CN103868625A - 一种超声波热量表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波热量表，包括密封连接的基表和管段，管段的进口端和出口端与供热系统的管道连接，管段设有两个外接端口，端口内分别设有密封安装的换能器，管段中部每个换能器正对的位置分别设有固定安装的超声波反射器，超声波反射器具有与水平面保持一定角度的反射面，两个超声波反射器的反射面正对设置；超声波反射器为空心的柱状体，超声波反射器与跟其对应的换能器同轴，超声波反射器的反射面为椭圆反射面，两个超声波反射器的反射面的中心连线与管段中部内腔轴线重合。本发明的超声波热量表的管段内设置空心的超声波反射器以减少超声波在传递过程中的能量损失。在一定条件下降低了超声波热量表整体功耗并提高了测量数据的准确性。

Description

一种超声波热量表

技术领域

本发明涉及热交换领域，更具体的说，涉及一种超声波热量表。

背景技术

超声波热量表是利用发射与接收超声波，通过测量超声波在顺、逆流的时间差计算流速的。一般情况下，超声波热量表是采用压电陶瓷片的压电效应和逆压电效应将电信号转换为超声波信号，经过管段中流动的水后，再将超声波信号转换为电信号。超声波热量表的工作环境是高温、高压、浸泡在水中的，不经过密封封装的超声波热量表，无法在这样的工作环境中正常工作。

超声波换能器的性能参数，如谐振频率，机电耦合系数，机械品质因数、阻抗特性、指向性等，都与封装工艺有关。不同的封装会导致这些电性能参数不同程度的偏移，进而影响超声波的发射与接收效率。另外，超声波热量表要在高温、高压、浸泡在水中等恶劣的工作环境中工作，而这些外界环境因素会严重影响到超声波热量表的工作性能，甚至会影响超声波热量表的使用寿命。

现有的超声波热量表因长期浸泡在水中或在湿度较大的环境中工作，且容易受外界环境的高温、高压以及静电的影响，信号准确率低且寿命较短。

发明内容

本发明的目的之一在于：为解决上述现有技术所述的缺陷提供一种寿命长、信号准确率高的超声波热量表。

本发明为解决上述现有技术的缺陷，提供了一种超声波热量表，包括密封连接的基表和管段，所述管段的进口端和出口端与供热系统的管道连接，所述管段设有两个外接端口，所述端口内分别设有密封安装的换能器，所述管段中部每个换能器正对的位置分别设有固定安装的超声波反射器，所述超声波反射器具有与水平面保持一定角度的反射面，所述两个超声波反射器的反射面正对设置；所述超声波反射器为空心的柱状体，所述超声波反射器与跟其对应的换能器同轴，所述超声波反射器的反射面为椭圆反射面，两个超声波反射器的反射面的中心连线与管段中部内腔轴线重合。

优选地，所述管段设有两个外接端口，所述管段的进口端和出口端与供热系统的管道连接，其特征在于，所述管段的中部内部通径小于其进口端和出口端的内部通径，所述超声波热量表还包括固定安装在管段内腔进口处的整流器，所述整流器上设有至少一个通孔。

本发明的超声波热量表通过缩颈提高量程范围的管段内流体流速以减少量程范围的管段内流体为层流状态的几率，并配合使用整流器增加量程范围的管段内流体的扰动进一步降低了量程范围的管段内流体为层流状态的几率，使得实际测得的流体流速更接近真实流速，提高了测量数据的准确性。

优选地，所述换能器包括压电陶瓷片和封装所述压电陶瓷片的外壳和底座，所述外壳为一端开口的壳体，所述壳体内侧底部涂有粘胶，所述压电陶瓷片与所述外壳之间通过所述粘胶连接，所述外壳的底部为向下凹陷的弧面底部，所述粘胶中间靠近轴心的位置较厚，边缘远离轴心的位置慢慢变薄；

所述压电陶瓷片上焊接有正、负极引线，所述压电陶瓷片封装在所述底座中，所述压电陶瓷片的正、负极引线从所述底座的底部引出，所述底座的底部填充有灌封胶将所述引线固定住并将所述压电陶瓷片密封封装，所述压电陶瓷片和灌封胶之间留有空腔。

本发明的超声波热量表的换能器通过使用具有弧面的外壳进行封装，不仅解决了因粘胶分布不均、粘胶中的气泡等问题而导致超声波信号失真，且中间厚度较大的粘胶还减缓了外界流体对换能器的压力，降低了压电陶瓷片因外界压力而破碎的几率，灌封胶则彻底将压电陶瓷片上的焊点与外界环境隔绝开避免其受到环境湿度的影响，灌封胶和压电陶瓷片之间的空腔则避免了超声波信号进一步向外传播，从而减缓了外界高温、高压对超声波热量表的工作性能的干扰，并提高了超声波回波信号的清晰度，延长了超声波热量表的使用寿命并提高了超声波热量表的测量数据的准确性。

优选地，所述换能器与端口的安装接触面上设有第二密封圈；所述外接端口通过封盖密封封装，所述封盖内灌注有将所述换能器密封封装的灌封胶；所述换能器与端口的侧壁为间隙配合，所述换能器与端口侧壁的间隙之间填充有灌封胶。

优选地，所述端口与所述管段内腔的连接处设有台阶状的肩部，所述换能器与所述肩部压紧接触，所述换能器与所述肩部的安装接触面之间设有处于压缩状态的第二密封圈；所述换能器和封盖之间设有隔离板，所述隔离板和封盖围合的空间灌注有灌封胶。

优选地，所述两个端口内的换能器的引线通过所述防水电缆线与控制模块连接，所述引线与防水电缆线固定连接，所述超声波热量表还包括连接基表和管段的密封连接部，所述密封连接部包括连接座和连接盖，所述连接座和连接盖之间密封连接，两者的安装接触面上设有处于压缩状态的第三密封圈，所述换能器的引线与防水电缆线的接头在所述连接部的内部空腔中，所述空腔内注满灌封胶。

优选地，所述密封连接部设有防水电缆线出口，所述防水电缆线出口设有电缆线密封圈，所述密封圈内设通孔，所述电缆线密封圈的通孔一端端口处的内部通径小于其另一端端口处的内径，所述防水电缆线从所述电缆线密封圈的通孔穿过；所述连接座与封盖固定连接，所述连接盖与所述基表的下盖固定连接；所述连接座和连接盖之间通过螺纹连接的方式固定连接，所述连接座和连接盖的安装接触面上、螺纹周围的位置分别设有螺纹密封圈，所述螺纹密封圈与第三密封圈为一体结构。

优选地，所述密封连接部设有引线进口，所述换能器引线从封盖中穿入密封连接部的空腔中，所述密封连接部的引线进口和封盖的引线出口都填充有灌封胶，密封连接部与封盖之间的引线被灌封胶完全包裹。

优选地，所述管段的中部内部通径与其进口端的内径的比值为缩颈比S，则S的取值范围为0.5≤S≤0.8；所述整流器为圆柱状部件，其外轮廓尺寸与所述管段进口端的内径相匹配，所述整流器上的通孔在整流器的横截面上对称分布。

优选地，所述基表包括盒体和密封固定安装盒体内的控制模块，所述盒体包括上盖和下盖，所述上盖和下盖之间密封固定连接，所述上盖和下盖的安装接触面设有处于压缩状态的第一密封圈，所述换能器与控制模块连接的防水电缆线穿过所述基表的盒体；

所述盒体上开设有安装孔，所述安装孔中安装有处于压缩状态的弹性材质的电缆线密封圈，所述密封圈内设通孔，所述电缆线密封圈的通孔一端端口处的内径小于其另一端端口处的内径，所述防水电缆线从所述电缆线密封圈的通孔穿过；

所述控制模块包括一块PCB板，所述PCB板焊接有电子元器件的表面覆盖有灌封胶以保护PCB板的印刷电路和电子元器件的引脚。

本发明的超声波热量表在所有容易进水的地方都采用密封圈加灌封胶的多重防水的方式进行封装，密封圈和灌封胶本身可以起到密封的作用，而密封圈和灌封胶本身所具有的弹性和隔热性能则进一步加强了本发明的封装工艺和封装结构抵御高温高压对超声波热量表的影响。从而延长了超声波热量表的使用寿命并提高了超声波热量表的测量数据的准确性。

本发明的超声波换能器在具体使用的过程中具有以下有益效果：

本发明的超声波热量表通过使用空心柱状体的超声波反射器：第一，超声波反射器具有反射面，延长了超声波在量程范围内的传递长度，提高了顺逆流时差的精确度，进而使得实测流量数据的精确度得以提高；第二，超声波反射器内部为空腔，超声波信号不会在超声波反射器中进一步传播，而是绝大部分超声波信号都通过反射面反射出去，能量损失大为降低，后期接收到的超声波信号能量较高，信号准确率得以提高，进一步提高了测量数据的准确性；第三，因超声波的发射与接收是通过另外的控制模块控制的，为了减少功耗，换能器发射的超声波能量是在一定范围内受到严格控制的，但是控制模块对接收到的超声波能量有要求，因此空心的超声波反射器在一定程度上实现了降低超声波热量表的整体功耗的作用。

附图说明

图1所示为本发明的超声波热量表具体实施方式的轴侧示意图；

图2所示为本发明的超声波热量表的基表部分的具体实施方式的爆炸示意图；

图3所示为本发明的超声波热量表的管段部分的具体实施方式的爆炸示意图；

图4所示为本发明的超声波热量表的电缆线密封圈安装示意图的局部剖视图；

图5所示为本发明的超声波热量表的防水电缆线的密封安装结构的局部剖视图；

图6所示为本发明的超声波热量表的换能器的密封安装结构的具体实施方式的局部剖视图；

图7所示为本发明的超声波热量表的压电陶瓷片的具体实施方式的俯视图；

图8所示为本发明的超声波热量表的焊接有防水电缆线的压电陶瓷片的具体实施方式的主视图；

图9所示为本发明的超声波热量表的压电陶瓷片安装到换能器底座的具体实施方式的剖视示意图；

图10所示为本发明的超声波热量表的换能器的外壳中滴入粘胶的具体实施方式的剖视示意图；

图11所示为本发明的超声波热量表的换能器的压电陶瓷片封装上盒体的具体实施方式的剖视示意图；

图12所示为本发明的超声波热量表的换能器的具体实施方式的剖视示意图；

图13所示为图12中D部分的局部放大示意图；

图14所示为本发明的超声波热量表的管段部分的具体实施方式的剖视示意图；

图15所示为本发明的超声波热量表的密封连接部的爆炸示意图；

图16所示为本发明的超声波热量表的整流器的第一具体实施方式的轴侧示意图；

图17所示为本发明的超声波热量表的整流器的第一具体实施方式的主视图；

图18所示为图17中所示的A-A方向的剖视图；

图19所示为本发明的超声波热量表的整流器的第二具体实施方式的轴侧示意图；

图20所示为本发明的超声波热量表的整流器的第二具体实施方式的主视图；

图21所示为图20中所示的B-B方向的剖视图；

图22所示为本发明的超声波热量表的整流器的第三具体实施方式的轴侧示意图；

图23所示为本发明的超声波热量表的整流器的第三具体实施方式的主视图；

图24所示为图23中所示的C-C方向的剖视图；

图25所示为超声波在换能器的外壳中的能量衰减率与外壳厚度的关系曲线示意图。

具体实施方式

本发明的超声波热量表的管段内设置空心的超声波反射器延长了超声波信号在量程范围内的传递路程并减少超声波在传递过程中的能量损失。在一定条件下降低了超声波热量表整体功耗并提高了测量数据的准确性。下面通过附图详细介绍本发明的超声波热量表。

本说明书中的方位名词都是针对附图中所示的方位，不对本发明的技术方案构成局限。

如图1-图3所示为本发明的超声波热量表，包括密封连接的基表和管段3，实际使用的时候管段的进口端和出口端与供热系统的管道连接。

本发明的超声波热量表的基表包括盒体和密封固定安装在盒体内的控制模块。管段设有两个外接端口301，端口内分别设有密封安装且与控制模块电连接的换能器5，换能器5与控制模块连接的防水电缆线500穿过基表的盒体。

如图14所示，管段3的中部303内部通径小于其进口端306的内部通径，管段的中部303的内部通径与其进口端306的内部通径的比值为缩颈比S，则S的取值范围为0.5≤S≤0.8。

超声波热量表的管段采用缩颈的方法以提高流体在管段的量程范围内的流速，在一定范围内降低了量程管段内流体出现层流状态的几率。

流体在系统中是通过泵压等方式对流体施加压力而产生流动的。流体在管道系统中流动的过程中会产生压力损失，管段的压损分为沿程压力损失与局部压力损失。沿程压力损失是因为流体在沿流程受到的摩擦阻力，与流程长度成正比，所以也叫长度损失。局部阻力损失当流体截面大小、形状和方位沿流向有急剧的变化时，在局部区域内产生阻力而造成的压力损失。因此，过度的缩颈则会导致超声波热量表的管段内的压损过大。限制缩颈比例保持在一定范围内则使得缩颈带来的管段压损保持在标准范围内而不会破坏整个供暖系统的流体压力平衡，进一步提高了测量数据的准确性。

超声波热量表还包括固定安装在管段内腔进口端306的整流器304，整流器304上设有至少一个通孔。具体的，如图16-图24所示，整流器304为圆柱状部件，其外轮廓尺寸与管段进口端的内径相匹配，整流器304上的通孔在整流器304的横截面上成轴对称分布。

实际加工过程中，整流器304的通孔的具体形状不限，具体数量也不受限。理论上来说，整流器304的任一横截面上通孔总的面积之和占的所在横截面面积的比例越大越好，这样整流器304对于流体流速的实际影响就越小。整流器304的通孔的数量越多越好，通孔的数量越多，实际进入管段中部被测量的流体流速在管段中部横截面的任意位置的流速越相近，使得实际测得的流体流速与供暖系统中流体的真实流速越接近。

如图3和图14所示，管段3内每个换能器5正对的位置分别设有固定安装的超声波反射器（305、307），超声波反射器（305、307）与跟其对应的换能器5大致同轴，超声波反射器（305、307）具有与水平面保持一定角度的反射面（315、317），两个超声波反射器的反射面（315、317）正对设置。

本发明的超声波热量表通过使用具有反射面的超声波反射器，且反射面位于量程管段的中心位置，反射面的使用增加了一定量程内的超声波传递路径的长度，提高了测量数据的精度；而且在管段中，越靠近中心位置的流体流速越大，出现层流状态的几率越低，且不易结垢，进一步提高了测量数据的准确性。

具体的，在管段中部缩颈处的量程段内的进口端和出口端分别设有超声波反射器（305、307）的安装座（325、327）。其中，第一超声波反射器305固定安装在第一安装座325中，第二超声波反射器307固定安装在第二安装座327中。

进一步的，超声波反射器（305、307）为空心的柱状体，超声波反射器的反射面（315、317）为椭圆反射面。两个超声波反射器（305、307）的反射面（315、317）的中心连线与管段中部内腔轴线基本重合。即管段中部内腔轴线分别与两个超声波反射器（305、307）的轴线相交且垂直。

空心的超声波反射器阻止了超声波在反射器内部的继续传播，降低了超声波在反射过程中的能量损失。在实现获取同等幅值的超声波回波信号的前提下，空心柱状的超声波反射器降低了超声波热量表的整体功耗。

与此同时，本发明的超声波热量表通过使用空心柱状体的超声波反射器，使得超声波信号在超声波反射器中的能量损失大为降低，后期接收到的超声波信号能量较高，信号准确率得以提高，提高了测量数据的准确性。

优选地，超声波反射器（305、307）与跟其对应的换能器同轴，同轴度在±0.05mm的范围内， 两个超声波反射器的反射面的中心连线与管段中部内腔轴线重合度在±0.05mm的范围内。

超声波反射器的反射面（315、317）为椭圆反射面，两个超声波反射器的反射面（315、317）的短轴与两个超声波反射器的反射面的中心连线大致垂直，两个反射面的长轴与两个超声波反射器的反射面的中心连线所成的锐角的角度相等。

优选的，反射面（315、317）的长轴与两个超声波反射器的反射面的中心连线所成的角度K、L大致为45度，具体为45±0.5度。主要通过以下方式控制精度：一是通过安装的工装控制，二是通过加工方式控制，三是通过机床加工精度控制。

具体的，超声波反射器内壁对应反射面的侧面大致与反射面平行，以提高超声波信号被反射出去的几率。

如图3和图6所示，端口304与管段内腔的连接处设有台阶状的肩部404，换能器5与肩部404压紧接触，超声波反射器（305、307）的轴线垂直于换能器5与肩部的安装接触面所在的平面，且两个端口的肩部404分别与换能器5的安装接触面所在的平面大致保持在同一平面内，肩部404的安装接触面的加工精度在±0.05mm的范围内。

如图7至图13所示本发明超声波热量表的换能器包括压电陶瓷片507和封装压电陶瓷片507的外壳509和底座510。外壳509为一端开口的壳体，壳体内侧底部涂有粘胶508，压电陶瓷片507与外壳509之间通过粘胶508连接，外壳509内侧的底部为向下凹陷的弧面底部，也可以说外壳509底部的外侧为略微向外凸出。

本发明的换能器通过采用有弧面的外壳封装压电陶瓷片，一方面外壳的弧面结构减小了超声波在穿过外壳的过程中的能量损失；另一方面垂直于压电陶瓷片的压力到达外壳的弧面后分解为延半径方向和垂直于半径方向的两个力，消掉部分压力，减弱了外部对换能器的垂直方向的压力。且外壳和压电陶瓷片的圆心附近两者之间的粘胶厚度因弧面的设置而增大，对外界的压力起到了极大的缓冲作用，从而可以避免压电陶瓷片因外界压力过大而损坏。

具体的，本发明的具体实施方式中外壳509为金属制品部件，比如H59铜。外壳509中声音传播的速度为V，用户选定的超声波频率为f，外壳509的厚度为H，则H≤V/2f。

超声波的发射与接收是通过另外的控制模块控制的，为了减少功耗，换能器发射的超声波能量是在一定范围内受到严格控制的，但是控制模块对接收到的超声波能量有要求。因为压电陶瓷片封装外壳具有声阻抗，超声波在传播过程中会有能量损失，压电陶瓷片所采用的封装外壳的厚度越大，超声波在传递过程中的能量损失越大。而外壳的厚度不可能做的无限小。如图25所示，当外壳的厚度小于或等于超声波的半波长，即V/2f的长度时，超声波在传递过程中能量损失能控制在10%范围内，测量的结果会比较准确。

另外，本发明的具体实施方式中，外壳509也可以为不锈钢材质部件，比如316L不锈钢。并使压电陶瓷片507与外壳509的底部之间在中间部位容纳粘胶的距离大于压电陶瓷片507与外壳509的底部在外端的距离h。优选地，如图13所示，压电陶瓷片507与外壳509在外端的距离h≥0.1mm，粘胶中的气泡减少使得超声波在外壳509中传递的过程中能量损失进一步降低，且外界对换能器的压力在外壳509和粘胶508的弹性形变中被抵消掉，极大地降低了压电陶瓷片507在外界压力的作用下被压碎的概率。

具体的，本发明的换能器的具体实施方式中粘胶508为硅胶。本发明的换能器将现有技术的导电胶换成弹性好、流动性好、导热性能不好的硅胶，降低了外界高温和静电对压电陶瓷片的影响。流动性好的硅胶在滴入外壳中时会自动流入凹面内，避免了粘胶分布不均，且流动性好的硅胶还能极大地降低粘胶中的气泡含量。从而避免了超声波在传递过程中因粘胶分布不均或粘胶中的气泡而使得超声波信号失真。具体硅胶滴入的量根据外壳的尺寸大小进行确定，并进行计量，从而保证产品的一致性。

上述压电陶瓷片上焊接有正、负极引线（502、501），压电陶瓷片507封装在底座中，压电陶瓷片507的正、负极引线（502、501）分别从底座的底部引出，底座的底部填充有灌封胶4将引线（502、501）固定住并将压电陶瓷片507密封封装。本发明的换能器中采用灌封胶将压电陶瓷片完全密封封装在底座中使得换能器能适应各种高温高压潮湿的恶劣工况。

具体的如图9所示，本发明的底座510为两端开口的筒状结构，底座的一端开口设有两个引线柱503。压电陶瓷片507的正、负极引线（502、501）分别缠绕固定或通过焊接固定在两个引线柱503上。底座5内部设置有向内延伸的凸缘506，凸缘506上方为填充灌封胶的第二空腔504，凸缘下方为第一空腔505，凸缘506上还设置有供正负极引线通过的通孔部，压电陶瓷片507安装在第一空腔505中，第二空腔504中为灌入的灌封胶4。压电陶瓷片507并没有完全充满整个第一空腔505。本发明的换能器中压电陶瓷片和灌封胶之间还留有空腔，这个空腔是用于阻止超声波继续沿相同方向传播。

实际使用的时候，给压电陶瓷片一个固定数值的电压，压电陶瓷片就会随电压和频率的变化产生机械变形，从而向外发出超声波，即把电信号转化成超声波信号。或者当压电陶瓷片受到一定压力并产生振动的时候，压电陶瓷片会产生电荷向外发出电信号，即把力转化为电信号。

上述换能器的封装工艺包括以下步骤：

步骤a）如图9所示，将引线分别焊接到压电陶瓷片的正、负极；

步骤b）如图10所示，将焊接有引线的压电陶瓷片装入底座中，并将引线穿出底座的通孔部；

步骤c）如图11所示，在外壳的底部滴入一定体积的粘胶；

步骤d）如图12所示，待粘胶流入底部后将封装有底座的压电陶瓷片装入外壳使得压电陶瓷片和外壳紧密粘合；

步骤e）如图13所示，从底座开口部注入灌封胶，直至将所述底座的开口封住。

特别的，上述工艺步骤的顺序还可以是：步骤a）、步骤b）、步骤e）、步骤c）、步骤d）。

进一步的，上述步骤c）具体包括：

将所述外壳水平放置，在所述外壳的底部与侧壁连接处519匀速滴入一圈一定体积的粘胶，待所述粘胶自动流入所述外壳的弧面内并在弧面内形成均匀分布的中间厚四周薄的一层粘胶层。

本发明的换能器封装工艺使得换能器的压电陶瓷片得以密封封装；不受外界高压、高温和静电的影响；且超声波在换能器中传播的能量损失小，能最大化的保证超声波信号的准确接收。使得换能器可以在恶劣工况中长时间正常工作。

具体使用的时候，其中一个换能器接到一个电压信号，将电压信号转换成超声波信号，超声波信号在水中逆流/顺流经过反射到达第二个换能器，超声波到达第二个换能器的外壳时对外壳产生一定压力，对第二个换能器的压电陶瓷片产生一个作用力是的第二个换能器将接收到的超声波信号转化成电信号。与此同时第二个换能器也进行上述工作步骤。超声波在水中顺流/逆流到达第一换能器。通过比较两个换能器接收到电压信号之间的时差，根据超声波在水中顺逆流的速度即可计算出水流速度，从而计算出水流量，再根据水的及时温度计算出用户所使用的热量。

具体的，实际加工过程中换能器5的引线不会加工的太长，在具体使用的时候，两个端口（301、302）内的换能器5的引线（501、502）通过防水电缆线500与控制模块连接，引线（501、502）与防水电缆线500固定连接。在本实施例中，防水电缆线内包括至少四股相互隔绝的子线，分别与换能器5的引线和PCB板403的相应部分固定连接。

基表的盒体包括上盖411和下盖421，上盖411和下盖421之间密封固定连接。本实施例中，上盖411和下盖421之间通过螺栓连接的方式固定连接，实际使用过程中也可以使用其它固定连接的方式实现固定连接。上盖411和下盖421的安装接触面设有处于压缩状态的第一密封圈401。

基表的外壳上开设有安装孔，如图4和图5所示，下盖421的安装孔中安装有处于压缩状态的弹性材质的电缆线密封圈431，密封圈内设通孔，电缆线密封圈431的通孔一端端口处的内径小于其另一端端口处的内径，防水电缆线500从电缆线密封圈431的通孔穿过，从而实现密封的效果。

具体的，如图3所示，换能器5与端口（301、302）的安装接触面上分别设有第二密封圈405；外接端口通过封盖406密封封装，封盖406内灌注有将换能器密封封装的灌封胶；换能器5与端口（301、302）的侧壁（311、312）为间隙配合，换能器5与端口侧壁（311、312）的间隙之间填充有灌封胶。

具体的，如图3和图6所示，端口（301、302）与管段3内腔的连接处设有台阶状的肩部404，换能器5与肩部404压紧接触，换能器5与肩部404的安装接触面之间设有处于压缩状态的第二密封圈405；换能器5和封盖406之间设有隔离板，隔离板和封盖406围合的空间灌注有灌封胶。

在本实施例中，换能器5和封盖406之间从上到下依次设有金属盖板416和塑料盖板426。端口（301、302）的端部分别设有封盖安装台（321、322）。金属盖板416固定安装在封盖安装台（321、322）上，塑料盖板426安装在金属盖板416和换能器5之间。

金属盖板416和塑料盖板426中间部分对应换能器引线柱的部分开设有通孔。封盖406固定安装在金属盖板416上，封盖406和金属盖板416之间形成的空腔内填充有灌封胶。封装的时候从封盖406顶部的引线出口中灌入灌封胶，灌封胶向下流动充满端口内剩余的空隙，以实现二次密封和防震的作用。

控制模块包括一块PCB板403和显示屏413，控制模块与电源402电连接。PCB板403焊接有电子元器件的表面覆盖有灌封胶以保护PCB板403的印刷电路和电子元器件的引脚。

如图15所示，超声波热量表还包括连接基表和管段的密封连接部，密封连接部包括密封固定连接并形成内部空腔的连接座203和连接盖201，连接座203和连接盖201之间密封连接。两者的安装接触面上设有处于压缩状态的第三密封圈202，换能器5的引线（501、502）与防水电缆线500的接头在连接部的内部空腔中，空腔内充注灌封胶。

具体的，密封连接部设有引线进口213和防水电缆线出口223，防水电缆线出口223设有处于压缩状态的电缆线密封圈431。连接座203与封盖406固定连接，连接盖201与基表的下盖421固定连接。

实际使用过程中，基表与管段为可拆卸连接以方便用户抄表或者读取其它相关数据。本实施例中，连接盖201通过卡接部211卡接在基表的下盖421上。连接盖201上设有至少2个卡接部211，下盖421底部设有对应的卡节槽。

连接座203和连接盖201之间通过螺纹连接的方式固定连接，连接座203和连接盖201的安装接触面上、螺纹周围的位置分别设有螺纹密封圈212，优选地，螺纹密封圈212与第三密封圈202为一体结构。

进一步的，换能器引线（501、502）从封盖406中穿入密封连接部的空腔中，密封连接部的引线进口和封盖的引线出口都填充有灌封胶，密封连接部与封盖406之间的引线（501、502）被灌封胶完全包裹住。

上述灌封胶需流动性良好，能承受高温、高压，且有一定强度，在密闭的空间中也可以固化的胶。在本实施例中，灌封胶采用有固化剂的AB胶，实际加工过程中则以实际需要为准自行选择。

以上对本发明所提供的超声波热量表进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超声波热量表，包括密封连接的基表和管段，所述管段的进口端和出口端与供热系统的管道连接，其特征在于，所述管段设有两个外接端口，所述端口内分别设有密封安装的换能器，所述管段中部每个换能器正对的位置分别设有固定安装的超声波反射器，所述超声波反射器具有与水平面保持一定角度的反射面，所述两个超声波反射器的反射面正对设置；所述超声波反射器为空心的柱状体，所述超声波反射器与跟其对应的换能器同轴，所述超声波反射器的反射面为椭圆反射面，两个超声波反射器的反射面的中心连线与管段中部内腔轴线重合。

2.根据权利要求1所述的超声波热量表，其特征在于，所述管段的进口端和出口端与供热系统的管道连接，其特征在于，所述管段的中部内部通径小于其进口端和出口端的内部通径，所述超声波热量表还包括固定安装在管段内腔进口处的整流器，所述整流器上设有至少一个通孔。

3.根据权利要求2所述的超声波热量表，其特征在于， 所述换能器包括压电陶瓷片和封装所述压电陶瓷片的外壳和底座，所述外壳为一端开口的壳体，所述壳体内侧底部涂有粘胶，所述压电陶瓷片与所述外壳之间通过所述粘胶连接，所述外壳的底部为向下凹陷的弧面底部，所述粘胶中间靠近轴心的位置较厚，边缘远离轴心的位置慢慢变薄；

所述压电陶瓷片上焊接有正、负极引线，所述压电陶瓷片封装在所述底座中，所述压电陶瓷片的正、负极引线从所述底座的底部引出，所述底座的底部填充有灌封胶将所述引线固定住并将所述压电陶瓷片密封封装，所述压电陶瓷片和灌封胶之间留有空腔。

4.根据权利要求3所述的超声波热量表，其特征在于，所述换能器与端口的安装接触面上设有第二密封圈；所述外接端口通过封盖密封封装，所述封盖内灌注有将所述换能器密封封装的灌封胶；所述换能器与端口的侧壁为间隙配合，所述换能器与端口侧壁的间隙之间填充有灌封胶。

5.根据权利要求4所述的超声波热量表，其特征在于，所述端口与所述管段内腔的连接处设有台阶状的肩部，所述换能器与所述肩部压紧接触，所述换能器与所述肩部的安装接触面之间设有处于压缩状态的第二密封圈；所述换能器和封盖之间设有隔离板，所述隔离板和封盖围合的空间灌注有灌封胶。

6.根据权利要求1-5任一项所述的超声波热量表，其特征在于，所述两个端口内的换能器的引线通过所述防水电缆线与控制模块连接，所述引线与防水电缆线固定连接，所述超声波热量表还包括连接基表和管段的密封连接部，所述密封连接部包括密封固定连接并形成内部空腔的连接座和连接盖，所述连接座和连接盖之间密封连接，两者的安装接触面上设有处于压缩状态的第三密封圈，所述换能器的引线与防水电缆线的接头在所述连接部的内部空腔中，所述空腔内注满灌封胶。

7.根据权利要求6所述的超声波热量表，其特征在于，所述密封连接部设有防水电缆线出口，所述防水电缆线出口设有电缆线密封圈，所述密封圈内设通孔，所述电缆线密封圈的通孔一端端口处的内径小于其另一端端口处的内径，所述防水电缆线从所述电缆线密封圈的通孔穿过；所述连接座与封盖固定连接，所述连接盖与所述基表的下盖固定连接；所述连接座和连接盖之间通过螺纹连接的方式固定连接，所述连接座和连接盖的安装接触面上、螺纹周围的位置分别设有螺纹密封圈，所述螺纹密封圈与第三密封圈为一体结构。

8.根据权利要求6所述的超声波热量表，其特征在于，所述密封连接部设有引线进口，所述换能器引线从封盖中穿入密封连接部的空腔中，所述密封连接部的引线进口和封盖的引线出口都填充有灌封胶，密封连接部与封盖之间的引线被灌封胶完全包裹。

9.根据权利要求6所述的超声波热量表，其特征在于，所述管段的中部内部通径与其进口端的内径的比值为缩颈比S，则S的取值范围为0.5≤S≤0.8；所述整流器为圆柱状部件，其外轮廓尺寸与所述管段进口端的内部通径相匹配，所述整流器上的通孔在整流器的横截面上对称分布。

10.根据权利要求6所述的超声波热量表，其特征在于，所述基表包括盒体和密封固定安装盒体内的控制模块，所述盒体包括上盖和下盖，所述上盖和下盖之间密封固定连接，所述上盖和下盖的安装接触面设有处于压缩状态的第一密封圈，所述换能器与控制模块连接的防水电缆线穿过所述基表的盒体；

所述盒体上开设有安装孔，所述安装孔中安装有处于压缩状态的弹性材质的电缆线密封圈，所述密封圈内设通孔，所述电缆线密封圈的通孔一端端口处的内径小于其另一端端口处的内径，所述防水电缆线从所述电缆线密封圈的通孔穿过；

所述控制模块包括一块PCB板，所述PCB板焊接有电子元器件的表面覆盖有灌封胶以保护PCB板的印刷电路和电子元器件的引脚。

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