CN103210287A

CN103210287A - 超声波流量计量装置

Info

Publication number: CN103210287A
Application number: CN2011800546335A
Authority: CN
Inventors: 尾崎行则; 藤井裕史; 佐藤真人; 后藤寻一; 渡边葵
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2031-11-07
Also published as: CN103210287B; EP2639559B1; EP2639559A1; JP5793644B2; EP2639559A4; US20130239699A1; JP2012103149A; WO2012063448A1; US8978482B2

Abstract

一种超声波流量计量装置，包括：流路；分隔板，其从开口部插入，将流路分隔成多条；超声波透射体；多个超声波收发器，其与底板部相对地设置，以使自一个超声波收发器发出并透过上述超声波透射体的超声波在底板部反射，而后被另一个超声波收发器接收；计量电路部，其用于计量多个超声波收发器之间的超声波传播时间；运算电路部，其根据来自计量电路部的信号求得被测量流体的流量。

Description

超声波流量计量装置

技术领域

本发明涉及一种超声波流量计量装置。

背景技术

以往的超声波流量计量装置中，为了构成多层流路，将用于划分流路的多个分隔板卡定在设于流路的两侧板的槽内。从而形成有多个扁平流路（例如，参照专利文献1）。

图10是专利文献1所记载的以往的超声波流量计量装置的整体立体图，图11是在图10中由平面A剖切时的11-11方向剖视图，图12是以往的超声波流量计量装置的多层流路构件的分解立体图，图13是在图12中由平面B剖切时的13-13方向剖视图。如图10～图13所示的多层流路构件100具有：分隔板103，其用于将计量流路101划分为多条扁平流路102；框105，其用于支承分隔板103上的沿着流体的流动方向的边缘部104。即框105由左右的侧板106、107、顶板108以及底板109形成为矩形箱状。并且，分隔板103以水平状保持在左右的侧板106、107之间，且分隔板103间在铅垂方向具有规定间隔。

在侧板106、107的内表面设有用于隔规定间隔保持分隔板103的多条槽。槽110以使扁平流路102的截面积成为均等的方式，沿与流体的流动正交的方向以等间隔设置。

在将多层流路构件100嵌入计量流路101的多层构件安装部111的状态下，在多层流路构件100的框105的侧板106、107位于超声波传播路径112的部分，设有供超声波通过用的开口113。在开口113上安装有滤波构件114。在分隔板103的边缘部104上设有多个凸缘部115。

在设于框105的侧板106、107的槽110中，在与分隔板103的凸缘部115相对应的位置设有通孔116。分隔板103的端面穿过通孔116而暴露。由于通孔116与凸缘部115一一对应设置，因此在将凸缘部115固定于框105时，使用粘接剂117来进行二者的粘接固定。

当组装多层流路构件100时，在将凸缘部115插入通孔116之后，利用粘接剂117来粘接固定侧壁106、107和分隔板103。因此，零件件数较多且组装需要较长的时间，导致成本变高。另外，考虑到由于粘接剂117向扁平流路102侧露出，导致扁平流路102内的流动产生紊乱，流量计量精度变差。因而，从这样组装分隔板103和计量精度的观点来看，以往的超声波流量计量装置还存在有改善的余地。

专利文献1：日本特开2009-210525号公报

发明内容

本发明涉及一种超声波流量计量装置，其中，包括：流路，其由第1侧壁部、第2侧壁部、底板部、上壁部和开口部形成，供被测量流体流动，其中，第1侧壁部，其沿着被测量流体的流动方向；第2侧壁部，其与第1侧壁部相对配置；底板部，其从第1侧壁部的底部架设至第2侧壁部的底部；上壁部，其将第1侧壁部的上部和第2侧壁部的上部连起来；开口部，其与底板部相对，设于上壁部；分隔板，其从开口部插入，用于将流路分隔成多条；超声波透射体，其覆盖开口部；多个超声波收发器，其与底板部相对地设置，以使自一个超声波收发器发出、透过超声波透射体的超声波在底板部反射而后被另一个超声波收发器接收；计量电路部，其用于计量多个超声波收发器之间的超声波传播时间；运算电路部，其根据来自计量电路部的信号求得被测量流体的流量。

通过这样构成的超声波流量计量装置，当流路被分隔为多条时，只要从开口部插入分隔板即可，不需要组装太多时间。另外在多条流路的内侧，不存在突出物地实现高精度的流量计量。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的超声波流量计量装置的构成的剖视图。

图2是该超声波流量计量装置的流路组件的侧视图。

图3是该超声波流量计量装置的流路组件的分解立体图。

图4A是该超声波流量计量装置的分隔板的立体图。

图4B是该超声波流量计量装置的分隔板的突起部的立体图。

图5A是该超声波流量计量装置的插入槽部的立体图。

图5B是在图5A中由平面C剖切时的5B-5B方向剖视图。

图6是本发明的实施方式的超声波流量计量装置的分隔板的组装立体图。

图7是该超声波流量计量装置的分隔板的组装俯视图。

图8是该超声波流量计量装置的流路组件的俯视图。

图9是在该超声波流量计量装置的流路组件上配置了超声波透射体时的俯视图。

图10是以往的超声波流量计量装置的整体立体图。

图11是在图10中由平面A剖切时的11-11方向剖视图。

图12是以往的超声波流量计量装置的多层流路构件的分解立体图。

图13是在图12中由平面B剖切时的13-13方向剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，本发明并不限定于本实施方式。

实施方式

图1是表示本发明的实施方式的超声波流量计量装置的构成的剖视图。图2是该超声波流量计量装置的流路组件的侧视图。图3是该超声波流量计量装置的流路组件的分解立体图。

如图1～图3所示的超声波流量计量装置1由流路组件2和传感器组件3构成。矩形形状的流路4由沿着表示被测量流体的流动方向的箭头28的第1侧壁部5、与第1侧壁5部相对配置的第2侧壁部6、底板部7、上壁部40、开口部8形成。在此流路4中供流路组件2的被测量流体流动。底板部7从第1侧壁部的底部5a架设至第2侧壁部的底部6a。上壁部40将第1侧壁部的上部5b和第2侧壁部的上部6b连起来。开口部8设于上壁部40并与底板部7相对。

从开口部8向流路4中插入多张作为分隔部件的分隔板9，将流路4分隔成多条。于是流路4由多条扁平流路10构成。在分隔板9的两侧端部的上部形成有上突起11，在分隔板9的下端部的多个部位形成有下突起12。下突起12插入设于底板部7的插入槽部13，上突起11插入设于上壁部40的插入槽部14。

结果，在利用多条扁平流路10构成流路4时，从开口部8插入的分隔板9受插入槽部13、14支承，从而能够实现正确的流路尺寸，能够正确地计量被测量流体的流动。

在开口部8的上表面，设有覆盖开口部8的超声波透射体15。超声波透射体15能够使用金属丝网、树脂网、发泡体树脂等。在超声波流量计量装置1的上部，传感器组件3与流路组件2夹着超声波透射体15一体形成。

在传感器组件3上以预定角度将第一超声波收发器16和第二超声波收发器17固定。这样多个超声波收发器与底板部7相对地设置。即，自作为一个超声波收发器的第一超声波收发器16发出并透过超声波透射体15的超声波，在底板部7反射并由作为另一个超声波收发器的第二超声波收发器17接收。作为第一超声波收发器16的固定方法，能够利用密封件18、密封件19夹持第一超声波收发器16，并进一步使用固定部件20。作为密封件18、19的功能，能够起到密封被测量流体与不使第一超声波收发器16、第二超声波收发器17之间产生的振动固体传输至传感器组件3的作用。

在第一超声波收发器16、第二超声波收发器17的上方设有基板21。在基板21上设有：计量电路部22，其用于测量第一超声波收发器16与第二超声波收发器17之间的超声波传播时间；运算电路部23，其根据来自计量电路部22的信号来求得被测量流体的流量。这样，计量电路部22对多个超声波收发器之间的超声波传播时间进行计量。

在此插入槽部13设于底板部7中的与供大部分超声波反射的反射位置7a不同的位置。因此，自第一超声波收发器16发出的超声波在表面平坦的底板部7处反射，并被第二超声波收发器17接收。由于超声波的反射位置7a不存在插入槽部13等凹凸部，因此超声波的接收灵敏度良好，能够形成稳定的计量。

自第一超声波收发器16发出的超声波，如箭头24所示，在底板部7的反射面26处反射，被第二超声波收发器17接收。另外，流路4的供被测量流体流入的入口壁面27由曲面构成。当被测量流体流入流路4时，由于不存在拐角部而平滑地流动。因而，在流路4中流入有整流过的被测量流体，因此能够提高计量的精度，压力损失变小。

接着，说明分隔板9的下突起12向底板部7的插入槽部13插入的方法。图4A是本发明的实施方式的超声波流量计量装置的分隔板的立体图。图4B是该超声波流量计量装置的分隔板的突起部的立体图。图5A是该超声波流量计量装置的插入槽部的立体图。图5B是在图5A中由平面C剖切时的5B-5B方向剖视图。

如图4A～图5B所示，在底板部7的插入槽部13的内部侧面13c、13d上，突出的3个抵接部29、30、31分别位于彼此不相对的位置而呈交错状设置。分隔板9的下突起12与抵接部29、30、31相互抵接来夹持分隔板9。

并且，插入槽部13的铅垂截面利用倾斜面32、33形成为向入口方向扩大的形状。即，插入槽部的上部13a大于下突起的宽度12a，插入槽部的下部13b小于下突起的宽度12a。这样，由于插入槽部的上部13a大于下突起的宽度12a，因此能够容易地将下突起12插入插入槽部13。另外，由于插入槽部的下部13b小于下突起的宽度12a，因此能够没有间隙地将下突起12保持在插入槽部13内。结果，能够简单地将分隔板9组装并固定在流路4当中的位置。在此插入槽部的下部13b是抵接部29、30、31的彼此间的尺寸，是小于分隔板9的板厚的尺寸。

接着，说明安装步骤。图6是本发明的实施方式的超声波流量计量装置的分隔板的组装立体图，图7是该超声波流量计量装置的分隔板的组装俯视图。

如图6所示，插入槽部14具有朝向供插入分隔板9的上方扩大的倾斜面35。首先，当分隔板9插入插入槽部14时，由于插入槽部14的倾斜面35宽于分隔板9，因此分隔板9容易地插入插入槽部14。当进一步将分隔板9插入插入槽部14时，接下来，分隔板9的下突起12插入设于底板部7的插入槽部13。此时，分隔板9沿着尺寸大于分隔板9的板厚的倾斜面32、33向插入槽部的下部13b插入。由于插入槽部的下部13b的尺寸小于分隔板9的板厚，因此当分隔板9向插入槽部13插入时，分隔板9与插入槽部13之间成为不存在间隙的状态。

这样，因为倾斜面32、33、35，所以分隔板9容易地插入流路组件2内，因此操作性优良。而且，在分隔板9插入到插入槽部13、14之后，由于分隔板9被抵接部29、30、31固定，因此不会发生分隔板9移动，以及因被测量流体的流动而使分隔板9产生振动，能够进行高精度的流量计量。

如图7所示，在流路4中形成有借助3张分隔板9形成的4处扁平流路10。由于被插入的分隔板9由插入槽部13夹持并固定，因此，即使开口部8朝向下方向倾斜，分隔板9也不会从流路组件2掉下来。另外，在分隔板9的上表面设置有超声波透射体15。由于超声波透射体15与传感器组件3和流路组件2一体形成，超声波透射体15不会掉下来。

以下，说明如上构成的超声波流量计量装置的动作和作用。图8是本发明的实施方式的超声波流量计量装置的流路组件的俯视图，图9是在该超声波流量计量装置的流路组件上配置了超声波透射体时的俯视图。

如图8、图9所示，沿着箭头28流入的被测量流体，在构成为曲面的入口壁面27处整流而被导入扁平流路10。导入的被测量流体以相等的分配比在多条扁平流路10中流动。

此时，如图1所示，自第一超声波收发器16发出的超声波，通过超声波透射体15并倾斜地横穿扁平流路10，在底板部7的反射面26处反射，由第二超声波收发器17接收（箭头24）。同样，如箭头25所示，自第二超声波收发器17发出的超声波，在反射面26处反射，由第一超声波收发器16接收。

在对流量进行计量时，由计量电路部22计量自第一超声波收发器16向第二超声波收发器17发出超声波时和自第二超声波收发器17向第一超声波收发器16发出超声波时的超声波到达时间。然后，由运算电路部23求得流速，根据该流速求得流量。

如上述说明，对于形成扁平流路10，只要将分隔板9插入到插入槽部14和插入槽部13即可。因此，能够用短时间组装扁平流路10。

另外，设于底板部7的插入槽部13设于与超声波的反射位置7a分开的位置，因此能够有效地反射自第一超声波收发器16、第二超声波收发器17发出的超声波。结果，能够提高第一超声波收发器16、第二超声波收发器17的接收灵敏度、能够稳定地进行计量。

产业上的可利用性

以上那样的本发明的超声波流量计量装置作为流体的流量的计量装置等是有用的。

附图标记翻译

1超声波流量计量装置；2流路组件；3传感器组件；4流路；5第1侧壁部；5a第1侧壁部的底部；5b第1侧壁部的上部；6第2侧壁部；6a第2侧壁部的底部；6b第2侧壁部的上部；7底板部；7a反射位置；8开口部；9分隔板；10扁平流路；11上突起（突起）；12下突起（突起）；12a下突起的宽度；13、14插入槽部；13a插入槽部的上部；13b插入槽部的下部；13c、13d内部侧面；15超声波透射体；16第一超声波收发器；17第二超声波收发器；18、19密封件；20固定部件；21基板；22计量电路部；23运算电路部；24、25、28箭头；26反射面；27入口壁面（曲面入口）；29、30、31抵接部；32、33、35倾斜面；40上壁部。

Claims

1.一种超声波流量计量装置，其中，包括：

流路，其由第1侧壁部、第2侧壁部、底板部、上壁部和开口部形成，供被测量流体流动，其中，上述第1侧壁部沿着上述被测量流体的流动方向，上述第2侧壁部与上述第1侧壁部相对配置，上述底板部从上述第1侧壁部的底部架设至上述第2侧壁部的底部，上述上壁部将上述第1侧壁部的上部和上述第2侧壁部的上部连起来，上述开口部与上述底板部相对并设于上述上壁部；

分隔板，其从上述开口部插入，用于将上述流路分隔成多条；

超声波透射体，其覆盖上述开口部；

多个超声波收发器，其与上述底板部相对地设置，以使自一个上述超声波收发器发出并透过上述超声波透射体的上述超声波在上述底板部反射，而后被另一个上述超声波收发器接收；

计量电路部，其用于计量多个上述超声波收发器之间的超声波传播时间；

运算电路部，其根据来自上述计量电路部的信号求得上述被测量流体的流量。

2.根据权利要求1所述的超声波流量计量装置，其中，

上述分隔板具有在两侧端部与下端部突出的多个突起，在上述上壁部和上述底板部上具有供上述突起插入的插入槽部。

3.根据权利要求2所述的超声波流量计量装置，其中，

上述底板部的上述插入槽部设于上述底板部中的与上述超声波的反射位置不同的位置。

4.根据权利要求2所述的超声波流量计量装置，其中，

上述底板部的上述插入槽部的上部大于上述突起的宽度，上述插入槽部的下部小于上述突起的宽度。

5.根据权利要求2所述的超声波流量计量装置，其中，

从上述底板部的上述插入槽部的内部侧面突出的多个抵接部分别位于彼此不相对的位置，上述分隔板抵接于上述抵接部并被上述抵接部夹持。

6.根据权利要求1所述的超声波流量计量装置，其中，

上述流路的供上述被测量流体流入的入口壁面为曲面。