專利名稱：軸流阻抗式水流量傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及水流量傳感器技術領域，特別涉及一種軸流阻抗式水流量傳感器。
背景技術：
目前用于快速式燃氣熱水器上對水流量進行檢測的水流量傳感器，主要有軸流式與側流式兩種，它們都是利用水推動葉輪轉動而改變與之隨動的磁鐵位置，霍爾元件根據磁鐵極性變化所產生的脈沖信號而檢測出水流量。軸流式水流量傳感器是在進水口設置有由多片渦輪狀固定葉片組成的旋流器，把經過旋流器的單向流動的水流變成旋流，帶動水輪的磁性葉片旋轉，霍爾元件根據磁性葉片磁極性的變化發出脈沖信號而檢測到水流量。該水流量傳感器的優點是水流量與磁性葉片轉速線性關系好，轉速平穩；葉輪徑向受力均勻，只受水流的軸向推力，因而在長期使用后，葉輪軸與軸承之間徑向磨損小，而軸向磨損會由于葉輪轉軸在上軸承處留有足夠的磨損余量而不會對工作帶來不良影響，因而使用壽命長，工作穩定。但其缺點是磁性水輪會把自來水中的鐵質吸附，即使在進水口中安裝高強度的磁鐵，試圖清除水中的鐵磁雜質，但長期工作后，磁性水輪仍會吸附住大量鐵質而卡死水輪，使之不能順暢運轉。同時，由于磁性水輪的葉片厚度必需在2mm以上，工作過程中水對水輪的軸向沖擊力相對較大。側流式水流量傳感器是在水輪葉片的一側設有進出水通道，水輪在水流的沖擊下轉動。利用水輪帶動位于水輪軸另一側與水輪隔離的磁鐵轉動，霍爾元件根據與水輪同步轉動的磁鐵極性變化去檢測水流量。其優點是磁鐵可以與水輪及水通道隔離，但水輪轉速與水流量之間的線性關系不夠好，影響其檢測精度，而且由于水輪葉片受水流單側推動，水輪軸與軸承受水輪徑向力的影響較大而容易發生磨損，縮短了工作壽命。以上兩種水流量傳感器的水輪都會因磁鐵的存在而增大質量，使其慣性加大，降低了對水流量瞬間變化的反應速度。
發明內容
本發明的目的在于提供一種不用磁鐵及霍爾元件作為信號檢測器件檢測水流量的軸流阻抗式水流量傳感器，它能精確地檢測水流量而不受水質及水中雜物的影響，而且其水輪軸與軸承之間磨損小，水輪慣性小，成本低。本發明所提出的技術解決方案是這樣的
一種軸流阻抗式水流量傳感器，安裝在有流體的水管內，該軸流阻抗式水流量傳感器由水輪、旋流器、金屬檢測針及檢測電路組成，所述旋流器裝在水管進水側，在水管出水側裝有支架，水輪活動裝在支架與旋流器之間，所述水輪設有至少兩片等分布置的葉片，水輪的轉軸上、下端部通過軸承分別與支架中心和旋流器中心固定連接，在與水輪對應的水管壁裝有一根金屬檢測針，該金屬檢測針一端面位于水管內壁面上，其另一端與檢測電路信號輸入端相連接。所述水輪轉軸中軸線、旋流器中軸線和支架中軸線與所述水管中軸線重合。
所述水輪葉片片數為2 — 20片。所述水輪葉片中部開有凹槽。所述水輪葉片的徑向外端面為圓弧面，該圓弧面與所述水管內壁圓弧面之間的間隙為0. 2— 2mm，所述水輪葉片的厚度為0. 5— 1.5mm。所述檢測電路主要由振蕩電路、分壓器、檢波比較電路組成，所述分壓器由金屬檢測針與水輪葉片之間的水電阻和分壓電阻組成，輸出頻率為3KHZ—50KHZ的振蕩電路輸出端與分壓器的分壓電阻一端相連接，分壓器中點與所述檢波比較電路輸入端相連接，在分壓電阻與金屬檢測針之間接有隔直電容。所述旋流器內設有一組等分布置的渦輪狀葉片。所述水管、水輪采用塑料絕緣材料制造。當水輪葉片的徑向外圓孤面轉動至金屬檢測針所對應的位置時，該間隙的水阻抗最大，隨著葉片轉動逐漸離開金屬檢測針，則檢測針與該葉片之間的水阻抗逐漸減少，當檢測針處于相鄰兩片葉片之間時，其水阻抗最小。所以，當水輪轉動時，每轉過一片葉片，則其水的阻抗就會出現一次從大變小再變大的過程。上述水阻抗的變化過程完全反映在分壓器的節點上的分壓電壓變化上，此電壓變化量輸入檢波比較電路處理后，就可以得到對應的電脈沖信號。為了防止金屬檢測針出現電化學腐蝕，振蕩電路輸出3KH 50KHZ的振蕩信號再經過隔直電容把振蕩信號傳至金屬檢測針，使金屬檢測針對水無直流分量流過，金屬檢測針不會發生電化學腐蝕。與現有技術相比，本發明具有如下顯著效果
(1)、本發明水輪葉片厚度遠小于前述軸流式水流量傳感器的水輪葉片厚度，且葉片中間部分挖空，故水輪軸向阻力小、質量小、慣性小，水流量與水輪轉速之間的線性度更好，工作穩定，水輪轉軸與軸承的磨損小，工作壽命長，避免了側流式水流量傳感器水輪轉軸與軸承之間由于受水的徑向沖力造成軸承容易磨損以及水流量與水輪轉速的線性度不夠好的缺點。(2)由于本發明不采用磁鐵與霍爾元件作為信號檢測器件檢測水流量，這樣，既節省了成本，又可以避免磁鐵吸附水中鐵質雜物，檢測過程不受水質及水中雜物的影響。由于水輪由塑料制成，故質量小、慣性小，靈敏度高。本發明適用于檢測水管中水流量，特別適合于恒溫型快速燃氣熱水器中用于水流量的精確檢測。
圖1是本發明一個實施例的軸流阻抗式水流量傳感器的結構示意圖。圖2是圖1的A— A剖視示意圖。
具體實施例方式通過下面實施例對本發明作進一步詳細闡述。參見圖1、圖2所示，一種安裝在塑料水管1內的軸流抗阻式水流量傳感器由水輪 3、旋流器4、金屬檢測針7及檢測電路組成。旋流器4固裝在絕緣塑料水管1內進水側5， 在水管1出水側6固裝有支架2，水輪3安裝在支架2與旋流器4之間，水輪3設有三片等分布置的葉片3—2，水輪3的轉軸上端部3—1通過上軸承2—1與支架2中心固定連接， 轉軸下端部3—4通過下軸承4一2與旋流器4中心固定連接，水輪3轉軸中軸線、旋流器4 中軸線和支架2中軸線與水管1中軸線重合。在與水輪葉片3—2中部對應的水管1管壁裝有一根金屬檢測針7，該金屬檢測針7 —端面位于水管1內壁面上，其另一端與檢測電路信號輸入端相連接。所述水輪3的葉片數為2 — 20片，均為等分布排，本實施例為3片。為了減輕其質量，水輪3用塑料制造，并將每片葉片3—2的中間部分挖空成凹槽，以減少慣性、提高靈敏度、降低成本。所述水輪葉片3—2的徑向外端面為圓弧面3—3，該圓弧面3—3與塑料絕緣水管1內壁圓弧面之間的間隙為0. 2— 2mm，本實施例為0. 6mm，水輪葉片3—2的厚度為 0. 5—1. 5mm，本實施例為0. 8mm。所述旋流器4內裝有一組等分布排的渦輪狀葉片4一 1。所述檢測電路主要由振蕩電路8、分壓器、檢波比較電路11組成。分壓器由金屬檢測針7與水輪葉片3— 2之間的水阻抗和分壓電阻9組成，振蕩電路8輸出的30KHZ振蕩信號輸入至分壓電阻9，分壓器的節點a通過隔直電容10與金屬檢測針7外端連接，檢波比較電路11輸入端與節點a連接。分壓電阻9的阻值選用ΜΚΩ，檢測電路與絕緣水管1內的水公共接地。工作時，當水從絕緣水管1進入側5流入時，經旋流器4繞軸心旋轉流動，帶動水輪3轉動，水輪3的葉片3—2經過金屬檢測針7之前之后，金屬檢測針7與葉片3—2之間水阻抗會發生明顯的周期性變化，這種變化反映在分壓器的節點a電壓變化上，這樣，經檢波比較電路11處理后輸出反應水輪3轉動狀況的脈沖信號，該脈沖信號頻率與水管1內的水流量成正比。
權利要求
1.一種軸流阻抗式水流量傳感器，安裝在有流體的水管內，其特征在于該軸流阻抗式水流量傳感器由水輪、旋流器、金屬檢測針及檢測電路組成，所述旋流器裝在水管進水側，在水管出水側裝有支架，水輪活動裝在支架與旋流器之間，所述水輪設有至少兩片等分布置的葉片，水輪的轉軸上、下端部通過軸承分別與支架中心和旋流器中心固定連接，在與水輪對應的水管壁裝有一根金屬檢測針，該金屬檢測針一端面位于水管內壁面上，其另一端與檢測電路信號輸入端相連接。
2.根據權利要求1所述的軸流阻抗式水流量傳感器，其特征在于所述水輪轉軸中軸線、旋流器中軸線和支架中軸線與所述水管中軸線重合。
3.根據權利要求1所述的軸流阻抗式水流量傳感器，其特征在于所述水輪葉片片數為2 — 20片。
4.根據權利要求1或3所述的軸流阻抗式水流量傳感器，其特征在于所述水輪葉片中部開有凹槽。
5.根據權利要求1所述的軸流阻抗式水流量傳感器，其特征在于所述水輪葉片的徑向外端面為圓弧面，該圓弧面與所述水管內壁圓弧面之間的間隙為0. 2— 2mm，所述水輪葉片的厚度為0. 5— 1.5mm。
6.根據權利要求1所述的軸流阻抗式水流量傳感器，其特征在于所述檢測電路主要由振蕩電路、分壓器、檢波比較電路組成，所述分壓器由金屬檢測針與水輪葉片之間的水電阻和分壓電阻組成，輸出頻率為3KHZ—50KHZ的振蕩電路輸出端與分壓器的分壓電阻一端相連接，分壓器中點與所述檢波比較電路輸入端相連接，在分壓電阻與金屬檢測針之間接有隔直電容。
7.根據權利要求1所述的軸流抗式水流量傳感器，其特征在于所述旋流器內設有一組等分布置的渦輪狀葉片。
8.根據權利要求1所述的軸流阻抗式水流量傳感器，其特征在于所述水管、水輪采用塑料絕緣材料制造。
全文摘要
一種軸流阻抗式水流量傳感器由水輪、旋流器、金屬檢測針及檢測電路組成，旋流器裝在水管進水側，水管出水側裝有支架，水輪活動裝在支架與旋流器之間，水輪內裝有至少兩片等分布置的葉片，水輪轉軸上下端部通過軸承分別與支架中心、旋流器中心固定連接，在與水輪對應的水管壁裝有一根金屬檢測針，其一端面位于水管內壁面上，其另一端與檢測電路信號輸入端相連接。本軸流阻抗式水流量傳感器能精確地檢測水流量而不受水質及水中雜物影響，而且其水輪軸與軸承之間磨損小，水輪慣性小，成本低。
文檔編號G01F1/28GK102506945SQ20111031668
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月18日 優先權日2011年10月18日
發明者潘兆鏗 申請人:潘兆鏗