[发明专利]一种固定式叶轮结构的管道流速传感器以及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固定式叶轮结构的管道流速传感器以及使用方法，属于管道流速传感器领域。

背景技术

流速计作为一个测量水流速度的设备，按领域，可以分为机械式、光学式、声波学式等几大类，其中：

光学式和声波学式具有数据采集精度高，流速反馈及时、对管道流速不存在衰减等影响广泛被使用在一些高精密的使用领域，比如：制药、精密化工、流体模型建立、管道和水泵等精密流体输送设备测试等；光学式和声学式主要通过声波、电磁波等介质，利用其在不同流速的介质下，对声波、电磁波衰减影响不同、传播速度不同的理念进行制造，其主体包括发射器和接收器，均为高精密的设备；

在对环境的要求较高，很难使用在诸如电厂、化工厂等粉尘含量高、水汽含量高的环境，且此类设备成本也较高，对于一些环境较差的使用工况，需要对设备进行经常性的保养和维护，不是很适合这些单位产品利润较低的工厂使用；

机械式的流速计一般安装于管道内部，从结构上来说，外界环境对机械式的流速计影响不大，而且机械式的流速计一般采用一个在流体中不断旋转的驱动叶轮，通过驱动叶轮的转速来获取流速，其主体结构包括叶轮和一个转动的发电机结构，结构简单、成本低廉，适合一些利润低、使用量大、对数据精度要求不高的工厂，但机械式的流速计也存在较大的缺点，为了降低数据模拟的难度，一般叶轮的转动轴线与管道的轴线同轴，流体迎面朝向叶轮流动，所以叶轮给管道中流体流速带来的衰减十分巨大，不仅可能使得管道内的流速无法达到工作指标，同时此种结构的流速也不是非常准确，一般只能按照在管路结构的尾管位置，使用范围也很小；

如ZL201110251948.0提出的一种机械式的流速计，其采用一个大型叶轮实现对流速的检测，此流速计流阻较大，对流体驱动泵的扬程要求较高，且对整个管路带来的流速衰减也较大，此外，此流速计一般需要串联到管道内，如果需要对现有管路进行安装，那么需要将现有管路进行拆卸，整体工程量较大，此外转动式的流速计如果叶轮的品质不高的话，转动时也会给管道带来一定的抖动，影响管路的寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中光学、声学式流速计成本高、使用环形要求高，叶轮式流速计流阻大、安装困难等技术问题，提供一种固定式叶轮结构的管道流速传感器以及使用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种固定式叶轮结构的管道流速传感器，包括固定基板，所述固定基板包括一个固定板和位于固定板两边的固定面，其中在所述固定板上安装有扰流叶轮阵列机构；

所述扰流叶轮阵列机构包括安装在固定板一侧面的若干个转动轴，在所述固定板上设置有若干台阶式的转动孔，所述转动轴的端部设置有一个卡接在转动孔台阶面上的环形凸起部，在所述转动孔内设置有一个固定座，在转动轴内部设置有一个转动座，在所述固定座和转动座之间设置有电阻应变片，在所述转动轴的端部还固定有一个叶轮，所述叶轮包括一个与管道流体轴线平行的叶轮轴，叶轮轴垂直固定在转动轴上，在所述叶轮轴上环形阵列固定有若干叶轮片，所述叶轮片带动转动轴转动；

在所述固定面上部还设置有一个封闭外壳，所述封闭外壳边缘与固定板之间封闭连接，在所述封闭外壳与固定板之间设置有一个膨胀空腔，在固定板朝向扰流片的两端设置有两个凸起的膨胀卡扣，在所述膨胀空腔内填充有高压惰性气体，所述膨胀卡扣在膨胀空腔的驱动下卡紧在管道壁面的开口上；

在所述封闭外壳与固定板之间设置有若干连接筋；

所述管道流速计还包括数据处理电路，所述数据处理电路包括与各个电阻应变片连接的将电阻应变片数据转换成电信号的转换器，以及与各电阻应变片的转换器连接的数据处理器，通过数据处理器将各个转换器输出的电信号进行计算和转换，并通过数据显示器显示出实际流速；

所述固定面包括一个与管道外壁面对应的贴合面，在所述固定面的端部加工有环形开口，构成一个固定环，在两个固定面的固定环之间设置有一个箍紧带。

作为本发明的进一步创新，所述叶轮采用一体铸造制成，与转动轴之间通过螺钉固定。

作为本发明的进一步创新，所述叶轮阵列横向分为中间区和沿层区，所述沿层区位于中间区的两侧，所述沿层区电阻应变片的的灵敏度大于中间区电阻应变片的灵敏度。

作为本发明的进一步创新，在所述固定板和固定面之间设置有减振区，所述减振区的厚度小于固定板、固定面的厚度，减振区为连续的之字形缓冲结构。

作为本发明的进一步创新，在所述固定板和固定面的交界位置设置有一个条形的密封胶块，所述密封胶块与管道壁面接触。