超聲波流量計量管段的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于超聲波流量計量領域,具體涉及一種超聲波流量計量管段,不僅包括計量管段,還包括至少一個獨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程中從計量管道內部置入并固定于計量管段上開設的讓位孔中,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,當換能器安置器固定安裝至計量管段上時,所述密封圈能夠實現在流量計量管段內部與安置器之間形成緊密密封。本實用新型技術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題,還能夠實現準確定位、提高管段的密封性能,是結構合理且有效的超聲波流量計量管段。
【專利說明】超聲波流量計量管段
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于超聲波流量計量領域,具體涉及一種組合式超聲波流量計量管段。
【背景技術】
[0002]時差法超聲波流量計是目前流行的超聲波流量計。其設計原理為:安裝有雙向超聲波收發一體化換能器的流體計量管道,在順流和逆流方向交替發射超聲波信號并接收超聲波產生回波信號,并以此計算出超聲波在流體傳播中,一次交替所產生的傳播時差,后經相關轉化數學模型計算出管道內流體流量。因此,在超聲波流量計量管段上通常設置兩個安裝孔用于安裝超聲波換能器;另一方面,為了使兩個超聲波換能器能夠互相收發超聲波,在管道內部還應當設置有反射鏡,用于反射超聲波使其能夠到達另一個換能器。
[0003]超聲波流量計的計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,采用金屬制成的計量管段具有其獨有的優勢,例如優異的抗沖擊性、耐熱性、耐低溫型以及制品尺寸穩定等優勢。但是,在計量管段上通常都需要設置超聲波換能器安置孔,用于安置超聲波換能器,使其完成超聲波發射和接收的任務。對于塑料管段來說,可以采用一體化注塑工藝就能夠輕松實現,然而,對于金屬材料,一體化鑄造形成所述安置孔的工藝過程復雜、加工難度高,也難以鑄造出合適厚度的換能器安置孔。
實用新型內容
[0004]為了解決上述問題,本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、易組裝的組合式超聲波流量計量管段。
[0005]為實現以上目的,本實用新型采用的技術方案為:一種超聲波流量計量管段,包括計量管段1,還包括至少一個獨立的用于容納超聲波換能器4的安置器3,在安裝過程中所述安置器從計量管道I內部置入并固定于計量管段I上開設的讓位孔Ib中,從而延伸至管段外。
[0006]優選地,所述安置器置入讓位孔Ib的部分的輪廓與計量管段上的讓位孔的輪廓吻合。
[0007]優選地,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3b組成;所述空心圓柱體的直徑與讓位孔的直徑相當。
[0008]優選地,在所述空心圓柱體3a的外周壁、凸臺3b與計量管段I的內表面相對的空間中安置密封圈5,所述密封圈5與計量管段的內表面、空心圓柱體的外管壁和安置器的凸臺一側相切。
[0009]本實用新型的有益效果在于:
[0010]I)將超聲波換能器安置器設置成一個獨立的部件,在安裝過程中,能夠從管道內部置入并固定于管道上的讓位孔中,能夠解決對于金屬材料制成的流量計量管段難鑄造出合適孔道的問題,并且結構簡單、安裝方便;
[0011]2)將所述安置器置入讓位孔Ib的部分的輪廓設計成與計量管段上的讓位孔的輪廓相吻合,當安置器的空心圓柱體部分插入讓位孔時就能夠實現準確定位;
[0012]3)將換能器安置器設計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,可以在所述空心圓柱體的外周壁、凸臺與計量管段的內表面相對的空間中安置密封圈,當換能器安置器固定安裝至計量管段上時,所述密封圈與計量管段的內表面、空心圓柱體的外管壁和安置器的凸臺相切。此種密封結構結構簡單,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。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是現有技術中的復合管段結構剖視示意圖;
[0014]圖2是本實用新型的剖視示意圖;
[0015]圖3是本實用新型的側視圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖對本實用新型做進一步描述。
[0017]參見圖1,一種傳統的超聲波流量計量管段,包括計量管段I和兩個能夠容納超聲波換能器4的安置孔la,所述安置孔Ia開設在計量管段I的管壁上,與計量管段一體化形成。由于結構的限制,所述換能器4和密封圈5只能夠從計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,并且隨著管道內流體壓力的增加,密封效果也隨之降低。當計量管段內部安裝測量內管2時,還需要在計量管段I和2之間設置定位裝置,如圖所示的定位卡環7。
[0018]參見圖2,本實用新型的關鍵在于:在計量管段I上沒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為一獨立的部件,在安裝過程中,從計量管道I內部置入并固定于計量管段I上開設的讓位孔Ib中,從而延伸至管段外容納電子器件的腔體之中。在安裝過程中,獨立的超聲波換能器安置器3能夠從管道內部置入管道上的讓位孔中,再通過計量管段外的螺母6固定于計量管段上。其中,計量管段I優選采用金屬材料制作,換能器安置器3優選采用塑料制作。
[0019]采用獨立的換能器安置器能夠解決對于金屬材料制成的流量計量管段難鑄造出合適孔道的問題,并且結構簡單、安裝方便。
[0020]優選地,所述計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,當安置器的空心圓柱體部分插入讓位孔時就能夠實現準確定位。
[0021]更優選地,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3b組成,且所述空心圓柱體的直徑與讓位孔的直徑相當。
[0022]為了解決密封問題,在所述空心圓柱體3a的外周壁、凸臺3b與計量管段I的內表面相對的空間中安置密封圈5,當換能器安置器固定安裝至計量管段上時,所述密封圈與計量管段的內表面、空心圓柱體的外管壁和安置器的凸臺相切。此種密封結構結構簡單,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入測量腔體中。
[0023]優選地,在所述計量管段I中還包括一用于設置反射鏡的內管2,內管2設置于兩個超聲波換能器與安置器之間。
[0024]安裝過程中,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的讓位孔Ib中,再使用螺母固定至計量管段上,實現準確定位,再將裝有反射鏡的內管2插入計量管段I中與安置器I配合的預定位置上,內管2與安置器I的配合面優選為斜面,最后將換能器安置器2外裝入密封圈插入預先開設的讓位孔并固定至計量管段I上。本實用新型結構靈活簡單、安裝方便,不僅能夠解決因金屬鑄造問題導致的材料不可選問題,還可以實現準確定位和更好的密封效果。
[0025]需要注意的是,本實用新型的技術方案尤其適用于金屬材質的計量管段,但塑料材質的計量管段同樣可以采用本方案來提高其管段密封性能。
[0026]進一步地,參見圖2和圖3,在所述內管管壁上還設有四個反射鏡,其中第一、四反射鏡21、24位于與超聲波換能器相對的下壁上,其反射面的法線在空間直角坐標系中具有三個分量;第二、三反射鏡22、23的法線方向在直角坐標系中有兩個分量,其中,第二反射鏡22設于兩個超聲波換能器安裝孔之間的上管壁上并偏向一側,第三反射鏡23設于兩個超聲波換能器安裝孔之間的上管壁上并偏向另一側;前述直角坐標系的一個軸沿著管段軸向延伸。從流量計量管段軸線方向看,所述管道內四個反射鏡呈等邊三角形布置。
[0027]在工作過程中,第一換能器41發射超聲波信號傳輸至第一反射鏡21,經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,經過再次反射到第四反射鏡24,經其反射后到達第二換能器42。所述第一、第四反射鏡與計量管段形成一個空間的傾斜角度,即與計量管段橫截面和縱截面均存在一定角度,使得換能器發出的超聲波信號能夠到達位于上壁一側的反射鏡。從計量管段軸線方向看,所述兩個超聲波換能器安置孔位置重合,所述管道內四個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置使得超聲波信號的傳輸路徑經過計量管段橫截面的不同部位,最終測得的流速是測量管橫截面上不同位置流速的加權平均值,接近平均流速,顯著提高測量精度。
【權利要求】
1.一種超聲波流量計量管段,包括計量管段(I),其特征在于:還包括至少一個獨立的用于容納超聲波換能器(4)的安置器(3),在安裝過程中所述安置器(3)從計量管道(I)內部置入并固定于計量管段(I)上開設的讓位孔(Ib)中,從而延伸至管段外。
2.根據權利要求1所述的一種超聲波流量計量管段,其特征在于:所述安置器置入讓位孔(Ib)部分的輪廓與計量管段上的讓位孔的輪廓吻合。
3.根據權利要求2所述的一種超聲波流量計量管段,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(3b)組成;所述空心圓柱體的直徑與讓位孔的直徑相當。
4.根據權利要求3所述的一種超聲波流量計量管段,其特征在于:在所述空心圓柱體(3a)的外周壁、凸臺(3b)與計量管段(I)的內表面相對的空間中安置密封圈(5),所述密封圈(5)與計量管段的內表面、空心圓柱體的外管壁和安置器的凸臺一側相切。
5.根據權利要求4所述的一種超聲波流量計量管段,其特征在于:所述安置器和超聲波換能器的個數均為2,且所述安置器(3)放入讓位孔(Ib)后通過計量管段外的螺母(6)固定。
6.根據權利要求1至5任意一項所述的超聲波流量計量管段,其特征在于:所述計量管段(I)內還包括一用于設置反射鏡的內管(2)。
7.根據權利要求6所述的一種超聲波流量計量管段,其特征在于:所述內管(2)設置于兩個超聲波換能器安置器之間。
8.根據權利要求7所述的一種超聲波流量計量管段,其特征在于:在所述內管管壁上設有四個反射鏡,其中第一、四反射鏡(21、24)位于與超聲波換能器相對的下壁上,其反射面的法線在空間直角坐標系中具有三個分量;第二、三反射鏡(22、23)的法線方向在直角坐標系中有兩個分量,其中,第二反射鏡(22)設于兩個超聲波換能器安裝孔之間的上管壁上并偏向一側,第三反射鏡(23 )設于兩個超聲波換能器安裝孔之間的上管壁上并偏向另一側;所述直角坐標系的一個軸沿著管段軸向延伸。
9.根據權利要求8所述的一種超聲波流量計量管段,其特征在于:從計量管段軸線方向看,所述兩個超聲波換能器安置孔位置重合,所述管道內四個反射鏡呈等邊三角形布置。
【文檔編號】G01F1/66GK204255421SQ201420764152
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月9日 優先權日:2014年12月9日
【發明者】姜躍煒 申請人:姜躍煒