[发明专利]一种电磁式流量传感器和阀的一体化装置

说明书

本发明公开了一种电磁式流量传感器和阀的一体化装置，包括阀芯、阀体、线圈、W形钢套、第一导磁柱和第二导磁柱；阀体形成顶部和前后开口的腔体，阀芯位于腔体内并可作水平旋转运动；阀芯设有连接阀体前后开口的水平通孔；阀芯包括相对放置的U形第一电极、第二电极，并通过第一导电塑料和第二导电塑料和印刷电路板电连接；线圈置于W形钢套的W形腔体内，位于阀体的下方，之间设有导磁板；第一导磁柱、第二导磁柱分别位于阀体的左右两侧，下部分别和W形钢套的左右两侧连接,上部和阀体上方的导磁盖左右两侧连接。本发明局部闭合磁路，外部导磁体的影响小，磁场分布均匀，介质流形影响小，工艺简单、成本低，电极信号不漏电精度更好。

技术领域

本发明所述的一种电磁式流量传感器和阀的一体化装置，涉及流量测量和控制领域，特别涉及热计量、水计量、污水计量等需要低功耗、低成本的流量测量和控制领域。本发明适用于平衡热量表、热量表/冷量表、水表、污水表等户用仪表，其原理和结构也适用于其他需要流量测量和控制的通用领域。

背景技术

电磁流量计是一种基于法拉第电磁感应原理的流量测量仪表，其基本原理是：当带有导电介质的流体通过磁场时，流体切割磁力线，在磁场的垂直方向上产生感应电势，感应电势的幅度和流体的流速成正比，从而获得流体的流速，进而获得流体的流量。为了产生磁场，在测量管的周围，安装有励磁线圈，所产生的磁场穿过流体，从而在流体中产生感应电势，在感应电势的正负极位置安装电极，即可测量感应电势的大小。电磁流量计在流量测量中有广泛的应用，具有测量精度高、线性度好、测量管内无构造件、抗污染物等优势。

阀是用于控制流体流速的装置，根据结构形式的不同有球阀、蝶阀、闸阀等。阀的主要部件包括阀芯和阀体，阀芯位于阀体内，可相对阀体旋转或移动，从而实现阀的开通和关闭。对于内置电磁流量传感器的控制阀，一般采用圆柱形阀芯，阀芯有一水平通孔，连接阀体的前后开口。阀芯相对阀体作水平旋转，从而改变阀芯水平通孔和阀体前后开口的相对位置，起到流速控制的目的。

现有技术的电磁式流量传感器和阀的一体化装置，CN103267552A “阀门和电磁流量计一体化装置及其应用”公开了一种布置结构，线圈放置在U形或W形导磁钢套内，并放置在阀芯下方，导磁板位于阀芯水平通孔中间，提高了测量区域的磁场强度。CN102840357A“流量测量和控制一体化装置”公开了另一种结构，线圈放置阀芯下方，导磁板放置在阀芯通孔的上部，从而简化了阀芯的制造工艺。现有技术，导磁板均位于阀芯内，由于阀芯和线圈之间被阀体隔开，导磁板和线圈的磁路之间无法用导磁材料连接形成局部闭合磁路，导致通孔内的磁场容易受外部导磁材料的干扰，从而影响了测量值。

现有技术的线圈放置在U形或W形的导磁钢套内，为了保证线圈所需要的绕线空间，线圈中部的导磁钢套或导磁体的宽度往往小于通孔的宽度，导致阀芯水平通孔内的磁场分布不均匀，测量时容易受水平通孔内流体流形的影响，因此阀芯的前后需要更长的直管改善流体的流形，这样就提高了现场的使用要求。在流量测量中，管道内存在构造物、弯管、内径变化等因素，会使流体产生不规则的紊流，当流体经过阀芯的水平通孔时，紊流会造成信号的误差，因此对于流量测量往往需要在流量传感器的前后保留一定长度的直管，以减少紊流的影响。对于电磁式流量传感器而言，磁场分布越均匀，紊流造成的误差就越小，因此，提高磁场的分布均匀度，有利于提高传感器的精度。

现有技术阀芯内置导磁板的方法，需要避开电极引线放置导磁板，工艺复杂，制造成本高。CN103267552A “阀门和电磁流量计一体化装置及其应用”在阀芯水平通孔的中部设置导磁板，CN102840357A “流量测量和控制一体化装置”将导磁板放置阀芯通孔的上部，这种在阀芯中设置导磁板的方式，均增加了阀芯的制造难度。

现有技术的电极下端通常布置在水平通孔的中部，而对于采用单只线圈放置在阀芯下方的磁路结构，未必是最佳的布置位置，从而影响了电极信号的强度和精度。另外，CN102840887A “电磁流量计的电极装置”的电极为水平布置，外侧通过导电塑料连接印刷电路板，由于导电塑料的电导率低，需要设计更大的尺寸，导致导电塑料的外侧绝缘性能不佳，容易导致外侧漏电从而影响电极信号的强度和精度。