CN205209561U - 电容式电磁流量计 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种电容式电磁流量计，包括外壳，外壳内设有陶瓷衬管，所述陶瓷衬管中部外径小、两端外径大，陶瓷衬管中部的外壁两侧分别设有一层对称设置的电镀金属电极，所述电镀金属电极的厚度为0.01～0.1mm，电镀金属电极上设有屏蔽罩，电镀金属电极上连接的导线延伸出屏蔽罩，与一前置放大器相连，前置放大器设置在外壳一侧的凸台上；陶瓷衬管与外壳之间设有线圈固定件，线圈固定件与屏蔽罩之间设有定位镶块，线圈固定件的与陶瓷衬管对应侧设有两个线圈支撑件，两个线圈支撑件位于陶瓷衬管的另两侧，线圈支撑件上缠绕有线圈，通过外壳封装，外壳的两端均设有密封盖。本实用新型流量计耐腐蚀、耐高温、介电常数高，而且测量精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及电磁流量计，具体涉及一种电容式电磁流量计。
背景技术
电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律，通过被测导电介质穿过传感器切割磁力线来获得电压信号。但在测定泥浆等液体附着性流体时，传统的电极式电磁流量计的电极表面容易附着物质，从而也会导致变送器输出电势发生变化，输出出现偏差而不稳定，使得测量产生误差，特别是绝缘附着物质会影响测定的精度。如果电极上污垢物太厚的话，最终就会导致仪表无法测量。此外，如果供水管道结垢或磨损使得内径尺寸改变的话，那么有可能影响到原定的流量值，而造成测量误差。除上述缺点以外，信号问题也将影响到电磁流量计的测量。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种电容式电磁流量计，该流量计耐腐蚀、耐高温、介电常数高，而且测量精度高。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
一种电容式电磁流量计，包括外壳，其特征在于：所述外壳内设有陶瓷衬管，所述陶瓷衬管中部外径小、两端外径大，所述陶瓷衬管中部的外壁两侧分别设有一层对称设置的电镀金属电极，所述电镀金属电极的厚度为0.01～0.1mm，所述电镀金属电极上设有屏蔽罩，所述电镀金属电极上连接的导线延伸出屏蔽罩，与一前置放大器相连，所述前置放大器设置在外壳一侧的凸台上；所述陶瓷衬管与外壳之间设有线圈固定件，所述线圈固定件与屏蔽罩之间设有定位镶块，线圈固定件的与陶瓷衬管对应侧设有两个线圈支撑件，所述两个线圈支撑件位于陶瓷衬管的另两侧，所述线圈支撑件上缠绕有线圈，通过陶瓷衬管外壁与外壳将电镀金属电极、屏蔽罩、定位镶块、线圈固定件、线圈支撑件、线圈封装在外壳内，所述外壳的两端均设有密封盖。
所述陶瓷衬管的中部管壁厚为1～3mm，陶瓷衬管的两端管壁厚为3～9mm。
所述陶瓷衬管的中部管壁厚为2mm，陶瓷衬管的两端管壁厚为6mm。
所述陶瓷衬管采用纯度99.9%的高纯氧化铝或者氧化锆粉末制造而成。
所述电镀金属电极的沿陶瓷衬管圆周的距离不大于陶瓷衬管圆周的八分之一。
所述陶瓷衬管中部外壁两侧分别设有一层对称设置的电镀银电极，所述电镀银电极的厚度为0.01mm。
所述屏蔽罩的四周均设有向外延伸的支撑壁，所述支撑壁上设有与陶瓷衬管的外壁相配合的弧面。
所述前置放大器与电镀金属电极之间的导线之间设有放大屏蔽罩。
所述密封盖采用外法兰，所述陶瓷衬管的两端设有内法兰，内法兰与外法兰固定连接。
所述内法兰与陶瓷衬管外壁之间设有密封圈。
本实用新型的有益效果：本实用新型电容式电磁流量计的外壳内设有陶瓷衬管，陶瓷衬管增强了衬管的机械强度，且具有耐腐蚀、耐高温、介电常数高等特性；陶瓷衬管中部外径小，使电极和流体的间距较小，从而增加电容值，能更好的采集电极两端的信号，两端外径大提高了流量计的结构强度。所述陶瓷衬管中部的外壁两侧分别设有一层对称设置的电镀金属电极，所述电镀金属电极的厚度为0.01～0.1mm，根据涡电流的产生机理，在结构确定的情况下，涡电流的幅值大小与其厚度和激磁频率成正比，因此电极越薄越能减小了涡电流的影响，所述电镀金属电极上设有屏蔽罩，所述电镀金属电极上连接的导线延伸出屏蔽罩，与一前置放大器相连，所述前置放大器设置在外壳一侧的凸台上；所述陶瓷衬管与外壳之间设有线圈固定件，所述线圈固定件与屏蔽罩之间设有定位镶块，通过定位镶块用于对屏蔽罩进行定位，线圈固定件的与陶瓷衬管对应侧设有两个线圈支撑件，通过陶瓷衬管外壁与外壳将电镀金属电极、屏蔽罩、定位镶块、线圈固定件、线圈支撑件、线圈封装在外壳内，通过封装防止了各零部件晃动，避免了对检查结果的影响。所述外壳的两端均设有密封盖，形成与液体隔离的状态，所以不存在被腐蚀及摩擦损耗，也从根本上解决了电极泄漏问题和绝缘性附着物附着，影响流体测量问题，从而从根本上解决电位变化引起的杂波，达到稳定测量的目的。
所述陶瓷衬管的中部管壁厚为1～3mm，陶瓷衬管的两端管壁厚为3～9mm，该厚度使电极和流体的间距较小，从而增加电容值。
所述陶瓷衬管采用纯度99.9%的高纯氧化铝或者氧化锆粉末制造而成，使陶瓷管颜色均匀并且介电性能良好。
所述电镀金属电极的沿陶瓷衬管圆周的距离不大于陶瓷衬管圆周的八分之一，避免了形成较大的涡流干扰。
所述陶瓷衬管中部外壁两侧分别设有一层对称设置的电镀银电极，所述电镀银电极的厚度为0.01mm。电镀银电极的厚度可以做到0.01mm，电极越薄。
所述所述屏蔽罩的四周均设有向外延伸的支撑壁，所述支撑壁上设有与陶瓷衬管的外壁相配合的弧面。屏蔽罩可以对流量计两侧的电极面进行屏蔽；可以对流量计整个外壳进行屏蔽；可以对前置放大电路信号采集部分进行屏蔽。
所述密封盖采用外法兰，所述陶瓷衬管的两端设有内法兰，内法兰与外法兰固定连接。密封盖采用外法兰便于连接。
所述内法兰与陶瓷衬管外壁之间设有密封圈，提高了密封效果。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1中A-A剖视图；
图3是激励信号示意图；
图4中是流体0m/s时电镀金属电极检测到的被测信号由前置放大电路放大后的信号强度对比示意图；
图5是流体从0m/s到2.5m/s时电镀金属电极检测到的被测信号由前置放大电路放大后的信号强度对比示意图；
图6中是流体从2.5m/s到5m/s时电镀金属电极检测到的被测信号由前置放大电路放大后的信号强度对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步地说明。
参见图1和图2，所示一种电容式电磁流量计，包括外壳1，所述外壳1由圆筒1-1和一侧延伸出圆筒的凸台1-2构成，所述外壳1内设有陶瓷衬管2，所述陶瓷衬管2采用纯度99.9%的高纯氧化铝或者氧化锆粉末，经高温（1600℃左右）烧结压制成型。陶瓷衬管2具有强度高、耐腐蚀、耐温高、介电常数高等优点。所述陶瓷衬管2内径相同，陶瓷衬管2中段外径小、两端外径大，陶瓷衬管2呈哑铃型，所述陶瓷衬管2的中部管壁厚为1～3mm，陶瓷衬管2的两端管壁厚为3～9mm，本实施例中陶瓷衬管的中部管壁厚为2mm，陶瓷衬管2的两端管壁厚为6mm，使电极和流体的间距较小，从而增加电容值。所述陶瓷衬管2的两端设有倒角，两端的斜角用专用磨头磨屑加工。所述陶瓷衬管2中部的外壁两侧分别设有一层对称设置的电镀金属电极3，所述电镀金属电极3为检测电极，用于检测流体信号。由于电极与被测流体之间不接触，它们之间形成的藕合电容值越大，信号内阻就会越低，信号检出就会相对容易，因此，传感器设计时要尽量提高藕合电容值。提高藕合电容值一般需增大电极面积。但由于测量管直径有限，增加电极的面积能提高的电容值还是有限的，因此所述电镀金属电极3的沿陶瓷衬管2圆周的距离不大于陶瓷衬管2圆周的八分之一，否则可能会形成较大的涡流干扰。所述电镀金属电极3的厚度为0.01～0.1mm，使干扰影响减到最小。根据涡电流的产生机理，在结构确定的情况下，涡电流的幅值大小与其厚度和激磁频率成正比，要减小涡电流的影响，所以电极需要尽量薄。所述电镀金属电极3采用电镀银电极，所述陶瓷衬管2中部外壁两侧分别设有一层对称设置的电镀银电极，所述电镀银电极的厚度可以达到0.01mm。电容式电磁流量计的电极也可以采用嵌入陶瓷管壁的，并且电极的形状也有不同，有网格状或栅格状的。
所述电镀金属电极3上设有屏蔽罩4，且屏蔽不接地。由于产生的信号很小，所以对信号的可靠屏蔽也是很重要的，需要考虑将电极部分整体屏蔽。所述屏蔽罩4的四周均设有向外延伸的支撑壁，所述支撑壁上设有与陶瓷衬管2的外壁相配合的弧面。屏蔽罩4可以采用矩形屏蔽罩或其他形状，本实施例采用矩形屏蔽罩便于设计安装，所述屏蔽罩4的中部设有供电镀金属电极的导线穿过的过孔和四个导线压块安装孔，屏蔽罩的外侧通过螺栓固定连接有导线压块，所述导向压块便于布线设置，所述电镀金属电极3上连接的导线延伸出屏蔽罩4，电镀金属电极3上的导线12与一前置放大器相连，所述前置放大器设置在外壳1一侧的凸台1-2上。所述前置放大器与电镀金属电极3之间的导线之间设有放大屏蔽罩，采用金属制成的放大屏蔽罩。缩短前置放大器与电镀金属电极3之间的导线距离。
所述陶瓷衬管2与外壳1之间设有线圈固定件5，所述线圈固定件5与屏蔽罩4之间设有定位镶块6，所述定位镶块6抵在屏蔽罩4定位上防止了屏蔽罩4偏移。线圈固定件5的与陶瓷衬管2对应侧设有两个线圈支撑件7，所述两个线圈支撑件7位于陶瓷衬管2的另两侧，两个线圈支撑件7分别上缠绕有线圈8，所述线圈8采用马鞍式线圈，每个线圈8支撑件上采用两个400圈线圈串联而成，单个电阻3.9欧，通过陶瓷衬管2外壁与外壳1将电镀金属电极3、屏蔽罩4、定位镶块6、线圈固定件5、线圈支撑件7、线圈8封装在外壳1内，所述外壳1的两端均设有密封盖9，所述密封盖9可以采用外法兰，所述陶瓷衬管2的两端设有内法兰10，所述内法兰与陶瓷衬管2外壁之间设有密封圈11，内法兰10与外法兰通过螺栓固定连接。
根据电容式电磁流量计的测量原理特点，针对电极部分要求薄、均匀、对称、和陶瓷管附着力好等特点，考虑了多种方案，通过对各方案的实验验证，最终选择了电镀的方式，取得了良好的效果。电容式电磁流量计检测信号较小，屏蔽很重要，通过不断改进设计和实验，确定了屏蔽方式。
采用本实用新型电容式电磁流量计在测定泥浆等液体附着性流体时，电极式电磁流量计的电极表面容易附着物质，使输出出现偏差而不稳定，特别使绝缘附着物质会影响测定的精度。电容式电磁流量计电极被衬里材料严格密封，形成与液体隔离的状态，所以不存在被腐蚀及摩擦损耗，也从根本上解决了电极泄漏问题和绝缘性附着物附着，影响流体测量问题，从而从根本上解决电位变化引起的杂波，达到稳定测量的目的。
参见图3至图6所示，采用本实用新型电容式电磁流量计进行了实流标定实验，采用图3中的激励信号，检测流体从0m/s到5m/s时电镀金属电极检测到的被测信号由前置放大电路放大后的信号强度对比，根据图4至图6所示的得出获得的信号呈线性变化，且具有重复性信号。
Claims (10)
1.一种电容式电磁流量计，包括外壳，其特征在于：所述外壳内设有陶瓷衬管，所述陶瓷衬管中部外径小、两端外径大，所述陶瓷衬管中部的外壁两侧分别设有一层对称设置的电镀金属电极，所述电镀金属电极的厚度为0.01～0.1mm，所述电镀金属电极上设有屏蔽罩，所述电镀金属电极上连接的导线延伸出屏蔽罩，与一前置放大器相连，所述前置放大器设置在外壳一侧的凸台上；所述陶瓷衬管与外壳之间设有线圈固定件，所述线圈固定件与屏蔽罩之间设有定位镶块，线圈固定件的与陶瓷衬管对应侧设有两个线圈支撑件，所述两个线圈支撑件位于陶瓷衬管的另两侧，所述线圈支撑件上缠绕有线圈，通过陶瓷衬管外壁与外壳将电镀金属电极、屏蔽罩、定位镶块、线圈固定件、线圈支撑件、线圈封装在外壳内，所述外壳的两端均设有密封盖。
2.根据权利要求1所述的电容式电磁流量计，其特征在于：所述陶瓷衬管的中部管壁厚为1～3mm，陶瓷衬管的两端管壁厚为3～9mm。
3.根据权利要求1或2所述的电容式电磁流量计，其特征在于：所述陶瓷衬管的中部管壁厚为2mm，陶瓷衬管的两端管壁厚为6mm。
4.根据权利要求1所述的电容式电磁流量计，其特征在于：所述陶瓷衬管采用纯度99.9%的高纯氧化铝或者氧化锆粉末制造而成。
5.根据权利要求1所述的电容式电磁流量计，其特征在于：所述电镀金属电极的沿陶瓷衬管圆周的距离不大于陶瓷衬管圆周的八分之一。
6.根据权利要求1所述的电容式电磁流量计，其特征在于：所述陶瓷衬管中部外壁两侧分别设有一层对称设置的电镀银电极，所述电镀银电极的厚度为0.01mm。
7.根据权利要求1所述的电容式电磁流量计，其特征在于：所述屏蔽罩的四周均设有向外延伸的支撑壁，所述支撑壁上设有与陶瓷衬管的外壁相配合的弧面。
8.根据权利要求1所述的电容式电磁流量计，其特征在于：所述前置放大器与电镀金属电极之间的导线之间设有放大屏蔽罩。
9.根据权利要求1所述的电容式电磁流量计，其特征在于：所述密封盖采用外法兰，所述陶瓷衬管的两端设有内法兰，内法兰与外法兰固定连接。
10.根据权利要求9所述的电容式电磁流量计，其特征在于：所述内法兰与陶瓷衬管外壁之间设有密封圈。
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|---|---|---|---|---|
| CN109555920A (zh) * | 2017-09-26 | 2019-04-02 | 西安国仪测控设备有限公司 | 一种陶瓷衬里的高压电磁流量计和方法 |
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2015
- 2015-10-30 CN CN201520852784.0U patent/CN205209561U/zh active Active
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