[实用新型]一种光栅明渠流体流速测量传感装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油、水利、水电、环保等行业承载特殊流体(如泥浆、腐蚀性流体)流速测量的传感装置。

背景技术

测量明渠的流速和截面积可以获得明渠的流量。长期以来，诸如石油钻井泥浆等特殊流体由于粘稠并具有腐蚀性，且出口流界面高度不确定，给流量测量带来很大难度。对此，现场通常采用接触式漂浮在泥浆等流体表面、带有涡轮的巴掌式流量测量装置进行流速测量，然而，由于泥浆粘稠及断流时的日照干枯，会使该装置被泥浆糊死而无法漂浮或者涡轮被泥浆糊死，因而使用具有局限性。另外一种是通过超声波测量明渠和槽体的液位，计算明渠的界面截面积，通过与人工测量的流速配合，估算出明渠的流量，这种方法，由于流速不是实时的测量数据，准确性受到影响。此外还有电磁流速测量、通过测量泥浆颗粒反射超声波流速测量等方法，由于石油钻井环境恶劣和工作场地的局限性，难以推广应用。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、适应性强、工作可靠、有利于准确测量的光栅明渠流体流速测量传感装置。

本实用新型的技术方案如下：此种流体流速测量传感装置由浮动滚筒、叶片、支架、光栅编码盘、光电传感装置、空心轴杆、轴承组、电力及信号线缆组成，浮动滚筒外筒腔内设有内筒，二者之间通过端盖相连接，内筒中央设有空心轴杆，空心轴杆腔内设有电力及信号线缆，中部连接有光电传感装置，两端分别设有轴承组，滚筒内筒与光栅编码盘相连接，光栅编码盘位于光电传感装置的光源和光接收元件之间；浮动滚筒表面均布有叶片，支架两分叉端分别与伸出浮筒的空心轴杆两端相连接，支架腔内的电力及信号线缆分别与空心轴杆内的电力及信号线缆两端相连接。使用时，将本实用新型通过支架固定安装在明渠(槽架)的上方。安装时，整个支架通过一个转动支点垂直悬挂固定，使浮动滚筒的叶片底端与明渠的底部刚好离开。实际使用时，如果明渠中的液量较少，流体冲击底端叶片使滚筒转动；如果明渠中的液量足够大时，可以靠中空滚筒自身的浮力作用漂浮在流体的表面，由于支架的牵引，由垂直悬挂状态变成向流体流动的方向倾斜，同时流体冲击叶片，中空的浮动滚筒随流体冲击而绕轴杆转动。工作时，首先通过电力及信号线缆给光源和光接收元件供电，流体冲击滚筒底端的叶片，使滚筒绕着轴杆转动，这样与滚筒内筒相连接的光栅编码盘也绕轴上的光源及光接收元件转动，滚筒每旋转一定角度，光源发出的光就透过光栅编码盘的光栅，照射到光接收元件一次，光接收元件就产生一个脉冲信号，这个信号通过电力及信号线缆传出，光栅编码盘的光栅栅格数是一定的，通过统计累计的光栅脉冲数，可获得浮筒旋转圈数，通过计算浮筒的周长与单位时间旋转的圈数的乘积，就可获得明渠内流体的流速。

本实用新型结构新颖，设计合理，工作可靠，适应性强，其本身兼有漂浮和旋转功能，在流体作用下能够对泥饼、干泥和喷溅附着物进行冲洗，保证在粘稠的泥浆、污水等环境下仍能长期正常工作，具有故障率低、使用寿命长等优点，有利于流体流速的准确测量。

附图说明：

图1为本实用新型浮筒型结构示意图。

图2为实用新型浮筒型结构侧视图。

图3为实用新型浮筒型结构的局部剖视立体图。

图4为实用新型浮球型结构示意图。

具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型的实施作进一步说明。

如图所示，本实用新型由支架1、滚筒外筒2、滚筒内筒3、叶片4、轴承组5、光栅编码盘6、电力及信号线缆7、空心轴杆8、光电传感装置9、密封件10组成，其结构组装关系如下：滚筒外筒2腔内连接内筒3，二者之间通过端盖相连接，内筒3中央设有空心轴杆8，轴杆8腔内设有电力及信号线缆7，中部连接有光电传感装置9，两端分别设有轴承组5，滚筒内筒3中间凸起部与光栅编码盘6相连接，光栅编码盘6位于光电传感装置9的光源和光接收元件之间；浮动滚筒表面均布有叶片4，支架1两分叉端分别与伸出浮筒的空心轴杆8两端相连接，支架1腔内的电力及信号线缆7分别与空心轴杆8内的电力及信号线缆7两端相连接。其中，支架1中间为竖直管体，两侧为分叉圆管，腔内可设置电力及信号线缆7，滚筒外筒2为圆柱形空心筒体(见图3)，亦可为空心球形体(见图4)，外表面焊接或铆接有叶片4，亦可制成一体。支架1，滚筒外筒2可采用金属或高强度硬质塑料制作。滚筒内筒3为一中部凸起的空心圆筒体。起。光栅编码盘6为圆环体，其周边均布有多个长方形栅格。光电传感装置9呈U形状，其U形两端分别为光源和光接收元件，亦可采用光电二极管发射及接收组。

本实用新型亦可采用另一种结构方式，将成型的光栅编码器产品直接接在滚筒的内外筒之间。