自供电的电磁流量计的制作方法

1.本发明涉及一种电磁流量计，尤其涉及一种自供电的电磁流量计。


背景技术：

2.电磁流量计是20世纪50-60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。电磁流量计是应用电磁感应原理，根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量流体流量的一种仪器。
3.现有的电磁流量计具有以下两点缺陷：1、电磁流量计经常在野外环境下工作，很多时候，电源供电会十分不便，目前有太阳能供电的流量计设计，但是，考虑到受天气因素影响较大，电磁流量计必须要有稳定的供电源才行。2、电磁流量计在油田污水回注中有大量的应用,由于污水成分复杂、矿物度高,电磁流量计的电极容易受污染,造成计量不准,需不定期清洗电极。传统的电磁流量计结构中测量导管、电极等为一体式结构,清洗时必须拆卸整机,特别是油田注水工艺流程中高压电磁流量计常采用钢环密封，拆卸时费时费力。因此需要一种能够利用流体动能供电，又清洗方便的芯机式电磁流量计。


技术实现要素：

4.本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种自供电的电磁流量计，通过流量计内的液体流动时提供动力源进行发电，电能来源比较稳定，不容易受天气等因素的影响，而且方便对芯机部分进行拆卸维护或更换。
5.本发明解决其技术问题采用的技术方案：自供电的电磁流量计，包括壳体、电磁芯机和流体发电机组件，所述壳体上设有介质通道，介质通道上固定安装有所述电磁芯机和流体发电机组件，电磁芯机通过外加磁场时感生的电动势来测量介质通道内的流体流量，流体发电机组件利用介质通道内的流体流动来为电磁芯机发电，所述流体发电机组件包括设置在介质通道外部的储能供电模块、整流稳压模块、永磁微型发电机以及转动安装在介质通道内的叶轮，叶轮上具有转动轴，转动轴与永磁微型发电机之间设有磁力联轴器，磁力联轴器包括分别固定安装在转动轴的一端、永磁微型发电机的输入端的主动磁铁和从动磁铁，主动磁铁和从动磁铁异极相吸设置，主动磁铁和从动磁铁之间固定安装有压盖，主动磁铁与叶轮之间固定安装有密封盖，压盖与密封盖之间设有容纳主动磁铁的空腔，所述永磁微型发电机的输出端与整流稳压模块的输入端电性连接，整流稳压模块的输出端与储能供电模块的输入端电性连接，储能供电模块的输出端通过电线与所述电磁芯机电性连接。
6.为了进一步完善，所述电磁芯机包括电磁转换器、表头支架和芯腔组合件，所述芯腔组合件包括整体呈圆柱状结构的导流座，所述介质通道上设有贯通安装孔，贯通安装孔内固定安装有所述导流座，导流座的顶部固定安装表头支架，表头支架的顶部固定安装电磁转换器，导流座的底部固定安装有底盖，所述导流座的中部横向设置有导流孔，导流孔的两端与介质通道相连通，所述导流座的上下两侧对称设置有与导流孔相连通的安装沉孔，安装沉孔上固定安装有固定组件和电极柱，导流孔的内壁上固定安装有导流衬套，导流衬
套上下两侧具有延伸设置于安装沉孔内的固定座，固定座上设有供电极柱通过的探测孔，所述导流座的前后两侧均设置磁场发生线圈，磁场发生线圈和电极柱均与所述电磁转换器电性连接。
7.进一步完善，所述固定组件包括电极压帽和电极密封圈，所述电极压帽与安装沉孔螺纹连接，电极压帽内设有绝缘衬套，绝缘衬套内安装有所述电极柱，所述电极柱的上端设有接线端子，所述电极柱的下端侧壁上设有锥形定位轴肩，锥形定位轴肩位于电极密封圈与固定座之间，电极密封圈与安装沉孔过盈配合密封，电极密封圈的下侧面与固定座相接触，电极密封圈上设有与锥形定位轴肩配合的锥形凹坑，电极压帽与电极密封圈上侧面之间设有电极调整垫。
8.进一步完善，所述接线端子包括接线螺母、平垫圈、接线片和弹垫，接线螺母与电极柱上端螺纹连接，弹垫与绝缘衬套一体化连接，绝缘衬套与电极调整垫的内孔过盈配合密封。
9.进一步完善，所述导流座上设有用于安装磁场发生线圈的扁平通孔，扁平通孔贯通导流座的上下两端，磁场发生线圈包括线圈座组合件和电磁线圈。
10.进一步完善，所述贯通安装孔的下部内壁上设有第一环形安装槽，第一环形安装槽内安装有与导流座外圆密封配合的第一o形密封圈，所述导流座的上部外壁上设有第二环形安装槽，第二环形安装槽内安装有与贯通安装孔密封配合的第二o形密封圈。
11.进一步完善，所述贯通安装孔的上端边缘设有定位槽，所述导流座的上端侧壁上固定安装有定位销钉，定位销钉与定位槽凹凸配合。
12.进一步完善，所述介质通道在叶轮的两侧分别设有半圆形安装槽和半圆形弯道槽，叶轮的一半位于半圆形安装槽内，另一半位于介质通道内，半圆形弯道槽内设有用于暂停叶轮转动的弧形导流罩，弧形导流罩与半圆形弯道槽之间设有电动伸缩杆，电动伸缩杆与储能供电模块电性连接。
13.进一步完善，所述电线外套设有金属软管，金属软管的两端设有接头，金属软管由外到内依次设置有金属编织层、防水橡胶层、修复胶水层、绝缘屏蔽层、气垫弹性层和耐高温层。
14.进一步完善，所述永磁微型发电机上设有限速器，限速器包括设置在从动磁铁下方的刹车盘和转速传感器，刹车盘下方设有升降气囊组件，升降气囊组件通过气管连接气泵，气泵和转速传感器与所述整流稳压模块电性连接。
15.本发明有益的效果是：
16.1.管道内介质流动时，带动叶轮转动，通过磁力联轴器带动永磁微型发电机模块发电，产生的电经过整流稳压后将电能储存起来，给电磁流量计提供稳定持续的电能，实现不用外供电而能正常计量。
17.2.传统的结构为机械密封方式，机械密封部件存在磨损，使用一段时间后需要更换密封副，存在使用过程中泄漏的可能性。而且机械密封副对叶轮存在一定阻力。本发明的发电机输入端由磁力吸引带动，隔绝了流道介质与电路部件，完全避免了由介质泄漏产生的故障。
18.3.电磁流量计采用芯机式结构，维护时不需要整套拆卸只需对芯机进行维护或更换，方便对电极进行不定期清洗,提高了芯机计量的准确性，操作方便快捷。
19.4.电磁芯机外圆无台阶，纵向无压力差，芯机本身的受力处于平衡状态，提高安全性能。
附图说明
20.图1为本发明的主视图；
21.图2为本发明的俯剖视图；
22.图3为芯腔组合件的侧剖结构示意图；
23.图4为图3中a-a处的剖视图；
24.图5为弧形导流罩收起时的结构示意图；
25.图6为弧形导流罩工作时的结构示意图；
26.图7为金属软管的结构示意图；
27.图8为带有限速器时的结构示意图；
28.附图标记说明：1、壳体，11、介质通道，12、贯通安装孔，13、扁平通孔，14、第一o形密封圈，14、定位槽，15、半圆形安装槽，16、半圆形弯道槽，17、弧形导流罩，18、电动伸缩杆，2、电磁芯机，21、电磁转换器，22、表头支架，23、芯腔组合件，231、导流座，232、底盖，233、导流孔，234、安装沉孔，235、导流衬套，236、固定座，237、探测孔，238、第二o形密封圈，239、定位销钉，24、固定组件，241、电极压帽，242、电极密封圈，243、绝缘衬套，244、锥形凹坑，245、电极调整垫，25、电极柱，251、锥形定位轴肩，252、螺母，253、平垫圈，254、接线片，255、弹垫，26、磁场发生线圈，261、线圈座组合件，262、电磁线圈，3、流体发电机组件，31、储能供电模块，32、整流稳压模块，33、永磁微型发电机，34、叶轮，341、转动轴，35、磁力联轴器，351、主动磁铁，352、从动磁铁，353、压盖，354、密封盖，355、空腔，4、金属软管，41、接头，42、金属编织层，43、防水橡胶层，44、修复胶水层，45、绝缘屏蔽层，46、气垫弹性层，47、耐高温层，5、限速器，51、刹车盘，52、升降气囊组件，53、气泵，54、转速传感器。
具体实施方式
29.下面结合附图对本发明作进一步说明：
30.参照附图1-2：本实施例中自供电的电磁流量计，包括壳体1、电磁芯机2和流体发电机组件3，所述壳体1上设有介质通道11，介质通道11上固定安装有所述电磁芯机2和流体发电机组件3，电磁芯机2通过外加磁场时感生的电动势来测量介质通道11内的流体流量，流体发电机组件3利用介质通道11内的流体流动来为电磁芯机2发电，所述流体发电机组件3包括设置在介质通道11外部的储能供电模块31、整流稳压模块32、永磁微型发电机33以及转动安装在介质通道11内的叶轮34，叶轮34上具有转动轴341，转动轴341与永磁微型发电机33之间设有磁力联轴器35，磁力联轴器35包括分别固定安装在转动轴341的一端、永磁微型发电机33的输入端的主动磁铁351和从动磁铁352，主动磁铁351和从动磁铁352异极相吸设置，主动磁铁351和从动磁铁352之间固定安装有压盖353，主动磁铁351与叶轮34之间固定安装有密封盖354，压盖353与密封盖354之间设有容纳主动磁铁351的空腔355，所述永磁微型发电机33的输出端与整流稳压模块32的输入端电性连接，整流稳压模块32的输出端与储能供电模块31的输入端电性连接，储能供电模块31的输出端通过电线与所述电磁芯机2电性连接。
31.如附图3所示，所述电磁芯机2包括电磁转换器21、表头支架22和芯腔组合件23，所述芯腔组合件23包括整体呈圆柱状结构的导流座231，所述介质通道11上设有贯通安装孔12，贯通安装孔12内固定安装有所述导流座231，导流座231的顶部固定安装表头支架22，表头支架22的顶部固定安装电磁转换器21，导流座231的底部固定安装有底盖232，所述导流座231的中部横向设置有导流孔233，导流孔233的两端与介质通道11相连通，所述导流座231的上下两侧对称设置有与导流孔233相连通的安装沉孔234，安装沉孔234上固定安装有固定组件24和电极柱25，导流孔233的内壁上固定安装有导流衬套235，导流衬套235上下两侧具有延伸设置于安装沉孔234内的固定座236，固定座236上设有供电极柱25通过的探测孔237，所述导流座231的前后两侧均设置磁场发生线圈26，磁场发生线圈26和电极柱25均与所述电磁转换器21电性连接。
32.工作原理：电磁流量计应用电磁感应原理，磁场发生线圈26通道时对导流孔233内外加磁场，流体流过导流衬套235时感生出电动势，上下两个电极柱25对电动势信号进行测量，电磁转换器21对将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号，从而得到流体流量数据。介质通道11内的导电流动时，带动叶轮34和转动轴341进行转动，通过磁力联轴器35传动来转动永磁微型发电机33进行发电，产生的电经过整流稳压模块32的整流稳压后将电能储存到储能供电模块31，由储能供电模块31给电磁流量计提供稳定持续的电能，实现不用外供电而能正常计量，电能来源比较稳定，不容易受天气等因素的影响。传统的结构为机械密封方式，机械密封部件存在磨损，使用一段时间后需要更换密封副，存在使用过程中泄漏的可能性。而且机械密封副对叶轮存在一定阻力。本发明的发电机输入端由磁力联轴器35传动，通过主动磁铁351和从动磁铁352磁力吸引带动发电机转动发电，利用压盖353和密封盖354隔绝流道介质与电路部件，提高了密封性能，完全避免了由介质泄漏产生的故障，而且密封部件不存在磨损，密封副对叶轮不存在阻力，能源转化利用率高，延长了流体发电机的使用寿命。此外，电磁流量计采用芯机式结构，维护时不需要整套拆卸只需对芯机进行维护或更换，操作方便快捷。电磁芯机通过贯通安装孔12固定安装导流座231，导流座231外圆无台阶，纵向无压力差，导流孔和介质通道的直径相等，芯机本身的受力处于平衡状态，提高了安全性能。
33.所述固定组件24包括电极压帽241和电极密封圈242，所述电极压帽241与安装沉孔234螺纹连接，电极压帽241内设有绝缘衬套243，绝缘衬套243内安装有所述电极柱25，绝缘衬套243在电极压帽241和电极柱25进行绝缘，绝缘电阻不小于200mω，所述电极柱25的上端设有接线端子，所述电极柱25的下端侧壁上设有锥形定位轴肩251，锥形定位轴肩251位于电极密封圈242与固定座236之间，电极柱25安装稳固可靠，具有较高的测量精准度，电极密封圈242与安装沉孔234过盈配合密封，具有良好的密封性能，电极密封圈242的下侧面与固定座236相接触，电极密封圈242上设有与锥形定位轴肩251配合的锥形凹坑244，电极密封圈242受压时可以径向形变，进一提高密封性能，电极压帽241与电极密封圈242上侧面之间设有电极调整垫245，可以通过改变电极调整垫245的厚度来调整下压量，调整固定预紧力。
34.所述接线端子包括接线螺母252、平垫圈253、接线片254和弹垫255，接线螺母252与电极柱25上端螺纹连接，实现对接线片254的固定，平垫圈253和弹垫255的配合可以具有绝缘和防松的作用，弹垫255与绝缘衬套243一体化连接，可以进一步提高绝缘衬套243上端
的密封性能，绝缘衬套243与电极调整垫245的内孔过盈配合密封，可以进一步提高绝缘衬套243下端的密封性能。
35.如附图4所示，所述导流座231上设有用于安装磁场发生线圈26的扁平通孔13，扁平通孔13扁平通孔13贯通导流座231的上下两端，方便通过连接电极导线和接地线等，磁场发生线圈26包括线圈座组合件261和电磁线圈262，线圈座组合件261与扁平通孔13固定连接，电磁线圈262固定安装与线圈座组合件261的中部。
36.所述贯通安装孔12的下部内壁上设有第一环形安装槽，第一环形安装槽内安装有与导流座231外圆密封配合的第一o形密封圈14，便导流座上部安装入贯通安装孔12并形成密封连接。所述导流座231的上部外壁上设有第二环形安装槽，第二环形安装槽内安装有与贯通安装孔12密封配合的第二o形密封圈238，方便导流座下部安装入贯通安装孔12并形成密封连接。
37.所述贯通安装孔12的上端边缘设有定位槽14，所述导流座231的上端侧壁上固定安装有定位销钉239，定位销钉239与定位槽14凹凸配合，可以对导流座231形成周向限位。
38.如附图5-6所示，所述介质通道11在叶轮34的两侧分别设有半圆形安装槽15和半圆形弯道槽16，叶轮34的一半位于半圆形安装槽15内，另一半位于介质通道11内，半圆形弯道槽16内设有用于暂停叶轮34转动的弧形导流罩17，弧形导流罩17与半圆形弯道槽16之间设有电动伸缩杆18，电动伸缩杆18与储能供电模块31电性连接。当储能供电模块31内电能储量高时，储能供电模块31控制电动伸缩杆18伸长，将半圆形弯道槽16内弧形导流罩17推出，配合半圆形安装槽15对叶轮34进行隔离，此时介质流体只能从半圆形弯道槽16流过，叶轮34停止转动，当储能供电模块31内电能储量低时，储能供电模块31控制电动伸缩杆18缩短，将弧形导流罩17收回半圆形弯道槽16，叶轮34的一部分露出半圆形安装槽15此时介质流体流过时即可带动叶轮34转动进行发电，半圆形弯道槽16可以扩大介质通道11在该处的宽度，避免造成叶轮34堵塞或者减小对叶轮34的冲击，通过设置弧形导流罩17可以对叶轮34进行保护，避免过度发电对流体发电机组件造成损害。
39.如附图7所示，所述电线外套设有金属软管4，金属软管4的两端设有接头41，金属软管4由外到内依次设置有金属编织层42、防水橡胶层43、修复胶水层44、绝缘屏蔽层45、气垫弹性层46和耐高温层47。金属编织层42为不锈钢材质，强度高，耐腐蚀性能好。防水橡胶层43的防水性能高，可以外部液体渗透到内部。修复胶水层44为不干胶组成，可以粘合防水橡胶层43和绝缘屏蔽层45，并且具有防水作用，可以修复防水橡胶层43的裂缝。绝缘屏蔽层45具有绝缘和电磁屏蔽的作用，可以防漏电。气垫弹性层46具有良好的弹性、电气绝缘性和隔热性，可以对内部的导线形成支撑和束缚，气垫弹性层46内填充有阻燃气体，在气垫弹性层46表层烧毁破损时可以泄漏释放对电线进行降温灭火。耐高温层47可抑制高温物体和低温物体的热辐射和传导热，有效提高软管的耐热性。金属软管自身是耐腐蚀的，具备耐高温性、抗压性以及防燃性。
40.如附图8所示，所述永磁微型发电机33上设有限速器5，限速器5包括设置在从动磁铁352下方的刹车盘51和转速传感器54，刹车盘51下方设有升降气囊组件52，升降气囊组件52通过气管连接气泵53，气泵53和转速传感器54与所述整流稳压模块32电性连接。转速传感器54可以对当从动磁铁352的转速进行检测并发送给整流稳压模块32，当从动磁铁352转速过快时，整流稳压模块32可以控制气泵53启动对升降气囊组件52充气，气囊膨胀推动刹
车盘51压在从动磁铁352上，进行阻尼刹车制动，降低其转速，当从动磁铁352转速过慢时，整流稳压模块32可以控制气泵53启动对升降气囊组件52抽气，气囊缩小使刹车盘51和从动磁铁352分离，提高降低其转速，通过将从动磁铁352的转速稳定在一定范围内，从而实现对永磁微型发电机33发电功率的控制，便于整流稳压模块32的稳压整流的工作，延长了永磁微型发电机33和整流稳压模块32的使用寿命。为避免摩擦的高温对从动磁铁352造成不良影响，刹车盘51由转动盘和底座盘组成，转动盘和底座盘转动连接，底座盘上设有圆形油腔，圆形油腔内设有阻尼液，转动盘的下侧设有搅拌轮，搅拌轮的搅拌叶片上设有若干个小孔，转动盘和从动磁铁352贴合时可以跟随其转动，驱动搅拌轮在阻尼液内转动，从而将机械能转化为内能，有效的降低从动磁铁352的转速。
41.虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。