專利名稱：一種智能渦街流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及工業(yè)自動化領(lǐng)域，特別涉及一種溫度補(bǔ)償一體化的智能渦 街流量計。
技術(shù)背景
應(yīng)力式渦街流量計是一種流體振動式新型流量計，當(dāng)介質(zhì)以一定速度流過 三角柱旋渦發(fā)生體時，在三角柱體兩側(cè)后面產(chǎn)生一個交替排列的旋渦帶，稱之 為"卡門渦街"。由于三角柱旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生旋渦，于是在發(fā)生體兩 側(cè)產(chǎn)生壓力脈動，從而使檢測體探頭產(chǎn)生交變應(yīng)力，封裝在探頭體內(nèi)的壓電晶 體元件在交變應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生與旋渦同頻率的交變電荷信號，放大器將這 種電荷信號進(jìn)行放大、濾波、整形，最后輸出頻率與介質(zhì)流速成正比的脈沖信 號，送至積算儀進(jìn)行處理和顯示。它具有測量范圍廣、壓損小、性能穩(wěn)定、準(zhǔn) 確度高和安裝使用方便等優(yōu)點；廣泛應(yīng)用于封閉工業(yè)管道中液體、氣體和蒸 汽介質(zhì)體積流量的測量。
不過，當(dāng)前工業(yè)自動化領(lǐng)域使用渦街流量計測量蒸汽時，由于市場上生產(chǎn) 的渦街流量計本身測得的是體積流量，而貿(mào)易結(jié)算中蒸汽經(jīng)常以質(zhì)量計費(fèi)，為 將體積流量換算成質(zhì)量，經(jīng)常需通過復(fù)雜、繁瑣的工藝流程完成；測量液體時 又不能帶溫度補(bǔ)償。
現(xiàn)有渦街流量計的結(jié)構(gòu)如圖l所示，由帶有傳感器旋渦發(fā)生體的殼體al， 探頭a2，連桿a3，積算儀a4組成。其中，探頭a2如圖2所示，該結(jié)構(gòu)是將 一對壓電陶瓷片a22粘貼在探頭芯棒a23上后插入探頭殼體a21中，然后在殼 體a21內(nèi)腔a24充裝有機(jī)樹脂填充料。實踐證明存在以下問題
(l)這種結(jié)構(gòu)壓電陶瓷a22為垂直放置，流量信號在壓電陶瓷上的受力方向 為管道水平方向，而工業(yè)管道振動干擾信號也為管道水平方向，水平方向的管 道振動干擾信號迭加到水平方向的有效流量信號上，不易區(qū)別有用流量信號、干擾信號，所以流量計干擾大，抗振性能差。
(2) 這種結(jié)構(gòu)因采用有機(jī)樹脂填充料封裝，極易老化，特別長期高溫情況下， 有機(jī)樹脂老化剝離，潮氣進(jìn)入探頭殼體內(nèi)腔a23,導(dǎo)致探頭壓電陶瓷絕緣下降 損壞，有時有機(jī)樹脂收縮導(dǎo)致壓電陶瓷片a22脫離芯棒a23，所以這種結(jié)構(gòu)探 頭壽命短，高溫性能差；
(3) 這種結(jié)構(gòu)探頭殼體a21的插入管道部分a25由于內(nèi)腔是空的，管壁薄， 使用中管道中流體沖擊探頭部分a25，經(jīng)常發(fā)生探頭部分a25折斷連同壓電陶 瓷a22—起被管道中流體介質(zhì)沖走，使用壽命短。
另外，現(xiàn)有技術(shù)中還公開了一種帶溫度補(bǔ)償一體化渦街流量計(參見中國 專利號ZL200620048917.x)，它的特點為流量探頭和溫度探頭分開，溫度探 頭一端接入渦街流量計殼體內(nèi)部，且采用外電源供電，結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜
實用新型內(nèi)容
鑒于上述技術(shù)問題，通過對渦街流量計探頭受力方式、封裝工藝，作了重 大創(chuàng)新，本實用新型所要解決的問題是提供了一種耐高溫，抗震性能好，具有 溫度補(bǔ)償，可測量液體、氣體、蒸汽的體積流量、質(zhì)量流量、使用費(fèi)用和資金 余額等參數(shù)的智能渦街流量計。該裝置將流量傳感器和溫度傳感器設(shè)在同一探 頭內(nèi)，并且依靠內(nèi)電源供電，不需外配溫度變送器，不需接線，結(jié)構(gòu)更為簡單， 成本更低，安裝使用更為方便。這樣一來，徹底改變了渦街流量計不能直接測 量質(zhì)量流量的缺點。
本實用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
一種智能渦街流量計，包括內(nèi)置旋渦發(fā)生體的殼體、帶有探頭的傳感器、 連桿、積算儀表；殼體與積算儀表之間通過連桿連接；連桿內(nèi)部設(shè)有一端連接 積算儀表，另一端連接接入殼體內(nèi)部探頭的傳感器。
其中，探頭殼體的內(nèi)腔直接放入壓電陶瓷片，使壓電陶瓷一端貼在探頭殼 體內(nèi)腔的底部；按線板緊貼壓電陶瓷另一端，并與探頭殼體絕緣；壓塊緊壓陶 瓷片，在壓電陶瓷與壓塊之間放置絕緣材料，壓塊與殼體焊接為一體或緊配合; 兩根流量信號導(dǎo)線和分別從壓塊和接線板上引出；探頭中心腔體中放置鉑電阻 或熱電偶溫度傳感器，同時引出兩根溫度信號線，并且還設(shè)有用來封裝探頭中心腔體和四根引線的有機(jī)玻璃燒結(jié)的封蓋。
另外，該渦街流量計的電路結(jié)構(gòu)由單片機(jī)，以及與該單片機(jī)分別連接的3V 鋰電池內(nèi)電源供電回路、溫度采集回路、放大整形回路、鍵盤回路、LED顯示 回路構(gòu)成。
本實用新型的有益效果如下
(1) 壓電陶瓷3為水平放置，流量信號受力方向為垂直管道的上下方向， 而工業(yè)管道振動干擾信號為管道水平方向，水平方向的管道振動干擾信號不會 迭加到垂直方向的有效流量信號上，有效地區(qū)別了有用信號，干擾信號，從原 理上大大增強(qiáng)了渦街流量計的抗振性能。
(2) 壓電陶瓷3上為絕緣材料4和壓塊6壓緊，不會產(chǎn)生一般探頭用的 有機(jī)樹脂填充老化，形變等現(xiàn)象，可靠性高，耐溫性能好。
(3) 引線端子封蓋處用有機(jī)玻璃燒結(jié)，耐高溫，不易老化。
(4) 探頭內(nèi)置溫度傳感器IO，向積算儀提供溫度信號。
(5) 與介質(zhì)直接接觸的探頭部分14為實心不繡鋼，不易折斷。
(6) 探頭內(nèi)封有壓電陶瓷和鉑電阻或熱電阻溫變傳感器，可同時提供流 量信號和溫度信號給積算儀，積算儀內(nèi)置有溫度-密度表格，計算顯示體積流 量和質(zhì)量流量，并且可根據(jù)需要計算顯示使用費(fèi)用、資金余額(人民幣)等貿(mào) 易參數(shù)。

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以下結(jié)合附圖和具體實施方式
來進(jìn)一步說明本實用新型。 圖1為現(xiàn)有有技術(shù)渦街流量計結(jié)構(gòu)圖。
圖2為上圖所示現(xiàn)有有技術(shù)渦街流量計中探頭的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖3為本實用新型所述渦街流量計結(jié)構(gòu)圖。
圖4為本實用新型所述渦街流量計中探頭結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖5為本實用新型所述渦街流量計電路原理框圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白 了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實用新型。
如圖3所示，本實用新型所述的智能渦街流量計，包括內(nèi)置旋渦發(fā)生體的 殼體1、帶有探頭2的傳感器、連桿3、積算儀表4;殼體1與積算儀表4之間 通過連桿3連接；連桿3內(nèi)部設(shè)有一端連接積算儀表4，另一端連接接入殼體 1內(nèi)部探頭2的傳感器。
如圖4所示，探頭殼體21的內(nèi)腔22直接放入壓電陶瓷片23，使壓電陶瓷 23—端貼在探頭殼體內(nèi)腔22的底部，按線板25緊貼壓電陶瓷23另一端，并 與探頭殼體21絕緣，壓塊26緊壓陶瓷片23，在壓電陶瓷23與壓塊26之間放 置絕緣材料24，壓塊與殼體焊接為一體或緊配合，流量信號導(dǎo)線27和28分別 從壓塊26和接線板23上引出，探頭中心腔體29中放置鉑電阻或熱電偶溫度 傳感器210，測量溫度信號，溫度信號線211、 212從210中引出，213為封蓋， 用有機(jī)玻璃燒結(jié)封裝腔體29和引線，防止潮氣進(jìn)入腔體29，有機(jī)玻璃熔點高， 耐高溫。
參見圖5，至于該渦街流量計的電路結(jié)構(gòu)由單片機(jī)，以及與該單片機(jī)分別 連接的3V鋰電池內(nèi)電源供電回路、溫度采集回路、放大整形回路、鍵盤回路、 LED顯示回路構(gòu)成。
整個裝置的運(yùn)行過程為探頭2通過內(nèi)置的壓電陶瓷將流量信號轉(zhuǎn)換為脈 沖信號，通過內(nèi)置溫度傳感器測得溫度信號，將流量信號和溫度信號一起送到 積算儀表4，積算儀表4將探頭2脈沖信號由"放大、整形回路"將渦街流量 探頭來的微弱脈沖信號進(jìn)行放大、整形送入PIC單片機(jī)中計數(shù)，"溫度采集回 路"實時采集溫度信號送入PIC單片機(jī)，"鍵盤回路"為軟件操作按鍵電路，"3V 鋰電池內(nèi)電源供電回路"提供整機(jī)工作電源，單片機(jī)采用PIC微功耗單片機(jī) PIC16C73，積算儀內(nèi)置有溫度一密度表格，計算并在LCD顯示體積流量和質(zhì)量 流量(m=PV、 m—質(zhì)量流量、P—介質(zhì)密度、V—體積流量)，并且可根據(jù)需要 計算顯示使用費(fèi)用，剩余金額。
例如貿(mào)易計算中，蒸汽價格x二2元/噸，使用費(fèi)用A二xm，剩余金額B =充值額一使用費(fèi)用A (其中m為渦街流量計測得的蒸汽質(zhì)量流量)。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu) 點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實 施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神 和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入 要求保護(hù)的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書 及其等效物界定。
權(quán)利要求1、一種智能渦街流量計，包括內(nèi)置旋渦發(fā)生體的殼體、帶有探頭的傳感器、連桿、積算儀表；殼體與積算儀表之間通過連桿連接；連桿內(nèi)部設(shè)有一端連接積算儀表，另一端連接接入殼體內(nèi)部探頭的傳感器；其特征在于，所述探頭的機(jī)構(gòu)為殼體的內(nèi)腔直接放入壓電陶瓷片，使壓電陶瓷一端貼在探頭殼體內(nèi)腔的底部；按線板緊貼壓電陶瓷另一端，并與探頭殼體絕緣；壓塊緊壓陶瓷片，在壓電陶瓷與壓塊之間放置絕緣材料，壓塊與殼體焊接為一體或緊配合；兩根流量信號導(dǎo)線和分別從壓塊和接線板上引出；探頭中心腔體中放置鉑電阻或熱電偶溫度傳感器，同時引出兩根溫度信號線，并且還設(shè)有用來封裝探頭中心腔體和四根引線的有機(jī)玻璃燒結(jié)的封蓋。
專利摘要本實用新型公開了一種智能渦街流量計，該裝置包括內(nèi)置旋渦發(fā)生體的殼體、帶有探頭的傳感器、連桿、積算儀表；殼體與積算儀表之間通過連桿連接；連桿內(nèi)部設(shè)有一端連接積算儀表，另一端連接接入殼體內(nèi)部探頭的傳感器。其中，探頭殼體的內(nèi)腔直接放入壓電陶瓷片，使壓電陶瓷一端貼在探頭殼體內(nèi)腔的底部；按線板緊貼壓電陶瓷另一端，并與探頭殼體絕緣；壓塊緊壓陶瓷片，在壓電陶瓷與壓塊之間放置絕緣材料，壓塊與殼體焊接為一體或緊配合；兩根流量信號導(dǎo)線和分別從壓塊和接線板上引出；探頭中心腔體中放置鉑電阻或熱電偶溫度傳感器，同時引出兩根溫度信號線，并且還設(shè)有用來封裝探頭中心腔體和四根引線的有機(jī)玻璃燒結(jié)的封蓋。
文檔編號G01F1/32GK201229186SQ20082006016
公開日2009年4月29日 申請日期2008年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月24日
發(fā)明者顏建渭 申請人:上海星空自動化儀表有限公司