CN103852118A - 小口径超声波热量表流量测量管段 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小口径超声波热量表流量测量管段，属于传感技术及流量计量装置领域。直管段采用铜合金铸造而成，直管段上设置两个换能器安装孔、三个反射丝堵安装孔、一个温度传感器安装孔、两根穿线管及一个转换器安装座。换能器和反射丝堵水平方向安装，上下居中。超声波从发射到接收共经过三个反射丝堵三次反射，提高小口径管道流量测量精度。反射丝堵和换能器采用特定尺寸的退火紫铜垫片密封，保证密封性能和安装精度。反射丝堵材质与直管段相同，反射丝堵可拆卸，方便清洗表面水垢。反射面光洁度极高，保证反射效果。管内无任何突出物，压力损失极低。转换器安装座位于直管段上方并向前倾斜45^o，便于转换器的安装、读数及维护管理。

Description

小口径超声波热量表流量测量管段

技术领域

本发明属于传感技术及流量计量装置领域，具体涉及一种小口径超声波热量表流量测量管段。

背景技术

现有的超声波热量表流量传感器通常由流量测量管段、超声波换能器及反射器等组成。根据超声波声道的布置方式不同，具体可分为平行法、直接透射法和反射法三种形式。平行法的超声波传播方向与管段轴线（即水流方向）平行，检测到的流速是水流截面中与声道重合位置的流速，并不代表管道内的平均速度，而直接透射法和反射法的超声波传播方向与管段轴线（即水流方向）交叉（如夹角为45^o），检测到的流速实际上是水流截面各点的平均速度。对于户用超声波热量表，以反射式应用更为普遍。从传感器内部结构来看，反射式又可分为两类，一类是利用在流量测量管内安装反射镜来反射超声波的复合型管段超声波流量计，另一类是利用流量测量管的内壁反射超声波的一体化铸造式超声波流量计。复合型管段是由直管段、换能器安装孔及转换器安装座等焊接而成，空间狭小致使焊接难度大，且焊接时的几何变形会导致各部件的相对尺寸难以满足位置精度要求，另外还存在密封、耐压、压损、防堵、防腐及结垢清洗等方面的问题。一体化铸造管段结构简单，承压能力高，密封性好，不存在焊接变形，而且可很好地保证测量管段的一致性要求，但其缺点是管内反射面加工难度大、加工成本高，特别是结垢后不易清洗，这就会严重影响测量精度，进而降低计量的准确性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种利用反射丝堵进行超声波反射的小口径超声波热量表流量测量管段，以实现降低加工难度、提高测量精度、减小压力损失、方便清洗水垢以及保证安全运行的目的。

为实现上述目的本发明所采取的技术方案是：

本发明包括流量测量直管段和设置在直管段上的换能器安装孔、温度传感器安装孔、导线穿线管及转换器安装座，直管段上设有三个反射丝堵安装孔，反射丝堵安装孔内设有反射丝堵，所述反射丝堵安装孔与所述换能器安装孔设置于直管段的轴线方向上，其中，两个换能器安装孔和一个反射丝堵安装孔位于直管段的一侧，且反射丝堵安装孔位于两个换能器安装孔的中间点，另两个反射丝堵安装孔位于直管段的另一侧，且与相对侧的换能器安装孔和反射丝堵安装孔之间的中间点位置相对应处。

进一步：反射丝堵为凸台形，反射丝堵顶部表面为超声波反射面，台阶处设有密封圈。

进一步：所述超声波反射面与管道内侧平齐。

进一步：安装在换能器安装孔、反射丝堵安装孔、温度传感器安装孔上的换能器、反射丝堵及温度传感器上的密封圈均采用退火紫铜垫片。

进一步：反射丝堵的材质与直管段相同，反射丝堵底部外表面设有外螺纹，方便拆卸。

进一步：所述转换器安装座位于直管段的上方中间位置，转换器安装座的上表面为前低后高的倾斜面，倾斜角为45^o，转换器安装座上安装转换器。

进一步：直管段采用铜合金铸造而成。

本发明的有益效果是：超声波流量测量直管段采用铜合金铸造而成，降低了加工成本并提高了一致性。直管段上设置有换能器安装孔、反射丝堵安装孔、温度传感器安装孔、导线穿线管及转换器安装座，有效避免了因焊接而造成的密封、耐压以及各部件的相对尺寸难以满足位置精度要求等问题。按技术要求将相关部件组装后管内无任何突出物，可大大减小压力损失，改善介质的流动性能，降低供暖系统的运行成本。超声波由可以拆卸的反射丝堵反射面进行反射，可方便地清洗反射面表面的水垢，特别适合供暖水质差、易结垢的环境使用。反射丝堵和超声波换能器均采用退火紫铜垫片作为密封圈，这不仅解决了密封、耐压及防腐问题，而且还可保证各部件的相对尺寸满足位置精度要求，进而提高测量精度。直管段上设置三个反射丝堵，超声波从发射到接收共经过三次反射，表面光洁度极高的反射面保证了良好的反射效果，三次反射使光程较单次反射加长，这有利于提高超声波传播时间的测量精度，特别是对于供暖热量表等小口径流量测量装置而言，可进一步提高流量计量精度。转换器安装座位于直管段的上方中间位置，转换器安装座的上表面为前低后高的倾斜面，倾斜角为45^o，转换器安装座上安装转换器，便于转换器的安装、读数和日常维护。

附图说明

图1为本发明主视图；

图2为图1的A-A向截面剖视图；

图3为反射丝堵和紫铜垫片安装原理图。

具体实施方案

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。

如图1-3所示，流量测量直管段1采用铜合金一体化铸造而成，该直管段1在整体上呈圆柱形，采用同径直通式结构，直管段1上设置有两个换能器安装孔5、三个反射丝堵安装孔6、一个温度传感器安装孔8、两根导线穿线管9和一个转换器安装座10，直管段1内表面进行抛光处理。

直管段1上设置有两个换能器安装孔5和三个反射丝堵安装孔6，换能器安装孔5的中心线与直管段1的中心线的夹角为45^o,反射丝堵安装孔6的中心线与直管段1的中心线垂直,换能器安装孔5和反射丝堵安装孔6内分别用于安装换能器和反射丝堵14，使用时直管段1水平方向安装，换能器安装孔5和反射丝堵安装孔6沿直管段1的轴线水平方向设置，上下位置居直管段的中部，使超声波穿越整个流体径向截面，并方便日常维护。两个换能器安装孔5和一个反射丝堵安装孔6位于直管段1的一侧，且反射丝堵安装孔6位于两个换能器安装孔5的中间位置，而另两个反射丝堵安装孔6位于直管段1的另一侧，其安装位置分别与相对侧的换能器安装孔5和反射丝堵安装孔6间的中间点相对应。超声波从发射换能器发射后，经过三个反射丝堵14的反射面7三次反射，最终到达接收换能器，超声波的传播路径呈“W”型。反射表面7经过抛光处理，避免了超声波信号的衰减和散射，保证了反射效果，三次反射使光程较单次反射加长，这有利于提高超声波传播时间的测量精度，特别是对于供暖热量表等小口径流量测量装置而言，可有效提高流量计量精度。

安装在换能器安装孔5、反射丝堵安装孔6、温度传感器安装孔8上的换能器、反射丝堵14及温度传感器的密封圈均采用规定厚度和直径的退火紫铜垫片15，以保证设计规定的相对位置精度要求，同时也更好地解决了密封、耐压及防腐等问题。

在直管段1上方的中间位置设置有转换器安装座10，转换器安装座10的上表面为前低后高的倾斜面，倾斜角为45度，转换器安装座10上安装转换器，便于转换器的安装、读数和日常维护管理。导线穿线管9连接换能器安装孔5和转换器安装座10，避免了因导线外露而造成的意外损坏。

Claims (7)

1.小口径超声波热量表流量测量管段，包括流量测量直管段(1)和设置在直管段上的换能器安装孔(5)、温度传感器安装孔(8)、导线穿线管(9)及转换器安装座(10)，其特征在于：直管段(1)上设有三个反射丝堵安装孔(6)，反射丝堵安装孔(6)内设有反射丝堵(14)，所述反射丝堵安装孔(6)与所述换能器安装孔(5)设置于直管段(1)的轴线方向上，其中，两个换能器安装孔(5)和一个反射丝堵安装孔(6)位于直管段(1)的一侧，且反射丝堵安装孔(6)位于两个换能器安装孔(5)的中间点，另两个反射丝堵安装孔(6)位于直管段(1)的另一侧，且与相对侧的换能器安装孔(5)和反射丝堵安装孔(6)之间的中间点位置相对应处。

2.根据权利要求1所述的小口径超声波热量表流量测量管段，其特征在于：反射丝堵(14)为凸台形，反射丝堵(14)顶部表面为超声波反射面（7），台阶处设有密封圈。

3.根据权利要求2所述的小口径超声波流量计流量测量管段，其特征在于：所述超声波反射面(7)与管道内侧平齐。

4.根据权利要求1或2所述的小口径超声波热量表流量测量管段，其特征在于：安装在换能器安装孔(5)、反射丝堵安装孔(6)、温度传感器安装孔(8)上的换能器、反射丝堵(14)及温度传感器上的密封圈均采用退火紫铜垫片(15)。

5.根据权利要求1或2所述的小口径超声波热量表流量测量管段，其特征在于：反射丝堵(14)的材质与直管段(1)相同，反射丝堵(14)底部外表面设有外螺纹。

6.根据权利要求1所述的小口径超声波热量表流量测量管段，其特征在于：所述转换器安装座（10）位于直管段(1)的上方中间位置，转换器安装座（10）的上表面为前低后高的倾斜面，倾斜角为45度，转换器安装座（10）上安装转换器。

7.根据权利要求1所述的小口径超声波热量表流量测量管段，其特征在于：直管段(1)采用铜合金铸造而成。

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