專利名稱：在線更換型隱形感應式流量計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種管道內(nèi)流體流量的測量裝置，具體地說是一種在線更換型隱形感應式流量計。可用于測量管道中各類流動介質如:蒸汽、氣體、液體的流量。
背景技術：
我們知道，上世紀70年代第一臺渦街流量計的誕生，轟動世界流量行業(yè)，美國專家預言不久的將來會取代已大量應用了上百年的節(jié)流裝置。幾十年來，各國科學家，流量行業(yè)科技人員，廣大用戶在科研、生產(chǎn)、應用中經(jīng)歷了不懈努力，相繼出現(xiàn)了熱敏電阻、壓電晶體、差動電容、超聲波等原理及器件制造的渦街流量計，由于其核心部件檢測流量信號的渦街傳感器，當其出現(xiàn)損壞和泄露等故障時，需要停流才能更換檢修。但上述流量計大多不能實現(xiàn)在線不停流更換檢修傳感器。停流檢修意味著生產(chǎn)線要停產(chǎn)，停產(chǎn)是現(xiàn)代化生產(chǎn)中的一個大忌，如石化廠停產(chǎn)一小時就可能損失上百萬元，甚至更多，供熱管網(wǎng)不僅影響生產(chǎn)，還將影響百姓的正常生活。因此廣大用戶極為期盼性能優(yōu)良，安裝和方便的在線可更換的流量計。 目前在線可更換的渦街流量計存在的問題有:(一)、結構設計存在的缺陷如專利號為01205954.4和專利號為101979964A均采用插接結構，其共同點是將裝有感應元件的探頭的振動桿插接在另一個類似的金屬振動桿或彈性體與支撐腔插接，另一個共同點都是采用長條形壓電晶體感應元件。他們的缺點是生產(chǎn)制造復雜，加工和組裝難度大，難以批量生產(chǎn)，特別是其接觸點易產(chǎn)生振動噪聲，影響旋渦作用力的傳遞，信號質量遠不如單體探頭結構，抗振動性能很差，因此信噪比較差，嚴重時無法正常工作，更難以測量小流量。信噪比的好壞是直接影響流量計性能優(yōu)劣的重要指標。(二)、感應元件壓電晶體電原理與結構存在的缺陷上述大多是將壓電晶體封裝在探頭殼體中或緊固焊封成一體如專利號為01261173.5，01205954.4，一旦損壞，無法在線拆換。專利號為01261173.5，其圓片形壓電陶瓷采用一端面電極板是緊貼在探頭金屬殼體的底面，即與大地連在一起并由機殼或壓塊引出信號線，另一端面電極板與探頭金屬殼體絕緣并引出另一信號線，這種信號引線由于未與大地懸空，易受地電流干擾的影響。上述壓電晶體電原理是并聯(lián)方式，信號較弱，信噪比差，當有機械振動時，流量信號上會疊加振動信號，當振動信號大于流量計信號時流量信號發(fā)生奇變，造成漏波或增波，這就造成測量結果誤差很大，嚴重時無法正常工作，無流體流動時的空管更是如此。信噪比是衡量一臺流量計重要的性能指標。由于信噪比差，流量較小時信號太弱檢測不出來，可測最小流量，也稱下限流量，是衡量一臺流量計的又一重要性能指標。本申請發(fā)明人曾提出了一種更換型感應式渦街流量計，專利號為201120029273.0，其由管道表體、旋渦發(fā)生體、感應探頭、表頭組成，感應探頭安裝在管道表體上，所述感應探頭設有一振動桿，振動桿上部為與振動桿一體設置的套筒，套筒的底為一封閉的感振片，感振片和與其垂直的振動桿組成“T”形懸臂結構，套筒中感振片的上平面貼合安裝有感應元件。因感應元件壓電陶瓷片被緊固在探頭殼體中，很難掌控壓緊螺母對感應元件壓電陶瓷片的壓力，稍有不當就會將感應元件壓電陶瓷片壓碎損壞，另外感應元件壓電陶瓷片與探頭底平面貼合不好和受壓不均都會造成感應元件壓電陶瓷片碎裂損壞。另夕卜，上述流量計探頭大多采用的是法蘭安裝結構，其與表體間采用密封墊，時有發(fā)生泄漏事故。流量計的探頭振動桿一般深入到管道表體內(nèi)徑內(nèi)且在旋渦發(fā)生體之中。在一定流速下由于振動桿產(chǎn)生二次渦流，故這種結構會產(chǎn)生非線性失真，影響測量精度，是渦街流量計至今不可逾越的難題，精度是衡量一臺流量計又一重要性能指標。鑒于上述所述結構，易受高流速的沖擊，在一定振蕩頻率下會使探頭桿斷裂。難以實現(xiàn)高溫介質的測量，受壓電陶瓷特性限制一般只能滿足300°C左右的范圍內(nèi)使用，超過溫度范圍則會使壓電效應消失。溫度范圍窄，特別是大于450°C以上的高溫介質目前世界尚無法檢測。另外，現(xiàn)有技術檢測旋渦信號的探頭設置在旋渦發(fā)生體的尾部，要承受流體的沖擊力，在一定流速和頻率下使探頭的振動桿產(chǎn)生共振造成振動桿斷裂。同時，在一定流速下由于振動桿產(chǎn)生二次渦流，故這種結構會產(chǎn)生非線性失真，影響測量精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的上述技術問題是克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種結構簡單、體積小，安裝和維修簡便，測量精度高，抗振動性能好，可測小流量、量程寬、耐高溫高壓，安全可靠，可實現(xiàn)不停流檢修并方便更換感應檢測傳感器的在線更換型隱形感應式流量計。本發(fā)明解決上述技術問題采用的技術方案是:一種在線更換型隱形感應式流量計，其包括有管道表體、旋渦發(fā)生體、感應探頭、表頭，其特征在于:所述感應探頭通過探頭座安裝在管道表體上，所述感應探頭的底端面位于旋渦發(fā)生體上部，并與旋渦發(fā)生體的上端面相對應。所述旋渦發(fā)生體上端面中間設有一隔離臺，所述感應探頭的扁形振動桿底端或感應探頭的感振片外平面與旋渦發(fā)生體上端面的隔離臺相對應。所述感應探頭中安裝有一感應檢測傳感器，所述感應檢測傳感器包括有連接基體、感應元件、信號引線，所述感應元件通過絕緣膠固定在連接基體上，連接感應元件的信號引線從連接基體上部引出。所述感應元件為組合式壓電晶體片，其中的陶瓷片上下兩端平面上對稱設有兩對電極板，同一平面上的兩個電極板的極性相同，上下兩個平面上的正負電極板錯位交叉聯(lián)接，而后分別連接一信號引線，所述陶瓷片中間設有信號引線穿孔。所述連接基體由殼體、中間連接體、彈性壓蓋和活動壓緊體組成，感應元件緊貼殼體的底板封裝在殼體內(nèi)，中間連接體位于殼體內(nèi)感應元件上部，其與感應元件固定連接，彈性壓蓋分別與殼體、活動壓緊體焊接在一起，中間連接體通過彈性壓蓋與活動壓緊體壓緊，所述殼體外側還設有導向銷。所述感應探頭中安裝有一感應元件，所述感應元件為組合式壓電晶體片，其中的陶瓷片上下兩端平面上對稱設有兩對電極板，同一平面上的兩個電極板的極性相同，上下兩個平面上的正負電極板錯位交叉聯(lián)接，而后分別連接一信號引線。所述感應探頭設有一扁形振動桿，振動桿上部為與振動桿一體設置的套筒，套筒的底為感振片，感振片和與其垂直的振動桿組成“T”形懸臂結構，所述扁形振動桿下部還連接有一槳板，槳板底 端面與旋渦發(fā)生體上端面的隔離臺相對應。
所述感應探頭設有一套筒，套筒的底為感振片，感振片外平面與旋渦發(fā)生體上端面的隔離臺相對應。本發(fā)明所述管道表體和表頭之間設有一開放式支撐連接體，開放式支撐連接體下部連接固定在管道表體上，上部連接并支撐表頭。本發(fā)明所述感應探頭通過探頭座安裝在管道表體上，探頭座外部安裝有散熱片。通過散熱片可降低感應檢測傳感器處的溫度，有利于高溫散熱，為測量高溫介質提供了基礎。流量計檢測介質的溫度提高到450°C以上。本發(fā)明感應探頭的振動桿或感振片位于旋渦發(fā)生體上部，在管道表體中不外露，避開了流體的沖擊力，流體通過旋渦的作用力由介質引升到隱形感應探頭的振動桿或感振片，改變了傳統(tǒng)的設計模式，使探頭的振動桿或感振片避開了流體的沖擊力，振動桿免遭斷裂，同時有較好的線性度和重復性，對提高測量精度具有重要意義。所述感應檢測傳感器或感應元件具有良好的抗干擾性能和定位導向功能。在同樣的旋渦力作用下，它的信號最強，并能獲得不同大小的靈敏度，實現(xiàn)最佳信噪比。另外可不斷流情況下方便拆卸壓緊螺母或壓緊法蘭，更換、檢修探頭中的感應檢測傳感器或感應元件。對照現(xiàn)有技術，本發(fā)明克服了現(xiàn)有檢測旋渦信號的探頭設在旋渦發(fā)生體的尾部，要承受流體的沖擊力，在一定流速和頻率下使探頭的振動桿產(chǎn)生共振造成振動桿斷裂，在一定流速下由于振動桿產(chǎn)生二次渦流，會產(chǎn)生非線性失真，影響測量精度 等不足，其結構簡單、體積小、安裝和施工簡便、測量精度高、工作可靠性高、適用性廣、耐高溫，同時有較好的線性度和重復性，對提高測量精度具有重要意義，能實現(xiàn)不停流檢測、維修、更換感應探頭的感應檢測傳感器或感應元件，是一種理想的在線更換型隱形感應式渦街流量計，其適用于安裝在各種不同管徑的管道中對各種介質進行流量測量。


下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的組成結構示意圖。圖2是本發(fā)明的一種感應探頭的結構示意圖。圖3是本發(fā)明的另一種感應探頭的結構不意圖。圖4是本發(fā)明中的旋渦發(fā)生體的結構示意圖。圖5是本發(fā)明中的感應檢測傳感器的結構示意圖。圖6是本發(fā)明中的感應元件的結構和電原理示圖。圖1中的標號是:1.旋渦發(fā)生體，1-1.隔離臺，2.探頭座，3.感應探頭，4.散熱片，5.壓緊螺母，6.引線護套，7.管道表體，8.信號引線，9.開放式支撐連接體，10.接插件，11.表頭。31.感應檢測傳感器，32.套筒，33.振動桿，34.感振片，35.漿板。311.殼體，312.導向銷，313.絕緣膠，314.感應元件，315.中間連接體，316.活動壓緊體，317.彈
性壓蓋。
具體實施例方式從圖1中可以看出，一種在線更換型隱形感應式流量計，其包括有管道表體7、旋渦發(fā)生體1、感應探頭3、開放式支撐連接體9、表頭11等。管道表體7是連接流體管道和安裝旋渦發(fā)生體1、感應探頭3、開放式支撐連接體9等部件的基體。旋渦發(fā)生體I作用主要是使流體流經(jīng)該發(fā)生體時分離出有規(guī)則的旋渦，該旋渦對感應探頭3的產(chǎn)生振蕩力。旋渦發(fā)生體1、表頭11的組成結構屬于現(xiàn)有技術，不在贅述。開放式支撐連接體9下部連接固定在管道表體7上，上部連接并支撐表頭11，感應探頭3通過接插件10與表頭11連接。也可以不用開放式支撐連接體9，安裝成分體式，感應探頭3直接通過引線與表頭11連接。感應探頭3得到的流量信號通過信號引線8傳遞到帶智能放大器的表頭11上，顯示瞬時流量和累積流量等參數(shù)，并輸出標準信號。感應探頭3外部的信號引線8通過引線護套6進行保護。圖4是本發(fā)明中的旋渦發(fā)生體的結構示意圖。所述旋渦發(fā)生體I上端面中間設有一隔離臺1-1，所述感應探頭I的扁形振動桿底端或感應探頭的感振片外平面與旋渦發(fā)生體上端面的隔離臺相對應。本發(fā)明所述感應探頭3可以是帶受力振動桿的感振片式感應探頭；也可以是無受力振動桿的感振片式的感應探頭。圖2是本發(fā)明的一種感應探頭的結構示意圖。如圖2所示,所述感應探頭3設有一扁形振動桿33,振動桿33上部為與振動桿一體設置的套筒32,套筒32的底為感振片34,感振片34和與其垂直的振動桿33組成“T”形懸臂結構。所述感應檢測傳感器31或感應元件314貼合安裝在感振片34上，上部通過壓緊螺母5或壓緊法蘭安裝固定。感應探頭的工作原理是:旋渦產(chǎn)生的作用力作用在振動桿33的一側，將升力傳遞到感振片34。因感應檢測傳感器31或感應元件314被壓緊螺母5壓裝在受力桿型感應探頭3的套筒32中，故感應檢測傳感器31或感應元件314接受到來自感振片34的振動信號即流量信號，該流量信號傳遞到帶智能放大器的表頭11上，顯示瞬時流量和累積流量等參數(shù)，并輸出標準信號。扁形振動桿33下部一體連接有一槳板35，槳板35底端面與旋渦發(fā)生體I上端面設有的隔離臺1-1相對應。槳板35較原振動桿扁形平面的面積大，振動桿縮短，是兩體合一的結構，其目的是為了增加受力面積，減少整個振動桿的質量，獲得最佳信號，靈敏度高，信噪比好，可測最小流量，故量 程比寬。圖3是本發(fā)明的另一種感應探頭的結構不意圖。如圖3所不,所述感應探頭3設有一套筒32，套筒的底為感振片34，感振片34外平面與旋渦發(fā)生體I上端面的隔離臺1-1相對應。旋渦產(chǎn)生的作用力直接作用在感振片34上，將升力傳遞到感應檢測傳感器31或感應元件314上，并輸出流量信號。所述隔離臺1-1的寬度和厚度與探頭檢測旋渦的扁形振動桿或槳板底端面的寬度和厚度相對應。隔離臺1-1可以根據(jù)感應探頭的大小作適當延伸，以和扁形振動桿及槳板相對應。本發(fā)明所述感應探頭3中可更換安裝有一感應檢測傳感器31。圖5是本發(fā)明中一種感應檢測傳感器的結構示意圖。所述感應檢測傳感器31包括有連接基體、感應元件314、信號引線8，所述感應元件通過絕緣膠313固定在連接基體上，感應元件314周圍用絕緣膠313絕緣密封，連接感應元件的信號引線8從連接基體上部弓I出。所述連接基體由殼體311、中間連接體315、彈性壓蓋317和活動壓緊體316組成，感應元件314緊貼殼體311的底板封裝在殼體311內(nèi)，中間連接體315位于殼體內(nèi)感應元件314上部，其與感應元件通過絕緣膠313固定連接，絕緣膠313將感應元件314與殼體311和中間連接體315結合成一體，同時也起到封閉防潮作用。彈性壓蓋317分別與殼體311、活動壓緊體316焊接在一起，中間連接體315通過彈性壓蓋317與活動壓緊體316壓緊。因彈性壓蓋317的彈性作用，來自上部的壓緊螺母5的壓力通過活動壓緊體316將壓力作用到中間連接體315上，使感應元件緊貼殼體311的底板，進而使整個感應檢測傳感器緊貼在感振部件上。連接感應元件的信號引線8從殼體311上部引出。所述殼體311可以是金屬屏蔽殼體，也可以是或非金屬殼體。金屬屏蔽殼體起到屏蔽電磁干擾作用，并具有防水防潮性能。感應元件314是感應檢測傳感器31的核心部件。如圖6所示,所述感應元件314為組合式壓電晶體片，其中的陶瓷片上下兩個平面上對稱設有兩對電極板，同一平面上的兩個電極板的極性相同，即一個平面上的兩個電極板的極性同為“正”，另一平面的兩個電極板的極性同為“負”，且正負極板上下對應，對稱分布。它等效于兩個壓電晶體片組成的測量信號元件。陶瓷片上下兩個平面上的正負電極板錯位交叉聯(lián)接，而后分別連接一信號引線8，最后引出一對輸出信號端子。感應元件314陶瓷片中間設有信號引線穿孔。所述壓電晶體片是力敏元件，當探頭的振動桿將旋渦產(chǎn)生的作用力傳遞到感應元件壓電晶體片時，便會將應力轉換成電荷信號。探頭的工作原理是旋渦產(chǎn)生的作用力作用在探頭振動桿的一側，將升力傳遞到感振片。感應檢測傳感器被壓緊螺母壓裝在探頭殼體腔體中感振片的上平面，感應檢測傳感器接受到來自感振片的振動信號即流量信號，該流量信號傳遞到智能放大器表頭上，顯示瞬時流量和累積流量等參數(shù)，并輸出標準信號。所述殼體311外側還設有導向銷312。其起導向和定位的作用，以保證感應檢測傳感器安裝時的正確方向。相應地安裝感應檢測傳感器的感應探頭3腔體內(nèi)側有導向槽。導向銷312在感應探頭3導向槽中上下移動，不能左右移動，這種結構設計除了保證安裝人員不會發(fā)生錯裝外，還防止了因旋轉上部的壓緊螺母5時，因旋轉摩擦中使感應檢測傳感器發(fā)生位移，導致信號不正常。本發(fā)明所述感應探頭3中還可以直接安裝一可更換的感應元件314。所述感應元件314如圖6所示。上段已做詳細描述，這里不再贅述。本發(fā)明所述感應探頭3通過探頭座2安裝在管道表體7上，探頭座2外部安裝有散熱片4。安裝散熱片4，可降低感應檢測傳感器31處的溫度，有利于高溫散熱，為測量高溫介質提供了基礎。使流量·計檢測介質的溫度提高到450°C以上。所述探頭座2與感應探頭3殼體焊接，減少密封環(huán)節(jié)，極大地提高了應用壓力等級和安全性能。也可以采用法蘭連接，方便臟污介質的清洗。探頭座還為隱藏式探頭提供空間。本發(fā)明所述開放式支撐連接體9下端與管道表體7連接固定，上端與表頭11連接固定，其中間兩側呈兩根窄體扁形支體，便于散熱，而且便于從兩側面操作更換裝卸感應檢測傳感器，并且該支撐體還能調節(jié)方向，適用現(xiàn)場不同位置的安裝要求。本發(fā)明感應探頭3的振動桿或感振片位于旋渦發(fā)生體I上部，在管道表體中不外露，避開了流體的沖擊力，流體通過旋渦的作用力由介質引升到隱形感應探頭的振動桿或感振片，改變了傳統(tǒng)的設計模式，使探頭的振動桿或感振片避開了流體的沖擊力，振動桿免遭斷裂，同時有較好的線性度和重復性，對提高測量精度具有重要意義。所述感應檢測傳感器或感應元件具有良好的抗干擾性能和定位導向功能。在同樣的旋渦力作用下，它的信號最強，并能獲得不同大小的靈敏度，實現(xiàn)最佳信噪比。另外可不斷流情況下方便拆卸壓緊螺母或壓緊法蘭，更換、檢修探頭中的感應檢測傳感器或感應元件。本發(fā)明克服了現(xiàn)有檢測旋渦信號的探頭設在旋渦發(fā)生體的尾部，要承受流體的沖擊力，在一定流速和頻率下使探頭的振動桿產(chǎn)生共振造成振動桿斷裂的不足。其結構簡單、體積小、安裝和施工簡便、測量精度高、工作可靠性高、適用性廣、耐高溫，能實現(xiàn)不停流檢測、維修、更換感應探頭的感應檢測傳感器或感應元件，是一種理想的在線更換型隱形感應式渦街流量計，其適用于安裝在各種不同管徑的管道中對各種介質進行`流量測量。
權利要求
1.一種在線更換型隱形感應式流量計，其包括有管道表體、旋渦發(fā)生體、感應探頭、表頭，其特征在于:所述感應探頭通過探頭座安裝在管道表體上，所述感應探頭的底端面位于旋渦發(fā)生體上部，并與旋渦發(fā)生體的上端面相對應。
2.根據(jù)權利要求1所述在線更換型隱形感應式流量計，其特征在于:所述旋渦發(fā)生體上端面中間設有一隔離臺，所述感應探頭的扁形振動桿底端或感應探頭的感振片外平面與旋渦發(fā)生體上端面的隔離臺相對應。
3.根據(jù)權利要求1所述在線更換型隱形感應式流量計，其特征在于:所述感應探頭中安裝有一感應檢測傳感器，所述感應檢測傳感器包括有連接基體、感應元件、信號引線，所述感應元件通過絕緣膠固定在連接基體上，連接感應元件的信號引線從連接基體上部引出。
4.根據(jù)權利要求3所述在線更換型隱形感應式流量計，其特征在于:所述感應元件為組合式壓電晶體片，其中的陶瓷片上下兩端平面上對稱設有兩對電極板，同一平面上的兩個電極板的極性相同，上下兩個平面上的正負電極板錯位交叉聯(lián)接，而后分別連接一信號引線，所述陶瓷片中間設有信號弓丨線穿孔。
5.根據(jù)權利要求3所述在線更換型隱形感應式流量計，其特征在于:所述連接基體由殼體、中間連接體、彈性壓蓋和活動壓緊體組成，感應元件緊貼殼體的底板封裝在殼體內(nèi)，中間連接體位于殼體內(nèi)感應元件上部，其與感應元件固定連接，彈性壓蓋分別與殼體、活動壓緊體焊接在一起，中間連接體通過彈性壓蓋與活動壓緊體壓緊，所述殼體外側還設有導向銷。
6.根據(jù)權利要求1所述在線更換型隱形感應式流量計，其特征在于:所述感應探頭中安裝有一感應元件，所述感應元件為組合式壓電晶體片，其中的陶瓷片上下兩端平面上對稱設有兩對電極板，同一平面上的兩個電極板的極性相同，上下兩個平面上的正負電極板錯位交叉聯(lián)接，而后分別連接一信號弓I線`。
7.根據(jù)權利要求1所述在線更換型隱形感應式流量計，其特征在于:所述感應探頭設有一扁形振動桿，振動桿上部為與振動桿一體設置的套筒，套筒的底為感振片，感振片和與其垂直的振動桿組成“T”形懸臂結構，所述扁形振動桿下部還連接有一槳板，槳板底端面與旋渦發(fā)生體上端面的隔離臺相對應。
8.根據(jù)權利要求1所述在線更換型隱形感應式流量計，其特征在于:所述感應探頭設有一套筒，套筒的底為感振片，感振片外平面與旋渦發(fā)生體上端面的隔離臺相對應。
9.根據(jù)權利要求1所述在線更換型隱形感應式流量計，其特征在于:所述管道表體和表頭之間設有一開放式支撐連接體，開放式支撐連接體下部連接固定在管道表體上，上部連接并支撐表頭。
10.根據(jù)權利要求1所述在線更換型隱形感應式流量計，其特征在于:所述感應探頭通過探頭座安裝在管道表體上，探頭座外部安裝有散熱片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在線更換型隱形感應式流量計，其包括有管道表體、旋渦發(fā)生體、感應探頭、表頭，所述感應探頭通過探頭座安裝在管道表體上，所述感應探頭的底端面位于旋渦發(fā)生體上部，并與旋渦發(fā)生體的上端面相對應。感應探頭中可更換安裝有一感應檢測傳感器或感應元件。本發(fā)明感應探頭在管道表體中不外露，避開了流體的沖擊力，流體通過旋渦的作用力由介質引升到隱形感應探頭的振動桿或感振片。其結構簡單、體積小、安裝和施工簡便、測量精度高、工作可靠性高、適用性廣、耐高溫高壓，能實現(xiàn)不停流檢測、維修、更換感應探頭的感應檢測傳感器或感應元件。其適用于安裝在各種不同管徑的管道中對各種介質進行流量測量。
文檔編號G01F1/32GK103234588SQ20131012804
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月15日 優(yōu)先權日2013年4月15日
發(fā)明者姚賢卿, 范英才, 李春雷, 趙偉, 史宏衛(wèi), 文鳳余, 鄭義剛, 于福勝, 姚云, 姚寧, 柏凱譯 申請人:威海會盟測控科技有限公司