CN114088150A - 超声波燃气表用计量部件及设有该计量部件的燃气表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波燃气表用计量部件及设有该计量部件的燃气表，涉及燃气计量技术领域，包括气体流道，所述气体流道的一端设有气体入口，另一端设有气体出口，所述气体流道上安装有超声波传感器；所述气体流道包括相连通的整流段及测量段，所述气体入口位于所述整流段的端部，所述测量段的径向截面为跑道形，所述整流段内设有整流部件。本发明超声波燃气表用计量部件及设有该计量部件的燃气表解决了现有技术中燃气表计量精度低的技术问题，本发明超声波燃气表用计量部件及设有该计量部件的燃气表计量数据准确，计量精度高。

Description

超声波燃气表用计量部件及设有该计量部件的燃气表

技术领域

本发明涉及燃气计量设备技术领域，特别涉及一种超声波燃气表用计量部件及设有该计量部件的燃气表。

背景技术

超声波燃气表是基于超声波传感器的一种计量仪表。超声波传感器是利用声波介质对被检测物进行非接触式无磨损的检测，其中超声波是振动频率高于20KHz的机械波，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。因此超声波传感器对透明或有色物体，金属或非金属物体，固体、液体、粉状物质均能检测尤其是在阳光不透明的固体中。其检测性能几乎不受任何环境条件的影响，包括烟尘环境和雨天。基于超声波传感器的上述优点，人们将其应用到燃气的计量中，采用时差法原理来测量燃气流速，通过测量超声波信号在流体中顺流和逆流传播时速度之差来反映流体的流速。因时差法声速随流体温度变化带来的误差较小，准确度较高，目前应用较广泛。

虽然超声波传感器测量准确，但经过研究发现，由于气流在超声波燃气表中存在紊流现象，或因气体中存在杂质而导致气流不稳定，因此超声波传感器测得的顺流时间和逆流时间的差值会存在一定的误差或波动，进而导致超声波燃气表的计量数据不准确，计量精度降低。

发明内容

针对以上缺陷，本发明的目的是提供一种超声波燃气表用计量部件及设有该计量部件的燃气表，此超声波燃气表用计量部件及设有该计量部件的燃气表的计量数据准确，计量精度高。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种超声波燃气表用计量部件，包括气体流道，所述气体流道的一端设有气体入口，另一端设有气体出口，所述气体流道上安装有超声波传感器；所述气体流道包括相连通的整流段及测量段，所述气体入口位于所述整流段的端部，所述测量段的径向截面为跑道形，所述整流段内设有整流部件。

其中，所述整流部件包括圆筒状的壳体，所述壳体内设有多条轴向延伸的气体通道。

其中，所述气体通道包括位于所述壳体中心的由周向隔板围成的八边形的内气体通道，还包括环绕在所述内气体通道周侧的多个外气体通道，各所述外气体通道均由连接在所述周向隔板的角部与所述壳体之间的多个径向隔板隔成。

其中，所述气体流道设有所述气体入口的端部设有挡流部件，所述气体入口设置在所述挡流部件上。

其中，所述挡流部件包括与所述气体流道相固定的固定环，所述固定环内设有挡流板，所述挡流板与所述固定环之间连接有多条连接臂，所述固定环、所述挡流板与各所述连接臂之间形成了所述气体入口。

其中，所述挡流板的直径略大于所述整流部件的直径。

其中，所述整流段包括第一恒径部，所述第一恒径部连通有第一缩径部，所述第一缩径部连通有缩径流道，所述缩径流道连通有扩径部，所述扩径部连通所述测量段；所述测量段包括第二恒径部，所述第二恒径部的径向截面为跑道形，所述第二恒径部连通有稳流段；所述稳流段包括与所述第二恒径部相连通的第二缩径部，所述第二缩径部连通有所述气体出口，所述气体出口连通有下通道，所述下通道与所述气体流道相垂直；所述下通道连通所述燃气表的燃气出口；所述挡流部件固定在所述第一恒径部的内侧，所述整流部件安装在所述缩径流道内，所述超声波传感器安装在所述第二恒径部上。

其中，所述第二恒径部的长轴大于所述第一恒径部的直径，所述第二恒径部的短轴等于所述缩径流道的直径，所述缩径流道的直径小于所述第一恒径部的直径；所述气体出口的直径为所述缩径流道的直径的0.7～0.9倍。

其中，所述超声波传感器为对射超声波传感器，所述超声波传感器安装在所述第二恒径部相对的两弧形处，所述超声波传感器水平安装。

一种燃气表，包括外壳，所述外壳上设有燃气入口和燃气出口，所述外壳内设置有上述超声波燃气表用计量部件和进气管，所述超声波燃气表用计量部件连通所述燃气出口，所述进气管连通所述燃气入口，所述进气管为弯管，所述进气管的出气口避开所述超声波燃气表用计量部件的气体入口。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明超声波燃气表用计量部件包括气体流道，气体流道的一端设有气体入口，另一端设有气体出口，气体流道上安装有超声波传感器；气体流道包括相连通的整流段及测量段，气体入口位于所述整流段的端部，测量段的径向截面为跑道形，整流段内设有整流部件。因本发明将气体流道的测量段的径向截面设计为跑道形，且加装了整流部件，从而提高了整流效果，能够有效的消除气体的紊流及因杂质而导致的气流不稳的现象，大大提高了流经燃气表内部的气流的稳定性，从而大大降低了超声波传感器的误差和波动，提高了超声波燃气表计量数据的准确性，提高了超声波燃气表的计量精度。

由于本发明燃气表设有上述超声波燃气表用计量部件，且将进气管设计成弯管，避免了气流直接冲击超声波燃气表用计量部件的气体入口，气流先得到了缓冲后再进入到燃气表用计量部件内，从而该燃气表计量数据准确，计量精度高。

综上所述，本发明超声波燃气表用计量部件及设有该计量部件的燃气表解决了现有技术中燃气表计量精度低的技术问题，本发明超声波燃气表用计量部件及设有该计量部件的燃气表计量数据准确，计量精度高。

附图说明

图1是本发明超声波燃气表用计量部件的结构示意图；

图2是图1中A-A线的剖视图；

图3是图2中B-B线的剖视放大图；

图4是图2中整流部件的结构示意图；

图5是图2中挡流部件的结构示意图；

图6是本发明燃气表的结构示意图；

图中：100、超声波燃气表用计量部件，10、气体流道，11、第一恒径部，12、第一缩径部，13、缩径流道，14、扩径部，15、气体出口，16、第二恒径部，17、第二缩径部，18、下通道，20、整流部件，22、壳体，24、外气体通道，25、内气体通道，26、周向隔板，28、径向隔板，30、超声波传感器，40、挡流部件，42、挡流板，44、固定环，46、连接臂，48、气体入口，50、外壳，52、燃气出口，54、燃气入口，56、进气管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。

本说明书中涉及到的方位均以附图所示方位为准，仅代表相对的位置关系，不代表绝对的位置关系。

实施例一：

如图1、图2和图3共同所示，一种超声波燃气表用计量部件100，包括气体流道10，气体流道10连通有下通道18，下通道18与燃气表的燃气出口52（参见图4）相连通。本实施方式优选气体流道10包括依次相连通的整流段、测量段和稳流段，稳流段与下通道18连通。测量段的径向截面为跑道形，整流段和稳流段的径向截面为圆形。将气体流道10的整流段和稳流段设计成圆形更便于整流和稳流，有利于提高计量精度，同时易于安装和定位，能够提高工艺性和一致性，提高生产效率。将气体流道10的测量段设计成跑道形，使得测量段边缘部分气流处于相对静止状态，有利于抑制旋涡，使管道边侧气流保持低流恒流状态，从而进一步的提高测量精度。本实施方式优选下通道18与气体流道10相垂直。

如图1和图2共同所示，气体流道10的一端设有气体入口48，另一端设有气体出口15，进一步的气体入口48设置在整流段的首端，气体出口15设置在稳流段的尾端，气体从气体入口48进入到气体流道10内，从气体出口15流出气体流道10，进入到下通道18内。

如图1和图2共同所示，整流段包括位于端部的第一恒径部11，第一恒径部11连通有第一缩径部12，第一缩径部12连通有缩径流道13，缩径流道13连通有扩径部14，扩径部14连通测量段。气体入口48设置在第一恒径部11的端部，即气体入口48设置在整流段的首端。

如图1和图2共同所示，测量段包括与扩径部14连通的第二恒径部16，第二恒径部16连通稳流段。

如图1和图2共同所示，稳流段包括与第二恒径部相连通的第二缩径部17，第二缩径部17连通气体出口15，气体出口15连通下通道18。

如图1、图2和图3共同所示，本实施方式优选整流段和稳流段的径向截面均为圆形，测量段的径向截面为跑道形，即第一恒径部11、第一缩径部12、缩径流道13、扩径部14、第二缩径部17和气体出口15的径向截面均为圆形，第二恒径部16的径向截面为跑道形，下通道18的径向截面也为圆形。

如图1、图2和图3共同所示，本实施方式优选第二恒径部16的长轴大于第一恒径部11的直径，第二恒径部16的短轴等于缩径流道13的直径，缩径流道13的直径小于第一恒径部11的直径。本实施方式中缩径流道13的直径略大于气体出口15的直径，优选气体出口15的直径为缩径流道13的直径的0.7～0.9倍，进一步优选气体出口15的直径为缩径流道13的直径的0.8倍，此种气体出口直径小于气体入口直径的设计能够起到一个稳定测量段管道内气流的作用，在超声波传感器测量的路径形成一个局部稳流的流场，能够进一步的提高测量精度。

如图1和图2共同所示，气体流道10上安装有超声波传感器30，本实施方式中超声波传感器30为对射超声波传感器，采用对射超声波传感器超声波的行程短，能够减少反射时间，有利于提高超声波传感器的测量精度。本实施方式优选超声波传感器30安装在第二恒径部16上，且安装在第二恒径部16相对的两弧形处，进一步的两超声波传感器30水平安装，即两超声波传感器30位于同一水平面上，将两超声波传感器30水平安装能够有效的预防因燃气表长时间使用脏污下沉，对超声波传感器的测量信号产生影响，保证了燃气表计量的准确性及稳定性。

如图2所示，在气体入口48与超声波传感器30之间设有整流部件20，本实施方式优选整流部件20安装在缩径流道13内。气体流道10采用了先缩径再扩径的结构，并在缩径处增设了整流部件20，能够有效的提高整流的效果，消除气体的紊流及因杂质引起的气流不稳。

如图2、图3和图4共同所示，整流部件20为圆筒状结构。整流部件20包括圆筒状的壳体22，壳体22围成的空间内设有多条轴向延伸的气体通道。气体通道包括位于壳体22中心的由周向隔板26围成的内气体通道25，本实施方式优选周向隔板26的径向截面为八边形，进一步的优选周向隔板26的径向截面为正八边形，则由周向隔板26围成的内气体通道25为正八边形的气体通道。气体通道还包括围绕在内气体通道25周侧的多个外气体通道24，各外气体通道24均由连接在周向隔板26的角部与壳体22之间的多个径向隔板28隔成，即外气体通道24共设有八个，且各外气体通道24均由周向隔板26的一条边、相邻的两块径向隔板28及壳体22围成。将整流部件20设计成内气体通道25为八边形，并沿八边形的八个角向外扩散出八个外气体通道24，有利于流道内气体的整流，且圆形整流部件20内部空间大，有利于气体的均匀分部，能够减小静电粉尘的堆积，利于整流，能够提高气体的整流效果，可减少后期的拆装维护。

如图2和图5共同所示，气体流道10设有气体入口48的端部设有挡流部件40，即挡流部件40固定在第一恒径部11的端部内侧，气体入口48设置在挡流部件40上。挡流部件40包括固定环44，固定环44内设有挡流板42，挡流板42与固定环44之间连接有多条连接臂46，固定环44、挡流板42与各连接臂46之间形成了气体入口48。固定环44用于与气体流道10相固定，也即固定环44与第一恒径部11相固定。本实施方式优选挡流板42与固定环44同圆心，且挡流板42的直径略大于整流部件20的直径。当气体进入气体流道10时，挡流板42能够阻挡气流起到缓冲的作用，且第一恒径部11和第一缩径部12在挡流板42与整流部件20之间形成了缓冲腔，使得气流得到了缓冲，避免了气流直接进入到整流部件20内，使得气流速度减弱，呈均匀分布，更进一步的提高了整流效果。

本发明燃气表用计量部件，气体流道采用先缩径再扩径的结构，且在气体流道内增设了整流部件和挡流部件，当气体经过圆形挡板缓冲气流进口缓冲空间后，使得气流速度减弱，呈均匀分布，再经过圆形整流装置将气流的方向顺起来，流入流道的气流方向与速度均统一，经过扩径慢慢扩散到超声波传感器的流道中进行测量，然后再经过缩径使得气体慢慢流出，从而能够稳定测量段管道内的气流，在超声波传感器测量的路径形成一个局部稳流的流场，提供一个相对稳定的气流环境，从多个维度提高了气体的整流效果，从而保证了燃气表的计量数据准确，提高了燃气表的计量精度。

实施例二：

如图6所示，一种燃气表，包括外壳50，外壳50上设有燃气入口54和燃气出口52，外壳50内设有实施例一所述的超声波燃气表用计量部件100和进气管56。超声波燃气表用计量部件100连通燃气出口52，具体的是超声波燃气表用计量部件100的下通道18与燃气出口52相连通。进气管56连通燃气入口54，本实施方式优选进气管56为弯管，进气管56的出气口避开超声波燃气表用计量部件100的气体入口48。将进气管56设计成弯管，能够避免气流直接冲击超声波燃气表用计量部件100的气体入口48，使得气体经进气管56先进入到外壳50围成的缓冲气室内，对气流起到缓冲作用，能够提高进入燃气表用计量部件100内的气流的稳定性，更有利于提高燃气表的整流效果，从而进一步的提高燃气表的计量精度。

如图6所示，本实施方式优选计量部件100水平放置，即其测量段的两侧平面与水平面平行，可防止因脏污下沉，对超声波传感器的测量信号产生影响。

本发明燃气表与现有技术中燃气表在同等环境下的测量精度对比数据如下：

第一组对比数据：

第二组对比数据：

第三组对比数据：

根据试验要求，在现有技术中的燃气表和本发明燃气表中各随机选取了三台进行试验，得出上述试验数据，从上述试验数据可以得出如下结论：

重复性数值越接近零，说明超声波燃气表计量精度越高，计量误差越小，由上述试验数据可以得出本发明燃气表的重复性数值远远小于现有技术中燃气表的重复性数值，而且远低于行业标准0.5%，从而得出本发明燃气表的计量精度远远超出了现有技术中燃气表的计量精度，燃气表计量精度得到了大大提高，有效的解决了现有技术中燃气表因整流效果差而导致计量误差过大，计量精度过低的技术问题。本发明燃气表整流效果好，计量数据准确，计量精度高。

需要说明的是，本说明书中涉及到的带有序号的命名（如第一恒径部、第二恒径部等）只是为了区别技术特征，并不代表各特征之间的位置关系、工作顺序等。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.超声波燃气表用计量部件，包括气体流道（10），所述气体流道（10）的一端设有气体入口（48），另一端设有气体出口（15），所述气体流道（10）上安装有超声波传感器（30）；其特征在于，所述气体流道（10）包括相连通的整流段及测量段，所述气体入口（48）位于所述整流段的端部，所述测量段的径向截面为跑道形，所述整流段内设有整流部件（20）。

2.根据权利要求1所述的超声波燃气表用计量部件，其特征在于，所述整流部件（20）包括圆筒状的壳体（22），所述壳体（22）内设有多条轴向延伸的气体通道。

3.根据权利要求2所述的超声波燃气表用计量部件，其特征在于，所述气体通道包括位于所述壳体（22）中心的由周向隔板（26）围成的八边形的内气体通道（25），还包括环绕在所述内气体通道（25）周侧的多个外气体通道（24），各所述外气体通道（24）均由连接在所述周向隔板（26）的角部与所述壳体（22）之间的多个径向隔板（28）隔成。

4.根据权利要求1所述的超声波燃气表用计量部件，其特征在于，所述气体流道（10）设有所述气体入口（48）的端部设有挡流部件（40），所述气体入口（48）设置在所述挡流部件（40）上。

5.根据权利要求4所述的超声波燃气表用计量部件，其特征在于，所述挡流部件（40）包括与所述气体流道（10）相固定的固定环（44），所述固定环（44）内设有挡流板（42），所述挡流板（42）与所述固定环（44）之间连接有多条连接臂（46），所述固定环（44）、所述挡流板（42）与各所述连接臂（46）之间形成了所述气体入口（48）。

6.根据权利要求5所述的超声波燃气表用计量部件，其特征在于，所述挡流板（42）的直径略大于所述整流部件（20）的直径。

7.根据权利要求4所述的超声波燃气表用计量部件，其特征在于，所述整流段包括第一恒径部（11），所述第一恒径部（11）连通有第一缩径部（12），所述第一缩径部（12）连通有缩径流道（13），所述缩径流道（13）连通有扩径部（14），所述扩径部（14）连通所述测量段；所述测量段包括第二恒径部（16），所述第二恒径部的径向截面为跑道形，所述第二恒径部（16）连通有稳流段；所述稳流段包括与所述第二恒径部（16）相连通的第二缩径部（17），所述第二缩径部（17）连通有所述气体出口（15），所述气体出口（15）连通有下通道（18），所述下通道（18）与所述气体流道（10）相垂直；所述下通道（18）连通所述燃气表的燃气出口（52）；所述挡流部件（40）固定在所述第一恒径部（11）的内侧，所述整流部件（20）安装在所述缩径流道（13）内，所述超声波传感器（30）安装在所述第二恒径部（16）上。

8.根据权利要求7所述的超声波燃气表用计量部件，其特征在于，所述第二恒径部（16）的长轴大于所述第一恒径部（11）的直径，所述第二恒径部（16）的短轴等于所述缩径流道（13）的直径，所述缩径流道（13）的直径小于所述第一恒径部（11）的直径；所述气体出口（15）的直径为所述缩径流道（13）的直径的0.7～0.9倍。

9.根据权利要求7所述的超声波燃气表用计量部件，其特征在于，所述超声波传感器（30）为对射超声波传感器，所述超声波传感器（30）安装在所述第二恒径部（16）相对的两弧形处，所述超声波传感器（30）水平安装。

10.燃气表，包括外壳（50），所述外壳（50）上设有燃气入口（54）和燃气出口（52），其特征在于，所述外壳（50）内设置有权利要求1至9任一项所述超声波燃气表用计量部件（100）和进气管（56），所述超声波燃气表用计量部件（100）连通所述燃气出口（52），所述进气管（56）连通所述燃气入口（54），所述进气管（56）为弯管，所述进气管（56）的出气口避开所述超声波燃气表用计量部件（100）的气体入口（48）。

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