專利名稱：用磁性軸承的高精度渦流流量計的制作方法
背景技術：
本發明涉及一種用磁性軸承的高精度渦流流量計。特別地，本發明涉及一種方法，用于通過改進造成流量計測量差錯的摩擦損失效果，加強傳感器的精確度和可靠性。


圖1所示為傳統軸向流體型渦流流量計。如圖1所示，傳統軸向流體型渦流流量計包括在圓柱形流體通道內一個具有旋轉葉片3的渦流轉子1，根據流體的速度測量渦流轉子的旋轉速度的磁性拾取器5，一個位于渦流轉子前后的流體矯直器7。
典型的使用渦輪流量計測量旋轉的數量的方法包括通過作為在管道壁的一個電拾取線圈存在的磁性拾取器，計算由旋轉葉片1端部引起的流通的數量，為了計算流量，將該計數轉化為電子脈沖信號(或頻率分量)。
另外其他方法包括，通過放置一個霍爾效應傳感器觀察永磁體造成的磁通密度變化，并根據旋轉葉片的材料性能，測量旋轉頻率。
最后，通過一個考慮旋轉頻率和流量關系的修正裝置計算流量。在本例中，旋轉件的摩擦力和流體阻力被忽略。
這種渦流流量計的優點是，甚至在低速的流體時，具有高測量精度和高機械、電路方面的可靠性。另外，它還可以應用在很寬的溫度范圍以及大流量上。
但盡管如此，由滑動軸承和滾動軸承造成的不可避免的摩擦力，帶來測量不準、流體污染和縮短壽命，和集中改進這些缺點的研究。
最近，有一種具有固定渦輪和旋轉轉子雙重結構的流量計，它為了在流量快速變化時具有很高的穩定性和高精度的流體測量特性，但是結構復雜、造價很高。
根據本發明，用磁性軸承的高精度軸向流體型渦流流量計，其流體矯直器安裝在有葉片的轉子的進側和出側，包括在進側與一個流體感應器有一個單接觸點，和在出側用永磁體的推斥力的與流體矯直器沒有接觸的被動磁性軸承結構。
另外，根據本發明的另一個用磁性軸承的高精度軸向流體型渦流流量計，包括為了抑制振動和偏斜，通過控制三個或四個電磁鐵的電流，一個主動磁性軸承產生沿徑向的推斥力，同時在軸向永磁體之間的推斥力使得在進側與流體矯直器有一個單接觸點。
圖2為安裝被動型磁性軸承的渦流流量計的結構的截面圖。
圖3為圖2中的永磁體的形狀。
圖4為安裝主主動型磁性軸承的渦流流量計的結構的截面圖。
圖5是圖4中主動型磁性軸承的的形狀。
軸承的類型可以分為被動類型和主動類型。被動軸承使用兩塊永磁體之間的推斥力，具有簡單的結構和不同的樣式。接觸支撐或主動軸承至少在一個方向是必需的，出于簡化結構和降低制造成本的原因，現在使用的是單點接觸軸承。
當使用主動型磁性軸承時，不僅可以依照參考流體的流動類型和流速條件調整軸承的硬度/減震特性，還可以不使用任何額外的拾取線圈和流量計的監測故障操作基于間隙傳感器和霍爾效應傳感器的測量信號測量旋轉頻率。
但是，由于使用傳感器和控制器所帶來的復雜的結構和高昂的費用，最好在使用被動軸承的同時使用主動軸承。
圖2為安裝被動型磁性軸承的渦流流量計的結構的截面圖。
圖3為圖2中的永磁體的形狀。
如圖2和圖3所示，該軸承具有軸向流體型渦流結構，在具有轉動葉片102的渦流轉子100的進側和出側構建有流體矯直器104a，104b。
在這種情況下，偵測旋轉數目的電子線圈，特別是，一磁性拾取器110安裝在流量表的管壁，一流體矯直器104b位于轉子100的后部，包括一對永磁體106a，106b，108a，108b，沿徑向被磁化。永磁體106a，106b，108a，108b的磁化區域在相反方向。
流體矯直器104a，104b的主要任務是減少由于不均衡的流體造成的錯誤的幅度，但其仍作為支撐發揮作用。傳統上，滑動軸承或滾動軸承是安裝在流體矯直器和轉子100的中間，本發明的關鍵在于將這些軸承換為磁性軸承。
圖2顯示的是一小型流量計，轉子100的輸出端由永磁體106a，106b，108a，108b的推斥力支撐，輸入端由流體感應器104a通過中心的單點接觸支撐。
本例中，永磁體在軸向的位置可以設計為傾斜的，以在軸向創造一個力。結果是，軸向壓力和單點接觸可以被保持。
如果要實現大刻度流體測量，需要在靠近流體矯直器輸入端的永磁體106a，106b，108a，108b加入額外數目的永磁體。
確定被動型軸承特性的因素包括永磁體的類型，尺寸和寬度。本例中，為了保持充分的支撐硬度，使用和鐵素體型相比具有出眾的磁場的釹型。
這種系統可以預見的可能問題是，首先，在接觸點發生磨損和摩擦，其次，被動型軸承的低的減震。然而，本系統與傳統系統相比磨損和摩擦有實質性的進步，精確測量減震的左端震動的效果，以最小化錯誤的封閉分析是很必要的。最后，為了得到旋轉速度，實現傳統流量計的相同方法可以使用。
在使用一主動磁性軸承的情況下，有兩種利用引力或洛倫茨力的方法。一適當的選擇是考慮到結構的簡化和總尺寸。洛倫茨型具有不受旋轉水流和磁滯現象的影響的優勢，但它具有相對復雜的結構和較弱的力。
圖4為安裝主主動型磁性軸承的渦流流量計的結構的截面圖。圖5是圖4中主動型磁性軸承的的形狀。
圖4和圖5顯示了一和圖2中相同的基本結構但被動磁性軸承被主動型軸承替換的渦流流量計。通過控制在4個電磁體212中的電流，轉子200電磁飄浮，增加了另外一對永磁體206a，206b，208a，208b以便在軸向施加一個力推動轉子200進入輸入端。
在上述的介紹主動磁性軸承的情況中，從1980年的相關技術發展如自感應，自動平衡，自診斷和監控技術可以很容易的納入，使得本技術得到額外的優點。
依照本發明使用磁性軸承的高精度渦流流量計具有以下優點。
首先，依照本發明，不僅可以精確測量流量，還可以完全根除潤滑油的液體污染。
其次，依照本發明，由于沒有摩擦造成的火花或者加熱發生，測量易燃液體或者天然氣時可以安全使用。
因此，它可以使用在存在的應用領域和高純度液體，飲料。而且，它會由于節約資金的意義在長期中具有一很長的壽命。
權利要求
1.一種用磁性軸承的高精度軸向流體型渦輪流量計，其流體矯直器安裝在有旋轉葉片的渦流轉子的進側和出側，一個電拾取線圈安裝在管壁，包括一個被動磁性軸承結構，在進側與液體感應器有一個單接觸點，并在出側用永磁體之間的推斥力與流體矯直器維持不接觸。
2.根據權利要求1所述的用磁性軸承的高精度軸向流體型渦輪流量計，其中所述的被動磁性軸承是基本的一對沿徑向方向磁化，其軸向為傾斜的永磁體。
3.一種用主動磁性軸承的高精度軸向流體型渦輪流量計，其中在進口側與流體矯直器的一個單接觸點，是通過控制少數的電磁鐵的電流的徑向磁性懸浮力和軸向永磁體的推斥力獲得的。
4.根據權利要求3所述的高精度軸向流體型渦輪流量計，其中所述的渦流流量計能用自監控和自診斷功能自行估算流體測量的可靠性。
全文摘要
本發明涉及一種用磁性軸承的高精度渦流流量計。特別是，本發明的目的是提供一種通過磁性軸承的轉子的無接觸支撐改善軸承部件的引起的摩擦和磨損效果，改善流量表的精度和可靠性的方法。
文檔編號G01F1/115GK1405534SQ0214055
公開日2003年3月26日 申請日期2002年7月9日 優先權日2001年10月9日
發明者金昌鎬, 李勇福, 金升鐘, 尹駿溶 申請人:韓國科學技術研究院