CN101281049A - 一种超声波流量测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超声波流量测量装置，其包括流量壳体，与流量管道连接，还包括两个相匹配的超声波换能导向组件，所述超声波换能导向组件通过所述流量壳体上设置的安装孔插入到所述流量壳体中；所述超声波换能导向组件包括超声波换能器、导向镜和支架，所述支架插入到所述安装孔中，在所述支架的上端设置有插入槽，所述超声波换能器插在该插入槽中，所述导向镜嵌入在所述支架下端的开口处。本发明的超声波流量测量装置易于生产和装配，且该测量装置的测量准确度高。

Description

一种超声波流量测量装置
技术领域
本发明涉及流量测量领域，尤其涉及一种超声波流量测量装置。
背景技术
申请号为00207712.4，名称为热量计用超声波流量传感器的实用新型专利公开了一种将超声波换能器插入到管道内测量流量的装置，但是这种测量装置零部件比较多，安装和装配都比较复杂，另外超声波换能器需要安装到管道里面，不好安装，而且超声波换能器还容易受使用环境变化的影响。
申请号为01207603.1，名称为超声流量测量传感器的实用新型专利公开了一种超声流量测量传感器，其中提到在管道内设置两个相匹配的与管道成45度角的反射体，反射体和超声波换能器分开设置，这种做法在实际应用中存在可操作性不强。
发明内容
本发明提供了一种超声波流量测量装置，其结构简单，便于安装和装配，且可操作强。
本发明的技术方案是：一种超声波流量测量装置，包括流量壳体，与流量管道连接，还包括两个相匹配的超声波换能导向组件，所述超声波换能导向组件通过所述流量壳体上设置的安装孔插入到所述流量壳体中；其中所述超声波换能导向组件包括超声波换能器、导向镜和支架，所述支架插入到所述安装孔中，在所述支架的上端设置有插入槽，所述超声波换能器插在该插入槽中，所述导向镜嵌入在所述支架下端的开口处，在所述支架上、与所述导向镜对应的位置设置有射流孔。
本发明超声波流量测量装置结构简单，超声波换能器固定在支架的上端，这样超声波换能器比较容易安装，且还不容易受流量壳体内的环境条件影响；所述超声波换能器和所述导向镜分别固定安装在支架的上端和下端，和所述支架安装成一体结构，在实际安装和操作中都比较方便，可操作性强。
附图说明
图1是本发明超声波流量测量装置实施例(一)的剖视结构图；
图2是实施例(一)中超声波换能导向组件的结构图(一)；
图3是实施例(一)中超声波换能导向组件的结构图(二)；
图4是实施例(一)中超声波换能导向组件的剖视图；
图5是本发明超声波流量测量装置实施例(二)的剖视结构图；
图6是实施例(二)中超声波流量测量装置的侧视图；
图7是实施例(二)中超声波换能导向组件带上压紧块的结构图(一)；
图8是实施例(二)中超声波换能导向组件带上压紧块的结构图(二)；
图9是实施例(二)中超声波换能导向组件不带上压紧块的结构图(一)；
图10是实施例(二)中超声波换能导向组件不带上压紧块的结构图(二)；
图11是实施例(二)中超声波换能导向组件的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做一详细的阐述。
实施例一
如图1到图4所示，本实施例中的超声波流量测量装置包括流量壳体1和两个相匹配的超声波换能导向组件3，其中流量壳体1与流量管道(图中未示出)连接，其连接方式是螺纹连接。所述超声波换能导向组件3通过所述流量壳体1上设置的安装孔插入到所述流量壳体1中，其中一个超声波换能导向组件3插入安装到流量壳体1的上游，另一个安装在流量壳体1的下游，该超声波换能导向组件3负责超声波的发射、接收和导向。
其中所述超声波换能导向组件3包括超声波换能器32、导向镜33和支架31，所述支架31插入到所述流量壳体1上设置的安装孔中，在所述支架31的上端设置有插入槽8，所述超声波换能器32插在该插入槽8中，所述导向镜33嵌入在所述支架31下端的开口处，且该导向镜31与水平面成45度角，使得超声波通过两个超声波换能导向组件的导向镜的发射后可以在两个超声波换能器之间进行发射和接收，在所述支架31上、与导向镜33对应的位置设置有射流孔6，超声波信号过该射流孔6并经导向镜33的反射可以在两个超声波换能器之间发射和接收，另外流体介质可以较高的流速流过该射流孔6，并对导向镜33表面进行冲刷，可以使得导向镜33表面保持清洁，不易形成悬浮颗粒的沉积。
为了保证所述超声波换能导向组件3的稳固性，在所述安装孔的上端还设置有压紧块4，将所述超声波换能导向组件3固定在所述流量壳体1上。为了保证超声波换能器32和导向镜33的固定性，所述超声波换能器32还通过上压紧盖34固定焊接或粘接在所述插入槽8上，所述导向镜33通过下压紧盖35固定在所述支架31的下端开口处。
超声波换能器32固定在支架31的上端，这样超声波换能器比较容易安装，且还不容易受流量壳体1内的环境条件影响，所述超声波换能器和所述导向镜分别固定安装在支架的上端和下端，和所述支架安装成一体结构，在实际安装和操作中都比较方便，可操作性强。另外所述支架31可以通过模具化的生产，可以使固定在支架31上端的超声波换能器32的中心点与固定在支架31下端的导向镜33的中心点位于超声波换能导向组件3的中心轴线上，很容易确保每个超声波换能导向组件内部发射和接收的灵敏度。在安装超声波换能导向组件3的时候只要控制所述导向镜33的中心和所述流量壳体1通道的中心在同一轴线上就能确保超声波信号在流量壳体1内部传输的灵敏度，从而可以保证超声波信号在超声波换能导向组件3内部和在流量壳体1内部传输的灵敏度。
在本实施例中，本发明的测量装置还包括测量管2，安装在流量壳体1的内壁，位于两个超声波换能导向组件之间，其可以限制流经本发明测量装置的最大流量，通过更换不同规格的测量管2，可以使本发明的测量装置适应不同的流量测量需求。例如，公称直径为20mm的超声波流量测量装置，可以配置常用流量为0.6m3/h、1.5m3/h、2.5m3/h等多种规格的测量管。
在所述安装孔和所述超声波换能导向组件3之间及所述测量管2和所述流量壳体1的内壁之间还安装有密封圈(图中未示出)，可以提高本发明测量装置的密闭性和准确度。
为了使导向镜33表面保持清洁，不易形成悬浮颗粒的沉积，所述超声波换能导向组件3在安装的时候可以水平方向放置，即所述导向镜33的表面与水平面垂直，这样流体介质中的悬浮颗粒同样难以在导向镜表面沉积，同时水平方向放置所述超声波换能导向组件还有利于本发明的测量装置在测量流体流量时，消除液体中的气泡对超声波信号的不良影响。
另外在所述支架上、与所述射流孔相对应的位置还设置有分流孔5，可以对流体起到分流的作用，还可以减少流体对本发明测量装置的压力影响。
该实施例中的测量装置在工作时，两个超声波换能导向组件交替工作在发射和接收状态。
安装在流量壳体上游的超声波换能导向组件处于发射状态时，安装在流量壳体下游的超声波换能导向组件处于接收状态。上游超声波换能导向组件中的超声波换能器发出超声波信号并经过该组件中的导向镜90度反射导向后，通过流体介质沿着流体流动相同的方向，传播到流量壳体下游的超声波换能导向组件，通过流量壳体下游超声波换能导向组件内的导向镜再次90度发射导向后，有下游超声波换能导向组件中的超声波换能器接收。超声波由上游的超声波换能导向组件发射到下游超声波换能导向组件接收所需要的时间为T+。
安装在流量壳体下游的超声波换能导向组件处于发射状态时，安装在流量壳体上游的超声波换能导向组件处于接收状态。下游超声波换能导向组件中的超声波换能器发出超声波信号并经过该组件内的导向镜90度导向后，通过流体介质沿着流体流动相反的方向，传播到流量壳体上游的另一个超声波换能导向组件，并经过该组件内的导向镜再次的90度导向后，由流量壳体上游的超声波换能导向组件中的超声波换能器接收到超声波信号。超声波由下游的超声波换能导向组件发射到上游超声波换能导向组件接收所需要的时间称为逆流时间T-。
由于流量壳体内部的流体介质流动方向是一定的，上述顺流时间T+和逆流时间T-都体现了介质流速的影响，顺流时间T+与逆流时间T-相减得到的时间差ΔT就反映了流过超声波流量测量装置的流体介质的流速。不同的介质流速所对应的顺流时间T+和逆流时间T-是不应一样的，时间差ΔT也不相同。这样根据该顺流时间T+和逆流时间T-就可以测量流过本发明的超声波流量测量装置的流量。
实施例二
如图5到图11所示，该实施例中的超声波流量测量装置也包括流量壳体1和两个相匹配的超声波换能导向组件3，其中流量壳体1与流量管道(图中未示出)连接，但其连接方式是法兰式连接，如图6的侧视图所示，在流量壳体1的侧面设置有螺丝孔7，所述流量壳体1即通过该螺丝孔7和所述流量管道用螺丝连接，所述流量壳体1和流量管道之间也可以安装密封圈，这样可以提高密闭性。其余结构和实施例一相同，在此不赘述。
该实施例中的测量装置在工作时，两个超声波换能导向组件交替工作在发射和接收状态。其测量方法和实施例一相同，在此不赘述。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1、一种超声波流量测量装置，包括流量壳体，与流量管道连接，其特征在于：还包括两个相匹配的超声波换能导向组件，所述超声波换能导向组件通过所述流量壳体上设置的安装孔插入到所述流量壳体中；
所述超声波换能导向组件包括超声波换能器、导向镜和支架，所述支架插入到所述安装孔中，在所述支架的上端设置有插入槽，所述超声波换能器插在该插入槽中，所述导向镜嵌入在所述支架下端的开口处，在所述支架上、与所述导向镜对应的位置设置有射流孔。
2、根据权利要求1所述的超声波流量测量装置，其特征在于：还包括压紧块，设置在所述安装孔的上面，将所述超声波换能导向组件固定在所述流量壳体上。
3、根据权利要求2所述的超声波流量测量装置，其特征在于：还包括上压紧盖和下压紧盖，所述上压紧盖将所述超声波换能器固定在所述插入槽中，所述下压紧盖将所述导向镜固定在所述支架下端的开口处。
4、根据权利要求1至3任一权利要求所述的超声波流量测量装置，其特征在于：还包括测量管，设置在所述流量壳体的内壁，位于两个超声波换能导向组件之间。
5、根据权利要求4所述的超声波流量测量装置，其特征在于：所述超声波换能导向组件水平方向放置，所述导向镜表面与水平面垂直。
6、根据权利要求1至3任一权利要求所述的超声波流量测量装置，其特征在于：在所述支架上、与所述射流孔对应的位置设有分流孔。
7、根据权利要求4所述的超声波流量测量装置，其特征在于：在所述支架上、与所述射流孔对应的位置设有分流孔。
8、根据权利要求1至3任一权利要求所述的超声波流量测量装置，其特征在于：还包括密封圈，安装在所述换能导向组件和所述安装孔之间。
9、根据权利要求4所述的超声波流量测量装置，其特征在于：还包括密封圈，安装在所述测量管和所述流量壳体内壁之间。
10、根据权利要求1至3任一权利要求所述的超声波流量测量装置，其特征在于：所述流量壳体与所述流量管道螺纹或法兰式连接。
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