霍爾效應大口徑管道流量計的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了霍爾效應大口徑管道流量計及其測量大口徑管道流量方法，包括大口徑管和小口徑支管；小口徑支管的兩端設置于大口徑管內；小口徑支管內設有霍爾流量傳感器。本實用新型利用霍爾效應原理及大口徑管中的流量值與小口徑支管中的流量值呈正比的原理，使用小管徑流量傳感器的脈沖信號頻率數值，以公式Q＝KF計算出大口徑管道流量計數值，公式中的K值在流量計制造時精確標定；從而實現了大口徑管道流量計制造簡便、使用材料少、成本低、體積小、安裝使用維護方便的優點，帶來良好的社會效益和經濟效益。
【專利說明】霍爾效應大口徑管道流量計
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及管道流量計，特別涉及采用霍爾元件用于大口徑管道的流量計。
【背景技術】
[0002]在工業現場，測量流體流量的儀表統稱為流量計或流量表。流量儀表是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一，它被廣泛適用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫藥、農業、環境保護及人民日常生活等國民經濟各個領域，是發展工農業生產，節約能源，改進產品質量，提高經濟效益和管理水平的重要工具，在國民經濟中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用:作為過程自動化控制系統的檢測儀表和測量物料數量的總量表。
[0003]目前已投入使用的流量計已超過100種。從不同的角度出發，流量計有不同的分類方法。按常用的結構原理分類，流量計分為:容積式流量計、葉輪式流量計、差壓式流量計(變壓降式流量計)、變面積式流量計(等壓降式流量計)、動量式流量計、沖量式流量計、電磁流量計、超聲波流量計、流體振蕩式流量計、質量流量計等。此外，還有非常用的如適用于明渠測流的各種堰式流量計、槽式流量計；適于大口徑測流的插入式流量計；測量層流流量的層流流量計；適于二相流測量的相關法流量計；以及激光法、核磁共振法流量計和多種示蹤法、稀釋法測流等。隨著科技的發展和實際應用需要，新型流量計將不斷涌現，流量計的類型將更為齊全。
[0004]在現有的技術中，用于大口徑管道的流量計結構復雜、價格非常昂貴并且維修保養不易。
[0005]還有一種流量傳感器，雖然不是流量計，但其工作原理類似于流量計；它是由流體沖擊磁性轉子，帶動磁性轉子轉動，通過霍爾效應原理來檢測磁極的感應，產生脈沖電平輸出給控制器，再由控制器感知流量并控制其它部件產生動作；這種流量傳感器都為小管道使用，例如家用熱水器的流量控制。隨著管道直徑的增大，磁性轉子隨之增大，流量傳感器的體積也隨之增大，目前在大管道中尚未使用，同時其龐大的體積產生了制造困難，安裝維護不便，成本高的問題。而且，這種流量傳感器也不能用于流量的精確測量。
實用新型內容
[0006]為了解決上述問題，本實用新型提供一種利用小管徑霍爾流量傳感器來測量大管徑管道流量的設備。本實用新型要解決的技術問題是利用小管徑霍爾流量傳感器來測量大管徑管道流量，從而能低成本、簡單地測量大口徑管道的流量。為了實現上述技術目的，本實用新型的的技術方案為:霍爾效應大口徑管道流量計，包括:大口徑管和小口徑支管；所述小口徑支管的兩端設置于大口徑管內；所述小口徑支管內設有霍爾流量傳感器。
[0007]上述方案中，所述小口徑支管和大口徑管內液體的進流方向相同，其出流方向也相同。
[0008]上述方案中，所述小口徑支管包括水平進口端、上升段、水平段、下降段和水平出口端；所述水平進口端和水平出口端設置于所述大口徑管內，所述上升段和下降段與大口徑管垂直并部分穿出大口徑管，所述水平段連接所述上升段和下降段穿出大口徑管部分的端口 ；所述霍爾流量傳感器設置于水平段內。
[0009]上述方案中，所述霍爾流量傳感器包括轉輪、定位塊和能感應磁場的霍爾元件，所述霍爾元件固定于小口徑支管外；所述定位塊限制所述轉輪在小口徑支管內軸向竄動，所述轉輪上設有永磁體，所述霍爾元件上設有輸出信號線，所述輸出信號線與外部計算設備相連；所述轉輪隨管內流體的流動而轉動，所述轉輪每轉動一圈其上的永磁體與所述霍爾兀件感應一次，從而使霍爾兀件產生一次脈沖信號，并通過輸出信號線輸出脈沖信號。
[0010]本實用新型還有另一種小口徑支管的設置方式:將所述小口徑支管完全設置于大口徑管內；所述小口徑支管底部通過下支桿與大口徑管下內壁固定連接，所述小口徑支管頂部與上支管的一端固定連接，所述上支管的另一端穿出大口徑管上內壁。
[0011]上述方案中，所述霍爾流量傳感器包括轉輪、定位塊和能感應磁場的霍爾元件，所述霍爾元件固定于小口徑支管外上支管內；所述定位塊限制所述轉輪在小口徑支管內軸向竄動，所述轉輪上設有永磁體，所述霍爾元件上設有輸出信號線，所述輸出信號線從上支管內通過并穿出大口徑管，所述輸出信號線與外部計算設備相連；所述轉輪隨管內流體的流動而轉動，所述轉輪每轉動一圈其上的永磁體與所述霍爾元件感應一次，從而使霍爾元件產生一次脈沖信號，并通過輸出信號線輸出脈沖信號。
[0012]上述方案中，所述大口徑管道內的流量為Q ;所述流量的計算公式為Q = KF，其中，K為流量系數，F為所述霍爾元件輸出的脈沖信號頻率，該脈沖信號頻率通過所述外部計算設備讀取；所述K為霍爾效應大口徑管道流量計出廠時已標定。
[0013]上述方案中，所述流量系數K的標定方法為:把霍爾效應大口徑管道流量計安裝在一個帶有精確流量計和閥門的水流測試管道上，該水流測試管道的管徑與霍爾效應大口徑管道流量計中大口徑管的管徑相同，將輸出信號線連接至外部計算設備的脈沖信號接收裝置；通過調節閥門大小來調節水流量，可得到一系列精確流量計的讀數，該讀數為水流測試管道的流量值，即Q值，以及從外部計算設備讀取對應的霍爾效應大口徑管道流量計上霍爾傳感器的脈沖信號數值，即F值，然后根據公式K = Q/F計算出K值，即可標定K值。
[0014]上述方案中，所述大口徑管的兩個端口設有連接邊，所述連接邊上設有螺栓孔。大口徑管的兩個端口設置連接邊，在連接邊上設置螺栓孔，可以與待檢測流量的管道通過法蘭連接起來。
[0015]使用霍爾效應大口徑管道流量計測量大口徑管道流量的方法，包括以下步驟:
[0016]首先，在霍爾效應大口徑管道流量計出廠前進行流量參數K的標定；流量參數K的標定方法為:把霍爾效應大口徑管道流量計安裝在一個帶有精確流量計和閥門的水流測試管道上，將輸出信號線連接至外部計算設備的脈沖信號接收裝置，該水流測試管道的管徑與霍爾效應大口徑管道流量計中大口徑管的管徑相同；通過調節閥門大小來調節水流量，可得到一系列精確流量計的讀數，該讀數為水流測試管道的流量值，即Q值，以及從外部計算設備讀取對應的霍爾效應大口徑管道流量計上霍爾傳感器的脈沖信號數值，即F值，然后根據公式K = Q/F計算出K值，即可標定K值。
[0017]然后，使用霍爾效應大口徑管道流量計來測量待測大口徑管道的流量:該待測大口徑管道的管徑與霍爾效應大口徑管道流量計中的大口徑管道的管徑相同，先將霍爾效應大口徑管道流量計的大口徑管道與待測大口徑管道連接起來，將輸出信號線連接至外部計算設備的脈沖信號接收裝置，使流體通過霍爾效應大口徑管道流量計，然后外部計算設備測得的小口徑管道內霍爾流量傳感器的脈沖信號頻率F和上述步驟標定的流量參數K計算出待測大口徑管道的流量Q，計算公式為，Q = KF。
[0018]本實用新型的優點和有益效果在于:本實用新型提供一種利用小管徑霍爾流量傳感器來測量大管徑管道流量的設備及其測量方法，利用“水流帶動轉輪轉動，霍爾元件電磁感應輸出脈沖信號”原理及大口徑管中的流量值與小口徑支管中的流量值呈正比的原理，使用小管徑流量傳感器的脈沖信號數值，以公式Q = KF計算出大口徑管道流量計數值，公式中的K值在流量計制造時精確標定；從而實現了大口徑管道流量計制造簡便、使用材料少、成本低、體積小、安裝使用維護方便的優點，帶來良好的社會效益和經濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本實用新型實施例1的主視結構示意圖。
[0021]圖2為本實用新型實施例1的左視圖
[0022]圖3為本實用新型實施例2的主視結構示意圖
[0023]圖中:1、大口徑管11、連接邊12、螺栓孔2、小口徑支管
[0024]21、水平進口端22、上升段23、水平段24、下降段
[0025]25、水平出口端3、霍爾流量傳感器31、霍爾元件32、轉輪
[0026]33、永磁體34、定位塊35.輸出信號線4、下支桿5、上支管
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[0028]實施例1
[0029]如圖1所示，小口徑支管2的兩端嵌入到大口徑管I中，小口徑管2包括水平進口端21、上升段22、水平段23、下降段24和水平出口端25 ;水平進口端21、水平段23以及水平出口端25與大口徑管I平行，上升段22和下降段23與大口徑管I垂直；水平進口端21同大口徑管I的進流方向相同，水平出口端25與大口徑管I出流方向相同；如圖2所示，大口徑管I的兩個端口設有連接邊11，連接邊11上設有螺栓孔12，可以與待測流量的管道通過法蘭連接起來。圖1中箭頭所示方向為流體流動方向，從大口徑管道I左端進入，右端流出。流體在進入大口徑管道I時，由于在流體壓力的作用下，同時進入小管道2，實現流體從小管道左側進入，小管道右側輸出。霍爾流量傳感器3設置于小口徑支管2的水平段23內。霍爾流量傳感器3包括霍爾元件31、轉輪32、永磁體33 ;永磁體33固定于轉輪32上，定位塊34為上下兩個環形凸起，將轉輪32嵌卡在其內，避免轉輪32在流體通過時在管道內軸向竄動，從而保證轉輪的準確轉動；霍爾元件31上連接有輸出信號線35，輸出信號線35與外部計算設備(圖未示出)的脈沖信號接收裝置連接；轉輪32隨管內流體的流動而轉動，轉輪32每轉動一圈其上的永磁體33與霍爾元件31感應一次，從而使霍爾元件31產生一次脈沖信號，并通過輸出信號線35輸出脈沖信號
[0030]圖1所示霍爾效應大口徑管道流量計裝配完成后，即可進行流量系數K的標定，標定方法為:把霍爾效應大口徑管道流量計安裝在一個帶有精確流量計和閥門的水流測試管道上，將輸出信號線35連接至外部計算設備的脈沖信號接收裝置，該水流測試管道的管徑與霍爾效應大口徑管道流量計中大口徑管的管徑相同；通過調節閥門大小來調節水流量，可得到一系列精確流量計的讀數，該讀數為水流測試管道的流量值，即Q值，以及從外部計算設備讀取對應的霍爾效應大口徑管道流量計上霍爾傳感器的脈沖信號數值，即F值，然后根據公式K = Q/F即可標定K值。
[0031]使用本實施例測量大口徑管的流量時，將本實施例的大口徑管道I與待測大口徑管道通過法蘭連接起來，將輸出信號線35連接至外部計算設備的脈沖信號接收裝置，使流體通過本實用新型，流體在進入大口徑管道I時，由于在流體壓力的作用下，同時進入小口徑支管2，當流體從小口徑支管2流過時，流體帶動轉輪32轉動，流體流速越快，轉輪32的轉動速度也越快；固定在轉輪32上的永磁體33隨著轉輪一起轉動。永磁體33每轉一圈都會與霍爾元件31感應并使得霍爾元件31產生一次脈沖信號，脈沖信號通過信號線35輸出。這時從信號線35輸出的脈沖信號被脈沖信號接收裝置接收后，測量出該脈沖信號的頻率，通過后臺軟件按照以下公式計算:Q = KF，即可得到大口徑管I中的流量值Q ;其中，K為流量系數，已經在本實用新型出廠請通過測試管道和精確流量計標定；F為外部計算設備測得的霍爾元件31產生脈沖信號的頻率。
[0032]實施例2
[0033]如圖3所示，小口徑支管2完全設置于大口徑管I內，小口徑支管2的底部通過下支桿4與大口徑管I的下內壁固定連接，小口徑支管2的頂部與上支管5的一端固定連接，上支管5的另一端穿出大口徑管I上內壁。上支管5與小口徑支管2的頂部連接處，以及上支管5穿出大口徑管I外壁處均做防水密封處理。大口徑管I的兩個端口設有連接邊11，連接邊11上設有螺栓孔(圖為示出，可以參考圖2)，可以與待測流量的管道通過法蘭連接起來。圖3中箭頭所示方向為流體流動方向。
[0034]霍爾流量傳感器3包括轉輪32、定位塊34和能感應磁場的霍爾元件31，霍爾元件31固定于小口徑支管2外、上支管5內；定位塊34為上下兩個環形凸起，將轉輪32嵌卡在其內，避免轉輪32在流體通過時在管道內軸向竄動，從而保證轉輪的準確轉動；轉輪32上設有永磁體33，霍爾元件31上設有輸出信號線35，輸出信號線35從上支管5內通過并穿出大口徑管1，輸出信號線35與外部計算設備相連(圖未示出)；轉輪32隨管內流體的流動而轉動，轉輪32每轉動一圈其上的永磁體33與霍爾元件31感應一次,從而使霍爾元件31產生一次脈沖信號，并通過輸出信號線35輸出脈沖信號。
[0035]圖3所示霍爾效應大口徑管道流量計裝配完成后，即可進行流量系數K的標定，標定方法為:把霍爾效應大口徑管道流量計安裝在一個帶有精確流量計和閥門的水流測試管道上，將輸出信號線35連接至外部計算設備的脈沖信號接收裝置，該水流測試管道的管徑與霍爾效應大口徑管道流量計中大口徑管的管徑相同；通過調節閥門大小來調節水流量，可得到一系列精確流量計的讀數，該讀數為水流測試管道的流量值，即Q值，以及從外部計算設備讀取霍爾效應大口徑管道流量計上霍爾傳感器的脈沖信號數值，即F值，然后根據公式K = Q/F即可標定Κ值。
[0036]使用本實施例測量大口徑管的流量時，將本實施例的大口徑管道1與待測大口徑管道通過法蘭連接起來，將輸出信號線35連接至外部計算設備的脈沖信號接收裝置，使流體通過本實用新型，流體在進入大口徑管道1時，由于在流體壓力的作用下，同時進入小口徑支管2，當流體從小口徑支管2流過時，流體帶動轉輪32轉動，流體流速越快，轉輪32的轉動速度也越快；固定在轉輪32上的永磁體33隨著轉輪一起轉動。永磁體33每轉一圈都會與霍爾元件31感應并使得霍爾元件31產生一次脈沖信號，脈沖信號通過信號線35輸出。這時從信號線35輸出的脈沖信號被外部計算設備的脈沖信號接收裝置接收后測量出該脈沖信號的頻率，然后通過后臺軟件按照以下公式計算:Q = K F，即可得到大口徑管1中的流量值Q ;其中，K為流量系數，已經在本實用新型出廠請通過測試管道和精確流量計標定；F為外部計算設備測得的霍爾元件31產生脈沖信號的頻率。
[0037]本實用新型巧妙地利用大口徑管中的流量值與小口徑支管中的流量值呈正比，以及“水流帶動轉輪轉動，霍爾元件電磁感應輸出脈沖信號”原理，通過測量出的小口徑管內霍爾流量傳感器輸出的脈沖信號頻率，從而計算出待測大口徑管的流量，在本實用新型設備生產出廠時，由生產廠商使用精確流量計來標定流量系數K，從而使用者可以通過標定的流量系數K，和測得的脈沖信號頻率，簡單方便地得到待測大口徑管的流量。
[0038]本實用新型中的大口徑管可以有各種不同的管徑，每種管徑用于測量與其管徑相同的待測大口徑管的流量。
[0039]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.霍爾效應大口徑管道流量計，其特征在于，包括:大口徑管和小口徑支管；所述小口徑支管的兩端設置于大口徑管內；所述小口徑支管內設有霍爾流量傳感器。
2.根據權利要求1所述的霍爾效應大口徑管道流量計，其特征在于，所述小口徑支管包括水平進口端、上升段、水平段、下降段和水平出口端；所述水平進口端和水平出口端設置于所述大口徑管內，所述上升段和下降段與大口徑管垂直并部分穿出大口徑管，所述水平段連接所述上升段和下降段穿出大口徑管部分的端口 ；所述霍爾流量傳感器設置于水平段內。
3.根據權利要求2所述的霍爾效應大口徑管道流量計，其特征在于，所述霍爾流量傳感器包括轉輪、定位塊和能感應磁場的霍爾元件，所述霍爾元件固定于小口徑支管外；所述定位塊限制所述轉輪在小口徑支管內軸向竄動，所述轉輪上設有永磁體，所述霍爾元件上設有輸出信號線，所述輸出信號線與外部計算設備相連；所述轉輪隨管內流體的流動而轉動，所述轉輪每轉動一圈其上的永磁體與所述霍爾元件感應一次，從而使霍爾元件產生一次脈沖信號，并通過輸出信號線輸出脈沖信號。
4.根據權利要求1所述的霍爾效應大口徑管道流量計，其特征在于，所述小口徑支管完全設置于大口徑管內；所述小口徑支管底部通過下支桿與大口徑管下內壁固定連接，所述小口徑支管頂部與上支管的一端固定連接，所述上支管的另一端穿出大口徑管上內壁。
5.根據權利要求4所述的霍爾效應大口徑管道流量計，其特征在于，所述霍爾流量傳感器包括轉輪、定位塊和能感應磁場的霍爾元件，所述霍爾元件固定于小口徑支管外、上支管內；所述定位塊限制所述轉輪在小口徑支管內軸向竄動，所述轉輪上設有永磁體，所述霍爾元件上設有輸出信號線，所述輸出信號線從上支管內通過并穿出大口徑管，所述輸出信號線與外部計算設備相連；所述轉輪隨管內流體的流動而轉動，所述轉輪每轉動一圈其上的永磁體與所述霍爾元件感應一次，從而使霍爾元件產生一次脈沖信號，并通過輸出信號線輸出脈沖信號。
6.根據權利要求1?5任一所述的霍爾效應大口徑管道流量計，其特征在于，所述大口徑管的兩個端口設有連接邊，所述連接邊上設有螺栓孔。
【文檔編號】G01F1/58GK204043730SQ201420433721
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月1日 優先權日:2014年8月1日
【發明者】應悅, 姜戰, 應盛榮 申請人:衢州市鼎盛化工科技有限公司