超聲波流量計(jì)量管段的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于超聲波流量計(jì)量領(lǐng)域，具體涉及一種超聲波流量計(jì)量管段，不僅包括計(jì)量管段，還包括至少一個(gè)獨(dú)立的用于容納超聲波換能器的安置器，所述安置器在安裝過(guò)程中從計(jì)量管道內(nèi)部置入并固定于計(jì)量管段上開(kāi)設(shè)的讓位孔中，從而延伸至管段外。所述讓位孔的輪廓與安置器插入孔道部分的輪廓相吻合，并且在超聲波換能器安置器外周安置密封圈，當(dāng)換能器安置器固定安裝至計(jì)量管段上時(shí)，所述密封圈能夠?qū)崿F(xiàn)在流量計(jì)量管段內(nèi)部與安置器之間形成緊密密封。本實(shí)用新型技術(shù)方案不僅能夠解決金屬管段難鑄造出合適的換能器安置孔的問(wèn)題，還能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確定位、提高管段的密封性能，是結(jié)構(gòu)合理且有效的超聲波流量計(jì)量管段。
【專(zhuān)利說(shuō)明】超聲波流量計(jì)量管段

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于超聲波流量計(jì)量領(lǐng)域，具體涉及一種組合式超聲波流量計(jì)量管段。

【背景技術(shù)】
[0002]時(shí)差法超聲波流量計(jì)是目前流行的超聲波流量計(jì)。其設(shè)計(jì)原理為:安裝有雙向超聲波收發(fā)一體化換能器的流體計(jì)量管道，在順流和逆流方向交替發(fā)射超聲波信號(hào)并接收超聲波產(chǎn)生回波信號(hào)，并以此計(jì)算出超聲波在流體傳播中，一次交替所產(chǎn)生的傳播時(shí)差，后經(jīng)相關(guān)轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模型計(jì)算出管道內(nèi)流體流量。因此，在超聲波流量計(jì)量管段上通常設(shè)置兩個(gè)安裝孔用于安裝超聲波換能器；另一方面，為了使兩個(gè)超聲波換能器能夠互相收發(fā)超聲波，在管道內(nèi)部還應(yīng)當(dāng)設(shè)置有反射鏡，用于反射超聲波使其能夠到達(dá)另一個(gè)換能器。
[0003]超聲波流量計(jì)的計(jì)量管段材料有多種選擇，例如金屬或者塑料。其中，相比于塑料，采用金屬制成的計(jì)量管段具有其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，例如優(yōu)異的抗沖擊性、耐熱性、耐低溫型以及制品尺寸穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)。但是，在計(jì)量管段上通常都需要設(shè)置超聲波換能器安置孔，用于安置超聲波換能器，使其完成超聲波發(fā)射和接收的任務(wù)。對(duì)于塑料管段來(lái)說(shuō)，可以采用一體化注塑工藝就能夠輕松實(shí)現(xiàn)，然而，對(duì)于金屬材料，一體化鑄造形成所述安置孔的工藝過(guò)程復(fù)雜、加工難度高，也難以鑄造出合適厚度的換能器安置孔。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易組裝的組合式超聲波流量計(jì)量管段。
[0005]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種超聲波流量計(jì)量管段，包括計(jì)量管段1，還包括至少一個(gè)獨(dú)立的用于容納超聲波換能器4的安置器3，在安裝過(guò)程中所述安置器從計(jì)量管道I內(nèi)部置入并固定于計(jì)量管段I上開(kāi)設(shè)的讓位孔Ib中，從而延伸至管段外。
[0006]優(yōu)選地，所述安置器置入讓位孔Ib的部分的輪廓與計(jì)量管段上的讓位孔的輪廓吻合。
[0007]優(yōu)選地，所述讓位孔的輪廓為圓形，所述超聲波換能器安置器3由底部密封的空心圓柱體3a和沿空心圓柱體底面徑向延伸的凸臺(tái)3b組成；所述空心圓柱體的直徑與讓位孔的直徑相當(dāng)。
[0008]優(yōu)選地，在所述空心圓柱體3a的外周壁、凸臺(tái)3b與計(jì)量管段I的內(nèi)表面相對(duì)的空間中安置密封圈5，所述密封圈5與計(jì)量管段的內(nèi)表面、空心圓柱體的外管壁和安置器的凸臺(tái)一側(cè)相切。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0010]I)將超聲波換能器安置器設(shè)置成一個(gè)獨(dú)立的部件，在安裝過(guò)程中，能夠從管道內(nèi)部置入并固定于管道上的讓位孔中，能夠解決對(duì)于金屬材料制成的流量計(jì)量管段難鑄造出合適孔道的問(wèn)題，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便；
[0011]2)將所述安置器置入讓位孔Ib的部分的輪廓設(shè)計(jì)成與計(jì)量管段上的讓位孔的輪廓相吻合，當(dāng)安置器的空心圓柱體部分插入讓位孔時(shí)就能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確定位；
[0012]3)將換能器安置器設(shè)計(jì)成底部密封的空心圓柱體和沿空心圓柱體底面徑向延伸的凸臺(tái)，可以在所述空心圓柱體的外周壁、凸臺(tái)與計(jì)量管段的內(nèi)表面相對(duì)的空間中安置密封圈，當(dāng)換能器安置器固定安裝至計(jì)量管段上時(shí)，所述密封圈與計(jì)量管段的內(nèi)表面、空心圓柱體的外管壁和安置器的凸臺(tái)相切。此種密封結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且隨著管道中流體壓力的增加，密封圈逐漸被壓緊，密封效果隨之增加。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的復(fù)合管段結(jié)構(gòu)剖視示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型的剖視示意圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型的側(cè)視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。
[0017]參見(jiàn)圖1，一種傳統(tǒng)的超聲波流量計(jì)量管段，包括計(jì)量管段I和兩個(gè)能夠容納超聲波換能器4的安置孔la，所述安置孔Ia開(kāi)設(shè)在計(jì)量管段I的管壁上，與計(jì)量管段一體化形成。由于結(jié)構(gòu)的限制，所述換能器4和密封圈5只能夠從計(jì)量管段外部從上往下固定安裝至換能器安置器中，并采用螺釘8固定換能器。為了安裝密封圈，還需要將換能器制作成階梯式，并且隨著管道內(nèi)流體壓力的增加，密封效果也隨之降低。當(dāng)計(jì)量管段內(nèi)部安裝測(cè)量?jī)?nèi)管2時(shí)，還需要在計(jì)量管段I和2之間設(shè)置定位裝置，如圖所示的定位卡環(huán)7。
[0018]參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型的關(guān)鍵在于:在計(jì)量管段I上沒(méi)有一體化形成的換能器安置孔，而使用超聲波換能器安置器3代替，所述超聲波換能器安置器3為一獨(dú)立的部件，在安裝過(guò)程中，從計(jì)量管道I內(nèi)部置入并固定于計(jì)量管段I上開(kāi)設(shè)的讓位孔Ib中，從而延伸至管段外容納電子器件的腔體之中。在安裝過(guò)程中，獨(dú)立的超聲波換能器安置器3能夠從管道內(nèi)部置入管道上的讓位孔中，再通過(guò)計(jì)量管段外的螺母6固定于計(jì)量管段上。其中，計(jì)量管段I優(yōu)選采用金屬材料制作，換能器安置器3優(yōu)選采用塑料制作。
[0019]采用獨(dú)立的換能器安置器能夠解決對(duì)于金屬材料制成的流量計(jì)量管段難鑄造出合適孔道的問(wèn)題，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便。
[0020]優(yōu)選地，所述計(jì)量管段上的讓位孔的輪廓與安置器置入讓位孔Ib的部分的輪廓相吻合，當(dāng)安置器的空心圓柱體部分插入讓位孔時(shí)就能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確定位。
[0021]更優(yōu)選地，所述讓位孔的輪廓為圓形，所述超聲波換能器安置器3由底部密封的空心圓柱體3a和沿空心圓柱體底面徑向延伸的凸臺(tái)3b組成，且所述空心圓柱體的直徑與讓位孔的直徑相當(dāng)。
[0022]為了解決密封問(wèn)題，在所述空心圓柱體3a的外周壁、凸臺(tái)3b與計(jì)量管段I的內(nèi)表面相對(duì)的空間中安置密封圈5，當(dāng)換能器安置器固定安裝至計(jì)量管段上時(shí)，所述密封圈與計(jì)量管段的內(nèi)表面、空心圓柱體的外管壁和安置器的凸臺(tái)相切。此種密封結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且隨著管道中流體壓力的增加，密封圈逐漸被壓緊，密封效果隨之增加，能夠有效避免流體泄露進(jìn)入測(cè)量腔體中。
[0023]優(yōu)選地，在所述計(jì)量管段I中還包括一用于設(shè)置反射鏡的內(nèi)管2，內(nèi)管2設(shè)置于兩個(gè)超聲波換能器與安置器之間。
[0024]安裝過(guò)程中，首先將換能器安置器I外裝入密封圈插入至外管上直徑與之相當(dāng)?shù)淖屛豢譏b中，再使用螺母固定至計(jì)量管段上，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，再將裝有反射鏡的內(nèi)管2插入計(jì)量管段I中與安置器I配合的預(yù)定位置上，內(nèi)管2與安置器I的配合面優(yōu)選為斜面，最后將換能器安置器2外裝入密封圈插入預(yù)先開(kāi)設(shè)的讓位孔并固定至計(jì)量管段I上。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)靈活簡(jiǎn)單、安裝方便，不僅能夠解決因金屬鑄造問(wèn)題導(dǎo)致的材料不可選問(wèn)題，還可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位和更好的密封效果。
[0025]需要注意的是，本實(shí)用新型的技術(shù)方案尤其適用于金屬材質(zhì)的計(jì)量管段，但塑料材質(zhì)的計(jì)量管段同樣可以采用本方案來(lái)提高其管段密封性能。
[0026]進(jìn)一步地，參見(jiàn)圖2和圖3，在所述內(nèi)管管壁上還設(shè)有四個(gè)反射鏡，其中第一、四反射鏡21、24位于與超聲波換能器相對(duì)的下壁上，其反射面的法線(xiàn)在空間直角坐標(biāo)系中具有三個(gè)分量；第二、三反射鏡22、23的法線(xiàn)方向在直角坐標(biāo)系中有兩個(gè)分量，其中，第二反射鏡22設(shè)于兩個(gè)超聲波換能器安裝孔之間的上管壁上并偏向一側(cè)，第三反射鏡23設(shè)于兩個(gè)超聲波換能器安裝孔之間的上管壁上并偏向另一側(cè)；前述直角坐標(biāo)系的一個(gè)軸沿著管段軸向延伸。從流量計(jì)量管段軸線(xiàn)方向看，所述管道內(nèi)四個(gè)反射鏡呈等邊三角形布置。
[0027]在工作過(guò)程中，第一換能器41發(fā)射超聲波信號(hào)傳輸至第一反射鏡21，經(jīng)其反射后傳播至第二反射鏡22，再于第二反射鏡反射傳播到第三反射鏡23，經(jīng)過(guò)再次反射到第四反射鏡24，經(jīng)其反射后到達(dá)第二換能器42。所述第一、第四反射鏡與計(jì)量管段形成一個(gè)空間的傾斜角度，即與計(jì)量管段橫截面和縱截面均存在一定角度，使得換能器發(fā)出的超聲波信號(hào)能夠到達(dá)位于上壁一側(cè)的反射鏡。從計(jì)量管段軸線(xiàn)方向看，所述兩個(gè)超聲波換能器安置孔位置重合，所述管道內(nèi)四個(gè)反射鏡呈等邊三角形布置。
[0028]第一、第二反射鏡的空間傾斜設(shè)置使得超聲波信號(hào)的傳輸路徑經(jīng)過(guò)計(jì)量管段橫截面的不同部位，最終測(cè)得的流速是測(cè)量管橫截面上不同位置流速的加權(quán)平均值，接近平均流速，顯著提高測(cè)量精度。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波流量計(jì)量管段，包括計(jì)量管段(I)，其特征在于:還包括至少一個(gè)獨(dú)立的用于容納超聲波換能器(4)的安置器(3)，在安裝過(guò)程中所述安置器(3)從計(jì)量管道(I)內(nèi)部置入并固定于計(jì)量管段(I)上開(kāi)設(shè)的讓位孔(Ib)中，從而延伸至管段外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波流量計(jì)量管段，其特征在于:所述安置器置入讓位孔(Ib)部分的輪廓與計(jì)量管段上的讓位孔的輪廓吻合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超聲波流量計(jì)量管段，其特征在于:所述讓位孔的輪廓為圓形，所述超聲波換能器安置器(3)由底部密封的空心圓柱體(3a)和沿空心圓柱體底面徑向延伸的凸臺(tái)(3b)組成；所述空心圓柱體的直徑與讓位孔的直徑相當(dāng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超聲波流量計(jì)量管段，其特征在于:在所述空心圓柱體(3a)的外周壁、凸臺(tái)(3b)與計(jì)量管段(I)的內(nèi)表面相對(duì)的空間中安置密封圈(5)，所述密封圈(5)與計(jì)量管段的內(nèi)表面、空心圓柱體的外管壁和安置器的凸臺(tái)一側(cè)相切。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超聲波流量計(jì)量管段，其特征在于:所述安置器和超聲波換能器的個(gè)數(shù)均為2，且所述安置器(3)放入讓位孔(Ib)后通過(guò)計(jì)量管段外的螺母(6)固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的超聲波流量計(jì)量管段，其特征在于:所述計(jì)量管段(I)內(nèi)還包括一用于設(shè)置反射鏡的內(nèi)管(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種超聲波流量計(jì)量管段，其特征在于:所述內(nèi)管(2)設(shè)置于兩個(gè)超聲波換能器安置器之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超聲波流量計(jì)量管段，其特征在于:在所述內(nèi)管管壁上設(shè)有四個(gè)反射鏡，其中第一、四反射鏡(21、24)位于與超聲波換能器相對(duì)的下壁上，其反射面的法線(xiàn)在空間直角坐標(biāo)系中具有三個(gè)分量；第二、三反射鏡(22、23)的法線(xiàn)方向在直角坐標(biāo)系中有兩個(gè)分量，其中，第二反射鏡(22)設(shè)于兩個(gè)超聲波換能器安裝孔之間的上管壁上并偏向一側(cè)，第三反射鏡(23 )設(shè)于兩個(gè)超聲波換能器安裝孔之間的上管壁上并偏向另一側(cè)；所述直角坐標(biāo)系的一個(gè)軸沿著管段軸向延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種超聲波流量計(jì)量管段，其特征在于:從計(jì)量管段軸線(xiàn)方向看，所述兩個(gè)超聲波換能器安置孔位置重合，所述管道內(nèi)四個(gè)反射鏡呈等邊三角形布置。
【文檔編號(hào)】G01F1/66GK204255421SQ201420764152
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】姜躍煒 申請(qǐng)人:姜躍煒