CN111721371A - 一种高精度水热表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度水热表，包括具有换能器本体的换能装置，所述换能器本体包括由换能器固定座开口一侧与包胶金属碗注塑一体形成的固定装置、由连接盖一侧与弹簧针注塑一体形成的连接组件，以及设置在所述换能器固定座内、被所述弹簧针压紧的压电陶瓷片，所述连接组件卡接固定在所述固定装置上；具有测量管的测量装置，所述测量管外表面设置有用于固定所述测量装置的定位孔，以及用于嵌合所述换能装置的固定安装槽；铸造表体，其设置在所述测量装置的外部。本发明通过改进零部件结构，减少装配、加工时长，使测量装置一体注塑成型，无需后加工，铸造表体仅需很少的后加工，相对精度更高，减少装配零件，因而降低了累计误差，增加测量精度。

Description

一种高精度水热表

技术领域

本发明涉及利用超声测量管道内流量、热量的仪表领域，具体是一种高精度水热表。

背景技术

现有利用超声测量管道内流量、热量的仪表，特别是大口径超声流量传感器通常都采用换能器直接对射进行超声传播的方式进行测量，具体为通过一对或多对超声波换能器放置于被测管道的两端，利用超声波在液体中传播的原理，通过测量声波顺向与逆向的传播速度差而计算出流体的流速，再由集成在PCB板芯片中积分公式计算出流量。为了更准确的计算出流量，就需要每对换能器之间有更高的信号传输，更稳定的流体状况。然而实际情况下很难得到稳定的流体，为了得到更稳定的流体，于流量计的入口安装整流组件来达到稳流效果。每对换能器因为装配工艺的原因，所以信号传输的幅值有高有底，为了得到更高的幅值，更好的信号传输，测量管段就需要更高的精度要求。

现有技术中，传统铸造表体因为成型工艺原因导致的外表面铸造难度大，且铸造表体在一体成型的时候，穿线孔铸造难度大，不易铸造，还容易在这个位置形成铸造缺陷，造成铸造表体报废。传统焊接表体因为焊接易导致换能器管变形。传统水热表零部件过多，如换能器本体需要螺栓、焊接等方式固定，导致装配工序过多，过于复杂，又因为走线在装配时需要大量锡焊，需要多道加工工序、开很多模具，装配零件多，因而造成的累计误差大，流量计算误差大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度水热表，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高精度水热表，包括：

具有换能器本体的换能装置，所述换能器本体包括由换能器固定座开口一侧与包胶金属碗注塑一体形成的固定装置、由连接盖一侧与弹簧针注塑一体形成的连接组件，以及设置在所述换能器固定座内、被所述弹簧针压紧的压电陶瓷片，所述连接组件卡接固定在所述固定装置上；

具有测量管的测量装置，所述测量管外表面设置有用于固定所述测量装置的定位孔，以及用于嵌合所述换能装置的固定安装槽；

铸造表体，其设置在所述测量装置的外部。

作为本发明进一步的方案：所述铸造表体上开设有连接孔，所述连接孔与所述连接装置一端的固定环卡接固定，所述固定环与所述定位孔卡接固定。

作为本发明进一步的方案：所述连接装置内部为中空结构，包括所述固定环、连接在所述固定环一端的凸缘，以及连接在所述凸缘一端的连接杆，所述连接装置通过所述凸缘螺栓固定在所述连接孔上。

作为本发明进一步的方案：所述定位孔内壁相对设置有接插件固定柱，所述接插件公头通过所述接插件固定柱固定在所述定位孔内。

作为本发明进一步的方案：所述固定安装槽包括周向线槽、第一径向线槽、第二径向线槽和设置在所述第一径向线槽、第二径向线槽两端的换能器固定孔。

作为本发明进一步的方案：所述周向线槽沿所述测量管周向设置，其与所述定位孔相通；所述第一径向线槽与所述第二径向线槽沿所述测量管径向相对设置，所述第一径向线槽的非两端位置与所述定位孔相通，所述第二径向线槽的非两端位置与所述周向线槽相通；所述换能器固定孔斜向开设在所述测量管上。

作为本发明进一步的方案：所述换能装置包括一端为接插件公头的信号传输线，其线体部分固定在所述周向线槽上，所述信号传输线的两端均设置有至少两个不在同一侧的且不与所述信号传输线平行的换能器，所述换能器包括换能器本体，以及与所述换能器本体连接的插头信号线，所述换能器本体卡接固定在所述换能器固定孔内，所述插头信号线固定在所述第一径向线槽与所述第二径向线槽上。

作为本发明进一步的方案：还包括接插件母头，其插头部分与所述接插件公头连接，其线体部分从所述固定环侧穿过所述连接装置连接在表头上，所述表头通过螺栓固定在所述连接装置未设置所述固定环的一端。

作为本发明进一步的方案：所述换能器固定座设置所述包胶金属碗一侧设置有安装凸台，所述连接盖未设置所述弹簧针一侧设置有卡扣槽，所述插头信号线一端设置有卡扣，所述卡扣能够插入所述卡扣槽中。

作为本发明进一步的方案：所述测量管一端延伸出壳体与若干筋条形成整流组件，所述整流组件与所述测量管为一体式结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构新颖，在电线连接加工装配过程中无需锡焊，全部为接插件连接，通过简化换能器本体的结构，并使各结构间通过卡接连接，以此解决传统超声波换能器结构复杂，装置过大，无法集成安装在测量管段的问题，且各部件间通过部件自身结构固定连接，不需要锡焊等辅助方式固定，解决了装配过程中需要通过螺丝固定、焊接、铆接等装配繁琐造成浪费装配工时的问题；通过固定环定位孔与铸造表体的连接孔之间使用的卡接结构，降低了装配工序、难度；通过将换能装置以嵌合方式通过固定安装槽固定在测量装置上，使得测量装置可一体注塑成型，无需后加工换能固定器孔，相对精度更高，解决了传统表体在走线装配时需要大量锡焊，传统表体因为零部件过多，装配工序多，需开多个模具的问题，解决了因为装配零件多，造成的累计误差大，流量计算误差大的问题。

附图说明

图1为本发明的轴测图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明的爆炸图；

图4为测量装置与换能装置的结构示意图；

图5为测量管的结构示意图；

图6为换能器本体安装在换能器固定孔上的结构示意图；

图7为换能器本体与插头信号线的结构示意图；

图8为换能器本体与插头信号线的剖面示意图。

图中：1-换能装置、11-信号传输线、12-接插件公头、13-换能器、131-换能器本体、1311-换能器固定座、13111-内卡槽、13112-安装凸台、1312-连接盖、13121-凸台、13122-卡扣槽、1313-压电陶瓷片、1314-包胶金属碗、1315-弹簧针、132-插头信号线、2-测量装置、21-整流组件、22-密封圈、23-测量管、231-定位孔、2311-接插件固定柱、2321-周向线槽、2322-第一径向线槽、2323-第二径向线槽、2324-换能器固定孔、3-铸造表体、31-连接孔、4-连接装置、41-固定环、42-凸缘、43-连接杆、5-接插件母头、6-表头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

请参阅图1-8，本发明实施例中，一种高精度水热表，包括具有换能器本体131的换能装置1，所述换能器本体131包括由换能器固定座1311开口一侧与包胶金属碗1314注塑一体形成的固定装置、由连接盖1312一侧与弹簧针1315注塑一体形成的连接组件，以及设置在所述换能器固定座1311内、被所述弹簧针1315压紧的压电陶瓷片1313，所述连接组件卡接固定在所述固定装置上；具有测量管23的测量装置2，所述测量管外表面设置有用于固定所述测量装置2的定位孔231，以及用于嵌合所述换能装置1的固定安装槽232；铸造表体3，其设置在所述测量装置2的外部。

具体的，所述换能装置1包括一端为接插件公头12的信号传输线11，其线体部分固定在所述周向线槽2321上，所述信号传输线的两端均设置有至少两个不在同一侧的且不与所述信号传输线11平行的换能器13，所述换能器包括换能器本体131，以及与所述换能器本体131通过卡扣连接的插头信号线132。

具体的，所述换能器本体131的固定装置，其包括换能器固定座1311和包胶金属碗1314，所述换能器固定座1311开口一侧与所述包胶金属碗1314注塑为一整体，所述换能器固定座1311未设置所述包胶金属碗1314一侧设置有内卡槽13111，所述换能器固定座1311设置所述包胶金属碗1314一侧设置有安装凸台13112，所述换能器固定座1311定位、固定所述压电陶瓷片1313，并使所述压电陶瓷片1313在使用过程中防水、防划伤、防破损，所述换能器固定座1311上的安装凸台13112能够直接安装固定换能器，无需其他方式固定，所述安装凸台13112上设置有密封垫，能更好的的固定所述换能器本体131在所述测量管23上，所述换能器固定座1311在在实际注塑的时候，与包胶金属碗1314注塑成一个整体的零部件，与传统的点胶加压配的结构相比，包含在一起的结构整体性能更好，更易防水、防划伤、防破损，并且无需点胶加压配，大大节约了时间。

具体的，所述换能器本体131的连接组件，其包括连接盖1312和弹簧针1315,所述连接盖1312一侧与所述弹簧针1315注塑为一整体，所述连接盖1312设置有所述弹簧针1315一侧设置有凸台13121，所述凸台13121能够固定在所述内卡槽13111中，所述连接盖1312未设置所述弹簧针1315一侧设置有卡扣槽13122，所述连接盖1312结构在实际注塑的时候，与所述弹簧针1315注塑成一个整体的零部件，结构牢靠，所述连接盖1312上与所述换能器固定座1311固定好位置后，通过所述弹簧针1315设计的压缩弹簧顶针或是其他弹性金属导电件，顶紧所述压电陶瓷片1313，起到固定、导电的作用，此设计可以减少许多零件，让超声波换能器结构紧凑，装配工艺简单，因此超声波换能器可以做到很薄，适应各种复杂的使用工况及安装环境。

具体的，所述换能器本体131的压电陶瓷片1313，其设置在所述换能器固定座1311内，所述压电陶瓷1313被所述弹簧针1315压紧，所述压电陶瓷片1313为环状结构，所述压电陶瓷片1313用于发射和接收超声波信号进行测量。

具体的，所述插头信号线132一端设置有卡扣，所述卡扣能够插入所述卡扣槽13122中，使所述插头信号线132和所述连接盖1312固定在一起，插到底的时候就固定住，保证信号连接稳定可靠。

具体的，还包括接插件母头5，其插头部分与所述接插件公头12连接，其线体部分从所述固定环41侧穿过所述连接装置4连接在表头6上，所述表头6通过螺栓及弹垫片固定在所述连接装置4未设置所述固定环41的一端。

具体的，所述定位孔231设置在所述测量管23的外表面，其与所述连接装置4一端的固定环41卡接固定，在定位孔231内壁上相对设置有接插件固定柱2311，所述接插件固定柱2311固定所述接插件公头12在所述定位孔231内，无需通过螺钉或者其他的需要额外零件来固定，所述定位孔231起到两个作用，一方面固定测量装置2在铸造表体3内，另一方面固定接插件公头12在所述定位孔231内。

具体的，所述固定安装槽232设置在所述测量管23的外表面，其与所述定位孔231等高，所述固定安装槽232包括周向线槽2321、第一径向线槽2322、第二径向线槽2323和设置在所述第一径向线槽2322、第二径向线槽2323两端用于固定所述换能器本体131完成换能过程的换能器固定孔2324。

具体的，所述周向线槽2321沿所述测量管23周向设置，其与所述定位孔231相通，所述周向线槽2321固定所述信号传输线11的线体部分，保证信号线稳定的固定在线槽中。

具体的，所述第一径向线槽2322与所述第二径向线槽2323沿所述测量管23径向相对设置，所述第一径向线槽2322的非两端位置与所述定位孔231相通，所述第二径向线槽2323的非两端位置与所述周向线槽2321相通，与接插件公头12连接的插头信号线132固定在第一径向线槽2322内，未与接插件公头12连接的插头信号线1322固定在第二径向线槽2323内，保证信号线稳定的固定在线槽中。

具体的，所述换能器固定孔2324斜向开设在所述测量管23上，其有固定的开设角度，此角度需要根据实际测试与算法验证，所述换能器固定孔2324为T形孔，所述换能器本体131卡接固定在所述换能器固定孔2324内。

具体的，所述测量管23一端延伸出壳体与若干筋条形成整流组件21，所述整流组件与所述测量管23为一体式结构，其使得漩涡流体经整流组件21后能进一步细化分流成多股流体，最大程度的减小流体在测量管内形成湍流的可能性，提高超声波计量仪表内各个测量点处的流体测量精度。

具体的，所述测量装置2的两端设置有密封圈22，在此位置装配密封圈22，保证中间的接插件母头5、换能装置1的防水防尘，所述测量装置2是一体注塑成型，换能器固定孔2324的位置固定，可直接注塑出来，无需后加工换能器固定孔2324，相对精度更高。

具体的，所述铸造表体3设置在所述测量装置2外部，所述铸造表体3上开设有连接孔31，所述连接孔与所述连接装置4一端的固定环41卡接固定，所述固定环与所述定位孔231卡接固定，且因为测量装置2为一体注塑成型，换能器孔无需在铸造表体上再加工，所以整个加工过程只有注塑铸造表体3的加工时间，传统焊接表体每个加工时间为950分钟，传统铸造表体每个加工时间为250分钟，本发明的铸造表体3每个加工时间为35分钟，相对于传统的表体加工大大节约了时间。

具体的，所述连接装置4内部为中空结构，包括所述固定环41、连接在所述固定环一端的凸缘42，以及连接在所述凸缘42一端的连接杆43，所述固定环连接所述凸缘42的一端设置有能够卡住接插件母头5的孔，所述连接装置4通过所述凸缘42螺栓及弹垫片固定在所述连接孔31上。

本发明结构新颖，运行稳定，本发明在使用时，通过连接盖1312上的弹性导电件弹簧针1315在连接盖1312固定好位置后，通过弹簧针1315设计的压缩弹簧顶针，顶紧1313压电陶瓷片，使压电陶瓷片1313和换能器固定座1311上的包胶金属碗1314结合紧密牢固组合成换能器本体131，插头信号线132插在连接盖1312的卡扣槽13122上，再通过换能器固定座1311上的安装凸台13112将换能器本体131卡接固定在换能器固定孔2324内，将信号传输线11固定在周向线槽2321内，与接插件公头12连接的插头信号线132固定在第一径向线槽2322内，未与接插件公头12连接的插头信号线1322固定在第二径向线槽2323内，将接插件公头12通过接插件固定柱2311固定在定位孔231内，测量装置2两端安装密封圈22装入铸造表体3内，接插件母头5与接插件公头12连接，接插件母头从固定环41侧穿过连接装置4连接在表头6上，连接装置4的固定环41与卡进铸造表体3的连接孔31内，卡住定位孔231，连接装置4的凸缘42通过螺栓和弹垫片固定连接装置在铸造表体3上，表头6与连接装置4的连接杆43一端通过螺栓和弹垫片固定即可。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种高精度水热表，其特征在于，包括：

具有换能器本体(131)的换能装置(1)，所述换能器本体(131)包括由换能器固定座(1311)开口一侧与包胶金属碗(1314)注塑一体形成的固定装置、由连接盖(1312)一侧与弹簧针(1315)注塑一体形成的连接组件，以及设置在所述换能器固定座(1311)内、被所述弹簧针(1315)压紧的压电陶瓷片(1313)，所述连接组件卡接固定在所述固定装置上；

具有测量管(23)的测量装置(2)，所述测量管外表面设置有用于固定所述测量装置(2)的定位孔(231)，以及用于嵌合所述换能装置(1)的固定安装槽(232)；

铸造表体(3)，其设置在所述测量装置(2)的外部。

2.根据权利要求1所述的一种高精度水热表，其特征在于，所述铸造表体(3)上开设有连接孔(31)，所述连接孔与所述连接装置(4)一端的固定环(41)卡接固定，所述固定环与所述定位孔(231)卡接固定。

3.根据权利要求2所述的一种高精度水热表，其特征在于，所述连接装置(4)内部为中空结构，包括所述固定环(41)、连接在所述固定环一端的凸缘(42)，以及连接在所述凸缘一端的连接杆(43)，所述连接装置(4)通过所述凸缘(42)螺栓固定在所述连接孔(31)上。

4.根据权利要求2所述的一种高精度水热表，其特征在于，所述定位孔(231)内壁相对设置有接插件固定柱(2311)，所述接插件公头(12)通过所述接插件固定柱(2311)固定在所述定位孔(231)内。

5.根据权利要求1所述的一种高精度水热表，其特征在于，所述固定安装槽(232)包括周向线槽(2321)、第一径向线槽(2322)、第二径向线槽(2323)和设置在所述第一径向线槽(2322)、第二径向线槽(2323)两端的换能器固定孔(2324)。

6.根据权利要求5所述的一种高精度水热表，其特征在于，所述周向线槽(2321)沿所述测量管(23)周向设置，其与所述定位孔(231)相通；所述第一径向线槽(2322)与所述第二径向线槽(2323)沿所述测量管(23)径向相对设置，所述第一径向线槽(2322)的非两端位置与所述定位孔(231)相通，所述第二径向线槽(2323)的非两端位置与所述周向线槽(2321)相通；所述换能器固定孔(2324)斜向开设在所述测量管(23)上。

7.根据权利要求6所述的一种高精度水热表，其特征在于，所述换能装置(1)包括一端为接插件公头(12)的信号传输线(11)，其线体部分固定在所述周向线槽(2321)上，所述信号传输线的两端均设置有至少两个不在同一侧的且不与所述信号传输线(11)平行的换能器(13)，所述换能器包括换能器本体(131)，以及与所述换能器本体(131)连接的插头信号线(132)，所述换能器本体(131)卡接固定在所述换能器固定孔(2324)内，所述插头信号线(132)固定在所述第一径向线槽(2322)与所述第二径向线槽(2323)上。

8.根据权利要求7所述的一种高精度水热表，其特征在于，还包括接插件母头(5)，其插头部分与所述接插件公头(12)连接，其线体部分从所述固定环(41)侧穿过所述连接装置(4)连接在表头(6)上，所述表头通过螺栓固定在所述连接装置(4)未设置所述固定环(41)的一端。

9.根据权利要求7所述的一种高精度水热表，其特征在于，所述换能器固定座(1311)设置所述包胶金属碗(1314)一侧设置有安装凸台(13112)，所述连接盖(1312)未设置所述弹簧针(1315)一侧设置有卡扣槽(13122)，所述插头信号线(132)一端设置有卡扣，所述卡扣能够插入所述卡扣槽(13122)中。

10.根据权利要求1所述的一种高精度水热表，其特征在于，所述测量管(23)一端延伸出壳体与若干筋条形成整流组件(21)，所述整流组件与所述测量管(23)为一体式结构。

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