专利名称：丙烷储柜液位监控装置及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于测量气体流速的装置，具体地说，涉及串联式气流量传感器以及应用这种传感器的系统。
发明的背景在气体消费者从丙烷储柜供得丙烷气的丙烷气系统中，在丙烷储柜中采用一浮动液位传感器来监控丙烷气的液位。在这种系统中，用户定期地观察储柜液位传感器，并按需要求补充送给丙烷气。尽管这种安装在储柜中的燃料液位传感器可提供留在储柜上的气体液位的可靠的指示，但从其安装在储柜内的这种安置方式本身来看，在需要修理时就难以维修，修起来也很费时。
因此，就要求提供一种丙烷储柜液位监控系统，这种系统不仅能够传感和显示丙烷储柜中气体的液位，而且还能给中心站位提供一信号而利用此信息来跟踪气体使用速率并按需要来安排燃料的补给。尤其是，需要提供一种传感气体流速用的串联式气体流速传感器，用此传感器可得知留在储柜中的丙烷气的液位。
发明概要根据本发明的原理，可提供一种串联式气体流速传感器，该传感器利用霍尔效应传感器对相应于气体流速变化作出反应，以产生一表示流速变化的输出信号。
具体而言，提供一种流速传感器，该传感器包括一流气管、一可移动地安装在流气管中并具有一用于接受气流的中央孔的薄膜元件。在流气管中装有一锥塞，其自由端凸出在薄膜元件的中央孔中。一弹簧具有固定在流气管中的一端以及与薄膜元件相接触的一可动端，用以将薄膜元件弹性地紧压得使与锥塞的一端相接触，对应于中央孔闭合位置。为响应于气体流速的增加，该薄膜元件沿着锥塞远离中央孔闭合位置向着锥塞的自由端移动。
一磁块固定于可动薄膜元件，用以在流气管中滑动以对气体流速的增加作出响应，从而提供一变化的磁通，并且，在该磁块的近旁安装一磁通传感器，用以对变化的磁通作出响应，从而产生一表示流速变化的输出信号。
锥塞具有一锥塞外表面，其形状做成可在磁通密度和磁传感器的输出之间构成一线性关系。这样，当包括磁块在内的薄膜元件移动时，例如从一锥塞上的流气管孔闭合的初始位置移动到对应于锥塞对流速增加作出响应的小孔打开位置时，磁传感器的输出遵循一线性关系，从小孔闭合位置变到小孔打开位置。因此，磁传感器的输出提供一可以众所周知的方式被利用的信号指示，以给定气体流速。
流速传感器包括一用以传感流气管入口处的气体压力的压力传感器；以及，一用以指示气体温度的温度传感器。应用一众所周知的运算法则，诸如万用气体通量公式(Univesal Gas Sizing Equation)，并加上气压值、温度、来自磁传感器的输出信号以及流速传感器的已知的物理参数，就可得到气体流速。因此，从一已知的气体储柜满液位开始，并确定了在储柜中的气体流速后，就可容易地确定存留在储柜中的实际的气体液位。该信息通常可被用来安排对该储柜的补充燃料的输送。
附图简要说明本发明的具有新颖性的特点具体给定在所附权利要求书中。参照附图，通过下述的说明可清楚地理解本发明的内容。在附图中相同的元件标以相同的标号。这些附图是

图1是含有本发明的一串联式流速传感器的丙烷气储柜分配系统的简略说明图；图2是本发明的一串联式流速传感器以及一串联式流气管的简略说明图；图3是说明本发明的气体流速传感器的横截面图。
本发明的详细描述图1表示一丙烷气分配系统10，它包括一带有丙烷气供应装置的储柜12。压力调节器14调节与串联式压力传感器18相连的供气导管16中的气体压力。流速传感器18的气流输出与通向丙烷气用户21的输出导管20相连。气体流速传感器18具有一通信联接(Communication link)37，用以提供一在输出管道22上表示气体流速的信号，该信号被连接到一报告站24。该报告站24利用此气体流速信息来确定存留在丙烷储柜12中的丙烷的液位，并且随后按需要来安排对储柜12中的气体的补给。
图2简略表示本发明串联式气体流速传感器18，它包括一流气管26和一安装在该流气管26上的辅助罩壳。一可动磁铁30安装在流气管26中，并受到来自导管16的气流的作用，用以对变动的气体流速作出响应，以产生一变化的磁通密度。储如霍尔效应传感器之类的一磁传感器32安装在辅助罩壳28中且紧靠磁块30，用以检测与变化的气体流速对应的变化的磁通密度。一压力传感器34安装在流气管中，用以检测来自入口导管16的气体入口压力。一温度传感器36安装在辅助罩壳28中，用以检测气体温度。磁传感器32、压力传感器34和温度传感器36的各相应输出连接到通信联接37上，用以将输出管道22上的对应的信息提供给报告站24。由此信息，利用众所周知的诸如万用气体通量公式之类的运算法则，就可求得气体流速，从而也可容易地求得存留在储柜12中的气体的液位。
图3的横截面图表示了简图2的流速传感器18的详细情况。如该横截面图所示，流气管26包括入口管38和出口管40，它们由一小孔导向件42用螺纹方式连接在一起。入口管38、出口管40和小孔导向件42都是用诸如黄铜或铝之类的非磁性材料制成的。流通板44系用塑料材料制成且含有一系列的流气孔46用以均匀地分配来自入口导管16的入口气流。通过螺钉49将一锥塞48安装到流通板44上。
可动的小孔元件50包括一在锥塞48周围的中央孔51，而其上游开口51a要比下游开口51b小，以使中央孔51呈向外发散形式。如图3所示，在锥塞48和中央孔51之间向下游方向有一增大的空间。
磁块52安装于小孔元件50上，其柔性薄膜具有插在其间的内周边，且有装在出口管40和小孔导向件42之间的薄膜的外周边。磁块元件52可滑动地安装在位于出口管40中的空腔56中，以使锥塞保持件50和固连的磁块元件52随着变化的气体流速而在空腔56中滑动。弹簧58被夹在出口管40和小孔元件50之间，且具有足够的弹性，以将小孔元件50的上游开口51a移动到锥塞48的一端，如图3所示，此时没有气流。当气流增加时，小孔元件50和相关连的磁块元件52移离闭合位置，且最后移到与锥塞48相应的、表示最大气体流速位置的一位置。
锥塞48和向外发散的中央孔的形状做成在流孔(即，在锥塞48和中央孔51间的空间)的变化和流速变化之间成直接线性关系，换句话说，随着如图3所示的流孔闭合以及变为表示最大气体流速位置的流孔全部打开位置，锥塞48的形状以及中央孔51的形状可形成在由磁块52的运动所引起的磁通密度的变化和来自磁传感器32的输出之间的线性关系。因此，锥塞48和中央孔51可被称之为术语“等百分数锥塞”，它可形成一等百分数流孔(equal percent floworifice)，也就是说，随着小孔元件50的每个相等的增量，就会有一经过流孔的恒定百分数的流量变化。因此，在磁通密度和磁传感器32对经过流孔的流速变化作出响应的磁传感器32的输出之间存在着一线性关系。
在本发明的一典型结构实施例中，中央孔51做成以大约10°的角度向外发散，而锥塞48做成以大约6°的角度向内收敛。
在入口管38的安装口60中用来安装压力传感器34。利用磁传感器32的输出以及来自压力传感器34和温度传感器36的信息，采用本行业中众所周知的运算法则就可确定气体流速。一旦气体流速确定了以后，就很容易确定存留在丙烷储框12中的气体的总量，从而可按需要安排对燃料的任何补给。
上述的详细说明只是为了清楚地理解本发明，而不应理解为不应有的限制，对熟悉本领域的技术人员而言，显然还可有多种变型。
权利要求
1.一种气体流速传感器，它包括一流气管，它具有一流入口和一流出口；一薄膜元件，它可移动地安装在该流气管中在流入口和流出口之间，并具有用于接受气流的中央孔；一锥塞，它固定安装在流气管中，并具有凸出在该薄膜元件中央孔中的锥塞自由端；一弹簧，它具有一安装在流气管中的固定端以及一与薄膜元件相接触的可动端，它用于将薄膜元件弹性地紧压得使与该锥塞的一端相接触而对应于中央孔闭合位置，以对增加气体流速作出响应，薄膜元件移离中央孔闭合位置向着锥塞自由端移动，以对减小气体流速作出响应，薄膜元件就移离锥塞自由端向着中央孔闭合位置移动；一磁块，它固定于可动薄膜元件，用以在流气管中滑动，以对气体流速的变化作出响应而提供变化的磁通；以及一磁通传感器，它固定安装在该磁块旁，用以对磁块所提供的变化的磁通作出响应，并产生一表示气体流速变化的输出信号。
2.如权利要求1的气体流速传感器，其特征在于，所述中央孔是朝外发散的，而所述锥塞是向着下游方朝里收敛的。
3.如权利要求2的气体流速传感器，其特征在于，在气体流速变化和对应的磁通变化之间形成一线性关系。
4.如权利要求1的气体流速传感器，其特征在于，所述薄膜元件包括一开有所述中央孔的薄膜基片以及一柔性薄膜，该柔性薄膜具有一安装在薄膜基片上的内周边和一安装在流气管上的外周边。
5.如权利要求4的气体流速传感器，其特征在于，所述中央孔是朝外发散的，而所述锥塞是向着下游方向朝里收敛的。
6.一种气体流速传感器，它包括一流气管，它具有一流入口和一流出口；一可移动流孔元件，它可移动地安装在该流气管上，而该流气管具有一可让气流由此流过的流孔；一固定的节流器，它安装在该流孔元件旁，用以改变流过流孔元件的气流，该流孔元件和节流器做得使流孔元件运动相对于固定的节流器的每一相等的增量都构成一恒定百分数的流过流孔的流量变化；一磁块，它固定于可动流孔元件，用以根据流孔元件运动的每一相等的增量提供变化的磁通；以及一磁通传感器，它对变化的磁通作出响应，而产生一与流速变化的恒定百分数相应的输出。
全文摘要
本发明的一种串联气体流速传感器包括一可动的流孔和一在该流孔近旁的固定的节流器，用以改变经过该流孔的气流。该流孔和节流器做得使流孔元件运动相对于固定的节流器的每一相等的增量都构成一恒定百分数的流过流孔的流量变化。固定于该可动流孔的磁块提供相应于节流器运动的每一相等增量的变化的磁通。一磁通传感器对变化的磁通作出响应，并产生一与流速变化的恒定百分数相应的输出。
文档编号G01F1/42GK1524175SQ02804508
公开日2004年8月25日 申请日期2002年1月22日 优先权日2001年2月2日
发明者K·R·希姆诺斯基, J·W·达菲, J·W·迈克卡蒂, R·J·范德拉, K R 希姆诺斯基, 范德拉, 达菲, 迈克卡蒂 申请人:费希尔控制产品国际有限公司