号器”的一个实施例。它由竖筒1、盖6、磁浮子、仪表箱和一些电子元件等组成。竖筒1的侧壁开设了一个轴向长方形的节流孔3，长方形的上部组合了一个半圆形孔，节流孔外有集流室30和出流管31，竖筒1和出流管31制成一体。盖6和导管13及螺杆20制成一体(图5)，盖6靠螺纹联接装在竖筒1的上部，其间用密封圈5密封。活塞2、长杆4和磁铁8、12及隔套10组成一体构成磁浮子(图6)，磁浮子安放于竖筒1和导管13的空腔里，可以自由地上下浮动。指示环9套在导管13外面，指示环上有一条环形刻线32。仪表箱安放于盖6之上，盖上的导管13穿过箱底7、盖箱16上的孔，用螺母18将两者固联在一起。在导管13的两侧，箱底7和箱盖16之间有两根平行于导管13的调节螺杆40，调节螺杆的下端插在箱底7的闷孔里，上端穿过箱盖16上的小孔经弹簧38，用压板39压住，以防振动。开关架21、34分别装在两根调节螺杆上，其半圆形开口槽卡在导管13的外表面(图7)，磁感应开关36和磁铁41固装在开关架上。在指示环和开关架的前面有流量刻度板11，其上、下有两组流量刻度线。在开关架上靠近流量刻度板的一面有一条刻线35。电子元件安放于仪表箱内，用来放大磁感应开关的输出电信号，使仪器带负载的能力更强大。指示环9在磁铁8的引力作用下能跟随磁铁8在导管13的外面下上滑动，其上的环形刻线32间接地反映了磁浮子的位置，经实验和测算将磁浮子各不同位置所对应的通过本信号器的流体流量值刻在流量刻度板11上(下部)，那么指示环9，环形刻线32和流量刻度板11下部的那组流量刻度线就构成了本器件的瞬时流量指示装置。转动调节螺杆40可分别使其上的开关架沿导管13上下移动，从而带动磁感应开关上下移动，这就构成了本器件磁感应开关的固定及调节装置。磁感应开关受磁铁8、12、41的共同作用，当磁浮子的位置随流体流量大小变化而变化时，磁感应开关所处位置处的磁场强度也变化，场强达到“一定”值时磁感应开关即动作(接通或断开)从而发出电信号，此时与磁浮子位置相对应的，通过本器件的流体流量值是确定的，改变磁感应开关的位置使其动作的“流量值”也改变，将磁感应开关各不同位置所对应的开关动作“流量值”刻在流量刻度板11上(上部)，那么开关架上的刻线35和流量刻度板11上部的那组流量刻度线就构成了本器件磁感应开关动作流量的指示装置。这样本实用新型“高精度流量指示信号器”在其额定流量范围内就能够方便而精确地将磁感应开关设定在任意需要监测或控制的“流量点”位置，当通过本器件的流体流量“超过”(从低到高或从高到低)该设定流量值时，磁感应开关即能动作(接通或断开)从而发出电信号，以实现某些功能的自动化控制。本实施例设置了两只磁感应开关及调节、指示装置，可以分别对两个流量点或某一流量范围进行监测或控制。

Claims (2)

1、“高精度流量指示信号器”是一种用于精确监测管路中流体流量大小及其变化的自动化控制器件，主要由竖筒(1)、盖(6)、磁浮子、仪表箱和一些电子元件等组成，其特征在于：竖筒(1)的侧壁开设了一个节流孔(3)，节流孔外有集流室(30)和出流管(31)，竖筒(1)和出流管(31)制成一体；盖(6)和导管(13)及螺杆(20)制成一体，盖(6)固定联接装在竖筒(1)的上部，其间用密封圈(5)密封；活塞(2)、长杆(4)、磁铁(8、12)及隔套(10)组成一体构成磁浮子，磁浮子安放于竖筒(1)和导管(13)的空腔里，可以自由地上下浮动；指示环(9)套在导管(13)外面，指示环上有一条环形刻线(32)；仪表箱安放于盖(6)之上，盖上的导管(13)穿过箱底(7)、箱盖(16)上的孔，用螺母(18)将其固联于一起；在导管(13)的两侧，箱底(7)和箱盖(16)之间有两根平行于导管的调节螺杆(40)，开关架(21、34)分别装在两根调节螺杆上，其半圆形开口槽卡在导管(13)的外面，磁感应开关(36)和磁铁(41)固装在开关架上；在指示环和开关架的前面有流量刻度板(11)，其上、下有两组流量刻度线；在开关架上靠近流量刻度板的一侧有一条刻线(35)；指示环(9)在磁铁(8)的引力作用下能随磁铁(8)在导管(13)的外面上下滑动，其上的环形刻线(32)间接地反映了磁浮子在竖筒里的位置，经实验和测算将磁浮子各不同位置所对应的通过本器件的流体流量值刻在流量刻度板(11)上(下部)，那么指示环(9)、环形刻线(32)和流量刻度板(11)(下部的那组流量刻度线)就构成了本器件的瞬时流量指示装置；转动调节螺杆(40)可分别使其上的开关架带动磁感应开关一起沿导管(13)上下移动，这就构成了本器件磁感应开关的固定及调节装置；开关架上的刻线(35)和流量刻度板(11)(上部的那组流量刻度线)构成了本器件磁感应开关的动作(通或断)流量指示装置。

2、根据权利要求1所述竖筒(1)上的节流孔(3)其特征在于：它是一个由轴向长方形和其它任意形状组合而成的组合孔，当活塞(2)在竖筒(1)内上下运动时，与活塞底面相对应的，露出来的或称为被打开了的那部分“变节流孔”应该是一个轴向的长方形，这是最佳节流孔。

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