一种内置式流量检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种内置式流量检测装置，包括：电磁感应模块，包括垂直于待检测管道内流体流通方向设置的固定支架、将固定支架均分为四个区域的十字结构支承臂、转动连接于十字结构支承臂中心的叶轮及可随叶轮转动的永久磁铁，四个区域内分别嵌设有感应线圈，叶轮包括四个分别带有永久磁铁的叶片，于流体流动带动叶片转动时，所述感应线圈可切割磁力线产生电信号；信号处理模块；充电模块。本发明专利技术没有与管道外部的导线连接，利用内置的蓄电器和自发电充电系统为全密封电路供电，杜绝了导线对穿管壁连接带来的管内压力气体泄漏和电连接点裸露接触燃气介质等安全隐患，也解决了内置电路模块长期使用的持续供电难题。

【技术实现步骤摘要】
一种内置式流量检测装置
本专利技术属于燃气管道部件领域，尤其是涉及一种内置式流量检测装置。
技术介绍
城镇燃气管网建设中流量检测一般有两种管道流量计接入方式，一是在管网施工时选择合适的独立流量计，串联方式焊接入管道特定点，二是管网全部焊接完成后，在管道特定点外部捆绑方式接入超声波流量计。两种流量计接入难度和后续维护难度显然存在差异，但安全可靠地工作要求是完全一致的。目前城镇燃气管网已大量采用高密度聚乙烯（PE）材质的管阀产品，管道材质的变化也对接入流量仪表提出了新的要求，由于PE管阀产品理论上有数十年使用寿命，因此要求其内置的组件也须有相应的寿命。在智能燃气管网建设中，管内介质的流量、压力、温度等检测必不可少，但PE燃气管道对防漏防爆有着极高的要求，一般严格限制带电器件入管以防止静电火花，严格限制对穿管壁引入电导线以防燃气渗漏，这些都给内置检测装置持续供电和信号传送带来困难。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种能自供电、无需改变原有连接结构、投入成本低、用于PE管道内燃气流量检测的内置式流量检测装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种内置式流量检测装置，包括：电磁感应模块，包括垂直于待检测管道内流体流通方向设置的固定支架、将固定支架均分为四个区域的十字结构支承臂、转动连接于十字结构支承臂中心的叶轮及可随叶轮转动的永久磁铁，所述四个区域内分别嵌设有感应线圈，所述叶轮包括四个分别带有永久磁铁的叶片，于流体流动带动叶片转动时，所述感应线圈可切割磁力线产生电信号；信号大小与永久磁铁的磁场强度、切割区尺寸、永久磁铁与感应线圈相对距离相关；叶轮及永久磁铁的质量惯性与流量动态测量精度存在关联；信号处理模块，用于处理电信号产生模块产生的感应信号，经过信号隔离整形后成为标准计数脉冲，再通过无线通讯模块向外发送流量信号；充电模块，用于接收电信号产生模块产生的脉冲信号，为蓄电单元充电，并经过稳压电源后为检测装置内部电路供电。为保证整个检测装置与流体管道外部没有任何结构及线路上的连接，检测装置自带流量感知用的叶轮机构，流量信号通过内部配备的双向无线通讯电路模块向外发送，尤其是在叶轮机构上组合自带了利用流体动能自发电的电磁感应线圈和永久磁铁，可保障检测装置持久工作。进一步的，所述叶片间隔90°分布。进一步的，所述相邻叶片上永久磁铁的NS磁极反向设置。保证每个感应线圈在其扇形两侧径向方向同时切割磁力线所得电势信号是叠加增强，四个叶片背部的永久磁铁极性按NS-SN-NS-SN交替相邻配置，相应地，四组感应线圈也因顺（逆）时针绕线方向而确定有电连接同名端。进一步的，所述叶轮通过滚珠轴承安装于固定支架的中心。叶轮通过压接在圆环十字固定支架中心的滚珠轴承，安装于十字圆环固定支架上，可在流体动能作用下，推动叶轮并带动其背部的永久磁铁旋转。进一步的，所述四个感应线圈并联设置，以增强电流信号。在叶轮90°的转动范围内，中空圆环十字固定支架上的四个感应线圈在其两侧径向方向同时切割磁力线，并因两块相邻磁铁NS磁极反置而在感应线圈上得到一个同向加强的感应信号。中空圆环十字支架上的四个感应线圈可串联增强电势信号或并联增强电流信号。进一步的，所述四个感应线圈串联设置，以增强电势信号。中空圆环十字固定支架上的感应线圈和叶轮上的永久磁铁是四组按圆周以90°间隔对称分布，叶轮每转动一圈，对应四个感应信号输出，电路上四个感应线圈可串联或并联，使感应信号的电势或电流得到增强，并实现四组感应线圈几何结构误差的综合。进一步的，所述固定支架通过紧固机构连接于管道内，于流体向固定支架流动时，可推动固定支架与管道内壁形成自锁。进一步的，所述紧固机构包括连接在十字结构支承臂侧壁上的螺丝、带有倾斜面的固定销、套设在固定销外侧的弹性件。带有便于圆环十字固定支架在管道内安装的螺丝紧固机构，带斜面固定销在螺丝紧固力推动下可嵌入待测流体的塑料管壁，且斜面固定销在流体推力作用下有自锁紧作用。进一步的，所述信号处理模块包括隔离整形电路、单片机脉冲计数电路、无线双向通讯电路。相关电路模块安装在中空圆环十字固定支架上，装置机构和电路协同工作实现流量检测及电路自供电。进一步的，所述充电模块包括充电电路、蓄电器、稳压电源。借助安装管段条件形成流量检测环境，叶轮在待测流体推动下旋转，带动背部的永久磁铁磁力线切割静止态的圆环固定支架上的四组感应线圈产生感应电势，感应信号在四组感应线圈组合增强后，一方面经信号整形电路后用于流量对应的脉冲计数，另一方面经充电电路后进入蓄电器，用作为电路持久工作的能源，感应脉冲信号经过单片机电路计数和转换后，通过无线通讯电路发送出流量检测值，安装于管道内部的检测装置与管道外部没有任何导线对穿式电路连接。a.本专利技术所述内置式流量检测装置，空心十字固定支架内嵌有四组扇形感应线圈，十字固定支架中心配有滚珠轴承，十字固定支架可利用四个固定销固定于待检测流体流量的管道内。叶轮转动部分利用轴杆固定于十字支架中心的轴承上，叶轮的背部装有永久磁铁。叶轮受到流体驱动后转动，同步带动磁铁切割十字支架上的感应线圈产生感应电势。b.本专利技术所述内置式流量检测装置，结构上区别于一般传统流量计，检测装置自身没有标准导引管段，需要检测装置在PE管道内安装完毕后才依托PE管形成完整的流量采集结构。当四个感应线圈按信号同名端并联或串联连接时，随着叶轮带动磁铁的同步转动，叶轮每转一圈可以得四个脉冲信号。综合叶轮旋转速度、安装管道的管径等参数，即可得到流量信息，而叶轮的转速与流体流量之间的关系，可以通过标准流量仪表标定。c.本专利技术所述内置式流量检测装置，内部自带信号处理及自供电电源电路。流体动能驱动叶轮转动后，感应线圈切割磁力线得到的感应信号，一路经过信号隔离整形成为标准计数脉冲，送入单片机（MCU）脉冲计数电路，用于对应所检测流量；另一路连接到充电电路为蓄电单元充电，并经过稳压电源为检测装置全部内部电路供电，满足储能器蓄电和流量检测装置稳压电源工作需要。流量信号、内部电源工作状况控制等，都可以通过自带无线通信模块实现。d.本专利技术所述内置式流量检测装置，全部电路功能模块按防爆要求设计，无任何导线、接点裸露于流体介质环境中，电路部分整体塑封后嵌入安装于十字支架内。本专利技术内置于管道，一般针对PE燃气管网，无需改变现有PE管道的管件或阀门组件结构和管道工程施工方式，仅需施工中进行简单的内置式安装，即可实现流量信号检测，有利于降低原有传统接口流量计连接难度和接入成本，且在组合形成诸如智能化PE管道产品、复合功能产品开发时有特殊意义；解决了单独检测设备或流量计安装时需要设备井或监测站布点，需要明显增加投入等问题；检测装置以无线通信方式对外发送流量检测信号，解决有线连接通信可能影响PE管道组件密闭质量引发安全事故的问题；以微量自发电供给检测装置电路工作电源能量，解决管内检测模块与PE管道长寿命匹配问题。本专利技术将为燃气管网低成本、多传感器布点组建运行监测网络系统创造条件。本专利技术的有益效果是：区别于传统流量计与管道连接的安装方式，可以借助标准尺寸管段内置本专利技术检测装置，与附属的电路一起组合成流量检测装置；这种流量检测装置没有与管道外部的导线连接，利用内置的蓄电器和自发电充电系统为全密封电路供电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内置式流量检测装置，其特征在于包括：电磁感应模块，包括垂直于待检测管道内流体流通方向设置的固定支架(1)、将固定支架(1)均分为四个区域的十字结构支承臂、转动连接于十字结构支承臂中心的叶轮(2)及可随叶轮转动的永久磁铁(4)，所述四个区域内分别嵌设有感应线圈(3)，所述叶轮(2)包括四个分别带有永久磁铁(4)的叶片，于流体流动带动叶片转动时，所述感应线圈(3)可切割磁力线产生电信号；信号处理模块，用于处理电信号产生模块产生的感应信号，经过信号隔离整形后成为标准计数脉冲，再通过无线通讯模块向外发送流量信号；充电模块，用于接收电信号产生模块产生的脉冲信号，为蓄电单元充电，并经过稳压电源后为检测装置内部电路供电。

【技术特征摘要】
1.一种内置式流量检测装置，其特征在于包括：电磁感应模块，包括垂直于待检测管道内流体流通方向设置的固定支架(1)、将固定支架(1)均分为四个区域的十字结构支承臂、转动连接于十字结构支承臂中心的叶轮(2)及可随叶轮转动的永久磁铁(4)，所述四个区域内分别嵌设有感应线圈(3)，所述叶轮(2)包括四个分别带有永久磁铁(4)的叶片，于流体流动带动叶片转动时，所述感应线圈(3)可切割磁力线产生电信号；信号处理模块，用于处理电信号产生模块产生的感应信号，经过信号隔离整形后成为标准计数脉冲，再通过无线通讯模块向外发送流量信号；充电模块，用于接收电信号产生模块产生的脉冲信号，为蓄电单元充电，并经过稳压电源后为检测装置内部电路供电。2.根据权利要求1所述的内置式流量检测装置，其特征在于：所述叶片间隔90°分布。3.根据权利要求1或2所述的内置式流量检测装置，其特征在于：所述相邻叶片上永久磁铁的NS磁极反向设置。4.根据权利要求1所述的内置式流量检测装置，其特征在于：所述叶轮(2)通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨其华，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33