CN111044111A - 一种超声波空气流量仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波空气流量仪，其包括固定底盘、连接盖、测量管和顶盖，固定底盘包括底板及固定于底板上的连接管，连接管的中心轴线与通风管道内空气流动方向的夹角以及与底板间的夹角均为45度，测量管的两端分别封装固定有第一换能器和第二换能器，连接盖与连接管直接连接或通过连杆连接且测量管与连接管同轴，测量管位于通风管道内且测量管上开设有贯穿其迎风面和背风面的测量通道，第一换能器和第二换能器分别通过导线与设于通风管道外的变送器电连接。优点为，两换能器固定于测量管的两端,则两换能器始终处于同一条直线，不受通风管道震动影响；易于固定安装和二次更换；首次成功将超声波技术应用于暖通空调领域风量测量，填补了空白。

Description

一种超声波空气流量仪

技术领域

本发明属于暖通空调的空气流量测量领域，具体涉及一种超声波空气流量仪。

背景技术

目前在暖通空调领域，用于测量空气流量的装置，主要有热线式空气流量仪和差压式空气流量仪。其中，热线式空气流量仪在实际使用过程中容易出现故障，如测量探头断损，热线式空气流量仪的探头很细,而进气道中空气流速变化大,探头易断；维修过程中由于维修人员对此种流量计结构原理不甚了解或作业不小心,造成测量探头断损也时有发生；测量探头积垢，空气流量仪的测量探头积垢后,测量效应降低，导致测量数据不准确；当空气中的相对湿度接近结露值时经常会短路损坏测量探头，同时此类空气流量计需要定期校准，且对校准专业程度要求高，增加维护成本。差压式空气流量计只能在风速大于3m/s以上场合使用，且在长期使用后存在全压、静压测孔积尘堵塞问题，造成测量数据不准，同时翼型多点均速管的固定段或前置蜂窝均流段与通风管道采用法兰锚固连接，拆卸非常不方便，增加了维护的难度。

与以上两种空气流量仪相比，超声波空气流量仪具有非接触、测量范围广、阻力小、安装简单、无维护、高精度、重复性好、无积尘结垢引起测量不准问题等特点，是一种先进的新型空气测量仪。目前国内外超声波技术主要应用于天然气、液体计量及输配管理的流量计，没有成熟的超声波技术及产品应用于暖通空调领域测量空气流量，主要原因在于：通风管道的材质为金属卷板，本身具有一定的柔性，且在通风运行状态下，管道会产生一定的震动，导致换能器不能在一条直线上而无法保障信号接收。

发明内容

本发明提供一种超声波空气流量仪，旨在克服现有的超声波空气流量计应用于暖通空调领域进行空气流量测量时存在的诸多不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种超声波空气流量仪，其包括固定底盘、连接盖、测量管和顶盖，所述固定底盘包括用于与通风管道侧壁贴紧固定的底板及固定于所述底板上且贯穿通风管道侧壁的连接管，所述连接管的中心轴线与所述通风管道内空气流动方向的夹角以及与所述底板间的夹角相同且均为30-60度，所述测量管的两端分别通过连接盖及顶盖对应封装固定有第一换能器和第二换能器，所述连接盖与所述连接管直接连接或通过连杆连接且所述测量管与所述连接管同轴，所述测量管位于所述通风管道内且所述测量管上开设有贯穿其迎风面和背风面的测量通道，所述测量通道底端和顶端分别对应延伸至所述第一换能器和第二换能器所在处，所述第一换能器和第二换能器分别通过导线与设于所述通风管道外的变送器电连接。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述测量管平行于所述通风管道内空气流动方向的两个侧面上分别沿轴向设有T型卡槽，所述T形卡槽内卡接有翅片，所述翅片与所述T形卡槽的底壁之间形成供所述导线穿过的过线通道。

采用上述进一步结构改进的好处为，翅片与T形卡槽之间形成中空过线通道，便于导线穿过，解决了导线暴露在外面而影响产品性能和使用寿命的问题；翅片易拆装，便于检修维护。

进一步，所述翅片由横截面为弓形的长条板和对称固定于所述长条板矩形侧壁上的两个带钩长卡条组成。

采用上述进一步结构改进的好处为，卡接方便，且卡接后截面为弓形的长条板圆弧面与测量管的外壁形成一个更大的外凸的圆弧面，不易积尘积污。

进一步，所述测量管的两端分别设有固定部，两个所述固定部中心分别开设有用于放置所述第一换能器和第二换能器的凹槽，所述凹槽与所述测量通道连通。

采用上述进一步结构改进的好处为，便于两个换能器在测量管端部的安装，凹槽可以是阶梯槽，便于连接盖及顶盖连接后对相应换能器的压紧固定。

进一步，所述测量管的底端端面上设有多个卡口及多个螺栓孔，所述连接盖上设有与所述卡口及螺栓孔分别一一对应的卡块和安装孔。

采用上述进一步结构改进的好处为，连接盖与测量管对位卡接后再通过螺栓固定，连接的稳固性更好。

进一步，所述测量管的顶端端面上设有多个卡口，所述顶盖上设有与所述卡口一一对应的卡块。

采用上述进一步结构改进的好处为，顶盖受力小，仅通过卡口与卡块的配合即可保证不脱落，又可保证快速拆装。

进一步，所述连接盖底面固定向所述连接管方向延伸的卡接管，所述卡接管管壁上设有卡块，所述卡接管插入所述连接管内且所述卡块与所述连接管内壁上的卡接槽卡接固定。

采用上述进一步结构改进的好处为，卡接配合，卡块与卡接槽位置固定，保证连接后测量管倾斜角度在指定范围且测量通道在测量管侧壁上的开口正对迎风侧和背风侧。

进一步，所述底板与所述连接管由铝合金一体成型，所述底板与所述通风管道侧壁通过多个螺栓固定连接且所述底板与所述通风管道侧壁之间夹设有密封垫片。

采用上述进一步结构改进的好处为，拆装方便，密封垫片可保证通风管道内风不外泄。

进一步，所述测量通道在所述测量管的轴向方向的长度为150-350mm。

采用上述进一步结构改进的好处为，保证两个换能器之间的长度适当，满足测量要求且提高测量精度。

进一步，所述连接管的中心轴线与所述通风管道内空气流动方向的夹角为45度。

采用上述进一步结构改进的好处为，45度夹角，安装方便且有利于测量精度的提升。

进一步，所述连接管的外径为35-45mm，所述测量管的外径为25-30mm。

采用上述进一步结构改进的好处为，开孔小，有利于密封，防止渗漏风(当应用于洁净暖通空调系统空气测量时，在负压段能防止外部空气进入通风管道，引起二次污染)。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

第一和第二换能器固定于一个测量管的两端，如此则第一和第二换能器始终处于同一条直线，不受通风管道震动影响，保证测量能够顺利完成；测量管通过专用的底盘呈45度夹角固定于通风管道侧壁，不需调试，固定安装方便,插入后通过底盘固定，维护时可方便的整体拆下；底盘、连接盖、测量管及顶盖等之间的连接均是可拆卸连接，检修维护及部件更换均较方便；翅片与测量管侧壁上的T形卡槽间形成中空的过线通道，便于换能器导线走线；换能器材料为陶瓷材料且结构为凸面，不易积尘积污，而且测试结果表明在有积尘积污条件下，也不影响产品测量精度；无需安装均流片，几乎没有阻力；测量精确度可达到(±1至±3)％；将超声波技术应用于暖通空调领域风量监测属于国内外首次，填补了空白。

附图说明

图1为本发明的超声波空气流量仪安装于通风管道顶壁上后的示意图；

图2为本发明的超声波空气流量仪的底盘的轴测图；

图3为本发明的超声波空气流量仪的测量管、顶盖、连接盖、第一及第二换能器组装后的轴测图；

图4为测量管沿其迎风面观察的示意图；

图5为图4中测量管沿剖切线剖开后的示意图；

图6为图4中测量管的俯视图；

图7为翅片沿其矩形面所在侧观察的示意图；

图8为图7中翅片沿剖切线剖开后的示意图；

图9为连接盖的主视图；

图10为连接盖的轴测图；

图11为顶盖的主视图；

图12为顶盖的轴测图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1.固定底盘；2.连接盖；3.测量管；4.顶盖；5.通风管道；6.第一换能器；7.第二换能器；8.连杆；9.测量通道；10.变送器；11.T形卡槽；12.翅片；13.固定部；14.凹槽；15.卡口；16.密封垫片；100.底板；101.连接管；200.卡接管。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

在本发明的描述中，若用到“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位的术语，其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。

如图1至12所示，本发明提供了一种超声波空气流量仪，其包括固定底盘1、连接盖2、测量管3和顶盖4，所述底盘1包括用于与通风管道5侧壁贴紧固定的底板100及固定于所述底板100上且贯穿通风管道5侧壁的连接管101，所述连接管101的中心轴线与所述通风管道5内空气流动方向的夹角以及与所述底板100间的夹角相同且均为30-60度(优选为45度)，所述测量管3的两端分别通过连接盖2及顶盖4对应封装固定有第一换能器6和第二换能器7，所述连接盖2与所述连接管101直接连接或通过连杆8连接且所述测量管3与所述连接管101同轴，所述测量管3位于所述通风管道5内且所述测量管3上开设有贯穿其迎风面和背风面的测量通道9，所述测量通道9底端和顶端分别对应延伸至所述第一换能器6和第二换能器7所在处，所述第一换能器6和第二换能器7分别通过导线与设于所述通风管道5外的变送器10电连接。

需要说明的是，第一、第二换能器以及变送器均为市售产品，变送器又称表头，大小型号等本领域技术人员可以根据实际需求进行灵活选择。一个空气流量仪可以配备多根不同长度规格的连杆以便根据通风管道的规格进行适当选择，应当保证测量管位于通风管道的中部。另外，连接管不仅贯穿风管侧壁还应贯穿底板或至少与底板上的通孔连通以便导线穿出与变送器形成电连接。

在本发明的一个实施例中，如图6所示，所述测量管3平行于所述通风管道5内空气流动方向的两个侧面上分别沿轴向设有T型卡槽11，所述T形卡槽11内卡接有翅片12，所述翅片12与所述T形卡槽11的底壁之间形成供所述导线穿过的过线通道。

在本发明的一个实施例中，所述翅片12由横截面为弓形的长条板和对称固定于所述长条板矩形侧壁上的两个带钩长卡条组成。

需要说明的是，翅片的具体结构如图7和图8所示，弓形的圆弧对应的直径与测量管外径相同，以便翅片卡接后与测量管的外壁形成整体平滑的圆弧面。翅片可以由铝合金一体成型，测量管则可由ABS树脂或其他硬质耐侯的塑料一体成型。

在本发明的一个实施例中，如图4和5所示，所述测量管3的两端分别设有固定部13，两个所述固定部13中心分别开设有用于放置所述第一换能器6和第二换能器7的凹槽14，所述凹槽14与所述测量通道9连通。

在本发明的一个实施例中，如图6所示，所述测量管3的底端端面上设有多个卡口15及多个螺栓孔，所述连接盖2上设有与所述卡口15及螺栓孔分别一一对应的卡块和安装孔。

需要说明的是，测量管底端端面并非一定同时要有卡口和螺栓孔，两者可以仅存在一种，同时存在的好处在于连接更牢靠且连接时操作更方便(卡口与卡块卡接后，螺栓孔与固定孔自动对准，便于用螺栓紧固)。

在本发明的一个实施例中，所述测量管3的顶端端面上设有多个卡口15，所述顶盖4上设有与所述卡口15一一对应的卡块。

在本发明的一个实施例中，如图9和10所示，所述连接盖2底面固定向所述连接管101方向延伸的卡接管200，所述卡接管200管壁上设有卡块，所述卡接管200插入所述连接管101内且所述卡块与所述连接管101内壁上的卡接槽卡接固定。

需要说明的是，连接盖的卡接管插入底盘的连接管中且卡块与卡接槽卡接防止转动，从而保证测量管与风管壁成45度安装，安装时导线从连接管穿过并连接变送器后，连接管内可以灌入密封胶密封。

在本发明的一个实施例中，所述底板100与所述连接管101由铝合金一体成型，所述底板100与所述通风管道5侧壁通过多个螺栓固定连接且所述底板100与所述通风管道5侧壁之间夹设有密封垫片16。

在本发明的一个实施例中，所述测量通道9在所述测量管3的轴向方向的长度为150-350mm。两换能器之间的距离通常设为150mm、250mm或350mm，优选为150mm。

在本发明的一个较佳实施例中，所述连接管的中心轴线与所述通风管道内空气流动方向的夹角为45度。

在本发明的一个实施例中，所述连接管101的外径为35-45mm，所述测量管3的外径为25-30mm。

需要说明的是，测量通道长度根据通风管道的尺寸进行选择，以规格150mm-150mm的风管为例，两换能器发射端面之间的距离优选为150mm或附近数值，通风管道侧壁上供连接管插入的孔的孔径与连接管的管径相当，两者间隙配合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波空气流量仪，其特征在于，包括固定底盘(1)、连接盖(2)、测量管(3)和顶盖(4)，所述固定底盘(1)包括用于与通风管道(5)侧壁贴紧固定的底板(100)及固定于所述底板(100)上且贯穿通风管道(5)侧壁的连接管(101)，所述连接管(101)的中心轴线与所述通风管道(5)内空气流动方向的夹角以及与所述底板(100)间的夹角相同且均为30-60度，所述测量管(3)的两端分别通过连接盖(2)及顶盖(4)对应封装固定有第一换能器(6)和第二换能器(7)，所述连接盖(2)与所述连接管(101)直接连接或通过连杆(8)连接且所述测量管(3)与所述连接管(101)同轴，所述测量管(3)位于所述通风管道(5)内且所述测量管(3)上开设有贯穿其迎风面和背风面的测量通道(9)，所述测量通道(9)底端和顶端分别对应延伸至所述第一换能器(6)和第二换能器(7)所在处，所述第一换能器(6)和第二换能器(7)分别通过导线与设于所述通风管道(5)外的变送器(10)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种超声波空气流量仪，其特征在于，所述测量管(3)平行于所述通风管道(5)内空气流动方向的两个侧面上分别沿轴向设有T形卡槽(11)，所述T形卡槽(11)内卡接有翅片(12)，所述翅片(12)与所述T形卡槽(11)的底壁之间形成供所述导线穿过的过线通道。

3.根据权利要求2所述的一种超声波空气流量仪，其特征在于，所述翅片(12)由横截面为弓形的长条板和对称固定于所述长条板矩形侧壁上的两个带钩长卡条组成。

4.根据权利要求1所述的一种超声波空气流量仪，其特征在于，所述测量管(3)的两端分别设有固定部(13)，两个所述固定部(13)中心分别开设有用于放置所述第一换能器(6)和第二换能器(7)的凹槽(14)，所述凹槽(14)与所述测量通道(9)连通。

5.根据权利要求4所述的一种超声波空气流量仪，其特征在于，所述测量管(3)的底端端面上设有多个卡口(15)及多个螺栓孔，所述连接盖(2)上设有与所述卡口(15)及螺栓孔分别一一对应的卡块和安装孔。

6.根据权利要求4所述的一种超声波空气流量仪，其特征在于，所述测量管(3)的顶端端面上设有多个卡口(15)，所述顶盖(4)上设有与所述卡口(15)一一对应的卡块。

7.根据权利要求1所述的一种超声波空气流量仪，其特征在于，所述连接盖(2)底面固定向所述连接管(101)方向延伸的卡接管(200)，所述卡接管(200)管壁上设有卡块，所述卡接管(200)插入所述连接管(101)内且所述卡块与所述连接管(101)内壁上的卡接槽卡接固定。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种超声波空气流量仪，其特征在于，所述底板(100)与所述连接管(101)由铝合金一体成型，所述底板(100)与所述通风管道(5)侧壁通过多个螺栓固定连接且所述底板(100)与所述通风管道(5)侧壁之间夹设有密封垫片(16)。

9.根据权利要求1至7任一项所述的一种超声波空气流量仪，其特征在于，所述测量通道(9)在所述测量管(3)的轴向方向的长度为150-350mm。

10.根据权利要求1至7任一项所述的一种超声波空气流量仪，其特征在于，所述连接管(101)的中心轴线与所述通风管道(5)内空气流动方向的夹角为45度。

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