CN111896058A - 一种水流传感器 - Google Patents

Abstract

一种水流传感器，壳体内具有与水流进口和出口贯通的水流通道，该水流通道的前、后端分别设有前支撑和后支撑，前、后支撑上架设有叶轮，叶轮中心轴的轴向与所述水流通道的轴向平行，所述前支撑具有支撑套及其外壁所连的周向分布的支撑板，该支撑板之间形成过水通路，所述叶轮中心轴上连有翼板，该翼板表面与所述过水通路流出水流间具有夹角，所述壳体内设有光耦，所述翼板和光耦的光通路的设置在于：所述翼板外缘上一点随所述叶轮转动形成轨迹圆，该轨迹圆具有割线，该割线相对叶轮转动一状态与所述翼板不相交，所述光通路与该割线重合。本发明用于测量水流量，具有精度高，耐压高，体积小，构造简单，成本柢，使用寿命长等特点。

Description

一种水流传感器

技术领域

本发明涉及传感器，特别是能测定水流量的传感器。

背景技术

水流传感器是通过对水流的感应而输出信号如电流、电压等信号检测水流量的仪器，它可用来做水控方面的管理和流量计算。

随着技术进步和人们生活需求提高，智能马桶正在逐步推广普及。产品在推广阶段往往存在相对长的过渡时期，产品及其部件、配件在不断改进、创新与更新，水流传感器便是其中一种。此外，水流传感器还应用于水流量检测的其它多种场合。

现有技术中的水流传感器大多为光电传感器或霍尔传感器类型。前者测量精度较高，但由于采用超声焊接而承压能力低；后者承压能力较高，但由于安装有磁铁致使启动流量提高导致测量精度降低。所以目前智能马桶配用的水流传感器要么测量精度高但承压能力低，要么承压能力高但测量精度低，这都不附合用户对智能马桶外观精致、内部空间宽畅、水流计量精确、相应部件使用寿命长等要求。

发明内容

本发明要解决现有技术中的水流传感器要么测量精度高但承压能力低，要么承压能力高但测量精度低的问题，为此提供本发明的一种水流传感器，这种水流传感器测量精度高，承压能力强，体积小，价格低。

为解决上述问题，本发明采用的技术方是壳体内具有与水流进口和水流出口贯通的水流通道，其特殊之处是所述水流通道的前、后端分别设有前支撑和后支撑，该前、后支撑上架设有叶轮，该叶轮的中心轴的轴向与所述水流通道的轴向平行，所述前支撑具有支撑套及其外壁所连的周向分布的支撑板，该支撑板之间形成过水通路，所述叶轮中心轴上连有翼板，该翼板表面与所述过水通路流出水流间具有夹角，所述壳体内设有由发光二极管和接收二极管组成的光耦，所述翼板和光耦的光通路的设置在于：所述翼板外缘上一点随所述叶轮转动形成轨迹圆，该轨迹圆具有割线，该割线相对叶轮转动一状态与所述翼板不相交，所述光通路与该割线重合。

所述翼板表面与所述过水通路流出水流间具有夹角，可以是所述叶轮的翼板为轴向外延径向延伸的平板型翼板，所述前支撑的支撑板为螺旋状扭曲的水流偏转型支撑板。

所述翼板表面与所述过水通路流出水流间具有夹角，也可以是所述翼板为径向外延轴向延伸的螺旋型翼板，所述前支撑的支撑板为轴向外延径向延伸的平板型支撑板。

所述翼板表面与所述过水通路流出水流间具有夹角，还可以是所述翼板为径向外延轴向延伸的螺旋状扭曲的水流偏转型翼板，所述前支撑的支撑板为轴向外延径向延伸的平板型支撑板，所述中心轴上于所述水流偏转型翼板后方连有遮光板A。

可以在所述中心轴上于所述平板型翼板前方连有遮光板B。

宜在所述壳体的一侧设有设置测量电路的基板。

宜在所述基板对应处设有保护盖。

所述螺旋型翼板其轴向局部区段与螺旋状扭曲的水流偏转型翼板具有相似构造，此两种翼板具有特点在于其表面与轴向平行水流间具有夹角，在轴向平行水流冲击下所述表面受到垂直于轴向的分力，该分力驱动叶轮转动。与之对应的是前支撑的螺旋状扭曲的水流偏转型支撑板使过水通路流出水流相对入水水流产生偏转，该流出水流与平板型翼板间具有夹角，在此水流冲击下平板型翼板表面受到垂直于轴向的分力，该分力驱动叶轮转动。

所述螺旋状扭曲的水流偏转型翼板，螺旋状扭曲的水流偏转型支撑板，其水流偏转在于螺旋状扭曲的结果，即螺旋状扭曲导致水流偏转，旋状即螺旋状。就本发明来说，螺旋状扭曲的水流偏转型翼板，在轴向平行水流冲击下，翼板受到与轴向垂直的分力，该分力使叶轮转动；事实上轴向平行水流冲击螺旋状扭曲的水流偏转型翼板时，水流产生一定程度偏转，如果叶轮被固定，水流偏转程度大。所述螺旋状扭曲的水流偏转型支撑板，该支撑板之间的过水通路通水时，流出水流产生偏转，此水流与轴向平行的平板型翼板间产生一夹角，翼板受到与轴向垂直的分力，该分力使叶轮转动。

就本发明，所述轨迹圆的与翼板不相交的割线，在叶轮转动某时间段，即使短暂，这种割线是存在的，与该割线重合的光耦的光通路导通，该光通路随叶轮继续转动而被阻断。适合此情况的叶轮的翼板数目在一圆周范围可以是二块、三块或四块，周向平均分布为宜，翼板多于四块通光条件受限就变得不合适。从经验，翼板二块或三块是相对合适的。所述翼板特别是指所述平板型翼板，对于所述螺旋型翼板、螺旋状扭曲的水流偏转型翼板，也是相对所述轨迹圆，其对应横截面，在此角度来理解翼板块数。

所述水流偏转指水流轴向偏转，偏转后水流与轴向具有一夹角。

所述前支撑分为两种，分别为前支撑A及前支撑B。前支撑A的支撑板为螺旋状扭曲的水流偏转型支撑板，该支撑板之间的过水通路流出水流为轴向偏转水流。前支撑B的支撑板为轴向外延径向延伸的平板型支撑板，该支撑板之间的过水通路流出水流为轴向平行水流。

下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

说明书附图

图1是本发明外形图；

图2是图1一实施例的A-A剖视图；

图3是图2的B-B剖视图；

图4是图1一实施例的C-C剖视图；

图5是相应于图4，叶轮转动一角度的视图；

图6是本发明中的叶轮A结构示意图；

图7是本发明中的前支撑A结构示意图；

图8是图7前支撑A平面图；

图9是叶轮B结构示意图；

图10是图9叶轮B立体图；

图11是前支撑B结构示意图；

图12是叶轮C结构示意图；

图13是叶轮D结构示意图；

图14表示叶轮A的平板型翼板与前支撑A流出水流具有夹角的示意图；

图15表示叶轮B的螺旋型翼板与前支撑B流出水流具有夹角的示意图；

图16是本发明中叶轮的翼板和光耦的光通路一结构与状态示意图，翼板不遮光，光耦导通；

图17是由图16状态叶轮转动90°光耦阻断示意图；

图18是由图16状态叶轮顺时针方向转动45°光耦阻断示意图；

图19是本发明中叶轮的翼板和光耦的光通路另一结构与状态示意图；

图20是本发明中叶轮的翼板和光耦的光通路又一结构与状态示意图。

图中标记与对应件：1水流进口，2A前支撑A，201支撑套，202过水通路，203A水流偏转型支撑板，2B前支撑B，203B平板型支撑板，3A叶轮A，301A平板型翼板，3B叶轮B，301B螺旋型翼板，3C叶轮C，301C水流偏转型翼板，3D叶轮D，4后支撑，5水流出口，6壳体，7保护盖，8基板，9固定块，10发光二极管，11接收二极管，12遮光板A，13遮光板B，14轨迹圆，15割线，16光通路，17轴向偏转水流，18轴向平行水流。

具体实施方式

实施例一

一种水流传感器，参见图1-8，壳体6内具有与水流进口1和水流出口5贯通的水流通道，该水流通道的前、后端分别设有前支撑A2A和后支撑4，该前、后支撑上架设有叶轮A3A，叶轮A3A的中心轴的轴向与所述水流通道的轴向平行，前支撑A3A具有支撑套201及其外壁所连的周向分布的螺旋状扭曲的水流偏转型支撑板203A，该水流偏转型支撑板203A外端连于一外套圈，水流偏转型支撑板203A之间形成过水通路202，叶轮A3A中心轴上连有轴向外延径向延伸的平板型翼板301A，该平板型翼板301A表面与过水通路202流出水流间具有夹角(参见图14)，这是由于螺旋状扭曲的水流偏转型支撑板203A使过水通路202流出水流相对进水水流产生偏角，即与叶轮A的轴向产生偏角，这就与平板型翼板301A表面间产生夹角，由此叶轮A得以转动。壳体6内设有由发光二极管10和接收二极管11组成的光耦，叶轮A3A的平板型翼板301A和光耦的光通路16的设置在于：平板型翼板301A外缘上一点随叶轮A转动形成轨迹圆14，参见图16，该轨迹圆14具有割线15，该割线15相对叶轮A一状态与平板型翼板301A不相交，所述光通路16与该割线重合。壳体6的一侧设有设置测量电路的基板8，基板8对应处设有保护盖7。

由于前支撑A2A的螺旋状扭曲的水流偏转型支撑板203A使过水通路202流出水流方向产生偏转，与平板型翼板301A表面形成有夹角，叶轮A3A得以转动。如图16-18所示，叶轮A转动时，光耦的光通路16出现周期性导通与阻断，相应得到周期性变化的信号。水流压差、流速不同，决定不同的水流量和叶轮A不同的转速，叶轮A转速又与一时间段内光脉冲数对应，再经光电转换，容易得出水流量值。

本发明集成了光电传感器和霍尔传感器的优点，克服了二者的缺点，即采用壳体参照霍尔传感器的，故本发明承压强度高。本发明采用发光二极管和接收二极管，为光电传感器的，故本发明还具有构造简单，成本低，使用寿命长的特点。

实施例二

本例水流传感器，参见图9-11，区别于上例的是以叶轮B3B和前支撑B2B替代叶轮A3A和前支撑A2A，叶轮B3B的中心轴上连有径向外延轴向延伸的螺旋型翼板301B，前支撑B2B的支撑板为轴向外延径向延伸的平板型支撑板203B，螺旋型翼板301B平面与前支撑B2B的流出水流间具有夹角(参见图15)，水流冲击下叶轮B得以转动。叶轮B转动时其螺旋型翼板301B于轴向上任何一处均具有所述光耦光通路导通与阻断状态，如图9所示，光通路16表示光耦导通，如图示此处对应螺旋型翼板301B竖向上径向外延尺寸最大，水平方向上径向外延尺寸最小，叶轮B转动一足够角度后光通路阻断。其他构造与上例的相同。

实施例三

本例水流传感器，见图12，其叶轮为叶轮C3C，其翼板为径向外延轴向延伸的螺旋状扭曲的水流偏转型翼板301C，所述前支撑为前支撑B2B，其支撑板为轴向外延径向延伸的平板型支撑板203B，叶轮C中心轴上于水流偏转型翼板301C后方连有遮光板A12，光耦的光通路对应于遮光板A12。前支撑B处流出水流方向与叶轮C轴向平行，此水流与螺旋状扭曲的水流偏转型翼板301C间具有夹角，水流冲击下叶轮C转动，光耦的光通路在遮光板A12作用下导通或阻断。其他构造与例一的相同。

实施例四

本例水流传感器，见图13，区别于例一的是以叶轮D3D替代叶轮A3A，叶轮D中心轴上连有与例一相同的平板型翼板，中心轴上在该平板型翼板前方连有遮光板B13。其他构造与例一的相同。本例可利用遮光板B实现光耦导通与阻断。

Claims (7)

1.一种水流传感器，壳体(6)内具有与水流进口(1)和水流出口(5)贯通的水流通道，其特征是所述水流通道的前、后端分别设有前支撑和后支撑(4)，该前、后支撑上架设有叶轮，该叶轮的中心轴的轴向与所述水流通道的轴向平行，所述前支撑具有支撑套(201)及其外壁所连的周向分布的支撑板，该支撑板之间形成过水通路(202)，所述叶轮中心轴上连有翼板，该翼板表面与所述过水通路流出水流间具有夹角，所述壳体内设有由发光二极管(10)和接收二极管(11)组成的光耦，所述翼板和光耦的光通路的设置在于：所述翼板外缘上一点随所述叶轮转动形成轨迹圆(14)，该轨迹圆具有割线(15)，该割线相对叶轮转动一状态与所述翼板不相交，所述光通路(16)与该割线重合。

2.如权利要求1所述的水流传感器，其特征是所述翼板表面与所述过水通路流出水流间具有夹角，是指所述叶轮的翼板为轴向外延径向延伸的平板型翼板(301A)，所述前支撑的支撑板为螺旋状扭曲的水流偏转型支撑板(203A)。

3.如权利要求1所述的水流传感器，其特征是所述翼板表面与所述过水通路流出水流间具有夹角，是指所述翼板为径向外延轴向延伸的螺旋型翼板(301B)，所述前支撑的支撑板为轴向外延径向延伸的平板型支撑板(203B)。

4.如权利要求1所述的水流传感器，其特征是所述翼板表面与所述过水通路流出水流间具有夹角，是指所述翼板为径向外延轴向延伸的螺旋状扭曲的水流偏转型翼板(301C)，所述前支撑的支撑板为轴向外延径向延伸的平板型支撑板(203B)，所述中心轴上于所述水流偏转型翼板后方连有遮光板A(12)。

5.如权利要求2所述的水流传感器，其特征是所述中心轴上于所述平板型翼板前方连有遮光板B(13)。

6.如权利要求1至5任何一权利要求所述的水流传感器，其特征是所述壳体的一侧设有设置测量电路的基板(8)。

7.如权利要求6所述的水流传感器，其特征是所述壳体于所述基板对应处设有保护盖(7)。

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