一种模块式流量计的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于流体流量实时监控技术领域，具体涉及一种模块式的流量传感器；具体技术方案为：一种模块式流量计，包括内设流体通道的外壳，流体通道内安装有向心涡轮，向心涡轮的中部为锥台状的涡轮轴，涡轮轴的中部侧壁上装有两个螺旋叶片，流体通过从涡轮轴的截面积较大的一端流向截面积较小的一端，待测流体在向心涡轮中的流通面积逐渐增大，流速逐渐减小而压力逐渐增大，这样，会对涡轮产生一个与流向相反的推力，平衡部分待测流体对向心涡轮的冲击作用力，减少了安装在向心涡轮后部轴承的摩擦力，并使向心涡轮在测量流体时造成的压力损失也小，同时，潜水艇外形的结构美观度好，可在流体监测领域和其他类似领域广泛推广应用。
【专利说明】
一种模块式流量计
技术领域
[0001]本实用新型属于流体流量实时监控技术领域，具体涉及一种模块式的流量传感器。
【背景技术】
[0002]现有同类型的流量传感器流量灵敏度不高，特别是5L/min—30L/min的液体流量计，主要由捷迈FT-110系列涡轮流量传感器为代表的国外厂家和江浙一带的国内小厂家提供，前者的价格较高，不利于推广，后者的价格极低，但是精度低，容易损坏，有效平均寿命为I个月到I年。
[0003]同时，对于小流量涡轮流量传感器的叶轮参数，业界已有的叶轮形状比较单一，基本为圆柱体的轴或者金属棒式的轴，叶片为通用的几种类型，这种通用的圆柱形的轴和叶片的配合，工艺虽然简单，但是参数并不是最佳的，随着制造技术水平的发展，叶轮的一些先进设计也可很方便的生产出来。
[0004]现有的传感器的外壳外形基本是两类，一类是和管道一样直径的柱体，一类是本体比管道直径大的圆形等形状，并有两个进出孔的异型。这两种外形的传感器对流体的方向标示上不是一目了然。
[0005]同时现有传感器的结构对接口的扩展不利，接口电路比较复杂，需要更大的电路空间，这样，额外的体积就大，导致流量传感器的尺寸异形，会出现头重脚轻的情况，同时集成度太高，不利于产品的改造和维修。
【实用新型内容】
[0006]为解决现有流量传感器存在的精度低、使用寿命短的技术问题，本方案提供了一种新型的流量传感器，通过对向心涡轮的结构改进来实现高精度、长寿命的检测效果。
[0007]为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为:一种模块式流量计，包括内设流体通道的外壳，流体通道内安装有向心涡轮，向心涡轮的中部为锥台状的涡轮轴，涡轮轴的中部侧壁上装有至少一个螺旋叶片，螺旋叶片的数量根据流量计的具体需要而定。外壳的外侧上还装有传感器。在使用时，将流量计按照安装说明装在需要测量的流体管道上，当待测流体通过流体通道后，向心涡轮的螺旋叶片在待测流体的冲击下转动，传感器检测向心涡轮的转速来转换成具体的流量监测数据。
[0008]由于向心涡轮的中部为锥台状的涡轮轴，流体通过从涡轮轴的截面积较大的一端流向截面积较小的一端，待测流体流经向心涡轮的出入口流通面积不同，待测流体在向心涡轮中的流通面积逐渐增大，流速逐渐减小而压力逐渐增大，这样，会对涡轮产生一个与流向相反的推力，平衡部分待测流体对向心涡轮的冲击作用力，减少了安装在向心涡轮后部轴承的摩擦力，并使向心涡轮在测量流体时造成的压力损失也小。
[0009]其中，作为优选的结构，螺旋叶片的数量为两个，两个螺旋叶片的旋向相同，两个螺旋叶片之间形成螺旋形通道，待测流体通过螺旋形通道后，待测流体会对涡轮产生一个与流向相反的作用力，平衡部分流体冲击力。
[0010]流体通道内固定有支座，支座上开有多个供流体通过的扇形开口，流体通道内活动安装有堵芯，堵芯的安装方式多样化，可选择卡扣连接、螺纹连接和弹性连接等，堵芯将向心涡轮顶在支座上，保证向心涡轮在流体通道内不会随意晃动，避免向心涡轮的不稳定运动而影响流量监测的稳定性。
[0011 ]向心涡轮的中部内侧设有第一轴孔，堵芯的中部内侧设有第二轴孔，向心涡轮的两侧均设有支撑轴，向心涡轮一侧的支撑轴安装在第一轴孔内，向心涡轮另一侧的支撑轴通过轴承安装在第二轴孔内，向心涡轮悬空并可在待测流体的冲击下稳定旋转。
[0012]其中，根据实际实验数据得出，螺旋叶片的优选螺旋角为30-50°。
[0013]其中，根据实际试验数据得出，向心涡轮中部的优选锥度为15-50°。
[0014]外壳的侧壁上设有容纳传感器的罩壳，罩壳的顶部通过端盖扣合，罩壳的横截面形状为椭圆形，罩壳与外壳组装起来类似潜水艇形状，有很好的美观度和辨识度。
[0015]罩壳的两侧均设有翼片，翼片一端大、一端小，翼片的横截面积顺着待测流体的流动方向递减，翼片具有指示流体流向的作用，翼片同时也是安装方向的指示标志。
[0016]传感器通过线缆与外部接口相连，线缆上连有U型卡，U型卡上装有变送电路模块，变送电路模块实现传感器信号输出信号的调理，同时进行智能化处理，输出对用户友好的接口，例如USB、CAN和RS232等，方便系统级设计。在安装时，通过U型卡将变送电路模块卡装在流体管道上，线缆随着流体管道的方向布置，线缆不会随意摆动，线缆布置井井有条，节约空间，美观度好。
[0017]本装置通过在流体通道内设锥台状的涡轮轴，涡轮轴上设有螺旋叶片，在监测流量时，减小了涡轮轴所承受的流体冲击力，减少了轴承的磨损，延长了使用寿命。同时，潜水艇外形的结构美观度好，辨识度高，可在流体监测领域和其他类似领域广泛推广应用。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的整体结构示意图。
[0019]图2为本实用新型的俯视图。
[0020]图3为图2中A-A处的剖视图。
[0021]图4本实用新型的正视图。
[0022]图5为外壳的内部结构不意图。
[0023]图6为外壳的侧视图。
[0024]图7为堵芯的结构示意图。
[0025]图8为堵芯的内部结构不意图。
[0026]图9为堵芯的侧视图。
[0027]图10为向心涡轮的立体图。
[0028]图11为向心涡轮的正视图。
[0029]图12为向心涡轮的侧视图。
[0030]图13为本装置的压降流量对比图。
[0031]图中，I为外壳，11为流体通道，12为支座，13为第一轴孔，14为罩壳，15为翼片，2为向心涡轮，21为涡轮轴，22为螺旋叶片，23为螺旋形通道，24为支撑轴，3为传感器，4堵芯，41为第二轴孔，5为扇形开口，6为端盖。
【具体实施方式】
[0032]为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0033]实施例一:
[0034]如图1、图2、图3和图4所示，一种模块式流量计，包括内设流体通道11的外壳I，流体通道11内安装有向心涡轮2，外壳I和向心涡轮2的材料均为尼龙磁。向心涡轮2的中部为锥台状的涡轮轴21，涡轮轴21的中部侧壁上装有一个螺旋叶片22，提高了流体和叶轮转速的转换率。外壳I的外侧上还装有传感器3。在使用时，将流量计按照安装说明装在需要测量的流体管道上，当待测流体通过流体通道11后，向心涡轮2的螺旋叶片22在待测流体的冲击下转动，传感器3检测向心涡轮2的转速并将转速转换成具体的流量监测数据。
[0035]实施例二
[0036]如图10、图11和图12所示，本实施例与实施例一的区别在于螺旋叶片22的数量，在本实施例中，螺旋叶片22的数量为两个，两个螺旋叶片22的旋向相同，两个螺旋叶片22之间形成螺旋形通道23，待测流体通过螺旋形通道23后，待测流体会对涡轮产生一个与流向相反的作用力，平衡部分流体冲击力。
[0037]实施例三
[0038]如图3、图6、图7和图9所示，本实施例与实施例二的区别在于向心涡轮2的安装方式，在本实施例中，流体通道11内固定有支座12，支座12上开有多个供流体通过的扇形开口5，流体通道11内活动安装有堵芯4，堵芯4的材料为尼龙，堵芯4的安装方式多样化，可选择卡扣连接、螺纹连接和弹性连接等，堵芯4将向心涡轮2定在支座12上，保证向心涡轮2在流体通道11内不会随意晃动，避免向心涡轮2的不稳定运动而影响流量监测的稳定性。
[0039]实施例四
[0040]如图5和图8所示，本实施例与实施例三的区别在于:向心涡轮2的中部内侧设有第一轴孔13，堵芯4的中部内侧设有第二轴孔41，向心涡轮2的两侧均设有支撑轴24，向心涡轮2—侧的支撑轴24安装在第一轴孔13内，向心涡轮2另一侧的支撑轴24通过轴承安装在第二轴孔41内，向心涡轮2悬空并可在待测流体的冲击下稳定旋转。
[0041 ] 实施例五
[0042]本实施例与实施例四的区别在于:螺旋叶片22的优选螺旋角为30°。
[0043]实施例六
[0044]本实施例与实施例四的区别在于:螺旋叶片22的优选螺旋角为40°。
[0045]实施例七
[0046]本实施例与实施例四的区别在于:螺旋叶片22的优选螺旋角为50°。
[0047]实施例八
[0048]本实施例与实施例四的区别在于:心涡轮中部的锥度为15°。
[0049]实施例九
[0050]本实施例与实施例四的区别在于:心涡轮中部的锥度为20°。[0051 ]实施例十
[0052]本实施例与实施例四的区别在于:心涡轮中部的锥度为30°。
[0053]实施例^^一
[0054]本实施例与实施例一的区别在于:外壳I的侧壁上设有容纳传感器3的罩壳14，罩壳14的顶部通过端盖6扣合，端盖6的材料为尼龙，罩壳14的横截面形状为椭圆形，罩壳14与外壳I组装起来类似潜水艇形状，有很好的美观度和辨识度。
[0055]实施例十二
[0056]本实施例与实施例^的区别在于:罩壳14的两侧均设有翼片15，翼片15—端大、一端小，翼片15的横截面积顺着待测流体的流动方向递减，翼片15具有指示流体流向的作用，翼片15也是安装方向的指示标志。
[0057]具体的产品优越性体现:
[0058]普通的轴流式涡轮流量计，涡轮叶片的高度沿轴向相同，待测流体流经涡轮的出入口流通面积也相同，这种结构适用于大流量的检测。本装置在涡轮外径保持不变的前提下，涡轮内径收缩，螺旋叶片22高度沿着轴向渐变，在小流量下有较大的叶片高度，叶片流体的流通面积逐渐增大，具有较高的转换效率。
[0059]由于向心涡轮2的中部为锥台状的涡轮轴21，流体通过从涡轮轴21截面积较大的一端流向截面积较小的一端，待测流体流经向心涡轮2的出入口流通面积不相同，待测流体在向心涡轮2中的流通面积逐渐增大，流速逐渐减小而压力逐渐增大，流体会对涡轮产生一个与流向相反的推理，平衡部分待测流体对向心涡轮2的冲击作用力，减少了安装在向心涡轮2后部轴承的摩擦力，并使向心涡轮2在测量流体时造成的压力损失也小。
[0060]同时，潜水艇外形的结构美观度好，辨识度高，可在流体监测领域和其他类似领域广泛推广应用。
[0061]传感器3通过线缆与外部接口相连，传感器3的主体和外部信号变送电路结构分开，防水插头用电缆连接，线缆上连有U型卡，U型卡上装有变送电路模块，变送电路模块实现传感器3信号输出信号的调理，同时进行智能化处理，输出对用户友好的接口，例如USB、CAN和RS232等，方便系统级设计。U型结构可以方便地将线缆固定在流体管道上，便于产品维修和升级改造，节约空间，美观度好。
[0062]如图13所示，图中的曲线为向心涡轮2的压降流量图，在同等的流量监测下，本装置的向心涡轮2内外径都有所收缩，收缩性能比传统的流量计好。
[0063]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本实用新型范围内。
【主权项】
1.一种模块式流量计，其特征在于，包括: 外壳(I)，外壳(I)内设有流体通道(11)，外壳(I)的流体通道(11)内固定有支座(12)，支座(12)上开有多个扇形开口(5)，所述外壳(I)的流体通道(11)内活动安装有堵芯(4)，堵芯(4)上开有多个扇形开口(5); 向心涡轮(2 )，向心涡轮(2 )安装在流体通道(11)内并在待测流体的冲击下绕其中心轴做旋转运动，向心涡轮(2)包括中部为锥台状的涡轮轴(21)，涡轮轴(21)的中部侧壁上设有两个螺旋叶片(22)，两个螺旋叶片(22)的旋向相同，所述堵芯(4)将向心涡轮(2)压装在支座(12)上； 传感器(3)，传感器(3)安装在外壳(I)上并通过检测向心涡轮(2)的转速来实现流量监测。2.根据权利要求1所述的一种模块式流量计，其特征在于，所述向心涡轮(2)的两端均设有支撑轴(24)，向心涡轮(2)—侧的支撑轴(24)安装在支座(12)的第一轴孔(13)内，向心涡轮(2)另一侧的支撑轴(24)通过轴承安装在堵芯(4)的第二轴孔(41)内。3.根据权利要求2所述的一种模块式流量计，其特征在于，所述螺旋叶片(22)的螺旋角为30-50。ο4.根据权利要求3所述的一种模块式流量计，其特征在于，所述向心涡轮(2)中部的锥度为 15-30°。5.根据权利要求4所述的一种模块式流量计，其特征在于，所述外壳(I)的侧壁上设有容纳传感器(3)的罩壳(14)，罩壳(14)的顶部通过端盖(6)扣合。6.根据权利要求5所述的一种模块式流量计，其特征在于，所述罩壳(14)的横截面为椭圆形。7.根据权利要求6所述的一种模块式流量计，其特征在于，所述罩壳(14)的两侧均设有翼片(15)，翼片(15)的横截面积顺着待测流体的流动方向递减。8.根据权利要求7所述的一种模块式流量计，其特征在于，所述传感器(3)通过线缆与外部接口相连，线缆上连有U型卡，U型卡上装有变送电路模块。
【文档编号】G01F1/28GK205679272SQ201620568152
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月14日 公开号201620568152.6, CN 201620568152, CN 205679272 U, CN 205679272U, CN-U-205679272, CN201620568152, CN201620568152.6, CN205679272 U, CN205679272U
【发明人】周勇, 杨利
【申请人】山西传控电子科技有限公司