专利名称：一种深水磁感应涡轮万向流速仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种非接触转速测量装置，特别是关于一种深水磁感应涡轮万向流速仪。
背景技术：
现有水下流速测量主要有涡轮机械传导式与多普勒效应式。涡轮机械传导式一般结构都比较简单，大多针对明渠短期移动测量，其原理是通过水流驱动涡轮将流速转变为涡轮转速信息，然后再进行采集处理。涡轮机械传导式流速仪又分接触式与非接触式信号传导方式，接触式需要转轴与测点频繁接触来传递转速信息，由于接触部位的密封比较复杂，高压条件下更是难以做到，不适合水下应用。非接触式传导方式大多采用磁感应信息， 通过转轴带动磁极产生磁场变换，来传递转速信息，避免了转轴与测点的接触，工作可靠， 结构简单。涡轮机械流速仪功耗甚微，但精度较低，一般应用于水文监测、江河流量监测、农业灌溉、市政给排水、工业污水等行业明渠流速/流量测量。多普勒效应式一般用于海域航道和港口流速检测，其主要利用水流回波的多普勒效应来分析流速，通常有光源与声源等， 适合于开阔水域的区域流速检测，精度高，但是信息量大，解算复杂，特别是深水测量中需要克服耐压，密封等工程问题，价格昂贵，不适合局部单测点流速检测应用，而且其功耗大， 不适合水下电池供电的长时间流速检测。经过市场调研，还没有发现一款能够针对深水海洋流速进行长期检测的装置。
发明内容针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够对深�：Ｑ罅魉俳腥轿徊饬浚哂心脱�、密封能力的深水磁感应涡轮万向流速仪。为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案一种深水磁感应涡轮万向流速仪，其特征在于它包括一流速仪固定支架，所述固定支架上设置有一固定转向轴，所述固定转向轴顶部设置一耐压舱，所述耐压舱通过转向轴承连接一水平转向连接件，所述水平转向连接件的一端连接一导流尾翼，另一端连接一转轴舱，所述转轴舱内设置有一涡轮转轴，所述涡轮转轴一端伸出所述转轴舱连接一涡轮，另一端设置有磁极；与所述磁极对应， 所述耐压舱内设置有一磁簧开关，所述磁簧开关通过两芯水密耐压电缆连接一流速调节仪。所述流速调节仪内设置有一直流电源，所述直流电源的正极连接所述两芯水密耐压电缆的信号输入线，负极并联连接滤波电容、负载电阻和脉冲计数器的地线，所述滤波电容和负载电阻的正电极，以及所述脉冲计数器的输入端共同连接所述两芯水密耐压电缆的信号输出线。所述耐压舱底部设置有水密接口，所述两芯水密耐压电缆从所述水密接口穿出， 从所述固定转向轴内部和固定支架内部走线，连接所述流速解调仪。所述水平转向连接件的末端通过平衡调节螺栓连接所述导流尾翼。[0008]所述磁簧开关为舌簧管和霍尔原件其中的一种。本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本实用新型的涡轮传动装置与信息接收装置分离设置，且处于不同的旋转面上，信息接收装置保持静态不动，涡轮转动装置中的转动装置能够相对其360度自由转向，因此，可适应水下洋流流向多变，满足持续的顶流流速测量要求。2、本实用新型通过分置涡轮传动装置与信息接收装置，能够完成流速信息从动的非耐压到静的耐压部分的传导，即通过磁场变换将动态的涡轮转动采集到的流速信息传送给静态的信息接收装置，并通过信息接收装置将流速信息转变为电流脉冲信号，完成信息的传导。3、本实用新型采用透磁材料制作转向轴承、耐压舱及固定转向轴等，且在耐压舱内设置有磁簧开关，因此，虽然涡轮传动装置与信息接收装置分离设置，但不影响磁场信息的传送，在涡轮自由转向过程中，依然能够保持信息转换的畅通。本实用新型结构设计简单巧妙，耐压密封性强，能够自由转向满足深水流速长期检测的需求，因此， 可广泛用于深海石油钻井系统中，水下输油管道的多点洋流的流速检测过程中。
图1是本实用新型结构示意图图2是本实用新型信息接收装置结构示意图
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。如图1、图2所示，本实用新型包括涡轮传动装置和信息接收装置。涡轮传动装置包括一涡轮1，涡轮1连接一涡轮转轴2，涡轮转轴2的另一端连接一转动装置3，转动装置3转动设置在一转轴舱4内，转动装置3末端设置有磁极5，转轴舱 4末端连接一水平转向连接件6，水平转向连接件6的末端通过平衡调节螺栓7连接一导流尾翼8。信息接收装置包括通过转向轴承9设置在水平转向连接件6内部的耐压舱10，耐压舱10底部连接固定转向轴11。耐压舱10内设置有一磁簧开关12，磁簧开关12上连接一根两芯水密耐压电缆13，两芯水密耐压电缆13通过耐压舱10底部的水密接口 14引出， 并从固定转向轴11内部和与固定转向轴11底端连接的流速仪固定支架15内部走线，最终连接到流速解调仪16，两芯水密耐压电缆13的两条线分别作为信号输入线和信号输出线连接流速调节仪16。流速调节仪16内设置有一直流电源17，直流电源17的正极连接两芯水密耐压电缆13的信号输入线，负极并联连接滤波电容18、负载电阻19和脉冲计数器20的地线，滤波电容18和负载电阻19的正电极，以及脉冲计数器20的输入端共同连接两芯水密耐压电缆 13的信号输出线。本实用新型的流速测量方法为水流驱动涡轮1转动，涡轮1通过与之相连的转轴 2和转动装置3驱动转动装置3末端的磁极5转动，在其周围空间产生持续变化方向的磁场，持续变化方向的磁场驱动磁簧开关12不间断的通断，在负载电阻19的正电极处产生脉冲信号，脉冲信号输入脉冲计数器20进行计数，涡轮1面转过一周，带动磁极5周围的磁场方向变换两次，产生磁簧开关12的两次通断，在负载电阻19的正电极处产生两个高电平脉冲信号，脉冲计数器20计数两次，数值增加2，从而实现了流速的计量。滤波电容18的作用是为了保持负载电阻19的正电极处产生平稳的脉冲信号，保护脉冲计数器20正常计数。上述实施例中，水平转向连接件6、耐压舱10、固定转向轴11、磁簧开关12、水密导线接口 14及流速仪固定支架15等均需要进行耐压性处理，以保证其封装的抗压力要求。上述实施例中，磁簧开关12可以采用舌(干)簧管，也可以采用霍尔原件，采用霍尔原件可以同时满足水流流向与流速的测量需求，固定转向轴11和流速仪固定支架15是流速仪的固定装置，可以根据实际需要灵活配置。上述实施例中，转向轴承9、耐压舱10及固定转向轴11等均采用透磁材料制成。经过试验，本实用新型能够满足深水应用需求，其具体指标如下测量范围流速测量0. 0001m/s 10m/s工作水深不小于6000m耐压密封耐压不小于60MPa，同等压力下水密良好测量精度士 1.0%能耗3. 3V内置锂电池供电，电流不大于1 μ A输出信号采用脉冲技术模式，按检测间隔发送一次数据，每转两个脉冲，脉冲输出0. 00001 5000Hz，可任意设置(无源光耦输出)；频率输出1 1000Hz，可任意设置。通讯方式RS_232流速传感器外形尺寸39 X 390 (mm)上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
权利要求1.一种深水磁感应涡轮万向流速仪，其特征在于它包括一流速仪固定支架，所述固定支架上设置有一固定转向轴，所述固定转向轴顶部设置一耐压舱，所述耐压舱通过转向轴承连接一水平转向连接件，所述水平转向连接件的一端连接一导流尾翼，另一端连接一转轴舱，所述转轴舱内设置有一涡轮转轴，所述涡轮转轴一端伸出所述转轴舱连接一涡轮， 另一端设置有磁极；与所述磁极对应，所述耐压舱内设置有一磁簧开关，所述磁簧开关通过两芯水密耐压电缆连接一流速调节仪。
2.如权利要求1所述的一种深水磁感应涡轮万向流速仪，其特征在于所述流速调节仪内设置有一直流电源，所述直流电源的正极连接所述两芯水密耐压电缆的信号输入线， 负极并联连接滤波电容、负载电阻和脉冲计数器的地线，所述滤波电容和负载电阻的正电极，以及所述脉冲计数器的输入端共同连接所述两芯水密耐压电缆的信号输出线。
3.如权利要求1所述的一种深水磁感应涡轮万向流速仪，其特征在于所述耐压舱底部设置有水密接口，所述两芯水密耐压电缆从所述水密接口穿出，从所述固定转向轴内部和固定支架内部走线，连接所述流速解调仪。
4.如权利要求2所述的一种深水磁感应涡轮万向流速仪，其特征在于所述耐压舱底部设置有水密接口，所述两芯水密耐压电缆从所述水密接口穿出，从所述固定转向轴内部和固定支架内部走线，连接所述流速解调仪。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种深水磁感应涡轮万向流速仪，其特征在于 所述水平转向连接件的末端通过平衡调节螺栓连接所述导流尾翼。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种深水磁感应涡轮万向流速仪，其特征在于 所述磁簧开关为舌簧管和霍尔原件其中的一种。
7.如权利要求5所述的一种深水磁感应涡轮万向流速仪，其特征在于所述磁簧开关为舌簧管和霍尔原件其中的一种。
专利摘要本实用新型涉及一种深水磁感应涡轮万向流速仪，其特征在于它包括一流速仪固定支架，固定支架上设置有一固定转向轴，固定转向轴顶部设置一耐压舱，耐压舱通过转向轴承连接一水平转向连接件，水平转向连接件的一端连接一导流尾翼，另一端连接一转轴舱，转轴舱内设置有一涡轮转轴，涡轮转轴一端伸出转轴舱连接一涡轮，另一端设置有磁极；与磁极对应，耐压舱内设置有一磁簧开关，磁簧开关通过两芯水密耐压电缆连接一流速调节仪。本实用新型结构设计简单巧妙，耐压密封性强，能够自由转向满足深水流速长期检测的需求，因此，可广泛用于深海石油钻井系统中，水下输油管道的多点洋流的流速检测过程中。
文档编号G01P5/06GK201965147SQ20102066804
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者何轲, 朱梦阳, 李保军, 杨伏洲, 王海燕, 申晓红, 白峻, 蒋世全, 许亮斌 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油研究中心, 西北工业大学
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