光电对射式涡轮液流计及其探针预埋注塑工艺技术领域
本发明涉及一种液体综合分析和计量的液流计及其探针预埋注塑工艺，特别是一
种光电对射式涡轮液流计的探针预埋注塑工艺。
背景技术
随着互联网+和物联网等现代技术的发展，对传统的水处理过程提出了更多的量
化要求，如流经水处理系统某监控点的温度、水质、流速和单次处理流量等信息，以及对水
处理系统处理能力的跟踪，关键耗材的劣化跟踪及更换提醒，漏水报警等。为达到这些量化
监控的目的，一般需要采用很多分立传感器并进行复杂的分析运算，既增加了安装和开发
工作量又扩大了漏水风险，某些传感器因原理限制还有可能引入危害健康的磁性材料。经
过多年的开发和积累，此液流计集成了温度、电导、流速和流量传感器，其特殊的设计和内
置的微处理器为高精度提供了保障。
发明内容
本发明的目的是提供光电对射式涡轮液流计。
本发明光电对射式涡轮液流计壳体由流质导管和数据变送仓两大功能部分组成，
数据变送仓跨接在流质导管上部，并从流质导管外部两侧包裹流质导管，提供变送控制板
上的光电收发管所需的对射光路；从流质导管的流质入口到流质出口，先后装配有多功能
前置导流架、叶轮组件、导流塞组件和卡圈；多功能前置导流架由探针、发射端光学导流板、
接收端光学导流板、导流罩、导流架轴套和前置抗磨顶珠组成，探针弯折后制成预制件，预
制件的长边穿过数据变送仓，垂直于流质导管，与被测液体接触；弯折后的短边与流质导管
平行，探针折弯处二次包胶在数据变送仓内跟侧壁结合的凸台中，露出的端头部分与变送
控制板上的两根探针夹簧进行连接，发射端光学导流板和接收端光学导流板位于探针两侧
构成多功能前置导流架的水平导流面，发射端光学导流板和接收端光学导流板在同一平面
上，探针与发射端光学导流板及接收端光学导流板垂直交叉处的迎流面为导流罩，背流面
为导流架轴套，导流罩、发射端光学导流板、接收端光学导流板和导流架轴套连成一个整
体，导流架轴套内装配有前置抗磨顶珠，前置抗磨顶珠在导流架轴套内与叶轮轴的端面接
触以抵消叶轮轴轴向推力和摩擦转矩；叶轮组件是由带光学计数槽孔的叶轮轴和叶轮构成
的旋转机构，叶轮轴靠流质出口侧套入导流塞轴套，导流塞轴套内含后置抗磨顶珠，与叶轮
轴端面接触以抵消叶轮轴轴向推力和摩擦转矩，导流塞轴套、后置导流板和导流塞筒壁构
成导流塞，导流塞和后置抗磨顶珠组成导流塞组件，卡圈与流质导管内壁通过过盈配合和
变径限位将导流塞精确固定，在确保叶轮轴与后置抗磨顶珠装配间隙的同时为叶轮轴提供
了轴向支撑力；数据变送仓从内往外依次装配有变送控制板和顶盖，变送控制板由光电发
射管、光电接收管、两个探针夹簧、热敏元件、通讯接口、扩展接口和微处理器构成。
涡轮液流计是利用叶轮的旋转角速度与流体流速成正比的关系来实现流量计量
的，为实现叶轮转速与电脉冲的线性对应转换，设计了带光学计数槽孔的叶轮轴，光电发射
管发射的光线经发射端光学导流板后汇聚到叶轮轴的光学计数槽孔段，随着叶轮带动叶轮
轴的旋转，光学计数槽孔使发射光周期性地处于穿透和被遮挡的交替状态，穿过光学计数
槽孔的光线通过接收端光学导流板，到达光电接收管，并被其转换成电脉冲信号，使叶轮转
速被线性转换成能被微处理器处理的电脉冲信号，从而实现流量的计量。
流质入口和多功能前置导流架之间装有变径塞，变径塞的规格和叶轮规格配套，
适配不同接入管径流质的计量。
多功能前置导流架上的探针对流质电导进行采样，并将液温通过探针夹簧和变送
控制板的焊盘传递到热敏元件，然后变送控制板上的微处理器对探针采集到的电导结合热
敏元件获取的温度进行补偿修正，得出电导率和TDS，从而反映水质情况。
所述的前置抗磨顶珠和后置抗磨顶珠为食品级抗磨钢珠。
所述的光电对射式叶轮组件中叶轮轴上光学计数槽孔为2个互相垂直且经过叶轮
轴中线对穿叶轮轴的腰型槽孔，叶片个数为4片。
本发明采用光电感应原理，通过特殊设计的对射光路，提高了抗杂质污染能力，抗
电磁干扰，整体高耐压，克服了光电反射式产品信号强度低只能用于纯净水的缺点；其食品
级安全可靠的光学材料还避免了磁性材料的污染；
本发明高度集成的温度、电导、流速和流量传感器极大精简了管路，减少了漏液风险；
本发明先进的数字接口降低了二次开发难度；本发明加速了水处理领域物联网技术的
发展。
为了增加探针在壳体内的包胶面积和厚度，探针进行了90度弯折。其弯折后的长
边穿过数据变送仓，垂直于流质导管，与被测液体接触；其弯折后的短边与流质导管平行，
探针折弯处二次包胶在数据变送仓内跟侧壁结合的凸台中，露出端头部分与变送控制板上
的探针夹簧进行连接。使用常规注塑工艺，生产壳体的过程大致规划为，数据变送仓和流质
导管的上半部分作为后模，流质导管下半部分作为前模，流质导管径向双向抽芯，双向抽芯
机构在垂直于流质导管的探针处汇合，抽芯机构的结合端面各有两条精密契合两根平行探
针的半圆槽将探针垂直于流质导管固定。先通过数据变送仓所在的后模镶件平行固定两根
探针露出凸台的部分，这样仅仅保证了两个探针短边的平行，其在流质导管中的长边任然
可以自由活动，无法保证探针与双向抽芯机构端面上的平行槽精密契合，在合模的过程中
容易导致抽芯机构的损伤和大量的注塑不良品。为提高产能和良品率，并延长模具使用寿
命，本方法采取预制件和二次包胶的工艺，先用一套注塑模具将两根探针的长边和短边同
时进行平行固定，并在两根探针的平行折弯处注塑包胶固定后脱模形成预制件，此预制件
使两根探针平行固定，并且在探针弯折处形成两个互相垂直的面。通过同时固定预制件探
针短边的两段露出部分即固定了位于数据变送仓内的一个面，通过使此面平行于数据变送
仓横截面，就可以确保预制件另一个面上的两根平行探针都垂直于数据变送仓横截面，此
时，只要保证双向抽芯机构与两根探针的结合端面上的半圆槽垂直于数据变送仓横截面，
就可以保证探针与半圆槽的精密契合。此方法有效提高了产能和良品率，延长了模具的寿
命，另外二次包胶工艺还克服了一次性注塑厚度不均匀容易导致缩水的缺点，增加了探针
的包胶面积和厚度，加强了耐压和抗流质渗透能力。
附图说明
图1为本发明爆炸图；
图2为本发明左视图；
图3为本发明沿中心轴纵剖面的结构示意图；
图4为本发明变送控制板的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案优点更加清楚，结合附图对本发明进一步说明。
如图1、图2、图3和图4所示，本发明的结构包括：壳体1由流质导管2和数据变送仓3
两大功能部分组成，数据变送仓3跨接在流质导管2上部，并从流质导管2外部两侧包裹流质
导管2，提供变送控制板15上的光电收发管所需的对射光路；从流质导管2的流质入口25到
流质出口26，先后装配有多功能前置导流架5、叶轮组件、导流塞组件和卡圈14；多功能前置
导流架5由探针6、发射端光学导流板7、接收端光学导流板8、导流罩32、导流架轴套33和前
置抗磨顶珠9A组成，探针6弯折后制成预制件，预制件的长边穿过数据变送仓3，垂直于流质
导管2，与被测液体接触；弯折后的短边与流质导管2平行，探针6折弯处二次包胶在数据变
送仓3内跟侧壁结合的凸台37中，露出的端头部分与变送控制板15上的两根探针夹簧21进
行连接，发射端光学导流板7和接收端光学导流板8位于探针6两侧构成多功能前置导流架5
的水平导流面，发射端光学导流板7和接收端光学导流板8在同一平面上，探针6与发射端光
学导流板7及接收端光学导流板8垂直交叉处的迎流面为导流罩32，背流面为导流架轴套
33，导流罩32、发射端光学导流板7、接收端光学导流板8和导流架轴套33连成一个整体，导
流架轴套33内装配有前置抗磨顶珠9A，前置抗磨顶珠9A在导流架轴套33内与叶轮轴11的端
面接触以抵消叶轮轴11轴向推力和摩擦转矩；叶轮组件是由带光学计数槽孔12的叶轮轴11
和叶轮10A构成的旋转机构，叶轮轴11靠流质出口26侧套入导流塞轴套34，导流塞轴套34内
含后置抗磨顶珠9B，与叶轮轴11端面接触以抵消叶轮轴11轴向推力和摩擦转矩，导流塞轴
套34、后置导流板35和导流塞筒壁36构成导流塞13，导流塞13和后置抗磨顶珠9B组成导流
塞组件，卡圈14与流质导管2内壁通过过盈配合和变径限位将导流塞13精确固定，在确保叶
轮轴11与后置抗磨顶珠9B装配间隙的同时为叶轮轴11提供了轴向支撑力；数据变送仓3从
内往外依次装配有变送控制板15和顶盖23，变送控制板15由光电发射管16、光电接收管17、
两个探针夹簧21、热敏元件20、通讯接口18、扩展接口19和微处理器构成。
流质从流质入口25流入流质导管2，根据接入管径可以选配2分变径塞4A或者3分
变径塞4B将流质加速并均匀扩散到多功能前置导流架5，也可选用其他大小的变径塞。
多功能前置导流架5上的探针6对流质电导进行采样，并将液温通过探针夹簧21和
变送控制板15的焊盘传递到热敏元件20，然后变送控制板15上的微处理器对探针6采集到
的电导结合热敏元件20获取的温度进行补偿修正，得出电导率和TDS，从而反映水质情况。
流质通过多功能前置导流架5进行整流后推动叶轮（根据流量大小可选装高流量
叶轮10A或低流量叶轮10B）并带动叶轮轴11进行旋转。
叶轮轴11承受流质轴向压力并高速旋转，通过导流塞13的轴套内装配的后置抗磨
顶珠9B来减小摩擦力并增加整机耐用性。流经叶轮的流质被导流塞13整流后经过流质出口
26流出液流计。卡圈14为轴向装配件提供了可靠的紧固力。
主机通过扩展接口19与从属机的通讯接口18进行连接，并获取从属机数据。
为了增加探针在壳体1内的包胶面积和厚度，探针6进行了90度弯折。其弯折后的
长边穿过数据变送仓3，垂直于流质导管2，与被测液体接触；其弯折后的短边与流质导管2
平行，探针6折弯处二次包胶在数据变送仓3内跟侧壁结合的凸台37中，露出端头部分与变
送控制板15上的探针夹簧21进行连接。使用常规注塑工艺，生产壳体的过程大致规划为，数
据变送仓3和流质导管2的上半部分作为后模，流质导管2下半部分作为前模，流质导管2径
向双向抽芯，双向抽芯机构在垂直于流质导管2的探针6处汇合，抽芯机构的结合端面各有
两条精密契合两根平行探针6的半圆槽将探针6垂直于流质导管2固定。先通过数据变送仓3
所在的后模镶件平行固定两根探针6露出凸台37的部分，这样仅仅保证了两个探针6短边的
平行，其在流质导管2中的长边任然可以自由活动，无法保证探针6与双向抽芯机构端面上
的平行槽精密契合，在合模的过程中容易导致抽芯机构的损伤和大量的注塑不良品。为提
高产能和良品率，并延长模具使用寿命，本方法采取预制件和二次包胶的工艺，先用一套注
塑模具将两根探针6的长边和短边同时进行平行固定，并在两根探针6的平行折弯处注塑包
胶固定后脱模形成预制件，此预制件使两根探针6平行固定，并且在探针6弯折处形成两个
互相垂直的面。通过同时固定预制件探针6短边的两段露出部分即固定了位于数据变送仓3
内的一个面，通过使此面平行于数据变送仓3横截面，就可以确保预制件另一个面上的两根
平行探针6都垂直于数据变送仓3横截面，此时，只要保证双向抽芯机构与两根探针6的结合
端面上的半圆槽垂直于数据变送仓3横截面，就可以保证探针6与半圆槽的精密契合。此方
法有效提高了产能和良品率，延长了模具的寿命，另外二次包胶工艺还克服了一次性注塑
厚度不均匀容易导致缩水的缺点，增加了探针6的包胶面积和厚度，加强了耐压和抗流质渗
透能力。
以上所述仅为本发明的实施方式之一，并不用以限制本发明，凡在本发明的设计
原则和精神之内做的修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。