專利名稱：插入式電磁流量傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種插入式電磁流量傳感器，可廣泛用于自來水、石油、化工、冶金等領域中的大、中、小管道的源水、循環水的流速、流量的測量。
目前普遍使用的電磁流量傳感器均采用法拉第電磁感應定律的原理，當流體流過垂直插入管道內的傳感器時，切割磁力線，從而使探頭上的電極感應出與流體流速成正比的電勢，然而，感應電勢的大小與有效磁場的強弱有直接關系，因而設計合理的探頭結構即成為一個關鍵問題，從目前國內外應用現狀看，探頭結構依鐵芯、電極的配置主要有平頂形(Ⅰ)、山字形(Ⅱ)、弧頂形(Ⅲ)及側面形(Ⅳ～Ⅵ)(見圖1)，但都存在著一定缺點，如體積較大造成成本高安裝維修不便，或是有效磁場較弱，信號幅值較小，信噪比較差，使信號處理困難，尤其在低流速情況下使測量精度降低，此外，對于探頭體積較大的傳感器為適應“不停水”安裝，一般采用“絲杠”式插入桿插入，因而易粘附懸卦雜質污物，安裝維修也較困難。
本實用新型即針對上述問題，為減少電磁傳感器的漏磁、增強有效磁場強度，提高抗污物能力，便于拆裝而提供了一種新型探頭結構及插入固定機構。
以下結合附圖(圖2－圖6)介紹本實用新型的結構及工作原理如圖2－圖5所示，該插入式電磁流量傳感器包括由鐵芯(4)、電極(6)、磁軛(7)、不銹鋼套(8)、線圈(10)、連接螺栓(11)及激磁和信號引線(12)組成的園柱形探頭(1)、插入固定機構(2)及接線盒(3)，其特征在于，園柱型探頭(1)的鐵芯(4)延伸到探頭端面A以外，高出端面A3－7MM，高出部分及端面A由絕緣彈性材料(9)包復，并在鐵芯(4)端部形成流線型導流舵(5)，絕緣彈性材料(9)可以采用聚胺酯或硅膠，兩電極(6)對稱設置在導流舵(5)兩側的端面A直徑上，不銹鋼套(8)套在園柱形探頭(1)外部，起到保護和接地作用，在不銹鋼套(8)與磁軛(7)之間，線圈(10)內部及線圈(10)與磁軛(7)之間充以絕緣彈性材料(9)，園柱形探頭(1)外徑尺寸是16－25MM，略大于插入桿(13)的直徑，通過連接螺栓(11)，園柱形探頭(1)與插入桿(13)緊固連接，由于鐵芯(4)延伸到探頭端面A以外，因而由鐵芯(4)端部到磁軛(7)之間形成的磁場在電極(6)端面以下產生的漏泄減小到最低限度，而電極(6)端面以上的磁場則增強了，從而有效磁場增強，信噪比提高，使用時，導流舵(5)的中心線C應與被測流體流動方向平行，當流體流過園柱形探頭時，切割磁力線，在兩電極(6)上產生了與流體速度成正比的感應電勢，此信號由激磁與信號引線(12)經接線盒(3)傳輸到轉換器即可得流速或流量的值。本實用新型的特征還在于其插入固定機構(2)由插入桿(13)、鎖緊螺釘(14)、鎖緊法蘭(15)、C形環(16)、固定螺釘(17)、安全勾(18)、鎖緊螺母(19)、手柄(20)、定位法蘭(21)、密封法蘭(22)、密封環(23)、連接法蘭(24)及螺釘(25)組成(見圖6)，其中C形環(16)置入鎖緊法蘭(15)的錐形腔內，并通過兩個鎖緊螺釘(14)將鎖緊法蘭(15)與定位法蘭(21)連接到一起，兩個手柄(20)沿定位法蘭(21)的直徑安裝在定位法蘭(21)的兩側，手柄(20)的軸線位于由插入桿(13)的軸線與導流舵(5)的中心線C確定的平面內，通過兩個固定螺釘(17)定位法蘭(21)與密封法蘭(22)連接在一起，兩個安全勾(18)沿連接法蘭(24)的直徑，相向固定在連接法蘭(24)的兩側，兩安全勾(17)的中心連線位于由插入桿(13)的軸線與導流舵(5)中心線C確定的平面內，并分別卦在兩手柄(20)的鎖緊螺母(19)上，密封法蘭(22)內裝有密封環(23)，密封法蘭(22)與連接法蘭(24)通過兩個螺釘(25)固定連接。在該插入固定機構(2)中，定位法蘭(21)起到插入深度定位及流向指示作用，安裝時，根據被測管道直徑確定定位法蘭(21)在插入桿(13)上的固定位置，并使手柄(21)的軸線方向與導流舵(5)的中心線C方向一致，鎖緊法蘭(15)則對定位法蘭(21)起到鎖定作用，由于在鎖緊法蘭(15)內有一錐形腔，因而當C型環(16)置入腔內后，隨著鎖緊螺釘(14)的旋入，C型環(16)抱緊插入桿(13)，從而使定位法蘭(21)固定在預設的位置上。此外，探頭(1)的直徑略大于插入桿(13)的直徑，同時大于密封法蘭(22)的孔徑，因而在水壓較大情況下進行拆卸時起到限位作用，此外，當傳感器(1)插入流體管道(29)或從流體管道(29)中提出時，需將固定法蘭(21)旋轉一定角度卦在手柄(20)的鎖緊螺母(19)上或從鎖緊螺母(19)上脫出。上述兩點結構特征可以保證操作人員的安全。
與現有電磁流量傳感器相比本實用新型的優點如下1、由于鐵芯延伸到探頭端面以外，因而較大程度地提高了有效磁場的強度，減少了無效漏磁，使只有幾十克重的功耗很小的探頭就能得到滿管式電磁流量傳感器的電磁流量信號幅值，從而提高信噪比，尤其提高了低流速流量測量精度。
2、該傳感器體小量輕，探頭重量小于80克，總體重量小于1公斤，因而可以安裝在直徑φ24MM以下的光滑插入桿上，當管道內流體壓力不大于0.6MPa時，插入力小于20公斤，安裝和維修方便。
3、由于采用了安全勾及探頭直徑略大于插入桿直徑的結構形式，使裝置安全性大大提高。
4、插入深度用C型環鎖緊機構固定，使插入深度調整方便，深度確定精確，裝置拆裝時，不需要重新確定插入深度。
5、由于探頭體積小，端部有導流舵結構并采用了光滑插入桿，因而各種纖維狀物質不易卦在上面，適合于較臟污水及江河水流量的測量。


圖1、現有的電磁流量傳感器常用的探頭結構形式(Ⅰ)平頂型(Ⅱ)山字型(Ⅲ)弧頂型(Ⅳ～Ⅵ)側面型圖2、插入式電磁流量傳感器1、園柱形探頭2、插入固定機構3、接線盒圖3、園柱形探頭結構示意圖4、鐵芯6、電極7、磁軛8、不銹鋼套9、絕緣彈性材料10、線圈11、連接螺栓12、激磁和信號引線圖4、園柱形探頭端面示意圖5、導流舵C、是導流舵中心線圖5、園柱形探頭端面側視圖圖6、插入固定機構(2)的結構示意圖
13、插入桿14、鎖緊螺釘15、鎖緊法蘭16、C型環17、固定螺釘18、安全勾19、鎖緊螺母20、手柄21、定位法蘭22、密封法蘭23、密封環24、連接法蘭25、螺釘圖7、插入式電磁流量傳感器操作示意圖27、插入式電磁流量傳感器28、球閥29、流體管道B、是流體流動方向下面結合實例說明本實用新型的操作過程，圖7是該電磁流量傳感器的安裝示意圖，參照圖2－圖7具體安裝過程如下選用傳感器的園柱形探頭(1)的直徑為20MM，通過連接螺栓(11)與直徑為19MM的插入桿(13)連接，根據被測流體管道(29)的直徑確定插入深度，在插入桿(13)上確定的插入深度位置處安裝定位法蘭(21)，通過旋緊鎖緊螺釘(14)，使C型環(16)抱緊插入桿(13)從而將定位法蘭(21)固定在插入桿(13)上，手柄(20)一端的螺紋沿定位法蘭(21)的直徑方向旋入，并用鎖緊螺母(19)鎖緊，手柄(20)的軸線與導流舵(5)的中心線C平行，然后將兩個安全勾(18)沿連接法蘭(24)直徑相向固定在連接法蘭(24)兩側，連接法蘭(24)一端的外螺紋與球閥(28)的內螺紋相配合聯接，并使兩個安全勾(18)的中心連接線與流體流動方向B一致，將園柱形探頭(1)插入裝有密封環(23)的連接法蘭(24)腔內，通過2個螺釘(25)使密封法蘭(22)與連接法蘭(24)連接，然后，打開球閥(28)的閥門，通過手柄(20)將插入桿(13)插入，并旋轉一定角度，套入安全勾(18)內，通過兩個固定螺釘(17)將定位法蘭(21)與密封法蘭(22)連接，此時，探頭浸在流體中，激磁和信號引線(12)通過接線盒(3)與轉換器接通傳感器進入工作狀態，在園柱形探頭(1)端部產生電磁場當流體流過時，切割磁力線，產生與流速成正比的電壓信號，通過導流舵(5)兩側的電極(6)及信號引線(12)由接線盒(3)傳送到轉換器進行信號處理，從而得出流速流量數值。
權利要求1.一種插入式電磁流量傳感器包括由鐵芯(4)、電極(6)、磁軛(7)、不銹鋼套(8)、線圈(10)、連接螺栓(11)、及激磁和信號引線(12)組成的園柱形探頭(1)、插入固定機構(2)及接線盒(3)，其特征在于<1>、園柱形探頭(1)的鐵芯(4)延伸到探頭端面A以外，高出端面A3-7MM，高出部分及端面A由絕緣彈性材料(9)如聚胺酯或硅膠包復并在鐵芯(4)端部形成流線型導流舵(5)，兩電極(6)對稱設置在導流舵(5)兩側的端面A直徑上，不銹鋼套(8)套在園柱形探頭(1)外部，在不銹鋼套(8)與磁軛(7)之間，線圈(10)內部及線圈(10)與磁軛(7)之間充以絕緣彈性材料(9)，園柱形探頭(1)外徑尺寸是16-25MM，略大于插入桿(13)的直徑，通過連接螺栓(11)園柱形探頭(1)與插入桿(13)緊固連接；<2>、插入固定機構(2)由插入桿(13)、鎖緊螺釘(14)、鎖緊法蘭(15)、C型環(16)、固定螺釘(17)、安全勾(18)、鎖緊螺母(19)、手柄(20)、定位法蘭(21)、密封法蘭(22)、密封環(23)、連接法蘭(24)及螺釘(25)組成，其中C型環(16)置入鎖緊法蘭(15)的錐形腔內，并通過兩個鎖緊螺釘(14)將鎖緊法蘭(15)與定位法蘭(21)連到一起，兩個手柄(20)沿定位法蘭(21)的直徑方向安裝在定位法蘭(21)的兩側，手柄(20)的軸線位于由插入桿(13)的軸線與導流舵(5)的中心線C確定的平面內，通過兩個固定螺釘(17)，定位法蘭(21)與密封法蘭(22)連接在一起，兩個安全勾(18)沿法蘭(24)直徑方向，相向固定在連接法蘭(24)的兩側，兩安全勾(17)的中心連線位于由插入桿(13)的軸線與導流舵(5)中心線C確定的平面內，并分別卦在兩手柄(20)的鎖緊螺母(19)上，密封法蘭(22)內裝有密封環(23)，密封法蘭(22)與連接法蘭(24)通過兩個螺釘(25)固定連接。
專利摘要一種插入式電磁流量傳感器，其特征在于圓柱形探頭的鐵芯延伸到探頭端面A以外，高出部分由絕緣彈性材料包覆形成導流舵，兩電極對稱設置在導流舵兩側的端面A直徑上，引外，插入固定機構采用了C形環置入鎖緊法蘭的錐形腔內的結構形式，并采用了安全鉤，優點是有效磁場增強，體小量輕，安裝維修方便且安全性及抗污物能力提高，適用于自來水、石油、化工領域中管道的源水、循環水流速流量的測量。
文檔編號G01F1/56GK2115521SQ92201320
公開日1992年9月9日 申請日期1992年1月24日 優先權日1992年1月24日
發明者冀智 申請人:天津市自動化儀表三廠