CN109579924A - 一种多卡槽式超声波流量计量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多卡槽式超声波流量计量装置，包括气体流路、计量模块和运算模块，所述气体流路包括多个相互独立的气体分割计量腔，在各气体分割计量腔内对向设置两个超声波探头；当气体流经各气体分割计量腔时，由所述计量模块测量两个超声波探头声波之间的传输时间；所述运算模块根据所述计量模块测得的声波传输时间确定各气体分割计量腔的气体流量，再计算各气体分割计量腔的气体流量之和而得到气体总流量。本发明将气体流路分割为多个相互独立的气体分割计量腔，从而将紊流流场和过渡流场分割成了层流状态，使线流速和面流速之比为常数。并且，所有流过的通道面积都被超声波探头的信号所覆盖，可实现全流场覆盖，有利于提高测量准确度。
Description
技术领域
本发明涉及一种计量装置，尤其涉及一种多卡槽式超声波流量计量装置。
背景技术
现有技术中的超声波流量计，采用的是在管道通径内水平安装三对超声波探头，超声波探头进行水平对射和接受方式。
使用这种方式，测量的流场不能达到全流场覆盖。气体在管道中的流态为非稳定流态，面流速和线流速之比不是一个常量，于是需要对气体的流态进行雷诺数修正等复杂的计算，从而使超声波流量计的稳定性以及可靠性降低。
发明内容
本发明针对现有技术的弊端，提供一种多卡槽式超声波流量计量装置。
本发明所述的多卡槽式超声波流量计量装置，包括气体流路、计量模块和运算模块，所述气体流路包括多个相互独立的气体分割计量腔，在各气体分割计量腔内对向设置两个超声波探头；
当气体流经各气体分割计量腔时，由所述计量模块测量两个超声波探头声波之间的传输时间；所述运算模块根据所述计量模块测得的声波传输时间确定各气体分割计量腔的气体流量，再计算各气体分割计量腔的气体流量之和而得到气体总流量。
本发明所述的多卡槽式超声波流量计量装置中，所述气体分割计量腔为三个、且为相互平行设置；
所述气体分割计量腔包括流道腔体，在所述流道腔体内设置有多个平行的分割板，在所述流道腔体的两侧相对设置超声波探头。
本发明所述的多卡槽式超声波流量计量装置中，还包括设置于三个气体分割计量腔前端的分流挡板，所述分流挡板将流入的气体分流而分别导入所述气体分割计量腔。
本发明所述的多卡槽式超声波流量计量装置中，还包括设置于三个气体分割计量腔后端的后盖。
本发明所述的多卡槽式超声波流量计量装置中，在所述后盖与所述气体分割计量腔之间还设置有后盖挡板，在所述后盖与所述后盖挡板之间还设置有硅胶密封圈。
本发明所述的多卡槽式超声波流量计量装置中，所述后盖挡板上开设有三个通孔，所述三个气体分割计量腔分别对应安装于三个通孔处，且所述气体分割计量腔的流道腔体的后端开口与所述通孔相通。
本发明所述的多卡槽式超声波流量计量装置中，所述流道腔体的两侧分别开设贯通卡口，所述超声波探头安装于所述贯通卡口内。
本发明所述的多卡槽式超声波流量计量装置中，还包括设置于所述贯通卡口内的探头底座，所述超声波探头安装于所述探头底座上，并通过探头盖板固定。
采用本发明所述的结构，将气体流路分割为多个相互独立的气体分割计量腔，从而将紊流流场和过渡流场分割成了层流状态，使线流速和面流速之比为常数。并且，各气体分割计量腔都设置了超声波探头，令所有流过的通道面积都被超声波探头的信号所覆盖，可实现全流场覆盖，还可以忽略气体超声波流量计量装置的前后直管段长度要求，有利于提高测量准确度。
附图说明
图1为本发明所述多卡槽式超声波流量计量装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明所述的多卡槽式超声波流量计量装置，包括气体流路、计量模块(图中未示)和运算模块计量模块(图中未示)。其中，所述计量模块和运算模块可采用现有技术中的结构，即所述计量模块负责测量两个超声波探头声波之间的传输时间，所述运算模块根据所述计量模块测得的声波传输时间确定气体流量。
本发明中，所述气体流路包括多个相互独立的气体分割计量腔11，在各气体分割计量腔11内对向设置两个超声波探头9。当气体流经各气体分割计量腔11时，由所述计量模块测量两个超声波探头声波9之间的传输时间；所述运算模块根据所述计量模块测得的声波传输时间确定各气体分割计量腔的气体流量，再计算各气体分割计量腔的气体流量之和而得到气体总流量。
采用本发明所述的结构，将气体流路分割为多个相互独立的气体分割计量腔，从而将紊流流场和过渡流场分割成了层流状态，使线流速和面流速之比为常数。并且，各气体分割计量腔都设置了超声波探头，令所有流过的通道面积都被超声波探头的信号所覆盖，可实现全流场覆盖，还可以忽略气体超声波流量计量装置的前后直管段长度要求，有利于提高测量准确度。
由雷诺(Reynolds)实验可知，流体流动中由于粘滞力的存在而产生两种流态：层流与紊流。所谓层流是指流体中质点彼此不混杂、运动轨迹呈线状形态的流动。与之相反，紊流指的是流体中任意一点的物理量均有快速的大幅度起伏、并随时间和空间位置而变化、各层流体间流体不规则。
通常情况下雷诺数可以作为流动状态变化的标准。一般将流态转变时的雷诺数值称为临界雷诺数。当雷诺数Re<2300为层流状态，Re>4000为紊流状态，介于两者之间为过渡状态。实际情况下流体都有从层流转化为紊流的趋势，一般来说过渡状态的流体也通常按紊流状态进行研究。由此可得，管道在层流状态下的计量误差要比紊流状态下的计量误差要小。所以本发明中可通过在矩形的气体分割计量腔11中加入整流片来整合流场，使流场处于层流状态。
具体而言，如图1所示，所述气体分割计量腔11为三个、且为相互平行设置。所述气体分割计量腔11包括流道腔体111，在所述流道腔体111内设置有多个平行的分割板6(所述分割板6插入所述流道腔体111内，以将所述流道腔体111的内空间分割为多个空间)，在所述流道腔体111的两侧相对设置超声波探头9。
本发明中，在所述流道腔体111的两侧分别开设贯通卡口112，所述超声波探头9安装于所述贯通卡口112内。实际操作中，可在所述贯通卡口112内设置探头底座8，所述超声波探头9安装于所述探头底座8上，并通过探头盖板10固定。在每个气体分割计量腔11中，超声波探头9为相对设置，即由一端的超声波探头发出信号，通过流道腔体111射到另一端的超声波探头，并由该另一端的超声波探头接收信号。
此外，还包括设置于三个气体分割计量腔11前端的分流挡板12，所述分流挡板12将流入的气体分流而分别导入所述气体分割计量腔11，在对气体分流过程中，还可对进入的扰动的气体流态进行整流。
如图1所示，本发明中，还包括设置于三个气体分割计量腔11后端的后盖1。在所述后盖1与所述气体分割计量腔11之间还设置有后盖挡板4，在所述后盖1与所述后盖挡板4之间还设置有硅胶密封圈3。在所述后盖挡板4上开设有三个通孔41，所述三个气体分割计量腔11分别对应安装于三个通孔41处，且所述气体分割计量腔11的流道腔体111的后端开口与所述通孔41相通。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (8)
1.一种多卡槽式超声波流量计量装置，包括气体流路、计量模块和运算模块，其特征在于，所述气体流路包括多个相互独立的气体分割计量腔，在各气体分割计量腔内对向设置两个超声波探头；
当气体流经各气体分割计量腔时，由所述计量模块测量两个超声波探头声波之间的传输时间；所述运算模块根据所述计量模块测得的声波传输时间确定各气体分割计量腔的气体流量，再计算各气体分割计量腔的气体流量之和而得到气体总流量。
2.如权利要求1所述的多卡槽式超声波流量计量装置，其特征在于，所述气体分割计量腔为三个、且为相互平行设置；
所述气体分割计量腔包括流道腔体，在所述流道腔体内设置有多个平行的分割板，在所述流道腔体的两侧相对设置超声波探头。
3.如权利要求2所述的多卡槽式超声波流量计量装置，其特征在于，还包括设置于三个气体分割计量腔前端的分流挡板，所述分流挡板将流入的气体分流而分别导入所述气体分割计量腔。
4.如权利要求2所述的多卡槽式超声波流量计量装置，其特征在于，还包括设置于三个气体分割计量腔后端的后盖。
5.如权利要求4所述的多卡槽式超声波流量计量装置，其特征在于，在所述后盖与所述气体分割计量腔之间还设置有后盖挡板，在所述后盖与所述后盖挡板之间还设置有硅胶密封圈。
6.如权利要求5所述的多卡槽式超声波流量计量装置，其特征在于，所述后盖挡板上开设有三个通孔，所述三个气体分割计量腔分别对应安装于三个通孔处，且所述气体分割计量腔的流道腔体的后端开口与所述通孔相通。
7.如权利要求2所述的多卡槽式超声波流量计量装置，其特征在于，所述流道腔体的两侧分别开设贯通卡口，所述超声波探头安装于所述贯通卡口内。
8.如权利要求7所述的多卡槽式超声波流量计量装置，其特征在于，还包括设置于所述贯通卡口内的探头底座，所述超声波探头安装于所述探头底座上，并通过探头盖板固定。
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