本发明涉及水流量传感器， 特别涉及一种轴流阻抗式水流量传感器。 背景技术

目前用于快速式燃气热水器上对水流量进行检 测的水流量传感器，主 要有轴流式与恻流式两种，它们都是利用水推 动叶轮转动而改变与之随动 的磁铁位置，霍尔元件根据磁铁极性变化所产 生的脉冲信号而检测出水流 轴流式水流量传感器是在进水口设置有由多片 涡轮状固定叶片组成 的旋流器，把经过旋流器的单向流动的水流变 成旋流， 带动水轮的磁性叶 片旋转，霍尔元件根据磁性叶片磁极性的变化 发出脉冲信号而检测到水流 量。该水流量传感器的优点是水流量与磁性叶 片转速线性关系好， 转速平 稳； 叶轮径向受力均匀， 只受水流的轴向推力， 因而在长期使用后， 叶轮 轴与轴承之间径向磨损小，而轴向磨损会由于 叶轮转轴在上轴承处留有足 够的磨损余量而不会对工作带来不良影响， 因而使用寿命长， 工作稳定。 但其缺点是磁性水轮会把自来水中的铁质吸附 ，即使在进水口中安装高强 度的磁铁， 试图清除水中的铁磁杂质， 但长期工作后， 磁性水轮仍会吸附 住大量铁质而卡死水轮， 使之不能顺畅运转。 同时， 由于磁性水轮的叶片 厚度必需在 2mm以上， 工作过程中水对水轮的轴向冲击力相对较大。

恻流式水流量传感器是在水轮叶片的一恻设有 进出水通道，水轮在水 流的冲击下转动。 利用水轮带动位于水轮轴另一恻与水轮隔离的 磁铁转 动，霍尔元件根据与水轮同步转动的磁铁极性 变化去检测水流量。其优点 是磁铁可以与水轮及水通道隔离，但水轮转速 与水流量之间的线性关系不 够好， 影响其检测精度， 而且由于水轮叶片受水流单恻推动， 水轮轴与轴 承受水轮径向力的影响较大而容易发生磨损， 缩短了工作寿命。

以上两种水流量传感器的水轮都会因磁铁的存 在而增大质量， 使其惯性 加大， 降低了对水流量瞬间变化的反应速度。 发明内容

本发明的目的在于提供一种不用磁铁及霍尔元 件作为信号检测器件 检测水流量的轴流阻抗式水流量传感器，它能 精确地检测水流量而不受水 质及水中杂物的影响， 而且其水轮轴与轴承之间磨损小， 水轮惯性小， 成 本低。

本发明所提出的技术解决方案是这样的：

一种轴流阻抗式水流量传感器， 安装在有流体的水管内， 该轴流阻抗 式水流量传感器包括水轮、金属检测针及检测 电路， 所述水轮能够转动地 装在水管内，所述水轮设有至少两片等分布置 的叶片，在与水轮对应的水 管壁装有一根金属检测针， 该金属检测针一端面位于水管内壁面上，其另 一端与检测电路信号输入端相连接。

还包括旋流器，所述旋流器装在水管进水恻， 在水管出水恻装有支架， 水轮能够转动地装在支架与旋流器之间，水轮 的转轴上端部通过轴承与支 架中心转动地连接，水轮的转轴下端部通过该 轴承与旋流器中心转动地连 接。

所述水轮转轴中轴线、旋流器中轴线和支架中 轴线与所述水管中轴线 重合。

所述水轮叶片片数为 2— 20片。所述水轮叶片中部开有凹槽。所述水 轮叶片的径向外端面为圆弧面，该圆弧面与所 述水管内壁圆弧面之间的间 隙为 0. 2— 2mm， 所述水轮叶片的厚度为 0. 5— 1. 5mm。

所述检测电路包括振荡电路、分压器和检波比 较电路， 所述分压器由 金属检测针与水轮叶片之间的水电阻和分压电 阻组成， 输出频率为 3KHZ-50KHZ的该振荡电路输出端与分压器的分压� �阻一端相连接，分压 器节点位于水电阻和分压电阻之间，分压器节 点与所述检波比较电路输入 端相连接， 在分压电阻与金属检测针之间接有隔直电容。

所述旋流器内设有一组等分布置的涡轮状叶片 。 所述水管和 /或水轮 采用塑料绝缘材料制造。

当水轮叶片的径向外圆孤面转动至金属检测针 所对应的位置时，该间 隙的水阻抗最大， 随着叶片转动逐渐离开金属检测针， 则检测针与该叶片 之间的水阻抗逐渐减少， 当检测针处于相邻两片叶片之间时， 其水阻抗最 小。 所以， 当水轮转动时， 每转过一片叶片， 则其水的阻抗就会出现一次 从大变小再变大的过程。上述水阻抗的变化过 程完全反映在分压器的节点 上的分压电压变化上，此电压变化量输入检波 比较电路处理后，就可以得 到对应的电脉冲信号。

为了防止金属检测针出现电化学腐蚀， 振荡电路输出 3KH〜50KHZ的 振荡信号再经过隔直电容把振荡信号传至金属 检测针，使金属检测针对水 无直流分量流过， 金属检测针不会发生电化学腐蚀。

与现有技术相比， 本发明具有如下显著效果：

( 1 ) 、 本发明水轮叶片厚度远小于前述轴流式水流量 传感器的水轮 叶片厚度， 且叶片中间部分挖空， 故水轮轴向阻力小、 质量小、 惯性小， 水流量与水轮转速之间的线性度更好，工作稳 定，水轮转轴与轴承的磨损 小，工作寿命长，避免了恻流式水流量传感器 水轮转轴与轴承之间由于受 水的径向冲力造成轴承容易磨损以及水流量与 水轮转速的线性度不够好 的缺点。

( 2 ) 由于本发明不采用磁铁与霍尔元件作为信号检 测器件检测水流 量， 这样， 既节省了成本， 又可以避免磁铁吸附水中铁质杂物， 检测过程 不受水质及水中杂物的影响。 由于水轮由塑料制成， 故质量小、 惯性小， 灵敏度高。

本发明适用于检测水管中水流量，特别适合于 恒温型快速燃气热水器 中用于水流量的精确检测。 附图说明

图 1是本发明一个实施例的轴流阻抗式水流量传� �器的结构示意图。 图 2是沿图 1的 A— A线的剖视示意图。 具体实施方式

通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。

图 1是本发明一个实施例的轴流阻抗式水流量传� �器的结构示意图， 图 2是沿图 1的 A— A线的剖视示意图。 参见图 1、 图 2所示， 一种安装 在塑料水管 1内的轴流抗阻式水流量传感器由水轮 3、 旋流器 4、 金属检 测针 Ί及检测电路组成。 旋流器 4固装在绝缘塑料水管 1内进水恻 5， 在 水管 1出水恻 6固装有支架 2， 水轮 3安装在支架 2与旋流器 4之间， 水 轮 3设有三片等分布置的叶片 3— 2， 水轮 3的转轴上端部 3 1通过上轴 承 2 1与支架 2中心转动地连接， 转轴下端部 3— 4通过下轴承 4 2与 旋流器 4中心转动地连接， 水轮 3转轴中轴线、 旋流器 4中轴线和支架 2 中轴线与水管 1中轴线重合。 在与水轮叶片 3— 2中部对应的水管 1管壁 装有一根金属检测针 7， 该金属检测针 7—端面位于水管 1内壁面上， 其 另一端与检测电路信号输入端相连接。

水轮 3的叶片数为 2— 20片， 均为等分布排， 本实施例为 3片。 为了 减轻其质量， 水轮 3用塑料制造， 并将每片叶片 3— 2的中间部分挖空成 凹槽， 以减少惯性、 提高灵敏度、 降低成本。 水轮叶片 3— 2的径向外端 面为圆弧面 3— 3， 该圆弧面 3— 3与塑料绝缘水管 1内壁圆弧面之间的间 隙为 0. 2— 2mm,本实施例为 0. 6mm,水轮叶片 3— 2的厚度为 0. 5—1. 5mm, 本实施例为 0. 8mm 旋流器 4内装有一组等分布排的涡轮状叶片 4 1。

检测电路主要由振荡电路 8、 分压器、 检波比较电路 1 1组成。 分压 器由金属检测针 7与水轮叶片 3— 2之间的水阻抗和分压电阻 9组成， 振 荡电路 8输出频率为 3KHZ— 50KHZ , 本实施例中振荡电路 8输出的 30KHZ 振荡信号输入至分压电阻 9，分压器节点 a位于水电阻和分压电阻 9之间， 分压器的节点 a通过隔直电容 10与金属检测针 7外端连接， 检波比较电 路 1 1输入端与节点 a连接。 分压电阻 9的阻值选用 75Κ Ω , 检测电路与 绝缘水管 1内的水公共接地。

工作时， 当水从绝缘水管 1的进入恻 5流入时， 经旋流器 4绕轴心旋 转流动， 带动水轮 3转动， 水轮 3的叶片 3— 2经过金属检测针 7之前之 后， 金属检测针 7与叶片 3— 2之间水阻抗会发生明显的周期性变化， 这 种变化反映在分压器的节点 _a 电压变化上， 这样， 经检波比较电路 1 1处 理后输出反应水轮 3转动状况的脉冲信号，该脉冲信号频率与水� � 1内的 水流量成正比。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明， 但应当理解， 所用的术语是 说明和示例性、 而非限制性的术语。 由于本发明能够以多种形式具体实施而 不脱离本发明的精神或实质， 所以应当理解， 上述实施例不限于任何前述的 细节， 而应在所附权利要求所限定的精神和范围内广 泛地解释， 因此落入权 利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应 为所附权利要求所涵盖。