CN116625445B - 一种气体超声波流量计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道流体计量技术领域，本申请公开了一种气体超声波流量计，包括环形密封架Ⅰ和环形下密封架Ⅱ，环形密封架Ⅰ的一端与环形下密封架Ⅱ的一端通过轴孔配合的方式套设连接，环形密封架Ⅰ的另一端与环形下密封架Ⅱ的另一端通过螺栓连接的方式固定连接，环形密封架Ⅰ和环形下密封架Ⅱ内部介质中传播的震动波被震动接收端Ⅰ感应到后，震动接收端Ⅱ会同时记录自身感应到的震动波，同时记录震动波在震动接收端Ⅱ外表面所处位置，根据震动波在震动接收端Ⅱ外表面所达到的位置与震动接收端Ⅱ底部之间的距离推算流量，消除了因震动波在介质流动中造成偏移而导致实际测量时间大于实际时间而造成计量结果偏大的问题，提高了计量精度。

Description

一种气体超声波流量计

技术领域

本申请涉及管道流体计量技术领域，尤其涉及一种气体超声波流量计。

背景技术

管道运输是用管道作为运输工具的一种长距离输送液体和气体物资的运输方式，虽然管道在早期铺设的过程中成本较高，一旦投入使用运输成本会急剧下降，管道运输主要运用于居民用水，废水排放，工厂物料输送，甚至跨国之间的石油，天然气的输送，具有非常良好的发展前景。

为了能够观察到管道内流体的流速，会采用流量计来对管道内的流量进行实时监测，其中气体超声流量计最为常见，其安装在外观的外部，通过发射震动波并使其在输送的介质传输，再被接收端接收，由于震动波在输送的介质中的传播过程中会受到其流速的影响，造成顺流传播时被加速，而逆流传输时被减速，从而在两次发射过程中出现时间差，通过时间差便可计算出管道内流体的流动速度，这种结构和原理的气体超声波流量计是目前使用范围最为广泛的一种，具有结构简单，使用方便且成本低廉等优点。

虽然现有的气体超声波流量计具有上述的诸多优点，但是在实际的使用过程中依然存在一定的局限性，由于震动波在传输的过程中会受到流体流动的影响，导致向流体流动的方向偏移，从而使震动波的传播方向无法正对于震动发生器，接收器所感应到的震动波与波峰之间存在间距，接收端在感应到震动波时间较晚，导致实际感应时间大于应测的时间，造成实际的流量测量值偏大，对此，本申请文件提出一种气体超声波流量计，旨在解决上述所提出的问题。

发明内容

本申请采用如下技术方案：一种气体超声波流量计，包括传输管道和密封装置，所述传输管道外表面顶部和底部位于中间的位置上通过钻床开孔的方式开设有密封橡胶片，所述密封装置内壁靠近两侧的位置上通过卡接的方式固定安装有密封橡胶片，密封橡胶片的内壁与传输管道的外表面相贴合，所述密封装置外表面位于中心的位置上通过轴孔配合的方式上分别固定套接有发射装置和接收装置，所述密封装置外表面靠近发射装置的位置上通过焊接的方式固定安装有支架，所述支架的顶部通过焊接的方式固定安装有中控装置。

进一步，所述密封装置包括环形密封架Ⅰ和环形下密封架Ⅱ，环形密封架Ⅰ的一端与环形下密封架Ⅱ的一端通过轴孔配合的方式套设连接，环形密封架Ⅰ的另一端与环形下密封架Ⅱ的另一端通过螺栓连接的方式固定连接，环形密封架Ⅰ和环形下密封架Ⅱ合并固定后构成一个完整闭合的环型结构，所述环形密封架Ⅰ顶部以及环形下密封架Ⅱ的底部均通过钻床钻孔的方式分别开设有上安装孔和下安装孔，所述上安装孔和下安装孔的内部分别套设有发射装置和接收装置。

进一步，所述密封装置、上安装孔和下安装孔的轴线均位于同一条中心线上。

进一步，所述发射装置包括连接杆，所述连接杆外表面靠近底部的位置通过轴孔配合的方式活动套设有上橡胶塞，所述上橡胶塞的底部设置为斜面且斜面处通过铣床开槽的方式开设有环形槽，所述环形槽的内部通过卡接的方式固定安装有震动发生器Ⅰ，所述连接杆外表面位于上橡胶塞上方的位置上通过轴孔配合的方式活动套接有拆卸塞，拆卸塞的底部通过卡接的方式与上橡胶塞的顶部相连接，所述连接杆的底部靠近外圈的位置上通过焊接的方式固定安装有保护管，所述保护管外表面靠近顶部和底部的位置上均通过焊接的方式固定安装有环形限位板，所述保护管外表面位于环形限位板之间的位置上通过卡接的方式固定套设有下橡胶塞，所述连接杆底部位于保护管内部的位置上通过螺栓连接的方式固定安装有震动发生器Ⅱ，所述连接杆的顶部通过卡接的方式固定安装有控制器。

进一步，所述接收装置包括接收端主体结构，所述接收端主体结构的结构与发射装置完全相同，所述接收端主体结构中与震动发生器Ⅰ对应的位置上被替换为震动接收端Ⅰ，所述接收端主体结构中与震动发生器Ⅱ对应的位置上被替换为震动接收端Ⅱ。

进一步，所述震动接收端Ⅱ的截面外形呈锥形，所述震动接收端Ⅱ外表面能够感应水中的震动波。

进一步，所述控制器和接收端主体结构的信号输出端通过无线数据连接的方式与中控装置的信号接收端相连接。

本申请具备如下有益效果。

1、上安装孔和下安装孔处于被封堵的状态，并且密封橡胶片与传输管道的外壁贴合，保证环形密封架Ⅰ和环形下密封架Ⅱ内部的介质不会从密封橡胶片和传输管道之间的缝隙中溢出而出现气泡，确保了震动波能够在环形密封架Ⅰ和环形下密封架Ⅱ能够稳定传输，提高了该装置运行过程中的稳定性，此外，也能够保证环形密封架Ⅰ和环形下密封架Ⅱ内部的导能介质与传输管道内部用于传输的介质相同，保证了震动波在二者中的传输速度相同，提高了检测的精准度。

2、环形密封架Ⅰ和环形下密封架Ⅱ内部介质中传播的震动波被震动接收端Ⅰ感应到后，震动接收端Ⅱ会同时记录自身感应到的震动波，同时记录震动波在震动接收端Ⅱ外表面所处位置，根据震动波在震动接收端Ⅱ外表面所达到的位置与震动接收端Ⅱ底部之间的距离推算流量，从而准确的计算出管道内介质流量，消除了因震动波在介质流动中造成偏移而导致实际测量时间大于实际时间而造成计量结果偏大的问题，提高了计量精度。

3、设置两个对称的发射端以及接收端便可实现高精度的介质流量计量效果，而传统设备需要多组发射接收装置才能提高精度，若测量的介质流速较高，长度较长的震动接收端Ⅱ，若测量的介质流速较低，可以使用长度较短的震动接收端Ⅱ，提高了该装置的适用范围，此外，由于震动接收端Ⅱ的主体结构大部分均位于传输管道的内部，从而避免了震动接收端Ⅱ伸出到接收端主体结构的内部造成对介质流动阻力增加的问题，提高了该装置的实用性。

4、震动发生器Ⅰ发出的震动波在环形密封架Ⅰ和环形下密封架Ⅱ中传播的纵向进度与震动发生器Ⅱ发出的震动波在传输管道中传播的纵向进度相同，避免二者出现高度差而导致震动波在两个容腔中的传播进度不同造成误差的问题，提高了该装置的可靠性。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本申请公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本申请公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构前视示意图；

图3为本发明结构图2中A-A方向剖面示意图；

图4为本发明结构图3中B-B方向剖面示意图；

图5为本发明结构管道结构示意图；

图6为本发明结构管道结构右视示意图；

图7为本发明结构图6中C-C方向剖面示意图；

图8为本发明结构主体框架示意图；

图9为本发明结构主体框架右视示意图；

图10为本发明结构图9中D-D方向剖面示意图；

图11为本发明结构发射装置示意图；

图12为本发明结构发射装置前视示意图；

图13为本发明结构图12中E-E方向剖面示意图；

图14为本发明结构接收装置示意图；

图15为本发明结构接收装置前视图；

图16为本发明结构图15中F-F方向剖面示意图。

图中；1、传输管道；2、密封装置；2a、环形密封架Ⅰ；2b、环形下密封架Ⅱ；3、密封橡胶片；4、发射装置；41、连接杆；42、上橡胶塞；43、环形槽；44、震动发生器Ⅰ；45、拆卸塞；46、保护管；47、环形限位板；48、下橡胶塞；49、震动发生器Ⅱ；410、控制器；5、接收装置；51、接收端主体结构；52、震动接收端Ⅰ；53、震动接收端Ⅱ；6、支架；7、中控装置；8a、上安装孔；8b、下安装孔。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

一种气体超声波流量计，包括传输管道1和密封装置2，请参阅图1-图7，传输管道1外表面顶部和底部位于中间的位置上通过钻床开孔的方式开设有密封橡胶片3，密封装置2内壁靠近两侧的位置上通过卡接的方式固定安装有密封橡胶片3，密封橡胶片3的内壁与传输管道1的外表面相贴合，密封装置2外表面位于中心的位置上通过轴孔配合的方式上分别固定套接有发射装置4和接收装置5，密封装置2外表面靠近发射装置4的位置上通过焊接的方式固定安装有支架6，支架6的顶部通过焊接的方式固定安装有中控装置7。

请参阅图1-图10，密封装置2包括环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b，环形密封架Ⅰ2a的一端与环形下密封架Ⅱ2b的一端通过轴孔配合的方式套设连接，环形密封架Ⅰ2a的另一端与环形下密封架Ⅱ2b的另一端通过螺栓连接的方式固定连接，环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b合并固定后构成一个完整闭合的环型结构，环形密封架Ⅰ2a顶部以及环形下密封架Ⅱ2b的底部均通过钻床钻孔的方式分别开设有上安装孔8a和下安装孔8b，上安装孔8a和下安装孔8b的内部分别套设有发射装置4和接收装置5。

请参阅图1-图10，密封装置2、上安装孔8a和下安装孔8b的轴线均位于同一条中心线上。

请参阅图8-图13，发射装置4包括连接杆41，连接杆41外表面靠近底部的位置通过轴孔配合的方式活动套设有上橡胶塞42，上橡胶塞42的底部设置为斜面且斜面处通过铣床开槽的方式开设有环形槽43，环形槽43的内部通过卡接的方式固定安装有震动发生器Ⅰ44，连接杆41外表面位于上橡胶塞42上方的位置上通过轴孔配合的方式活动套接有拆卸塞45，拆卸塞45的底部通过卡接的方式与上橡胶塞42的顶部相连接，连接杆41的底部靠近外圈的位置上通过焊接的方式固定安装有保护管46，保护管46外表面靠近顶部和底部的位置上均通过焊接的方式固定安装有环形限位板47，保护管46外表面位于环形限位板47之间的位置上通过卡接的方式固定套设有下橡胶塞48，连接杆41底部位于保护管46内部的位置上通过螺栓连接的方式固定安装有震动发生器Ⅱ49，震动发生器Ⅱ49与震动发生器Ⅰ44基本处在同一个水平面上，使得震动发生器Ⅰ44发出的震动波在环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b中传播的纵向进度与震动发生器Ⅱ49发出的震动波在传输管道1中传播的纵向进度相同，避免二者出现高度差而导致震动波在两个容腔中的传播进度不同造成误差的问题，提高了该装置的可靠性，连接杆41的顶部通过卡接的方式固定安装有控制器410。

请参阅图1-图16，接收装置5包括接收端主体结构51，接收端主体结构51的结构与发射装置4完全相同，先对拆卸塞45进行安装，使其能够将上安装孔8a封堵上，同理对接收端主体结构51进行安装，并将下安装孔8b进行封堵，此时将位于传输管道1下游处的阀门关闭或开口封堵上，注入介质，在压强的作用下介质通过密封装置2进入到环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b的内部，由于上安装孔8a和下安装孔8b处于被封堵的状态，并且密封橡胶片3与传输管道1的外壁贴合，保证环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b内部的介质不会从密封橡胶片3和传输管道1之间的缝隙中溢出而出现气泡，确保了震动波能够在环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b能够稳定传输，提高了该装置运行过程中的稳定性，此外，也能够保证环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b内部的导能介质与传输管道1内部用于传输的介质相同，保证了震动波在二者中的传输速度相同，提高了检测的精准度，接收端主体结构51中与震动发生器Ⅰ44对应的位置上被替换为震动接收端Ⅰ52，接收端主体结构51中与震动发生器Ⅱ49对应的位置上被替换为震动接收端Ⅱ53，该装置通过设置两个对称的发射端以及接收端便可实现高精度的介质流量计量效果，而传统设备需要多组发射接收装置才能提高精度，同时，由于本申请文件所涉及的装置可以根据测量范围来对震动接收端Ⅱ53进行调整，若测量的介质流速较高，可以使用长度较长的震动接收端Ⅱ53，若测量的介质流速较低，可以使用长度较短的震动接收端Ⅱ53，提高了该装置的适用范围，由于震动接收端Ⅱ53的主体结构大部分均位于接收端主体结构51的内部，从而避免了震动接收端Ⅱ53伸出到传输管道1的内部造成对介质流动阻力增加的问题，提高了该装置的实用性。

请参阅图1-图16，震动接收端Ⅱ53的截面外形呈锥形，震动接收端Ⅱ53外表面能够感应水中的震动波，震动发生器Ⅱ49产生的震动波传输到震动接收端Ⅱ53处，随着时间推移，震动波波峰会先与震动接收端Ⅱ53的尖端相接触，随后沿着震动接收端Ⅱ53的表面向下方传输，使得震动接收端Ⅱ53表面自上而下依次感应到震动波，并在震动发生器Ⅱ49在发出震动波的同时，环形槽43会同时发出相同强度的震动波，并在环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b内部的介质中传输，由于介质相同，传播的速度相同，并且环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b内部的介质处于静止的状态，震动波不会受到横向流动的影响，而在传输管道1内部的传导的震动波由于在介质处于横向流动状态的影响下发生偏移，无法朝震动发生器Ⅱ49正对的方向传播，这导致传统设备中，接收端在感应到震动波时间较晚，导致实际感应时间大于应测的时间，造成实际的流量测量值偏大，当环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b内部介质中传播的震动波被震动接收端Ⅰ52感应到后，震动接收端Ⅱ53会同时记录自身感应到的震动波，同时记录震动波在震动接收端Ⅱ53外表面所处位置，根据震动波在震动接收端Ⅱ53外表面所达到的位置与震动接收端Ⅱ53底部之间的距离推算流量，当流速越大，震动波波峰偏移程度越大，震动波在震动接收端Ⅱ53外表面所达到的位置与震动接收端Ⅱ53底部之间的距离越大，当流速越少，震动波在震动接收端Ⅱ53外表面所达到的位置与震动接收端Ⅱ53底部之间的距离越小，从而准确的计算出管道内介质流量，消除了因震动波在介质流动中造成偏移而导致实际测量时间大于实际时间而造成计量结果偏大的问题，提高了计量精度。

请参阅图1-图16，控制器410和接收端主体结构51的信号输出端通过无线数据连接的方式与中控装置7的信号接收端相连接。

本发明的使用方法如下：

使用过程中，先对拆卸塞45进行安装，使其能够将上安装孔8a封堵上，同理对接收端主体结构51进行安装，并将下安装孔8b进行封堵，此时将位于传输管道1下游处的阀门关闭或开口封堵上，注入介质，在压强的作用下介质通过密封装置2进入到环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b的内部，由于上安装孔8a和下安装孔8b处于被封堵的状态，并且密封橡胶片3与传输管道1的外壁贴合，保证环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b内部的介质不会从密封橡胶片3和传输管道1之间的缝隙中溢出而出现气泡，也能够保证环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b内部的导能介质与传输管道1内部用于传输的介质相同，保证了震动波在二者中的传输速度相同，震动发生器Ⅱ49产生的震动波传输到震动接收端Ⅱ53处，随着时间推移，震动波波峰会先与震动接收端Ⅱ53的尖端相接触，随后沿着震动接收端Ⅱ53的表面向下方传输，使得震动接收端Ⅱ53表面自上而下依次感应到震动波，并在震动发生器Ⅱ49在发出震动波的同时，环形槽43会同时发出相同强度的震动波，并在环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b内部的介质中传输，由于介质相同，传播的速度相同，震动发生器Ⅰ44发出的震动波在环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b中传播的纵向进度与震动发生器Ⅱ49发出的震动波在传输管道1中传播的纵向进度相同，并且环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b内部的介质处于静止的状态，震动波不会受到横向流动的影响，而在传输管道1内部的传导的震动波由于在介质处于横向流动状态的影响下发生偏移，无法朝震动发生器Ⅱ49正对的方向传播，当环形密封架Ⅰ2a和环形下密封架Ⅱ2b内部介质中传播的震动波被震动接收端Ⅰ52感应到后，震动接收端Ⅱ53会同时记录自身感应到的震动波，同时记录震动波在震动接收端Ⅱ53外表面所处位置，根据震动波在震动接收端Ⅱ53外表面所达到的位置与震动接收端Ⅱ53底部之间的距离推算流量，当流速越大，震动波波峰偏移程度越大，震动波在震动接收端Ⅱ53外表面所达到的位置与震动接收端Ⅱ53底部之间的距离越大，当流速越少，震动波在震动接收端Ⅱ53外表面所达到的位置与震动接收端Ⅱ53底部之间的距离越小，从而准确的计算出管道内介质流量，若测量的介质流速较高，可以使用长度较长的震动接收端Ⅱ53，若测量的介质流速较低，可以使用长度较短的震动接收端Ⅱ53。

Claims (5)

1.一种气体超声波流量计，其特征在于，包括传输管道（1）和密封装置（2），所述传输管道（1）外表面顶部和底部位于中间的位置上通过钻床开孔的方式开设有密封橡胶片（3），所述密封装置（2）内壁靠近两侧的位置上通过卡接的方式固定安装有密封橡胶片（3），密封橡胶片（3）的内壁与传输管道（1）的外表面相贴合，所述密封装置（2）外表面位于中心的位置上通过轴孔配合的方式上分别固定套接有发射装置（4）和接收装置（5），所述密封装置（2）外表面靠近发射装置（4）的位置上通过焊接的方式固定安装有支架（6），所述支架（6）的顶部通过焊接的方式固定安装有中控装置（7）；所述密封装置（2）包括环形密封架Ⅰ（2a）和环形下密封架Ⅱ（2b），环形密封架Ⅰ（2a）的一端与环形下密封架Ⅱ（2b）的一端通过轴孔配合的方式套设连接，环形密封架Ⅰ（2a）的另一端与环形下密封架Ⅱ（2b）的另一端通过螺栓连接的方式固定连接，环形密封架Ⅰ（2a）和环形下密封架Ⅱ（2b）合并固定后构成一个完整闭合的环型结构，所述环形密封架Ⅰ（2a）顶部以及环形下密封架Ⅱ（2b）的底部均通过钻床钻孔的方式分别开设有上安装孔（8a）和下安装孔（8b），所述上安装孔（8a）和下安装孔（8b）的内部分别套设有发射装置（4）和接收装置（5）；所述发射装置（4）包括连接杆（41），所述连接杆（41）外表面靠近底部的位置通过轴孔配合的方式活动套设有上橡胶塞（42），所述上橡胶塞（42）的底部设置为斜面且斜面处通过铣床开槽的方式开设有环形槽（43），所述环形槽（43）的内部通过卡接的方式固定安装有震动发生器Ⅰ（44），所述连接杆（41）外表面位于上橡胶塞（42）上方的位置上通过轴孔配合的方式活动套接有拆卸塞（45），拆卸塞（45）的底部通过卡接的方式与上橡胶塞（42）的顶部相连接，所述连接杆（41）的底部靠近外圈的位置上通过焊接的方式固定安装有保护管（46），所述保护管（46）外表面靠近顶部和底部的位置上均通过焊接的方式固定安装有环形限位板（47），所述保护管（46）外表面位于环形限位板（47）之间的位置上通过卡接的方式固定套设有下橡胶塞（48），所述连接杆（41）底部位于保护管（46）内部的位置上通过螺栓连接的方式固定安装有震动发生器Ⅱ（49），所述连接杆（41）的顶部通过卡接的方式固定安装有控制器（410）。

2.根据权利要求1所述的一种气体超声波流量计，其特征在于，所述密封装置（2）、上安装孔（8a）和下安装孔（8b）的轴线均位于同一条中心线上。

3.根据权利要求1所述的一种气体超声波流量计，其特征在于，所述接收装置（5）包括接收端主体结构（51），所述接收端主体结构（51）的结构与发射装置（4）完全相同，所述接收端主体结构（51）中与震动发生器Ⅰ（44）对应的位置上被替换为震动接收端Ⅰ（52），所述接收端主体结构（51）中与震动发生器Ⅱ（49）对应的位置上被替换为震动接收端Ⅱ（53）。

4.根据权利要求3所述的一种气体超声波流量计，其特征在于，所述震动接收端Ⅱ（53）的截面外形呈锥形，所述震动接收端Ⅱ（53）外表面能够感应水中的震动波。

5.根据权利要求3所述的一种气体超声波流量计，其特征在于，所述控制器（410）和接收端主体结构（51）的信号输出端通过无线数据连接的方式与中控装置（7）的信号接收端相连接。