CN111272240B - 一种内置式斜反射多声道超声波流量测量模块及流量计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内置式斜反射多声道超声波流量测量模块及流量计，属于流量测量技术领域，测量模块包括测量管以及与测量管的内部流道连通的超声波换能器，测量管为多边形棱体，其内部流道与被测管道同径；超声波换能器成对安装在测量管上，每对超声波换能器通过斜反射的方式经内部流道的壁面反射声波能量；当气体进入到所述内部流道时，通过测量成对的超声波换能器之间的传输时间，根据测得的声波传输时间确定气体流量。通过多组超声波换能器一体化设计，模块外部无可拆卸部分。由于测量管为多边形棱体，使换能器安装位置较多，且整体体积变小。换能器安装在多边形棱体的表体棱面上，棱面为平面。

Description

一种内置式斜反射多声道超声波流量测量模块及流量计

技术领域

本发明涉及流量测量技术领域，具体地说，涉及一种内置式斜反射多声道超声波流量测量模块及流量计。

背景技术

随着超声波流量计技术的快速发展，超声波流量计已广泛应用于天然气、石油气和煤气等气体的测量。由于超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息，因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。

目前市场上的超声波流量计普遍采用在表体管径两侧安装单组或多组超声波换能器，利用对射式声波测量并计算流量。而采用这种方式测量流体截面单一，声程距离短，无法解决流态分布变化造成的测量精度误差。

外置式安装超声波换能器(如公布号为CN105264339A的中国专利文献公开的一种超声波流量计)，特别是对于多组超声波换能器安装，由于要保证产品气密安全性和换能器安装角度空间等要求，容易造成流量计主体长度尺寸和体积偏大不适用于较小口径。

此外，公布号为CN109579925A的中国专利文献公开的一种内置式多声道超声波流量计计量模块，包括气体流道、计量模块和运算模块，气体流道为球形腔体，该球形腔体上成对设置多个超声波探头；球形腔体的前端开设开口，在开口处填充设置蜂窝状整流器；蜂窝状整流器包括多个平行设置的整流管，多个整流管填满开口；还包括用于束紧整流管的卡簧，卡簧卡设于开口处。球形腔体上开设多个探头安装孔；超声波探头装入探头安装孔内，并以压紧螺母固定。球形腔体的后端设置安装开口；安装开口处设置有密封槽，密封槽内设置有密封圈。在开口外部还设置有导流半球罩；导流半球罩固定安装于球形腔体上，且该导流半球罩的中心正对开口的中心。当气体流经导流半球罩和蜂窝状整流器而进入到球形腔体内时，由计量模块测量成对的超声波探头声波之间的传输时间；运算模块根据计量模块测得的声波传输时间确定气体流量。

上述专利的内置式多声道超声波流量计计量模块占用空间大，安装复杂，测量精度低。

发明内容

本发明的目的为提供一种内置式斜反射多声道超声波流量测量模块及流量计，测量模块体积小，安装方便，可根据需要设置多组超声波换能器，以提高测量精度。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供的内置式斜反射多声道超声波流量测量模块，包括测量管以及与所述测量管的内部流道连通的超声波换能器，所述测量管为多边形棱体，其内部流道与被测管道同径；

所述超声波换能器成对安装在所述测量管上，每对超声波换能器通过斜反射的方式经所述内部流道的壁面反射声波能量；

当气体进入到所述内部流道时，通过测量成对的超声波换能器之间的传输时间，根据测得的声波传输时间确定气体流量。

上述技术方案中，通过多组超声波换能器一体化设计，模块外部无可拆卸部分。测量模块整体安装，针对每颗超声换能器进行单独密封。由于测量管为多边形棱体，使换能器安装位置较多，且整体体积变小。换能器安装在多边形棱体的表体棱面上，由于棱面为平面，安装时可以使超声换能器更好地定位。将每对超声换能器采用斜反射的方式，在安装相同数量的探头下，斜反射式的声波传播路径穿过更多测量截面流体速度，能适用于多种流态分布，精度更高。即相同的测量截面，所需要的探头更少，探头的布局更加合理，整个模块体积更小安装更加方便。

可选地，在一个实施例中，所述的测量管上设有用于安装所述超声波换能器的通孔。通孔的轴线垂直于棱面设置，可提高密封效果。

可选地，在一个实施例中，所述的超声波换能器通过盖板安装于所述通孔内；所述超声波换能器与所述盖板之间通过灌胶固定为一体。换能器的导线通过盖板顶部通孔穿出，并采用灌胶密封。安装时，将超声波换能器与盖板一体组件放入通孔内，盖板底部抵住通孔顶部，并用螺栓固定盖板。

可选地，在一个实施例中，所述的测量管上设有走线通道。将测量模块安装到计量计上时，为了增加测量模块的安装稳定性，且占用较小的体积，会通过在测量模块外设置几个安装面抵住测量模块所在的安装腔的内壁，这样无需其他的固定部件，即可实现稳固安装。而走线通道用于超声换能器的导线穿过，一方面可以节省导线所占用的空间，另一方面可以对导线起到保护的作用。

可选地，在一个实施例中，所述的测量管的外表具有至少六个安装平面。将其中五个安装平面分别抵住计量计安装腔内的五个内壁，顶部的安装平面与顶部的安装盖板相抵。这样可以保证测量模块的稳定性，从而保证了测量管的内部流道与被测管道的内径同心度。

可选地，在一个实施例中，位于所述测量管的顶部的安装平面设有一安装块，所述安装块上设有可连通所述走线通道的通线孔。将所有位于测量模块侧面的走线通道内的导线集中至安装块的通线孔内，并经通线孔通向外部各自进行连接。安装块的作用一方面是集中导线，另一方面是用来抵住安装腔顶部的安装盖板，保证测量模块的稳定性。

另一方面，本发明提供的内置式斜反射多声道超声波流量计，包括安装主体，所述安装主体内安装有内置式斜反射多声道超声波流量测量模块，所述内置式斜反射多声道超声波流量测量模块为以上所述的内置式斜反射多声道超声波流量测量模块。

可选地，在一个实施例中，所述的安装主体具有一测量通道，所述内置式斜反射多声道超声波流量测量模块的测量管与所述测量通道同径，在位于测量通道的两端设有用于连接被测管道的法兰；且在进口端设有整流器。

可选地，在一个实施例中，所述的安装主体内设有顶部开口的安装腔，所述测量通道穿过所述安装腔；安装主体的顶部设有用于固定的安装盖板，且所述安装盖板上设有用于通线的通孔。

可选地，在一个实施例中，所述的安装腔为方形，所述的内置式斜反射多声道超声波流量测量模块具有分别与方形六面对应的六个安装平面。

附图说明

图1为本发明实施例中内置式斜反射多声道超声波流量计的爆炸图；

图2为本发明实施例中内置式斜反射多声道超声波流量计的侧视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为本发明实施例中测量模块的侧视图；

图5为本发明实施例中测量模块的爆炸图；

图6为本发明实施例中测量模块的轴测图；

图7为本发明实施例中测量模块的截面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及其附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

流量计实施例

参见图1至图3，本实施例的内置式斜反射多声道超声波流量计包括安装主体100、安装盖板200和测量模块300。安装主体100具有一测量通道，在位于测量通道的两端设有用于连接被测管道的法兰101和法兰102；且在进口端设有整流器103。安装主体100内设有顶部开口的安装腔104，测量通道穿过安装腔104。安装盖板200上设有用于通线的通孔201。本实施例的安装腔104为方形，测量模块300安装在安装腔104内。

参见图4至图7，本实施例中，测量模块300包括测量管301和安装在测量管301上的超声波换能器。测量管301为多边形棱体，具有分别与方形的安装腔104六面对应的六个安装平面。测量管301的内部流道与被测管道同径。

超声波换能器成对安装在测量管301上，如图5和图6中所示，超声波换能器311和超声波换能器312为匹配的一对，超声波换能器313和超声波换能器314为匹配的一对。每对超声波换能器通过斜反射的方式经测量管301的部流道的壁面反射声波能量。当气体进入到内部流道时，通过测量成对的超声波换能器之间的传输时间，根据测得的声波传输时间确定气体流量。

本实施例中，测量管301上设有用于安装超声波换能器的通孔302。所有超声波换能器通过盖板310安装于通孔302内。超声波换能器与盖板310之间通过灌胶固定为一体。

本实施例中，在测量管301上设有走线通道，包括位于测量管301的前后两侧的垂直方向的走线通道和位于测量管301顶部的且与两垂直方向的走线通道首尾相接的水平走线通道。位于测量管301的顶部的安装平面，即水平走线通道的顶部，设有一安装块303，安装块303上设有可连通水平走线通道的通线孔304，与安装盖板200上的通孔201对应。

测量模块实施例

本实施例的测量模块已包含在计量计实施例中，此处不再赘述。

Claims (8)

1.一种内置式斜反射多声道超声波流量测量模块，包括测量管以及与所述测量管的内部流道连通的超声波换能器，其特征在于，所述测量管为多边形棱体，其内部流道与被测管道同径；

所述超声波换能器成对安装在所述测量管上，每对超声波换能器通过斜反射的方式经所述内部流道的壁面反射声波能量；

当气体进入到所述内部流道时，通过测量成对的超声波换能器之间的传输时间，根据测得的声波传输时间确定气体流量；

所述的测量管上设有用于安装所述超声波换能器的通孔；

所述的测量管的外表具有至少六个安装平面。

2.根据权利要求1所述的内置式斜反射超声波流量测量模块，其特征在于，所述的超声波换能器通过盖板安装于所述通孔内；所述超声波换能器与所述盖板之间通过灌胶固定为一体。

3.根据权利要求1所述的内置式斜反射超声波流量测量模块，其特征在于，所述的测量管上设有走线通道。

4.根据权利要求3所述的内置式斜反射超声波流量测量模块，其特征在于，位于所述测量管的顶部的安装平面设有一安装块，所述安装块上设有可连通所述走线通道的通线孔。

5.一种内置式斜反射多声道超声波流量计，包括安装主体，所述安装主体内安装有内置式斜反射多声道超声波流量测量模块，其特征在于，所述内置式斜反射多声道超声波流量测量模块为权利要求1~4任一权利要求所述的内置式斜反射多声道超声波流量测量模块。

6.根据权利要求5所述的内置式斜反射多声道超声波流量计，其特征在于，所述的安装主体具有一测量通道，所述内置式斜反射多声道超声波流量测量模块的测量管与所述测量通道同径，在位于测量通道的两端设有用于连接被测管道的法兰；且在进口端设有整流器。

7.根据权利要求6所述的内置式斜反射多声道超声波流量计，其特征在于，所述的安装主体内设有顶部开口的安装腔，所述测量通道穿过所述安装腔；安装主体的顶部设有用于固定的安装盖板，且所述安装盖板上设有用于通线的通孔。

8.根据权利要求7所述的内置式斜反射多声道超声波流量计，其特征在于，所述的安装腔为方形，所述的内置式斜反射多声道超声波流量测量模块具有分别与方形六面对应的六个安装平面。