阅读说明：本技术 翻板型摩擦电式转子流量计 (Turning plate type triboelectric rotor flow meter ) 是由 程廷海 王铮 王健龙 徐毓鸿 卢晓晖 王宇琦 郭进 杨伟雄 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：一种翻板型摩擦电式转子流量计,以解决当前转子流量计机械磨损、结构不够安全可靠、成本昂贵、功耗大等技术问题。本发明由锥形管、端盖组件、螺栓组件、转换器、磁性浮子、支架固定螺钉和浮子组件组成,所述浮子组件通过支架固定螺钉安装在锥形管上；所述端盖组件通过螺栓组件安装在锥形管上；所述磁性浮子通过螺纹连接安装在浮子组件上；所述转换器通过螺纹连接安装在端盖组件上。本发明利用转换器中翻板组件输出电压的幅值监测流量的大小,具有结构安全可靠,功耗小、成本低、测量精度高等优点。本发明的结构设计和研究思路为促进气动系统的智能化发展,提升我国工业自动化装备的智能化水平有着重要的工程应用价值。(a flap type triboelectric rotameter aims to solve the technical problems of mechanical abrasion, insufficient safety and reliability of the structure, high cost, large power consumption and the like of the conventional rotameter. The magnetic floater comprises a conical tube, an end cover assembly, a bolt assembly, a converter, a magnetic floater, a bracket fixing screw and a floater assembly, wherein the floater assembly is arranged on the conical tube through the bracket fixing screw; the end cover assembly is arranged on the conical pipe through a bolt assembly; the magnetic floater is arranged on the floater component through threaded connection; the converter is mounted on the end cap assembly by a threaded connection. The invention monitors the flow by using the amplitude of the output voltage of the turnover plate component in the converter, and has the advantages of safe and reliable structure, low power consumption, low cost, high measurement precision and the like. The structural design and research idea of the invention has important engineering application value for promoting the intelligent development of a pneumatic system and improving the intelligent level of industrial automation equipment in China.)

翻板型摩擦电式转子流量计

技术领域

本发明设计一种翻板型摩擦电式转子流量计，属于流量测量领域。

背景技术

很多场合都需要了解空气、水、煤气等各种流体的流量，这些参数也是工业生产中经常用到的过程控制的参数，所以对流体的测量以及控制在生产生活中显得尤为重要。转子流量计因其测量原理简单、技术成熟等特点在流量检测方面被广泛应用。然而，当前转子流量传感器大都属于纯机械式，存在着结构复杂，机械磨损、不够安全可靠等问题。纯电子式和机电混合式的转子流量计因其相对高的测量精度和相对低的磨损等优点近年来被广泛应用，但是都需要复杂的控制电路和程序、功耗大、成本高，这严重限制了流量计的发展。

因此寻求一种新的流量测量的方法，设计一种结构安全可靠，功耗小、成本低、测量精度高的新型转子流量计显得尤为重要。

发明内容

为解决当前转子流量计机械磨损、结构不够安全可靠、成本昂贵、功耗大等技术问题，本发明公开了一种翻板型摩擦电式转子流量计。

本发明所采用的技术方案：

包括锥形管、端盖组件、螺栓组件、转换器、磁性转子、支架固定螺钉和转子组件；所述转子组件通过支架固定螺钉安装在锥形管上；所述端盖组件通过螺栓组件安装在锥形管上；所述磁性转子通过螺纹连接安装在转子组件上；所述转换器通过螺纹连接安装在端盖组件上。

所述锥形管设置有进气口、法兰连接孔、出气孔、支架安装座、锥形管安装孔、支架安装孔、轴承安装座I和出气口；所述锥形管的材料为金属、玻璃或塑料；所述端盖组件包括直线轴承A和端盖；所述端盖上设置有端盖安装孔、轴承安装座II、密封凸台和限位孔I；气体依次经过进气口和出气孔流入锥形管中，并从出气口中流出；所述法兰连接孔均匀分布在进气口和出气口所在的端面，用于外界的连接；所述支架安装孔均匀的分布在支架安装座的四周，用于转子组件与锥形管的安装；所述锥形管安装孔均匀的分布在锥形管上端面的四周，用于锥形管与端盖组件的连接；所述轴承安装座I设置在锥形管内，用于对转子组件进行支持和限位；所述直线轴承A通过轴承安装座II安装在端盖上；所述轴承安装座II外侧设置有螺纹，用于端盖与转换器的连接；所述端盖通过端盖安装孔安装在锥形管上，并通过密封凸台进行密封；所述限位孔I设置在密封凸台的中央，用于转子组件的限位。

所述转换器包括端盖套管、翻板组件连接螺钉和翻板组件；所述端盖套管上设置有螺纹孔I、翻板组件安装槽和螺纹孔II；所述翻板组件包括紧定螺钉、电极插板、滚子支架、滑轨、翻板滚子和密封板；所述电极插板包括摩擦材料I和电极板；所述滚子支架上设置有滚子安装槽，用于翻板滚子的安装；所述滑轨上设置有滑槽I、螺纹孔III、滑槽II和滑轨安装孔；所述翻板滚子包括摩擦材料II、滚子限位杆和圆柱磁铁I；所述密封板上设置有密封板安装孔，用于密封板的连接；所述翻板组件安装在翻板组件安装槽上，并通过翻板组件连接螺钉和螺纹孔II的配合连接在螺纹孔II上；所述端盖套管通过螺纹孔I安装在端盖上；所述滚子支架通过滑槽I安装在滑轨上；所述翻板滚子通过滚子安装槽安装在滚子支架上；所述电极插板通过滑槽II安装在滑轨上；所述密封板通过紧定螺钉与螺纹孔III的配合安装在滑轨上，用于翻板组件的密封；所述摩擦材料I通过胶粘粘贴在电极板上；所述摩擦材料I是一种显电正性的金属材料，既可以作为一种摩擦材料，也可以作为导电电极；本实施方式中摩擦材料I的材料为铜，形状为矩形；所述圆柱磁铁I安装在滚子限位杆上；所述摩擦材料II通过胶粘粘贴在圆柱磁铁I上；所述摩擦材料II粘贴的面积为圆柱磁铁I周面面积的一半。

所述磁性转子包括磁铁安装外壳、圆柱磁铁II和磁铁安装端盖；所述圆柱磁铁II安装在磁铁安装外壳上；所述磁铁安装端盖通过螺纹连接安装在磁铁安装外壳上，对圆柱磁铁II进行密封；所述磁铁安装外壳底部设置有螺纹孔IV，用于与转子组件的来连接。

所述转子组件包括直线轴承B、转子、限位支座和直线轴承C；所述转子设置有限位杆和配重块；所述限位支座设置有沉孔和轴承安装座III；所述直线轴承B安装在轴承安装座I上，并通过限位杆对转子进行限位；所述直线轴承C通过轴承安装座III安装在限位支座上；所述限位支座通过限位杆安装在转子上；所述沉孔均匀的分布在限位支座端面的四周，用于限位支座的安装。

本发明的有益效果：本发明的流量检测主要基于摩擦起电与静电感应耦合原理，利用翻板组件产生的电压输出幅值信号，可精准的测量流量的大小。同时，本发明使用结构紧凑，控制方便的翻板组件，减少了摩擦单元相互运动存在的摩擦阻力，可对转子在锥形管内的位移进行快速响应。本发明提出的翻板型摩擦电式转子流量计，为促进气动系统的智能化发展，提升我国工业自动化装备的智能化水平有着重要的工程应用价值。

附图说明

图1所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的整体结构示意图；

图2所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的整体结构局部剖视图；

图3所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的锥形管结构示意图；

图4所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的端盖组件结构示意图；

图5所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的端盖结构俯视图；

图6所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的端盖结构仰视图；

图7所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的转换器结构剖视图；

图8所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的端盖套管结构示意图；

图9所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的翻板组件结构示意图；

图10所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的电极插板结构示意图；

图11所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的滚子支架结构示意图；

图12所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的滑轨结构示意图；

图13所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的翻板滚子结构示意图；

图14所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的密封板结构示意图；

图15所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的磁性转子结构示意图；

图16所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的磁铁安装外壳结构示意图；

图17所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的转子组件结构示意图；

图18所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的转子结构示意图；

图19所示为本发明提出的一种翻板型摩擦电式转子流量计的限位支座结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式：结合图1~图19说明本实施方式，本实施方式提供了一种翻板型摩擦电式转子流量计的具体实施方式。所述一种翻板型摩擦电式转子流量计包括锥形管1、端盖组件2、螺栓组件3、转换器4、磁性转子5、支架固定螺钉6和转子组件7；所述转子组件7通过支架固定螺钉6安装在锥形管1上；所述端盖组件2通过螺栓组件3安装在锥形管1上；所述磁性转子5通过螺纹连接安装在转子组件7上；所述转换器4通过螺纹连接安装在端盖组件2上。

所述锥形管1设置有进气口1-1、法兰连接孔1-2、出气孔1-3、支架安装座1-4、锥形管安装孔1-5、支架安装孔1-6、轴承安装座I1-7和出气口1-8；所述锥形管1的材料为金属、玻璃或塑料；所述端盖组件2包括直线轴承A2-1和端盖2-2；所述端盖2-2上设置有端盖安装孔2-2-1、轴承安装座II2-2-2、密封凸台2-2-3和限位孔I2-2-4；气体依次经过进气口1-1和出气孔1-3流入锥形管1中，并从出气口1-8中流出；所述法兰连接孔1-2均匀分布在进气口1-1和出气口1-8所在的端面，用于外界的连接；所述支架安装孔1-6均匀的分布在支架安装座1-4的四周，用于转子组件7与锥形管1的安装；所述锥形管安装孔1-5均匀的分布在锥形管1上端面的四周，用于锥形管1与端盖组件2的连接；所述轴承安装座I1-7设置在锥形管1内，用于对转子组件7进行支持和限位；所述直线轴承A2-1通过轴承安装座II2-2-2安装在端盖2-2上；所述轴承安装座II2-2-2外侧设置有螺纹，用于端盖2-2与转换器4的连接；所述端盖2-2通过端盖安装孔2-2-1安装在锥形管1上，并通过密封凸台2-2-3进行密封；所述限位孔I2-2-4设置在密封凸台2-2-3的中央，用于转子组件7的限位。

所述转换器4包括端盖套管4-1、翻板组件连接螺钉4-2和翻板组件4-3；所述端盖套管4-1上设置有螺纹孔I4-1-1、翻板组件安装槽4-1-2和螺纹孔II4-1-3；所述翻板组件4-3包括紧定螺钉4-3-1、电极插板4-3-2、滚子支架4-3-3、滑轨4-3-4、翻板滚子4-3-5和密封板4-3-6；所述电极插板4-3-2包括摩擦材料I4-3-2-1和电极板4-3-2-2；所述滚子支架4-3-3上设置有滚子安装槽4-3-3-1，用于翻板滚子4-3-5的安装；所述滑轨4-3-4上设置有滑槽I4-3-4-1、螺纹孔III4-3-4-2、滑槽II4-3-4-3和滑轨安装孔4-3-4-4；所述翻板滚子4-3-5包括摩擦材料II4-3-5-1、滚子限位杆4-3-5-2和圆柱磁铁I4-3-5-3；所述密封板4-3-6上设置有密封板安装孔4-3-6-1，用于密封板4-3-6的连接；所述翻板组件4-3安装在翻板组件安装槽4-1-2上，并通过翻板组件连接螺钉4-2和螺纹孔II4-1-3的配合连接在螺纹孔II4-1-3上；所述端盖套管4-1通过螺纹孔I4-1-1安装在端盖2上；所述滚子支架4-3-3通过滑槽I4-3-4-1安装在滑轨4-3-4上；所述翻板滚子4-3-5通过滚子安装槽4-3-3-1安装在滚子支架4-3-3上；所述电极插板4-3-2通过滑槽II4-3-4-3安装在滑轨4-3-4上；所述密封板4-3-6通过紧定螺钉4-3-1与螺纹孔III4-3-4-2的配合安装在滑轨4-3-4上，用于翻板组件4-3的密封；所述摩擦材料I4-3-2-1通过胶粘粘贴在电极板4-3-2-2上；所述摩擦材料I4-3-2-1为具有电正性的铜、铝、或银等金属材料，既可以作为一种摩擦材料，也可以作为导电电极；本实施方式中摩擦材料I4-3-2-1的材料为铜，形状为矩形；所述圆柱磁铁I4-3-5-3安装在滚子限位杆4-3-5-2上；所述摩擦材料II4-3-5-1可为PTFE（聚四氟乙烯）、PDMS（聚二甲基硅氧烷）、PVC（聚氯乙烯）、FEP（氟化乙烯丙烯共聚物）、Kapton（聚酰亚胺薄膜材料）等电负性强的材料；本实施方式中，摩擦材料II4-3-5-1的材料为PTFE（聚四氟乙烯）；摩擦材料II4-3-5-1通过胶粘粘贴在圆柱磁铁I4-3-5-3周面的同一侧上，且粘贴的面积为圆柱磁铁I4-3-5-3周面面积的一半。

所述磁性转子5包括磁铁安装外壳5-1、圆柱磁铁II5-2和磁铁安装端盖5-3；所述圆柱磁铁II5-2安装在磁铁安装外壳5-1上；所述磁铁安装端盖5-3通过螺纹连接安装在磁铁安装外壳5-1上，对圆柱磁铁II5-2进行密封；所述磁铁安装外壳5-1底部设置有螺纹孔IV5-1-1，用于与转子组件7的连接。

所述转子组件7包括直线轴承B7-1、转子7-2、限位支座7-3和直线轴承C7-2；所述转子7-2设置有限位杆7-2-1和配重块7-2-2；所述限位支座7-3设置有沉孔7-3-1和轴承安装座III7-3-2；所述直线轴承B7-1安装在轴承安装座I1-7上，并通过限位杆7-2-1对转子7-2进行限位；所述直线轴承C7-2通过轴承安装座III7-3-2安装在限位支座7-3上；所述限位支座7-3通过限位杆7-2-1安装在转子7-2上；所述沉孔7-3-1均匀的分布在限位支座7-3端面的四周，用于限位支座7-3的安装。

工作原理：本发明基于摩擦起电与静电感应耦合原理，将锥形管内转子随流量的位移变化转化为翻板组件输出电压幅值的变化，从而利用输出电压的幅值判断流量的大小。具体过程为：当流量从进气口进入到锥形管时，将会驱动锥形管内的转子组件作上下运动。由于转子组件顶部连接的磁性转子，转子组件在上下运动过程中将会带动翻板组件来回翻转。将摩擦材料I通过胶粘粘贴在电极板上，摩擦材料II通过胶粘粘贴在带有磁性的翻板滚子上，且粘贴面积为磁性翻板滚子圆周面积的一半。由于两摩擦材料的电负性不同，因此在翻板组件在来回翻转的过程中将会产生电压信号的有无。当流量增大时，转子组件上升，翻板滚子翻转的数量增加，两摩擦材料重叠的面积增加，进而引起电压输出信号的幅值增加。当流量减小时，转子组件下降，翻板滚子翻转的数量减少，两摩擦材料重叠的面积减少，进而引起电压输出信号的幅值减少，以此来判断流量的大小。

综合以上所述内容，本发明提供一种翻板型摩擦电式转子流量计，以解决当前转子流量计机械磨损、不够安全可靠、成本昂贵、功耗大等技术问题。本发明所提出的翻板型摩擦电式转子流量计，利用转换器中翻板组件输出电压的幅值监测流量的大小，具有结构安全可靠，功耗小、成本低、测量精度高等优点。本发明的结构设计和研究思路为促进气动系统的智能化发展，提升我国工业自动化装备的智能化水平有着重要的工程应用价值。