[发明专利]全直通流量开关

说明书

本发明创造涉及一种安全保护控制装置，尤其涉及一种以检测流量信号为主要目的的机电流量开关。

流量开关(flow switch)是一种新型检测装置，输出开关信号。它的主要功能是当流量达到设定的流量阀时发出信号，进行报警或启动联锁保护系统，从而保护关键设备不受损害并及时制止生产过程中的突发性事故。现有的流量开关所采用的检测原理可归结为压差缝隙式、压差孔板式，螺旋推进式、腰轮式、电磁式与超声式等。但除了超声式外，上述各种流量开关都不能做成全直通结构，对含有杂质(如碎屑、微粒、铁磁物等)的流体流量的检测就无法进行，必须增加过滤，去磁等辅助设备才能使用。超声式流量开关是利用超声波在正、反向流体内传播速度的差异来检测流速，虽可做成直通式，但往往体积庞大。例如用于检测天然气流量的超声式直通流量开关就需使用20米长的管道。

本发明创造的目的在于设计一种具有无内装附加物的流体管道全直通式小型机电流量开关，它对被监测流体没有任何苛刻的要求，即使流体中含有残渣、铁屑、碎粒等杂物，只要不影响流体流动，该开关就可正常工作。

本发明创造的工作原理是：使流量开关出端附近的局部小范围区域成为近似绝热系统亦称为微绝热系统，在一般情况下，微绝热系统的热量损失由下面几部分构成：

Q₁：为微绝热系统通过隔热材料(热传导系数尽可能小)向流体管道传递的热量；

Q₂：系统的热辐射损失；    

Q₃：系统与空气界面的对流损失；

Q₄：流体与系统接触带走的热量。

当无流体流动(流速为零)时，Q₄＝0；当PTC加热器供给的热量Q＝Q₁+Q₂+Q₃时，微绝热系统达到了热平衡态，此时PTC器件、材料器件及该系统温度恒定在T₀；当有流速为V₁的流体流动时，流体与该系统的内壁存在着热交换，PTC工作点沿温度阻尼特性曲线下滑，温度下降至T₁；当流速进一步加大至V₂，PTC的工作点进一步沿温度阻尼特性曲线下滑至T₂(V₂＞V₁，T₂＜T₁)。只要尽量减少Q₁+Q₂+Q₃的值，该系统可近似为微绝热系统，微绝热区域(即检测点)的温度变化就唯一的由流体的流速决定。通过检测流量开关检测点温度的相对变化就可以检测出流体的流速。

在本发明的主要技术方案中，包括了通常的机电开关所必须的机械装置和流量信号检测装置。

在该技术方案中，机械装置中的核心部件是内壁无任何附加物的全直通式管道，由入段、出段和位于入段、出段之间且对于温度变化比较敏感的材料制成的微绝热区域构成。该区域在本发明中也将其称之为传感件(6)，其两端通过密封接头(4)、(5)分别与出段和入段相接。为了保证微绝热区域实现局部恒温工作环境，该区域需进行绝热处理，所以密封接头(4)、(5)在保证全直通式管道各段密封连接的同时，还有温度隔离作用，使传感件对于温度的敏感变化，不会传送至入段和出段。全直通式管道被套入壳套(3)，其入端和出端分别套入封盖(1)、(2)后与壳套(3)密封加固连接，使全直通式管道外壁与壳套(3)和封盖(1)(2)的内壁之间构成了密封空腔，该密封空腔也是上述微绝热区域的隔热部件。在该密封空腔内，置有流量信号检测装置的流量信号检测电路板(9)，该电路板被固定于壳套(3)或封盖上。

流量信号检测装置的主要部件是传感件(6)、若干电加热元件(7)、温度传感器(8)、参考信号温度传感器(10)和流量检测装置电路板(9)，它们之间进行电气连接。其中，参考温度传感器(10)紧附于全直通式管道入段，温度传感器(8)紧附于传感件(6)上，检测信号与参考信号即分别取自于上述两个传感器。在微绝热区，紧附有电加热元件(7)，它可对微绝热区域的局部温度进行调控，保证该区域的局部恒温工作环境。

下面结合实施例来详细描述本发明创造。

图1：本发明实施例的剖视图；

图2：全直通式流体管道剖视图；

图3：实施例传感件剖视图；

图4：为PTC加热元件的温度阻尼工作特性曲线。

图5：为流量信号检测装置电路原理图。