[实用新型]电容式探头涡街流量传感器

说明书

本实用新型涉及一种用来测量管道内液体、气体和蒸汽等介质流量的传感器。

利用卡门涡街原理制成的涡街流量传感器，具有其它类型流量传感器所不能同时兼有的许多优点，越来越被人们所关注，涡街流量传感器问世以来，人们对它的检测方式及结构进行了不懈的努力和研究，使它在测量管道流体流量的广阔领域中发挥出前所未有的作用。而目前用来检测流体分离出旋涡的频率大多采用压电式机电变换方式，由于压电陶瓷元件是一种力敏元件，很容易受到除旋涡作用力以外的各种震动力的干扰影响，即抗震性能很差，在高温使用方面，由于受到压电陶瓷元件温度指标的限制，被测介质温度大都不超过250℃，不能进行高温检测。

本实用新型的目的是针对现有涡街流量传感器对抗震和高温高压测量存在的不足，提出一种新型的电容式探头涡街流量传感器，并使其具有抗流体冲击的性能。

本实用新型的目的是这样实现的：将三角柱型(梯形柱型)或方柱型，或它们各自的复合式柱型旋涡发生体1垂直固定于传感器管状壳体4内中轴线上，其固定方式用焊接，也可用紧固件紧固。当流体流过时，在其后产生卡门涡街。在旋涡发生体1A后(相对流体流动方向)相隔一定距离平行对称悬臂式固定一个探头2(见附图1)，探头2中心至三角柱型(或方柱型)旋涡发生体1A后表面距离为传感器管状壳体4内径的(0.10～0.35)倍，或在复合式柱型旋涡发生体1的1B中，平行对称悬臂式固定一个探头2(见附图2)，其位置如附图5中的h＝(0.10～0.35)D(其中D为管状壳体4的内径，以下同)，在探头2内腔装有用电极支架2B(见附图4)固装的两个金属固定电极2C₁、2C₂(见附图6)，与探头筒壁2A形成差动电容变换检测方式，探头筒壁2A为差动电容变换器的动电极，两个金属电极2C₁、2C₂为固定电极，金属固定电极2C₁、2C₂由电极支架2B固装，其电极支架2B由三段组成(见附图4)，2B₁段直径与探头筒2A紧密配合，起整个支架定位的作用，可以采用锥面体定位，也可以采用圆柱面定位，2B₂段直径为三段中最小的过渡部分，2B₃段带上高绝缘套2C，绝缘套2C外装或镀以金属膜固定电极2C₁、2C₂，与探头筒2A内壁间留有小间隙。复合式柱型旋涡发生体1既可以采用整体1A、1B复合(即整体长度与管状壳体内径相等)，也可以酌情将后部1B减半长或留多半长复合，将1B部分去掉即为非复合式，还可以采用非复合式，在探头2外部加保护套3，其目的都是为了保护探头2，使它免受管流不必要的冲击.探头2的截面形状有多种，固定电极2C₁、2C₂因为是将金属装或镀在绝缘套2C的外表面上，所以其形状是随绝缘套2C的变化而变化的；可以绝缘套2C与动电极2A均为圆形；绝缘套2C为圆形，动电极2A内壁为圆形，外壁为正方形，或外壁为两端圆弧中间直线连接形；绝缘套2C两端为圆弧中间直线连接形，动电极2A内壁相似绝缘套2C，外壁为矩形或也为两端圆弧中间直线连接形；绝缘套2C为正方形，动电极2A内外壁同为正方形，或动电极2A的内外壁同为两端圆弧中间直线连接形。探头2A和电极支架2B通过压盖6，或压盖6连同座圈5加密封用若干个沿圆周分布的螺钉8压紧在传感器壳体4上部平面12上，在平面12上用若干个沿圆周分布的螺钉9固定支杆座7，支杆10上支撑一个信号处理电路的壳体11，螺钉14起固紧作用，每个电容电极通过一根屏蔽电缆与安装在壳体11内的电容处理电路连接。导管13用来固定探头2变换器信号引出屏蔽电缆。壳体11内的电容信号处理电路主要由差动放大器、滤波器、电压(V)/频率(F)转换器、信号耦合器、信号放大电路及脉冲输出电路组成(见附图7)。探头2中心至非复合式三角柱型旋涡发生体1A或方柱型旋涡发生体1A后表面距离为传感器管状壳体4内径D的0.10～0.35倍，三角柱型旋涡发生体1A或方柱型旋涡发生体1A及其由它们组成的复合式旋涡发生体1截面尺寸与管状壳体4内径D的关系为：d＝(0.26～0.28)D，l＝(0.30～0.50)D，h＝(0.10～0.35) D，L＝(0.40～0.90) D，d′＝(0.24～0.28) D，l′＝(0.12～0.14)D，L′(0.30～0.50)D。