阀门和电磁流量计一体化装置的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——阀门和电磁流量计一体化装置及其应用。该专利由杭州云谷科技股份有限公司申请，并于2016年8月31日获得授权公告。

内容说明

本发明所述的阀门和电磁流量计一体化装置，涉及电磁式流量计领域，特别涉及热计量、水计量、污水计量等需要电池供电的流量测量和流量控制领域。

发明背景

电磁流量计是一种基于法拉第电磁感应原理的流量测量仪表，其基本原理是：当带有导电介质的流体通过磁场时，流体切割磁力线，在磁场的垂直方向上产生感应电势，感应电势的幅度和流体的流速成正比，从而获得流体的流速，进而获得流体的流量。为了产生磁场，在测量管的周围，安装有励磁线圈，所产生的磁场穿过流体，从而在流体中产生感应电势，在感应电势的正负极位置安装电极，即可测量感应电势的大小。电磁流量计在流量测量中有广泛的应用，具有测量精度高、线性度好、测量管内无构造件、抗污染物等优势。

阀门是用于控制流体流速的装置，现有技术的电磁流量计，以及带阀门的电磁流量计，通常情况下，将励磁线圈安装在测量管的周围，一般为两只线圈相对位置安装，或者一只线圈和一只磁芯相对位置安装，磁场穿越整个测量管，口径越大磁路越长，从而励磁功率越大，无法满足电池供电等低功耗应用场合，特别是热量表的应用场合。现有技术也有将测量管直径缩小，缩短磁路，降低励磁功耗的方法，该方法导致测量管管路压损大，不适合热量表的应用场合。

现有技术的带阀门流量计，一般将阀门和流量计分置。随着城市集中供暖热计量的发展，发明一种带阀门的低功耗励磁的电磁式热量表，解决带阀门的电磁式热量表电池供电问题，在供热计量中显得越来越重要。现有技术，还未见有在测量管内增加导磁板，从而降低励磁功率，实现阀门和电磁流量计一体化的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阀门和电磁流量计一体化装置及其应用，解决现有技术带阀门的电磁式流量计功耗大的问题，特别是解决电磁式户用热量表、户用水表的电池供电问题。

本发明具体为一种阀门和电磁流量计一体化装置，所述装置包括阀体、阀芯和阀盖；阀体和阀盖形成顶部和水平开口的腔体，阀芯位于腔体内；阀体包括测量管、线圈，线圈位于阀芯的下方；阀芯设有连接测量管水平开口的水平通孔，包括导磁板、第一电极、第二电极，阀芯水平通孔由导磁板分割为上通孔和下通孔，第一电极和第二电极分别位于下通孔的左右两侧。阀体设有磁芯，磁芯位于线圈的内部，磁芯为磁导体。阀体设有U形钢套，线圈位于U形钢套的U形腔体内，U形钢套为磁导体，阀体包含有骨架，所述线圈绕于骨架的工字形槽内。所述阀芯，进一步包含第一引线、第二引线、电路板，第一电极通过第一引线连接电路板，第二电极通过第二引线连接电路板，位于下通孔的中偏下位置，第一引线和第二引线，采用导电塑料材料制造。

本发明所述的阀门和电磁流量计一体化装置用于带阀门的平衡热量表、冷量表、水表。本发明提供了阀门和电磁流量计一体化装置的布置方式，将电磁流量计的电极、引线部件内置于阀芯，使得阀芯和电磁流量计传感部件一体化，减少了体积。

在一方面，本发明提供了一种加强电极位置磁场强度，从而改善磁场分布效率的方法。现有技术中，测量管的上方和下方布置有线圈，两侧布置有电极，线圈产生的励磁磁场穿越整个流体截面，从而降低了磁场分布效率。本发明在阀芯的通孔中增加一个导磁的导磁板，将阀芯的通孔分为上通孔和下通孔，磁场分布在有测量电极的下通孔，上通孔几乎不分布有磁场，从而提高了励磁磁场的分布效率。

另一方面，本发明提供了一种低管路压损的电磁式流量传感器布置方法。现有技术中，为了达到必须的励磁功率，将测量管的管径缩小到一定比例，增加了管路的压力损失。本发明测量管中的磁场分布于下通孔，上通孔的截面积基本不影响磁场的分布，从而无需将管路直径缩小。

此外本发明还提供了一种针对不同直径测量管的低功耗励磁布置方法。现有技术中，测量管的上方和下方布置有线圈，两侧布置有电极，测量管直径越大所布置的线圈越大，励磁功率越大。本发明将阀芯的通孔分为上通孔和下通孔，励磁磁场仅作用于下通孔，上通孔的截面积可以随测量管的直径而变化，从而适应不同直径的测量管，励磁线圈不会随测量管的直径变化而变化，从而提供低功耗的励磁方法。

与现有技术相比，本发明具有的优点有：阀芯和测量管一体化结构，体积小；励磁磁场分布效率高；测量管的管路压损小；不同直径的测量管均实现低功耗励磁。