CN105716744B - 一种超声波热量表管道及超声波热量表 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超声波热量表管道，包括依次连接的进水管段(1)、测量管段(3)和出水管段(2)，测量管段(3)用于安装上游换能器(4)和下游换能器(9)，测量管段(3)内壁固定有用于反射超声波信号的反射面，所述的反射面与测量管段(3)轴向的夹角为锐角，且反射面的法线与测量管段(3)内壁所在平面或内壁的切面的夹角均为锐角，上游换能器(4)发出的超声波信号经反射面反射，再由测量管段(3)内壁多次反射后到达下游换能器(9)，超声波信号沿测量管段(3)轴向呈螺旋式传播。与现有技术相比，本发明热量表管道具有螺旋式声程，延长超声波的传播路径，减小误差，更准确地反映流体的流速，提高热量计量准确度。

Description

一种超声波热量表管道及超声波热量表
技术领域
本发明涉及一种热量表，尤其是涉及一种超声波热量表管道及超声波热量表。
背景技术
随着经济的发展与生活水平的提高，人们对供热使用热量表的计量精确度的要求也越来越高。按照热量表流计结构和原理不同，热量表主要分为机械式、电磁式和超声波式等种类。由于机械式热量表易磨损和堵塞等缺陷，所以目前超声波热量表已逐渐替代机械式热量表。基于热量表的应用现状和人们的生活需求，超声波热量表已逐渐成为热量表应用的发展趋势。
但现有超声波热量表技术方案及应用仍存在一些问题，其中最主要的问题是测量不精确，原因主要在于测量管段，内壁超声波反射效果差，声程不合理，以及由于流体在管道流动的时候，从管道横截面来看中心处的流速最大，然后往圆周方向递减，实际流场比模型更为复杂，流速分布非对称性更为严重，如果超声波声程只通过流道中心线，会严重影响热量表计量精确性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超声波信号声程长、误差小、计量精确的超声波热量表管道及超声波热量表。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种超声波热量表管道，包括依次连接的进水管段、测量管段和出水管段，所述的测量管段用于安装上游换能器和下游换能器，其特征在于，所述的测量管段内壁固定有用于反射超声波信号的反射面，所述的反射面与测量管段轴向的夹角为锐角，且反射面的法线与测量管段内壁所在平面或内壁的切面的夹角均为锐角，上游换能器发出的超声波信号经反射面反射，再由测量管段内壁多次反射后到达下游换能器，超声波信号沿测量管段轴向呈螺旋式传播。
所述的测量管段包括压盖和壳体，所述的压盖和壳体通过螺钉连接。
所述的反射面设置在压盖上。
所述的压盖和壳体之间设有密封垫。
所述的测量管段内壁横截面呈方形。
所述的反射面设有两个，包括用于反射上游换能器发出的超声波信号的第一反射面和用于将超声波信号反射给下游换能器的第二反射面。
所述的测量管段上设有上游换能器安装孔和下游换能器安装孔。
一种带有超声波热量表管道的超声波热量表，其特征在于，所述的超声波热量表包括超声波热量表管道和分别设置在所述超声波热量表管道上的上游换能器和下游换能器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)测量管段内壁固定有用于反射超声波信号的反射面，反射面与测量管段轴向的夹角为锐角，且反射面的法线与测量管段内壁所在平面或内壁的切面的夹角均为锐角，上游换能器发出的超声波信号经反射面反射，再由测量管段内壁多次反射后到达下游换能器，超声波信号沿测量管段轴向呈螺旋式传播。螺旋式声程增加了测量量程，使超声波的传播路径能穿越横截面更多的面积，减小误差，更准确地反映流体的流速，提高热量计量准确度。
(2)压盖和壳体通过螺钉连接，为可拆卸结构，反射面设置在压盖上，从而通过安装带有不同角度的反射面即可调整超声波声程，适用于不同环境和不同精度的检测需要；方便管道的检修。
(3)压盖和壳体之间设有密封垫，密封性能好。
(4)测量管段内壁横截面呈方形，即内壁为平面，利于控制超声波声程，便于反射面角度的设计。
(5)反射面设有两个，包括用于反射上游换能器发出的超声波信号的第一反射面和用于将超声波信号反射给下游换能器的第二反射面，两个反射面角度相配合，使下游换能器能垂直接收超声波信号，提高信号传输效率。
附图说明
图1为本发明超声波热量表的主视结构示意图；
图2为图1所示超声波热量表的剖视图；
图3为本发明超声波热量表螺旋形声程示意图；
附图标记：
1为进水管段；2为出水管段；3为测量管段；4为上游换能器；5为螺钉；6为密封垫；7为压盖；8为壳体；9为下游换能器；10为第一反射面；11为第二反射面；12为上游换能器安装孔；13为下游换能器安装孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示的一种超声波热量表管道，包括依次连接的进水管段1、测量管段3和出水管段2，所述的测量管段3用于安装上游换能器4和下游换能器9。所述的测量管段3内壁固定有用于反射超声波信号的反射面，包括用于反射上游换能器4发出的超声波信号的第一反射面10和用于将超声波信号反射给下游换能器9的第二反射面11，两个反射面与测量管段3轴向的夹角为锐角，且反射面的法线与测量管段3内壁所在平面或内壁的切面的夹角均为锐角。
测量管段3包括压盖7和壳体8，所述的压盖7和壳体8通过螺钉5连接，压盖7和壳体8之间设有密封垫6，两个反射面与压盖7一体机加工成型。当两个反射面或壳体8内壁存有水垢时，把压盖7和密封垫6取下，方便对两个反射面和壳体8内壁清洗。通过安装带有不同角度的反射面即可调整超声波声程，适用于不同环境和不同精度的检测需要；方便管道的检修。
测量管段3内壁横截面呈方形。测量管段3上设有上游换能器安装孔12和下游换能器安装孔13。
实施例2
将实施例1所述的超声波热量表管道运用于超声波热量表，如图1所示，将上游换能器4和下游换能器9分别安装于上游换能器安装孔12和下游换能器安装孔13中。由于测量管段3内壁横截面呈方形，上游换能器4和下游换能器9装好后，其信号接收面与测量管段3的内壁平行。
上游换能器4发出的超声波信号与测量管段3内壁垂直，首先经第一反射面10反射。由于第一反射面10与测量管段3轴向的夹角为锐角而非垂直，因此第一反射面10反射出的超声波信号有一个沿轴向传播的分量，使超声波信号在测量管段3中前进；由于第一反射面10的法线与测量管段3内壁所在平面的夹角均为锐角而非平行，因此第一反射面10反射出的超声波信号有一个平行于测量管段3横截面的分量，使超声波信号能轮流到达测量管段3的四个内壁平面。由此形成螺旋式的声程。
超声波信号最后经第二反射面11反射到达下游换能器9。通过第一反射面10和第二反射面11的角度相配合，可使下游换能器9垂直接收超声波信号，即单位面积接收的信号量最大，从而提高信号传输效率。
如图2、图3所示，上游换能器4发出的超声波信号经第一反射面10反射，再由测量管段3内壁多次反射，最后经第二反射面11反射后到达下游换能器9，超声波信号沿测量管段3轴向呈螺旋式传播，螺旋式声程增加了测量量程，使超声波的传播路径能穿越横截面更多的面积，减小误差，更准确地反映流体的流速，提高热量计量准确度。
图2和图3中的箭头表示超声波声程。
实施例3
与实施2不同的是，测量管段3的内壁横截面为圆形，反射面的法线与测量管段3内壁的切面的夹角均为锐角，同样可实现超声波信号螺旋式的传播。
其余与实施例2相同。

Claims (7)

1.一种超声波热量表管道，包括依次连接的进水管段(1)、测量管段(3)和出水管段(2)，所述的测量管段(3)用于安装上游换能器(4)和下游换能器(9)，其特征在于，所述的测量管段(3)内壁固定有用于反射超声波信号的反射面，所述的反射面设有两个，包括用于反射上游换能器(4)发出的超声波信号的第一反射面(10)和用于将超声波信号反射给下游换能器(9)的第二反射面(11)，所述的反射面与测量管段(3)轴向的夹角为锐角，且反射面的法线与测量管段(3)内壁所在平面或内壁的切面的夹角均为锐角，上游换能器(4)发出的超声波信号经反射面反射，再由测量管段(3)内壁多次反射后到达下游换能器(9)，超声波信号沿测量管段(3)轴向呈螺旋式传播。
2.根据权利要求1所述的一种超声波热量表管道，其特征在于，所述的测量管段(3)包括压盖(7)和壳体(8)，所述的压盖(7)和壳体(8)通过螺钉(5)连接。
3.根据权利要求2所述的一种超声波热量表管道，其特征在于，所述的反射面设置在压盖(7)上。
4.根据权利要求2所述的一种超声波热量表管道，其特征在于，所述的压盖(7)和壳体(8)之间设有密封垫(6)。
5.根据权利要求1所述的一种超声波热量表管道，其特征在于，所述的测量管段(3)内壁横截面呈方形。
6.根据权利要求1所述的一种超声波热量表管道，其特征在于，所述的测量管段(3)上设有上游换能器安装孔(12)和下游换能器安装孔(13)。
7.一种带有如权利要求1～6任一所述的超声波热量表管道的超声波热量表，其特征在于，所述的超声波热量表包括超声波热量表管道和分别设置在所述超声波热量表管道上的上游换能器(4)和下游换能器(9)。
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