CN118518173B - 一种超声波气表模组及应用该气表模组的超声波流量计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波气表模组及应用该气表模组的超声波流量计，超声波气表模组包括：一流道上壳，进气导流结构、出气导流结构、换能器固定架、换能器固定盖板以及与流道上壳的壳体基板进行连接的流道下壳，流道本体的出气端及出气导流结构、换能器固定架及相连的换能器固定盖板位于流道壳体内腔中，流道壳体的顶壁上设置有与流道壳体内腔相连通的出气管。所述超声波流量计包括：气表壳体、设置在气表壳体进气口的进气阀、水平的安装在气表壳体内的前述超声波气表模组；流道壳体将气表壳体内的腔室分隔为流道壳体外的进气腔和流道壳体内的出气腔。该超声波气表模组结构简单，各结构装卸便利，组装稳定，可适用于各种不同规格的超声波燃气表中。

Description

一种超声波气表模组及应用该气表模组的超声波流量计

技术领域

本发明涉及超声波流量计模组技术领域，尤其涉及一种超声波气表模组及应用该气表模组的超声波流量计。

背景技术

超声波流量计因其有量程宽、压损小、无可动部件、测量精度高等优点被广泛应用于各个领域，超声波流量计是利用超声波在流动的液体中传播时，载有流体流量的信息原理，通过检测穿过流体的超声波信号就可以得到所测流体的流速信息，最后再根据相应原理换算成测量所需的流量。具体测量方法是在被测管道的上下游安装了两个不分正负极性的配对的超声波换能器。上游的换能器发射一串超声波脉冲，经过流动的流体传播到下游换能器，下游换能器接收到超声波信号后，记录下超声波脉冲的相关信息，同理可记录下上游换能器接收到下游换能器发射的超声波脉冲的相关信息。通过记录的超声波脉冲的相关信息再结合相应的原理就可以换算成所要测量的流量。

目前基于测定的介质的差异，市面上应用较为广泛的超声波流量表有气表和气表。目前市面上超声波气表的测量路径主要是折射型，如V形、W形等，多次反射会加大超声波的衰减，小流量测量飞行时间差小，零漂带入的引用误差较大，因此此类超声波气表存在测量精度不高，抗干扰能力弱的问题。

针对现有超声波流量表存在的上述问题，申请人研发出一款对射型超声波气表，并在公开号为CN115900852A的专利中公开，该气表安装有一种气表流道组件，该气表流道组件包括被配置为安装在气表壳体内的腔体分隔板、贯穿腔体分隔板设置的圆管状的流道本体，沿流道本体内腔轴向延伸设置有环形整流结构；环形整流结构包括多个同心设置的环形分隔管，环形分隔管通过连接筋与相邻环形分隔管进行连接，最外侧环形分隔管通过连接筋与流道本体内壁连接；两个超声波换能器安装部分别固定设置在流道本体的左侧进气口和右侧出气口外侧，超声波换能器安装部朝向流道本体的内侧面设置有与流道本体同轴设置的用于容纳超声波换能器的安装孔；两个超声波换能器安装部相对设置，使分别安装在两个安装部的超声波换能器呈对射式分布。一方面，该环形整流结构的设置大幅度地减小湍流强度还增加了测量段流场的稳定性。在此基础上，该对射流道分布设置提高了上下游的飞行时间差，极大地提高了声波在传输过程中的声程，在提高流量测试精度的同时增加了抗干扰能力。

但是，一方面，该流道组件基于其腔体分隔板的设置存在难以快速稳定安装于气表壳体的问题以及难以适用于各种不同规格的气表的问题。另一方面，上述气表流道组件的一体式成型存在很大的加工难度，而若进行各结构的分体设计时，如何在提高安装便利性的同时保证连接处的稳定性以及气密性，降低其对测定结果的影响等，是该超声波气表的气表流道组件改进所面临的问题。因此，现有技术还有待进一步发展。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种超声波气表模组及超声波流量计，该超声波气表模组的结构简单，组装便利，可应用在各种不同规格的超声波气表中。

为解决上述问题，本发明提供了以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种超声波气表模组，其包括：

一流道上壳，包括纵向设置的壳体基板和水平贯穿壳体基板的圆管形的流道本体，沿流道本体内腔轴向延伸设置有环形整流结构，壳体基板与流道本体为一体成型或固定连接；环形整流结构包括多个同心设置的环形分隔管以及连接筋，连接筋将相邻环形分隔管进行连接并将最外侧环形分隔管与流道本体内壁进行连接；

进气导流结构，固定在流道本体的进气端；进气导流结构的外端设置有第一换能器安装槽；

出气导流结构，设置在流道本体的出气端，与壳体基板进行固定连接；

换能器固定架，换能器固定架位于出气导流板的外侧并与壳体基板进行固定；换能器固定架上设置有第二换能器安装槽；

换能器固定盖板，分别连接在进气导流结构和换能器固定架的换能器安装槽的外侧，用于固定超声波换能器；

流道下壳，与流道上壳的壳体基板进行密封连接，且流道上壳和流道下壳组装成一盒式流道壳体，流道本体的出气端及出气导流结构、换能器固定架及相连的换能器固定盖板位于流道壳体内腔中，流道壳体的顶壁上设置有与流道壳体内腔相连通的出气管。

壳体基板围绕流道本体出口端的位置设置有用于连接出气导流结构的末端安装部，末端安装部包括：围绕流道本体末端设置的多个用于勾住出气导流结构连接端侧边的楔形卡钩，楔形卡钩的外端向流道本体的中心轴方向延伸形成钩状突起，钩状突起的外端面为向壳体基板方向倾斜的斜面。

可选地，所述超声波气表模组中，所述出气导流结构的外端呈喇叭状，出气导流结构的内连接端的外侧壁沿周向对称设置有定位块；末端安装部还包括：围绕流道本体末端垂直设置在壳体基板上的多个定位柱，各个定位柱朝向流道本体的侧面设置用于与定位块进行滑动配合的限位滑槽，所述限位滑道平行于流道本体。

可选地，所述超声波气表模组中，换能器固定架包括内设第二换能器安装槽的换能器安装部和环绕的设置在安装部外周的卡爪，所述卡爪朝向壳体基板；所述定位柱的背离流道本体中心轴的外侧壁设置有用于与换能器固定架的卡爪进行卡接的楔形卡突。

可选地，所述超声波气表模组中，所述定位柱的外端面设置有用于与换能器固定架进行固定连接的第一连接孔；所述卡爪还设置有用于与定位柱外端卡接的辅助卡接部，辅助卡接部上设置有用于与第一连接孔对齐的第二连接孔。

可选地，所述超声波气表模组中，楔形卡钩背离钩状突起的侧面设置有延伸至壳体基板的加强筋；所述出气导流结构为圆筒形，其外连接段呈喇叭状。

可选地，所述超声波气表模组中，所述进气导流结构为球面引流罩，球面引流罩由两个半球罩体拼接而成，球面引流罩的直径大于流道本体的直径，球面引流罩壁面上沿着球面设置多个进气孔；球面引流罩的外端内壁凹陷形成第一换能器安装槽，流道本体的进气端与球面引流罩的内端进行旋转卡接。

可选地，所述超声波气表模组中，流道本体的进口端外壁向外延伸形成用于与球面引流罩进行旋转卡接的环形卡接部；所述环形卡接部的主体为流道本体外壁周向向外延伸形成的环状结构，该环状结构设置有开口朝向流道本体进口端且规格与流道本体进口端匹配的环形凹槽，环形凹槽的外端面沿内侧壁凹陷形成第一卡槽，第一卡槽沿轴向延伸一定深度后再沿周向旋转延伸形成第二旋转卡槽；

球面引流罩与流道本体连接的内端沿外周面设置有第一旋转卡块，第一旋转卡块与第一卡槽形状匹配，在球面引流罩的端部插入环形凹槽时，第一旋转卡块卡入到流道上壳的第一卡槽中，接着将球面引流罩进行一定角度的旋转后，第一旋转卡块从第一卡槽移动并卡接到第二旋转卡槽中。

可选地，所述超声波气表模组中，第一卡槽的深度大于第二旋转卡槽的深度；所述第二旋转卡槽的卡孔的宽度沿着旋转方向逐渐缩小；球面引流罩与流道本体连接的内端的端面设置至少一个第二卡块，环形凹槽的底面沿着轴向凹陷形成用于与第二卡块进行卡接的周向定位槽。

可选地，所述超声波气表模组中，所述第二卡块为球面引流罩的内端向外轴向延伸的凸起，第二卡块位于一可沿轴向平行方向进行弹性摆动的悬臂外侧，该悬臂与进气引流结构为一体成型。

可选地，所述超声波气表模组中，所述换能器固定盖板为带有缺口的圆环形盖体，换能器固定盖板的侧面设置用于与球面引流罩外端或换能器固定架卡接的连接臂；连接臂上设置用于与球面引流罩外端或换能器固定架卡接的第四卡槽；所述球面引流罩和换能器固定架的对应端部外周面对称设置有用于与第四卡槽相卡接的第四卡块。

可选地，所述超声波气表模组还包括：用于与超声波换能器进行电连接的计量电路板，所述壳体基板朝向流道本体进口端的一侧设置有电路板安装槽，计量电路板固定在电路板安装槽中；超声波气表模组还包括：同轴且相对设置的两个超声波换能器，其中，第一超声波换能器固定在第一换能器安装槽中，第二超声波换能器安装在第二换能器安装槽中；优选地，所述流道上壳为一体成型，超声波气表模组为塑料材质。

第二方面，本申请还提供一种超声波流量计，其包括：气表壳体、设置在气表壳体进气口的进气阀、水平的安装在气表壳体内的前述的超声波气表模组；流道壳体将气表壳体内的腔室分隔为流道壳体外的进气腔和流道壳体内的出气腔。

本发明提供的超声波气表模组及应用该气表模组的超声波流量计具有以下有益效果：

1、所述超声波气表模组的结构紧凑，各部分结构不仅装卸便利且组装稳定性及气密性高，超声波气表模组的整体独立的设置使其可适用于各种不同规格的超声波燃气表计中。

2、所述流道上壳和流道本体的一体式设置保证了两者装配稳定性和精度，避免因流道本体与流道上壳因装配精确性不足或使用过程中的移位影响气表测量精度。

3、所述流道上壳与流道下壳组装成流道壳体的设置，优点在于环形周向定位卡接极大程度上保证了换能器安装同心度。

4、流道整体结构采用缩径处理，中心流道与进出气口有较短的拔模角度，一方面实现流道缩径整流作用，另一方面保证注塑工艺的实现，并且便于电路板安装及走线设计。

附图说明

图1为超声波气表流道组件的组装结构示意图；

图2为超声波气表流道组件的结构爆炸示意图之一；

图3为超声波气表流道组件的结构爆炸示意图之二；

图4为超声波气表流道组件的立体结构示意图；该图去除流道下壳；

图5为超声波气表流道组件的俯视图；去除流道下壳；

图6为图5的A-A结构剖视图；带箭头的虚线示意流体的运动轨迹；

图7为流道上壳的立体结构示意图；

图8为流道上壳的主视平面结构示意图；

图9为流道上壳后视的立体结构示意图；

图10为流道上壳的流道本体的部分结构示意图；

图11为球面引流罩的组装结构示意图；

图12为球面引流罩的结构爆炸示意图之一；

图13为球面引流罩的结构爆炸示意图之二；

图14为出气导流结构的立体结构示意图；

图15为换能器固定架的立体结构示意图；

图16为换能器固定盖板的立体结构示意图；

其中，附图标记说明如下：

换能器固定盖板1、缺口11、连接臂12、第四卡槽121、

超声波换能器2、第一超声波换能器21、第二超声波换能器22、

球面引流罩3、第一旋转卡块31、第二卡块32、悬臂32a、半球罩体3A、进气孔33、第一换能器安装槽34、第一拼接部351、卡接臂351a、第三卡槽351b、第二拼接部352、卡突352a、第四卡块353、

计量电路板4、流道上壳5、壳体基板51、电路板安装槽512、电路板内侧限位块5121、电路板外侧限位块5122、第三卡块5123、卡勾513、通孔514、流道本体52、环形整流结构53、环形分隔管531、连接筋532、环形卡接部54、环形凹槽541、第一卡槽542、第二旋转卡槽543、周向定位槽544、末端安装部55、定位柱551、第一连接孔5512、限位滑槽5511、楔形卡钩552、钩状突起552a、上壳内腔56、

出气导流结构6、定位块61、换能器固定架7、卡爪71、卡孔71a、换能器安装部72、第二换能器安装槽721、楔形卡突5513、辅助卡接部73、第二连接孔731、流道下壳8、出气管81、密封圈安装槽82、连接耳83。

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，本领域技术人员在没有作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。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例一

如图1～6所示，本实施例提供一种超声波气表模组，其包括：流道上壳5、球面引流罩3、出气导流结构6、换能器固定架7、换能器固定盖板1和流道下壳8。各结构具体设置如下：

流道上壳5，包括纵向设置的壳体基板51和水平贯穿壳体基板的圆管形的流道本体52，沿流道本体内腔轴向延伸设置有环形整流结构53，壳体基板与流道本体为一体成型或固定连接；环形整流结构包括多个同心设置的环形分隔管531以及连接筋，连接筋532将相邻环形分隔管进行连接并将最外侧环形分隔管与流道本体内壁进行连接。

球面引流罩3，固定在流道本体的进气端；球面引流罩的外端设置有第一换能器安装槽。本实施例中，所述进气导流结构为球面引流罩3。其他实施例中，，所述进气引流结构为喇叭状的进气导流板。

出气导流结构6，设置在流道本体52的出气端，与壳体基板进行可拆卸的固定连接。本实施例中，所述出气导流结构为喇叭状。

换能器固定架7，换能器固定架7位于出气导流板6的外侧并与壳体基板进行固定；换能器固定架上设置有第二换能器安装槽。上述第一换能器安装槽和第二换能器安装槽相对应且同轴，使后续安装的两个超声波换能器呈对射设置。

换能器固定盖板1，设置为2个，一个连接在球面引流罩5的外侧，另一个连接在换能器固定架7的换能器安装槽的外侧，两个换能器固定盖板的设置是用于分别将超声波换能器固定在对应的换能器安装槽中。

流道下壳8，与流道上壳的壳体基板进行密封连接。所述流道上壳5和流道下壳组8装成一盒式流道壳体，流道本体的出气端及出气导流结构、换能器固定架及相连的换能器固定盖板位于流道壳体内腔中，流道壳体的顶壁上设置有与流道壳体内腔相连通的出气管81。

应用时，将所述超声波气表模组安装在气表壳体内，流道壳体的出气管与气表壳体的出气口相接。工作时，流道壳体将气表壳体内的腔室分隔为流道壳体外的进气腔和流道壳体内的出气腔。

如图6所示，进入气表壳体的气体沿着球面引流罩的进气孔进入到其内腔中，并从流道本体的进气口进入，沿着环形分隔管从出气导流结构的出气口流出，进入到流道壳体腔体内，并先后沿着流道壳体顶部的出气管81以及相连的气表壳体的出气口流出。

本实施例中，所述壳体基板51的外周向流道本体出口端方向垂直延伸形成侧壁，各侧壁围合形成一上壳内腔56。流道下壳对应的形成相匹配的结构。

本实施例中，所述流道上壳为一体成型，超声波气表模组为塑料材质，可选用满足性能要求的工程塑料，这样设置不仅使其更轻便，且极大降低了生产成本。

在此基础上，分别具体介绍各部件的优化设置：

电路板安装槽

优选的，本实施例中，如图1所示，所述超声波气表模组还包括：用于与超声波换能器进行电连接的计量电路板4，所述壳体基板朝向流道本体进口端的一侧设置有电路板安装槽512，计量电路板固定在电路板安装槽512中。

本实施例中，所述电路板安装槽512为方形凹槽，其他实施例中，所述电路板安装槽可以采用其他形状。

如图1所示，优选地，电路板安装槽的内侧壁和/或底壁对称设置有电路板内侧限位块5121，内侧壁仅外侧的位置设置有电路板外侧限位块5122。安装电路板时，电路板内侧限位块从内壁抵靠电路板，避免其挤压到电路板安装槽的内壁，电路板外侧限位块从外侧抵靠电路板，避免纵向安装的电路板从该安装槽中掉落下来。因此，通过电路板内侧限位块和电路板外侧限位块的配合，将电路板初步定位在电路板安装槽中，便于后续通过灌胶的方式将电路板精确且稳定的固定在电路板安装槽中。

为了进一步对电路板进行准确定位，电路板安装槽512的内壁或侧壁还设置有与电路板插孔进行插接或卡接配合的第三卡块。该设置进一步提高电路板安装定位的准确性。本实施例中，为配合电路板的侧边设置的插孔，电路板安装槽512的对应侧壁设置有一纵向设置的第三卡块5123。

安装电路板时，可实施的方式之一为：先将计量电路板安装在电路板安装槽中，通过电路板内侧限位块和电路板外侧限位块以及前述的第三卡块对电路板进行准备定位，接着，通过向电路板安装槽中灌入灌封胶，从而实现对计量电路板进行封装和固定。

在此基础上，为了提高模组的装配完整性，所述超声波气表模组还安装有：同轴且相对设置的两个超声波换能器2，其中，第一超声波换能器21固定在前述第一换能器安装槽中，第二超声波换能器22安装在前述第二换能器安装槽中。其他实施例中，所述超声波气表模组不配带超声波换能器，使用时可另外组装超声波换能器并进行使用。

球面引流罩

本实施例中，如图11～13所示，为了便于加工和装卸，球面引流罩设置为由两个半球罩体3A拼接而成，球面引流罩3的直径大于流道本体的直径，球面引流罩壁面上沿着球面设置多个进气孔33；球面引流罩的外端内壁凹陷形成第一换能器安装槽34，流道本体的进气端与球面引流罩的内端进行旋转卡接。

优选地，所述进气孔为球面沿着轴心方向延伸的多排平行的条形气孔。其他实施例中，所述进气孔可采用其他形状并进行其他排布，不限于附图的方式。

本实施例中，为了在便于装配的基础上降低生产加工的成本，球面引流罩由两个结构相同的半球罩体3A拼接而成，两个半球罩体呈中心对称设置。如图12所示，半球罩体的外端(远离流道本体的一端)用于与另一半球罩体拼接的两个拼接面分别设置有第一拼接部351和第二拼接部352，第一拼接部和第二拼接部互抱且卡接。

所述第一拼接部351包括从拼接部进行周向延伸的卡接臂351a，卡接臂上设置第三卡槽351b，第二拼接部352为在拼接部位设置的卡突352a，所述卡突352a与第三卡槽351b进行卡接。优选地，拼接面的形状相互互补。

球面引流罩与流道本体的旋转卡接结构

本实施例中，如图7～8和图10所示，流道本体的进口端外壁向外延伸形成用于与球面引流罩进行旋转卡接的环形卡接部54。所述环形卡接部54的主体为流道本体外壁周向向外延伸形成的环状结构，该环状结构设置环形凹槽541，环形凹槽的开口朝向流道本体进口端且规格与流道本体进口端匹配，环形凹槽的外端面沿内侧壁凹陷形成第一卡槽542，第一卡槽沿轴向延伸一定深度后再沿周向旋转延伸形成第二旋转卡槽543。

如图11～13所示，球面引流罩与流道本体连接的内端沿外周面设置有第一旋转卡块31，第一旋转卡块31与第一卡槽形542形状匹配。在球面引流罩的端部插入环形凹槽时，第一旋转卡块卡入到流道上壳的第一卡槽中，接着将球面引流罩进行一定角度的旋转后，第一旋转卡块31从第一卡槽移动并卡接到第二旋转卡槽543中。

如图10所示，所述第一卡槽542的深度大于第二旋转卡槽543的深度。如此设置的第一卡槽可使第二旋转卡槽远离旋转凹槽的外端口，避免进气引流结构从第二旋转卡槽中脱出。

如图11所示，所述第二旋转卡槽543的卡孔的宽度沿着旋转方向逐渐缩小。如此设置的第二旋转卡槽543使进气引流结构的第一旋转卡块在第二旋转卡槽中越旋越紧。

可选地，第二旋转卡槽543的截面是梯形、锥台或锥形。所述第一旋转卡块31与第二旋转卡槽543的形状相匹配，为梯形、锥台或锥形。本实施例中，所述第一旋转卡块31的横基面为直角梯形。

本实施例中，为保证球面引流罩与流道本体连接处发生周向偏移，球面引流罩与流道本体连接的内端的端面设置至少一个第二卡块32，环形凹槽的底面沿着轴向凹陷形成用于与第二卡块32进行卡接的周向定位槽544。本实施例中，第二卡块32为对称设置的两个，周向定位槽544进行对应设置。

安装时，旋转到位的进气引流结构通过末端端面的第二卡块与周向定位槽的卡接，从而对进气引流结构进行周向锁定，避免其因反向旋转而发生连接松动。

优选地，所述第二卡块32为球面引流罩的内端向外轴向延伸的凸起，第二卡块位于一可轴向弹性摆动的悬臂32a外侧，该悬臂与球面引流罩为一体成型。

如图11～12所示，靠近第二卡块的拼接侧面沿周向向内形成凹槽，从而使第二卡块所处位置结构形成悬臂32。该悬臂可向凹槽方向拨动而发生位置移动。所述凹槽的存在使悬臂32存在一定的弹性形变力，赋予所述悬臂上的第二卡块32与周向定位槽544的可拆卸连接。

在拆卸所述球面引流罩时，可同时将各第二卡块所在的悬臂32向凹槽方向拨动，从而使第二卡块从原来坐在的周向定位槽中退出，即解锁球面引流罩的周向锁定，接着反向旋转球面引流罩，即可使第一旋转卡块31从第二旋转卡槽退回到第一卡槽中，接着即可轻松将球面引流罩从流道本体的环形卡接部54中退出。

流道本体与出气导流结构的连接

为了便于稳定连接出气导流结构，壳体基板围绕流道本体出口端的位置设置有用于连接出气导流结构6的末端安装部55。

本实施例中，如图4和图9所示，末端安装部55包括：围绕流道本体末端设置的多个用于勾住出气导流结构连接端侧边的楔形卡钩552，楔形卡钩的外端向流道本体的中心轴方向延伸形成钩状突起552a，钩状突起的外端面为向壳体基板方向倾斜的斜面。

所述楔形卡钩与壳体基板的距离为出气导流结构侧边对应位置的厚度。如此设置后，出气导流结构6的端部的侧边在外力挤压作用下可沿着钩状突起的斜面划入到楔形卡钩与壳体基板之间，楔形卡钩从外侧勾住出气导流结构的侧边，从而将出气导流结构的一端固定在壳体基板上。

优选地，为提高楔形卡钩552的结构强度，楔形卡钩背离钩状突起的侧面设置有延伸至壳体基板的加强筋552b。

本实施例中，所述楔形卡钩552的数量为三个，环绕流道本体末端垂直设置在壳体基板上。其他实施例中，楔形卡钩552的数量可进行合理调整。

本实施例中，如图3所示，所述出气导流结构6为圆筒形，其外连接段(即出气端)呈喇叭状。

为了对所述出气导流结构进行周向定位，避免其在工作过程中发生转动，进行如下设置：

出气导流结构6的内连接端的外侧壁对称设置有定位块61。对应的，如图9所示，末端安装部55还包括：围绕流道本体末端垂直设置在壳体基板上的多个定位柱551，各个定位柱朝向流道本体的侧面设置用于与定位块61进行滑动配合的限位滑槽5511，所述限位滑道平行于流道本体。

出气导流结构的连接端通过其定位块61与限位滑槽5511的配合，不仅起到对出气导流结构进行初步定位，便于其后续在外力作用下发生与楔形卡钩552的进一步卡接，并且还可对安装到位的出气导流结构进行周向定位，避免其在工作过程中发生偏转，提高出气导流结构定位的精准性，便于提高超声波流量计的测量精度。

换能器固定架

如图15和图4所示，为了在简化结构的前提下实现换能器固定架的便捷切稳定的安装，进行如下设置：

换能器固定架7包括内设第二换能器安装槽721的换能器安装部72和环绕的设置在安装部外周的卡爪71，所述卡爪朝向壳体基板。本实施例中，所述卡爪为3个，分别以换能器固定架的轴心为中心呈中心对称设置。

如图9所示，前述定位柱551的背离流道本体中心轴的外侧壁设置有用于与换能器固定架的卡爪71进行卡接的楔形卡突5513，所述楔形卡突的外端面向壳体基板的方向倾斜。这样倾斜设置的楔形卡突便于换能器固定架7的卡爪71在外力按压作用下挤压楔形卡突5513并通过过盈配合，使楔形卡突可顺利的卡入到卡爪的卡孔71a中，实现换能器固定架与壳体基板的固定连接，并有效防止两者之间的连接的松动或解锁。

可选的，所述定位柱551的外端面设置有用于与换能器固定架7进行固定连接的第一连接孔5512。所述卡爪还设置有用于与定位柱外端卡接的辅助卡接部73，辅助卡接部73上设置有用于与第一连接孔对齐的第二连接孔731。本实施例中，所述第一连接孔和第二连接孔可用于安装现有的紧固件，如螺钉、螺栓等。一紧固件通过同时与第一连接孔、第二连接孔的配合，实现换能器固定架7与壳体基板的定位柱的固定连接。

换能器固定盖板

如图16所示，所述换能器固定盖板1为带有缺口11的圆环形盖体。所述缺口的设置是便于安装到位的超声波换能器上的导线从该缺口穿出，从而顺利地与计量电路板进行连接。

换能器固定盖板的侧面设置用于与球面引流罩外端或换能器固定架卡接的连接臂12；连接臂12上设置用于与球面引流罩外端或换能器固定架卡接的第四卡槽121。对应的，所述球面引流罩和换能器固定架的对应端部外周面对称设置有用于与第四卡槽相卡接的第四卡块353。通过第四卡块353与第四卡槽121的卡接配合实现换能器固定盖板与球面引流罩、换能器固定盖板与换能器固定架的卡接。

此外，为了便于导线的设置和安装，如图4所示，壳体基板的底部侧壁贯穿设置有供导线穿过的通孔514。如图7所示，壳体基板朝向流道本体进口端的侧面的下端固定设置有用于定位电线的卡勾513。

安装时，位于流道壳体中换能器固定架的换能器安装槽中的第二超声波换能器的导线穿过上述通孔514以及上述卡勾后向上延伸并与电路板安装槽中的电路板进行电连接。

所述壳体基板设置有与流道下壳进行连接的连接部511。本实施例中，所述连接部为设有卡孔的卡扣，流道下壳设置有与该卡扣卡接的第五卡块；或者进行反向设置，即所述连接部为第五卡块，流道上壳设置有对应的设有卡孔的卡扣。流道上壳和流道下壳直接采用密封圈或胶封方式对连接处进行密封连接，并可通过上述卡扣进行固定连接。

实施例2

本实施例提供一种超声波流量计，其包括：气表壳体、设置在气表壳体进气口的进气阀、水平的安装在气表壳体内的实施例1的超声波气表模组。流道壳体将气表壳体内的腔室分隔为流道壳体外的进气腔和流道壳体内的出气腔。所述超声波气表模组整体采用塑料材质，可根据需要选用适合的工程塑料。

本实施例中，出气管81的顶部外壁设有用于密封圈安装槽82，出气管81的顶部外壁还对称设置有用于与气表壳体进行螺接或卡接等固定连接的连接耳83。气表壳体的出气管安装处与出气管进行密封连接并通过连接耳进行固定连接，实现对超声波气表模组的安装。

由于市面上不同规格的气表壳体的排气口(即超声波气表模组安装处)的规格一致，因此，本申请的超声波气表模组可适用于多种不同规格的超声波气表壳体，应用范围广。

测试实施例

1、实验方法

本实施例通过以下标准装置对实施例2的超声波流量计进行误差检测。

设备采用GNP型影像式音速喷嘴法燃气表误差检验装置；厂家为杭州天马计量科技有限公司，出厂编号：202072。环境条件：湿度37％RH，大气压101kPa。

2、测试方法和实现原理

将待测试的超声波气表与检验装置中标准器串联，分别以7个(Q_max、0.7Q_max、0.4Q_max、0.2Q_max、0.1Q_max、3Q_min、Q_min)大小不同的流量点进行测量，计算每个流量点下超声波气表与标准器的示值误差。

根据GB/T39841-2021《超声波燃气表》中要求，燃气表精度等级为1.5级的示值误差在±1.5％以内，达到此标准才合格。

3、检测结果及分析

表1本实施例2的超声波流量计的检测结果

表2本实施例2的超声波流量计与现有超声波流量计的比较

(1)本申请的实施例2的超声波流量计的误差检测结果具体见表1，从表1可知，本申请的超声波气表模组可显著降低流量计的检测误差，且在大流量条件下优势更明显。

(2)本申请是对公开号为CN115900852A专利的实施例1的超声波流量计进行改进后的方案；从表2的结果可知，与现有技术(申请号为202211341541.1的实施例1)相比，本申请实施例2的超声波流量计的检测误差更小，尤其是在1.6～4m³/h条件下效果更显著。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种超声波气表模组，其特征在于，包括：

一流道上壳，包括纵向设置的壳体基板（51）和水平贯穿壳体基板的圆管形的流道本体（52），沿流道本体内腔轴向延伸设置有环形整流结构（53），壳体基板与流道本体为一体成型或固定连接；环形整流结构包括多个同心设置的环形分隔管（531）以及连接筋，连接筋（532）将相邻环形分隔管进行连接并将最外侧环形分隔管与流道本体内壁进行连接；

进气导流结构，固定在流道本体的进气端；进气导流结构的外端设置有第一换能器安装槽；

出气导流结构（6），设置在流道本体的出气端，与壳体基板进行固定连接；

换能器固定架（7），换能器固定架（7）位于出气导流板（6）的外侧并与壳体基板进行固定；换能器固定架上设置有第二换能器安装槽；

换能器固定盖板（1），分别连接在进气导流结构和换能器固定架的换能器安装槽的外侧，用于固定超声波换能器（2）；

流道下壳（8），与流道上壳的壳体基板进行密封连接，且流道上壳和流道下壳组装成一盒式流道壳体，流道本体的出气端及出气导流结构、换能器固定架及相连的换能器固定盖板位于流道壳体内腔中，流道壳体的顶壁上设置有与流道壳体内腔相连通的出气管（81）；

壳体基板围绕流道本体出口端的位置设置有用于连接出气导流结构（6）的末端安装部，末端安装部包括：围绕流道本体末端设置的多个用于勾住出气导流结构连接端侧边的楔形卡钩（552），楔形卡钩的外端向流道本体的中心轴方向延伸形成钩状突起（552a），钩状突起的外端面为向壳体基板方向倾斜的斜面；

所述出气导流结构（6）的外端呈喇叭状，出气导流结构的内连接端的外侧壁沿周向对称设置有定位块（61）；末端安装部还包括：围绕流道本体末端垂直设置在壳体基板上的多个定位柱（551），各个定位柱朝向流道本体的侧面设置用于与定位块（61）进行滑动配合的限位滑槽（5511），所述限位滑道平行于流道本体；

换能器固定架（7）包括内设第二换能器安装槽（721）的换能器安装部（72）和环绕的设置在安装部外周的卡爪（71），所述卡爪朝向壳体基板；所述定位柱的背离流道本体中心轴的外侧壁设置有用于与换能器固定架的卡爪（71）进行卡接的楔形卡突（5513），所述楔形卡突的外端面向壳体基板的方向倾斜；卡爪上设置有用于与楔形卡突（5513）过盈卡接配合的卡孔（71a）。

2.根据权利要求1所述的超声波气表模组，其特征在于，所述定位柱（551）的外端面设置有用于与换能器固定架（7）进行固定连接的第一连接孔（5512）；所述卡爪（71）还设置有用于与定位柱外端卡接的辅助卡接部（73），辅助卡接部（73）上设置有用于与第一连接孔对齐的第二连接孔（731）。

3.根据权利要求1所述的超声波气表模组，其特征在于，楔形卡钩背离钩状突起的侧面设置有延伸至壳体基板的加强筋（552b）；所述出气导流结构（6）为圆筒形，其外连接段呈喇叭状。

4.根据权利要求1所述的超声波气表模组，其特征在于，所述进气导流结构为球面引流罩（3），球面引流罩由两个半球罩体（3A）拼接而成，球面引流罩（3）的直径大于流道本体的直径，球面引流罩壁面上沿着球面设置多个进气孔（33）；球面引流罩的外端内壁凹陷形成第一换能器安装槽（34），流道本体的进气端与球面引流罩的内端进行旋转卡接。

5.根据权利要求4所述的超声波气表模组，其特征在于，流道本体的进口端外壁向外延伸形成用于与球面引流罩进行旋转卡接的环形卡接部（54）；所述环形卡接部（54）的主体为流道本体外壁周向向外延伸形成的环状结构，该环状结构设置有开口朝向流道本体进口端且规格与流道本体进口端匹配的环形凹槽（541），环形凹槽的外端面沿内侧壁凹陷形成第一卡槽（542），第一卡槽沿轴向延伸一定深度后再沿周向旋转延伸形成第二旋转卡槽（543）；

球面引流罩与流道本体连接的内端沿外周面设置有第一旋转卡块（31），第一旋转卡块与第一卡槽形状匹配，在球面引流罩的端部插入环形凹槽时，第一旋转卡块卡入到流道上壳的第一卡槽中，接着将球面引流罩进行一定角度的旋转后，第一旋转卡块（31）从第一卡槽移动并卡接到第二旋转卡槽（543）中。

6.根据权利要求5所述的超声波气表模组，其特征在于，第一卡槽（542）的深度大于第二旋转卡槽（543）的深度；所述第二旋转卡槽（543）的卡孔的宽度沿着旋转方向逐渐缩小；球面引流罩与流道本体连接的内端的端面设置至少一个第二卡块（32），环形凹槽的底面沿着轴向凹陷形成用于与第二卡块（32）进行卡接的周向定位槽（544）。

7.根据权利要求6所述的超声波气表模组，其特征在于，所述第二卡块为球面引流罩的内端向外轴向延伸的凸起，第二卡块位于一可沿轴向平行方向进行弹性摆动的悬臂（32a）外侧，该悬臂与进气引流结构为一体成型。

8.根据权利要求1所述的超声波气表模组，其特征在于，所述换能器固定盖板（1）为带有缺口（11）的圆环形盖体，换能器固定盖板的侧面设置用于与球面引流罩外端或换能器固定架卡接的连接臂（12）；连接臂（12）上设置用于与球面引流罩外端或换能器固定架卡接的第四卡槽（121）；所述球面引流罩和换能器固定架的对应端部外周面对称设置有用于与第四卡槽相卡接的第四卡块（353）。

9.根据权利要求1所述的超声波气表模组，其特征在于，还包括：用于与超声波换能器进行电连接的计量电路板（4），所述壳体基板朝向流道本体进口端的一侧设置有电路板安装槽（512），计量电路板固定在电路板安装槽（512）中；超声波气表模组还包括：同轴且相对设置的两个超声波换能器（2），其中，第一超声波换能器（21）固定在第一换能器安装槽中，第二超声波换能器（22）安装在第二换能器安装槽中。

10.根据权利要求1所述的超声波气表模组，其特征在于，所述流道上壳为一体成型，超声波气表模组为塑料材质。

11.一种超声波流量计，其特征在于，包括：气表壳体、设置在气表壳体进气口的进气阀、水平的安装在气表壳体内的如权利要求1~10中任一项所述的超声波气表模组；流道壳体将气表壳体内的腔室分隔为流道壳体外的进气腔和流道壳体内的出气腔。