CN116754031A - 一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声流量计量技术领域，尤其涉及一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计，包括表体外壳，所述表体外壳内设有供流体流通的缓冲阻尼腔体，还包括第一整流组件、第二整流组件和测量机芯，测量机芯位于供流体流通的缓冲阻尼腔体内，第一整流组件设置在表体外壳上，第二整流组件与测量机芯的一端连接且位于第一整流组件与测量机芯之间，所述测量机芯上与第二整流组件连接的一端设有渐缩整流口，通过综合流态整型模式，达到满足精准计量的稳定的流体流态，使气体超声流量计获得较高的计量精度；降低仪表采购成本，减少场地使用面积，减少压力损失，进而降低生产与运行中材料与能源消耗。

Description

一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计

技术领域

本发明涉及超声流量计量技术领域，具体涉及一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计。

背景技术

天然气计量技术在不同的领域内面临着不同的环境条件，有着不同的配置要求。气体超声流量计对流态变化非常敏感，按照相关的国际和国家标准，需配置整流装置，如至少加装前20D直管段及加装整流器等，消减涡流和不对称流，以确保计量精度。高压(6～10MPa)长输贸易交接分输站和城市门站，具备充足的场地满足气体超声流量计前20D直管段及加装整流器，后5D的技术要求，以DN100口径超声流量计计量系统为例，考虑到超声表体本身有3D的长度，总长度为28D，即2.8米。然而，城市工商服务行业的低压(0～1.6MPa)燃气计量场所环境较为复杂，很多设置在室内，没有充足的安装空间，因此对气体超声流量计提出更高的技术要求，确保相应的计量精度。

一般是通过增加超声流量计声道数，获得较多的流速分布数据，采用高斯积分方法，得到更为精准的平均流速，但该方案不适合城市燃气对投资成本要求较低的基本条件。

或通过在管道内或流量计表体的入口端安装整流器，使气体流态在计量段达到或接近充分发展流态，以减少流态对计量精度的影响，但迄今为止，还没有一种整流器设计能够独立达到满意的整流效果。

或通过整流技术或组合，使流体形态在计量段时，演变为接近充分发展流态的一种形态稳定的流体流态，即不同的扰动流经整流后，都能达到同一种较少涡流的稳定流体形态，称为“可预知流态”技术，以期达到精准计量的要求；目前燃气计量市场常见的整流器为：19束管式，PTB板式，CPA50E板式。整流器的工作原理决定了孔径比相对较大(约为0.75)的19束管式和PTB板式整流器压损较小，对涡流的整流效果较好，但不对称流的整流效果较差；CPA50E板式孔径比相对较小(约为0.45)，压损较大，其强制节流方式，对涡流和不对称流都能达到相对较好的整流效果。

现有的整流器设计，基本都由上述整流器衍生而来，如将圆孔改为等边六角型等，整流效果无本质的改进和提升。现有19束管式及PTB板式整流器，压损小，整流效果较差，需要配置前10～20D的前直管段，对现场空间要求较高；CPA50E能达到较好的整流效果，强制节流的副作用是压损大，同样也限制了其适用范围，均无法满足城市燃气超声流量计的低成本，压损小，对复杂流态整流效果好的需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计，以解决现有技术中整流器需要配置前10～20D的前直管段，对现场空间要求较高或压损大导致的无法满足城市燃气超声流量计的空间要求高，压损小，对复杂流态整流效果好的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计，包括表体外壳，所述表体外壳内设有供流体流通的缓冲阻尼腔体，还包括第一整流组件、第二整流组件和测量机芯，所述测量机芯位于供流体流通的缓冲阻尼腔体内，用于对流体的流量进行计量，所述第一整流组件设置在表体外壳上，用于对进入缓冲阻尼腔体的流体流态进行第一次整流，所述第二整流组件与测量机芯的一端连接且位于第一整流组件与测量机芯之间，用于对流体进行第二次整流，所述测量机芯上与第二整流组件连接的一端设有渐缩整流口，渐缩整流口用于对流体流态进行第三次整流并引导流体进入测量机芯内，所述第一整流组件、第二整流组件和测量机芯同轴心设置。

进一步，所述表体外壳包括承压壳体和分别设置在承压壳体两侧的两个承压端盖，所述承压壳体和承压端盖配合形成密闭的供流体流通的缓冲阻尼腔体，所述承压壳体的一端设有流入口，在所述承压壳体上与流入口相对的另一端设有流出口，所述第一整流组件设置在流入口上，所述测量机芯上远离第二整流组件的一端与流出口连接，所述第一整流组件、第二整流组件、测量机芯、流入口和流出口均同轴心设置。

进一步，所述第一整流组件为导流板式整流组件，所述导流板式整流组件包括用于与流入口配合安装的整流组件配管，所述整流组件配管内设有与整流组件配管同轴心沿轴向排布的若干个Y型导流板，若干个所述Y型导流板的一端固定在同一个轴向导流固定管上，另一端固定在整流组件配管的内壁上，相邻两个Y型导流板形成四边形导流孔，所述若干个Y型导流板用于对流体的流态进行第一次整流。

进一步，所述第二整流组件包括套设在测量机芯上的导流固定组件和离心导流罩，所述离心导流罩3用于流体的离心分流，所述导流固定组件包括同轴心由外向内依次设置且呈环状结构的外环、中环和内环，所述中环上靠近流入口的一端与离心导流罩3连接，所述内环套设在测量机芯5上，用于固定测量机芯，所述外环的外径大小与供流体流通的缓冲阻尼腔体的内径大小相匹配，离心导流罩、外环、中环和内环相互配合形成环状的第二次整流通道，用于对流体的流态进行整流并引导至渐缩整流口，所述第二次整流通道内沿流体流通方向设有若干个一字型导流板，用于对第二次整流通道内的流体的流态进行整流。

进一步，所述中环和外环构成第二次整流通道的第一通道，中环和内环配合构成第二次整流通道的第二通道，离心导流罩与渐缩整流口配合构成第二次整流通道的第三通道。

进一步，所述外环上靠近流入口的一端面到流出口的垂直距离大于等于中环上远离流入口的一端面到流出口的垂直距离；所述中环上靠近流入口的一端面到流出口的垂直距离大于内环上靠近流入口的一端面到流出口的垂直距离。

进一步，所述离心导流罩沿轴心向流入口方向呈伞状凸起，所述伞状凸起的高度为a，宽度为b，a:b为1:3至1:5，所述伞状凸起上与流入口相对的一面为第一导流面，另一面为第二导流面，离心导流罩通过安装壁与中环配合连接。

进一步，所述第二导流面上设有两个导流整型板，两个所述导流整型板垂直相交设置且与第二导流面同轴心，所述导流整型板的高度由中间向两端逐渐减小，导流整型板上与内环和渐缩整流口相对应位置的端面为平面结构且与中环和安装壁接触的端面处于同一平面，所述第二导流面上还设有四个直角整型板，四个所述直角整型板分别位于两个所述导流整型板且相互配合形成正方形结构，所述直角整型板上远离第二导流面的端面为平面结构且与中环和安装壁接触的端面处于同一平面。

进一步，所述测量机芯内同轴心设有测量通道，用于对流体的流量进行计量，所述测量通道上靠近离心导流罩一端与渐缩整流口连接，另一端设有内径小于测量通道的渐缩出口，所述渐缩出口通过凸台与流出口配合连接，所述测量机芯的外壁上还设有方型深槽，用于安装与超声传感器电连接的超声信号采集电子板。

进一步，所述供流体流通的缓冲阻尼腔体沿流入口至流出口X轴线方向的截面积大于流入口沿X轴方向的截面积的3倍，用于使流体流经第一整流组件、第二整流组件和测量机芯时的等效孔径比均大于1.0。

与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明通过采用第一整流组件(即导流板式整流组件、缓冲阻尼腔体)、第二整流组件(离心导流罩与导流固定管)、渐缩整流口等综合流态整型模式在流量计内部对流体进行多段位置、多重导流板，疏导非轴线方向流动的惯性力，在压损不高的情况下，针对不同的扰动阻件，都能够大幅减少涡流与不对称流，使流体进入测量机芯内计量时，演变为接近充分发展流态的一种形态稳定的流体流态；达到满足精准计量的稳定的流体流态，使气体超声流量计获得较高的计量精度；同时，降低仪表采购成本，减少场地使用面积，减少压力损失，进而降低生产与运行中材料与能源消耗。

附图说明

图1是本发明实施例1的整体结构示意图；

图2是本发明实施例1的承压壳体的结构示意图；

图3是本发明实施例1的内部结构示意图；

图4是本发明实施例1的导流板式整流组件的结构示意图；

图5是本发明实施例1的第二整流组件的结构示意图；

图6是本发明实施例1的第二整流组件的主视图；

图7是图6中A处的截面结构示意图；

图8是图7中B处的放大结构示意图；

图9是本发明实施例1的导流固定组件的结构示意图；

图10是本发明实施例1的离心导流罩的侧视图；

图11是本发明实施例1的离心导流罩的立体结构示意图；

图12是本发明实施例1的测量机芯的结构示意图；

图13是本发明实施例2的配置A示意图；

图14是本发明实施例2的配置B示意图；

图15是本发明实施例2的配置C示意图；

图16是本发明实施例2的配置D示意图；

图17是本发明实施例2的四种配置方案的测量通道中心流速等高线切面图，其中A为配置A，B为配置B，C为配置C，D为配置D；

图18是本发明实施例2的四种配置方案的测量通道侧视流线图，其中A为配置A，B为配置B，C为配置C，D为配置D；

图19是本发明实施例2的配置A的测量通道流速分布图；

图20是本发明实施例2的配置B的测量通道流速分布图；

图21是本发明实施例2的配置C的测量通道流速分布图；

图22是本发明实施例2的配置A的测量通道流速分布图；

图23是本发明实施例2的配置D的导流固定组件外环与中环空间流线等高线切面图；

图24是本发明实施例2的配置D的导流固定组件外环与中环空间压力等高线切面图。

附图标记：

1、表体外壳；10、承压壳体；11、承压端盖；12、流入口；13、流出口；14、凸面；15、螺栓孔；16、第二凹槽；17、第一凹槽；100、缓冲阻尼腔体；2、导流板式整流组件；21、整流组件配管；22、Y型导流板；23、环型垫片；24、导流固定管；3、离心导流罩；31、第一导流面；32、第二导流面；321、导流整型板；322、直角整型板；3211、导流段；3212、整型段；33、安装壁；4、导流固定组件；41、外环；42、中环；43、内环；44、一字型导流板；5、测量机芯；51、渐缩整流口；52、测量通道；53、渐缩出口；54、蚌式整流凸起；55、安装孔；56、凸台；57、方型深槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

为使本发明实施例的技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

结合图1-图12进行说明，一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计，包括表体外壳1，所述表体外壳1内设有供流体流通的缓冲阻尼腔体100，还包括第一整流组件、第二整流组件和测量机芯5，所述测量机芯5位于供流体流通的缓冲阻尼腔体100内，用于对流体的流量进行计量，所述第一整流组件设置在表体外壳1上，用于对进入缓冲阻尼腔体100的流体流态进行第一次整流，所述第二整流组件与测量机芯5的一端连接且位于第一整流组件与测量机芯5之间，用于对流体进行第二次整流，所述测量机芯5上与第二整流组件连接的一端设有渐缩整流口51，渐缩整流口51用于对流体流态进行第三次整流并引导流体进入测量机芯5内，所述第一整流组件、第二整流组件和测量机芯5同轴心设置。

通过第一整流组件、第二整流组件和渐缩整流口51相互配合在流量计内部对流体进行多段位置、多重导流板，疏导非轴线方向流动的惯性力，减少涡流强度，使流体进入测量机芯5内计量时，演变为接近充分发展流态的一种形态稳定的流体流态；因此，不需要配置前直管段，对装配空间的要求降低，能够满足城市燃气超声流量计的压损小，复杂流态整流效果及空间的各项要求。

所述表体外壳1包括承压壳体10和分别设置在承压壳体10两侧的两个承压端盖11，所述承压壳体10和承压端盖11配合形成密闭的供流体流通的缓冲阻尼腔体100，承压壳体10由金属型材二次机加工制造，除承压外，还对流体流速有缓冲阻尼作用，所述承压壳体10的一端设有流入口12，与流入口12相对的另一端设有流出口13，所述第一整流组件设置在流入口12上，所述测量机芯5上远离第二整流组件的一端与流出口13连接，所述第一整流组件、第二整流组件、测量机芯5、流入口12和流出口13均同轴心设置。流入口12和流出口13上均设有凸面14，用于与输气管法兰凸面紧密配合，输气管法兰通过螺栓与设置在承压壳体10的流入端和流出端上的螺栓孔15固定连接，流入口12上的凸面14的内侧上开设有第一凹槽17，第一凹槽17的大小大于流入口12的尺寸，小于凸面14的尺寸，用以安装定位导流板式整流组件2，第一凹槽17的大小与环型垫片23的大小相匹配，用于配合安装环型垫片23。

所述第一整流组件为导流板式整流组件2，所述导流板式整流组件2包括用于与流入口12配合安装的整流组件配管21，所述整流组件配管21内设有与整流组件配管21同轴心沿轴向排布的若干个Y型导流板22，若干个所述Y型导流板22的一端固定在同一个轴向导流固定管24上，另一端设有两个导流板，固定在整流组件配管21的内壁上，形成扇形导流孔，相邻两个Y型导流板22形成四边形导流孔，所述若干个Y型导流板22用于对流体的流态进行第一次整流。

周向排布的Y型导流板22形成了均匀的四边形导流孔及扇形导流孔，将整流组件配管21内腔分隔形成多个独立的流通空间，消减了非轴向惯性力，对复杂多变流体进行了初步的整流。

所述第二整流组件包括套设在测量机芯5上的导流固定组件4和离心导流罩3，离心导流罩3用于流体的离心分流，所述导流固定组件4包括同轴心由外向内依次设置且呈薄壁环状结构的外环41、中环42和内环43，薄壁环状结构具体可以为桶状的环状结构，所述中环42上靠近流入口12的一端与离心导流罩3连接，所述内环43套设在测量机芯5上，用于固定测量机芯5，所述外环41的外径大小与供流体流通的缓冲阻尼腔体100的内径大小相匹配，使外环41能够与承压壳体10的内壁紧密接触，提高导流固定组件4的稳定性，离心导流罩3、外环41、中环42和内环43相互配合形成环状的第二次整流通道，用于对流体的流态进行整流并引导至渐缩整流口51，所述第二次整流通道内沿流体流通方向设有若干个一字型导流板44，用于对第二次整流通道内的流体的流态进行整流。所述中环42和外环41构成第二次整流通道的第一通道，中环42和内环43配合构成第二次整流通道的第二通道，离心导流罩3与渐缩整流口51配合构成第二次整流通道的第三通道。所述外环41上靠近流入口12的一端面到流出口13的垂直距离大于等于中环42上远离流入口12的一端面到流出口13的垂直距离；所述中环42上靠近流入口12的一端面到流出口13的垂直距离大于内环43上靠近流入口12的一端面到流出口13的垂直距离。

经导流板式整流组件2整流后的流体进入具有缓冲阻尼腔体100内，与离心导流罩3接触，缓冲阻尼腔体100与离心导流罩3分离高流速团组至缓冲阻尼腔体的中远端，产生逆压梯度，平衡惯性力与压力之间的转换，高流速团组反转、混合低流速团组回到测量机芯，减少不对称流；即离心导流罩3将流体均匀的分流至导流固定组件4内，由于外环41与承压壳体10的内壁紧密接触，分流后的流体沿中环42和外环41构成的第一通道进入导流固定组件4内，由于外环41上靠近流入口12的一端面到流出口13的垂直距离大于等于中环42上远离流入口12的一端面到流出口13的垂直距离，使流体再次进入中环42和内环43配合构成的第二通道，当流体流向第二通道的内部后即朝向离心导流罩3的凹陷的第二导流面32方向流动；受离心导流罩3的阻挡，流体将沿离心导流罩3与渐缩整流口51配合构成的第三通道进入测量机芯5内部，同时受一字型导流板44的作用将流体再次分成若干组，减少流体的流向的涡流复杂程度。

所述离心导流罩3沿轴心向流入口12方向呈伞状凸起，所述伞状凸起的高度为a，宽度为b，a:b为1:(3-5)，所述伞状凸起上与流入口12相对的一面为第一导流面31，另一面为第二导流面32，离心导流罩3通过安装壁33与中环42配合连接。

通过伞状凸起使第一导流面31对流体均匀分流，保证环状的第二次整流通道内的流体流量均匀，同时第二导流面32对经过的流体具有离心分流的作用，经过离心作用使复杂多向的流体向同一方向流动，由渐缩整流口51引导进入测量机芯5。当a:b为1:(3-5)时，第一导流面31和第二导流面32均与离心导流罩3的中心轴线呈60～70度夹角，在第一导流面31产生离心作用同时，第二导流面32收拢气流团组过程中压损较小。

所述第二导流面32上设有两个导流整型板321，两个所述导流整型板321垂直相交设置且与第二导流面32同轴心，所述导流整型板321的高度由轴心位置向两端逐渐减小，形成了整型段3212，导流整型板321的轴心位置高度≥2a，导流整型板321上与内环43和渐缩整流口51相对应位置的端面为平面结构且与中环42和安装壁33接触的端面处于同一平面，平面结构位于导流段3211，所述第二导流面32上还设有四个直角整型板322，四个所述直角整型板322分别位于两个所述导流整型板321且相互配合形成正方形结构，所述直角整型板322上远离第二导流面32的端面为平面结构且与中环42和安装壁33接触的端面处于同一平面；因此在第二导流面32上，导流整型板321和四个直角整型板322构成外浅内深，均匀分布且轴对称的12个隔离区；因隔离面与轴心线平行，迫使由第二通道径向流入的气流团组形成流线平行于轴心的均匀发展流态。至此，由流入口12进入的复杂涡流、不对称流形成稳定的流态分布均匀的流体团组，进入渐缩整流口51。由于渐缩整流口51上设有蚌式整流凸起54，用于将贴壁流动流体部分导流到正方形腔体内的四个角落，再次均匀分布流体团组，将流体引导进入测量机芯5内。

所述测量机芯5内同轴心设有测量通道52，用于对流体的流量进行计量，根据计量需求，在测量通道52的侧壁上相对设置有若干个安装孔55，用于安装超声传感器，构成平行对射式超声测量声道，所构成对射式声道的轴心线，与测量机芯5的轴心线呈45°至60°夹角，所述测量通道52上靠近离心导流罩3一端与渐缩整流口51连通，另一端设有内径小于测量通道52的渐缩出口53，所述渐缩出口53通过凸台56与流出口13上的第二凹槽16配合连接，使测量机芯5与承压壳体10紧密结合，对测量机芯进行安装、定位，所述测量机芯5没有安装超声传感器的两个厚管壁侧面设有方型深槽57，用于安装与超声传感器电连接的超声信号采集电子板。

所述供流体流通的缓冲阻尼腔体100沿流入口12至流出口13X轴线方向的截面积大于流入口12沿X方向的截面积的3倍，用于使流体流经第一整流组件、第二整流组件和测量机芯5时的等效孔径比均大于1.0；以减少上述阻流件产生的永久压损。

实施例二流体流态整流效果

结合图13进行说明，按照国家标准GB/T32201-2015《气体流量计》(等效OIMLR137)第5.13.3流体扰动类型，附录C中界定的试验条件c、d-不在同一平面的双弯头高水平干扰作为参比条件，借助CFD软件技术，设置四种配置连接方案，包括配置A(无直管段)、配置B(10D直管段)、配置C(CPA50E+10D直管段)和配置D(实施例1的流量计)，配置A-配置C中使用的流量计为直通式的流量计，形成直通式流道，作为对比项。以双弯头开口为气体进口，流量计出口为气体出口的封闭空间内，模拟涡流、不对称流的发展与变化。管道与表体均采用透明视图，以便清晰显示内部结构与流线流态。

结合图14至图15进行说明，四种配置方案流经测量通道时，以流速分布是否对称均匀，流线是否与表体轴向(x轴)平行，来判断整流效果，其中红、黄、绿、蓝渐变颜色代表从高到低的流速变化。

配置A：流速分布极为不对称，不均匀；流线相互交叉，与X轴夹角较大。说明配置A在测量通道52内存在较为强烈的涡流和不对称流，对超声计量精度将产生很大的影响。

配置B：流速基本居于流体截面中心区域；流线存在相互交叉现象，但相对配置A，与X轴夹角已变小。表明存在一定的涡流和不对称流。可以预测，随着直管段的长度逐步增加，流态将继续改善。

配置C：流速呈不对称的形态；板式整流器后的高流速团组，在10D管道内一直位于管道的下半部分，在测量通道52内其位置也未发生变化。

配置D：流速呈上下左右对称的形态；流线无交叉，与X轴平行。经本发明的流态整型组合装置后，高水平干扰流，已整型为近于充分发展的流态；达到满意的测量精度；降低制造与采购成本，无需充足的安装空间，满足城市燃气市场的要求。

结合图16进行说明，分别在配置A-配置D中的测量通道52内设置三个声道，在三个声道穿越流体的区域内，在每个声道轴心及轴心上下对称位置设置3条直线用于流速探测取值；三个声道共有9根取值线，在取值线上观察声道区域流速的分布，若取值线分布均匀且趋于平行，则流场对称且稳定。图16显示，配置D流速分布是最对称，且分布均匀。配置B分布也较为均匀，但流线不相互平行，也不平行测量通道52的轴心线，会对测量产生偏差。

工作原理：

结合图13至图18所示，不在同一平面的双弯头产生的高水平干扰流，从左下方流入外接管道，进入流量计，由右侧的流量计出口流出，流量计前外界管道内的流体中心流线与X轴线倾斜5度以上，同时流速分布不均匀，不对称；说明存在较大的Y、Z轴向矢量的涡流和不对称流，强烈的涡流和不对称流的气体团组，由流入口12进入流量计，经导流板式整流组件2，沿X轴向均匀分布的Y型导流板22的平面，对Y、Z轴向矢量动能产生阻碍，大部分分解融合为X轴向动能，部分转化为压力损失或热量。

消除涡流的气体团组，进入缓冲阻尼腔体100的前端；紧邻离心导流罩3运动发展的气流层，以X轴为中心，沿导流罩凸起外表面径向扩散，进入导流固定组件4的外环与中环之间通道；外层气体团组，因缓冲阻尼腔体100前端靠近腔体内壁一侧的低流速团组的粘滞力具有缓冲和阻尼作用，平衡压力与速度后，进入导流固定组件4的外环与中环之间通道。

如图17所示，较低流速的气体团组，处于导流固定组件4外环与中环通道空间内靠近中环一侧，将直接折返进入导流固定组件4的中环与内环通道；高流速团组，因离心作用原理，处于靠近缓冲阻尼腔体100内壁及导流固定组件4外环内壁一侧，将进入外环与内环通道，并以惯性力为主导，继续流向缓冲阻尼腔体100的中后端。

如图18所示，红、黄、绿、蓝渐变颜色代表从高到低的压力变化。缓冲阻尼腔体100的前端压力最高，后端压力次之，导流固定组件4的中环与内环通道入口区域压力最低。

高流速团组惯性力作用，沿第一通道流入缓冲阻尼腔体100的中后端；因缓冲阻尼腔体100后端没有流体出口，随着高流速团组的逐步流入，后端区域压力逐渐增加，流体惯性力动能逐步降低，形成逆压梯度，迫使其盘旋折返寻求另一个压力与速度平衡的区域，然后进入缓冲阻尼腔体100的中环与内环通道(即第二通道)；由于缓冲阻尼腔体100和导流固定组件4的X轴方向均为对称结构，进入第二通道的流体团组基本转化为压力、流速一致的流体团组。

如图16和图11所示，流速一致的流体团组，在第二导流面32，以X轴对称布置的导流整型板321为流动方向，再次折返，整型为流速均匀、流线平行的流体形态，进入测量机芯5。

如图16和图12所示，整型为流速均匀、流线平行的流体形态后的气流团组，经测量机芯5的渐缩整流口51内壁的蚌式整流凸起54，再次整型流体团组，如图17中的D所示，始终呈现为充分发展流态，流经测量通道52，可保证以较少的声道布置，获取较好的气体流量测量精度。经过测量通道52内后，气体团组由流出口13流出流量计表体，完成气体流量测量。

本发明针对复杂的高水平干扰流态，依次采用导流板式整流组件2消除涡流；缓冲阻尼腔体100的缓冲阻尼作用平衡、消减不对称流；离心导流罩3的第一导流面31导流分离高流速团组至缓冲阻尼腔体100的中后端；离心导流罩3的第二导流面32上的导流整型板321和直角整型板322使流体导流整型至充分发展流态；导流固定组件4沿X轴对称布置的多重一字型导流板44，消除Y、Z轴向的矢量动能，保证气流以X轴径向流均匀进入离心导流罩3凹陷区的第二导流面32；X轴对称结构的测量机芯5，保持流体以充分发展流态经过测量通道52；以此保证较少的声道布置，获取较好的气体流量测量精度。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计，包括表体外壳(1)，所述表体外壳(1)内设有供流体流通的缓冲阻尼腔体(100)，其特征在于，还包括第一整流组件、第二整流组件和测量机芯(5)，所述测量机芯(5)位于供流体流通的缓冲阻尼腔体(100)内，用于对流体的流量进行计量，所述第一整流组件设置在表体外壳(1)上，用于对进入缓冲阻尼腔体(100)的流体流态进行第一次整流，所述第二整流组件与测量机芯(5)的一端连接且位于第一整流组件与测量机芯(5)之间，用于对流体进行第二次整流，所述测量机芯(5)上与第二整流组件连接的一端设有渐缩整流口(51)，渐缩整流口(51)用于对流体流态进行第三次整流并引导流体进入测量机芯(5)内，所述第一整流组件、第二整流组件和测量机芯(5)同轴心设置。

2.根据权利要求1所述的一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计，其特征在于，所述表体外壳(1)包括承压壳体(10)和分别设置在承压壳体(10)两侧的两个承压端盖(11)，所述承压壳体(10)和承压端盖(11)配合形成密闭的供流体流通的缓冲阻尼腔体(100)，所述承压壳体(10)的一端设有流入口(12)，在所述承压壳体(10)上与流入口(12)相对的另一端设有流出口(13)，所述第一整流组件设置在流入口(12)上，所述测量机芯(5)上远离第二整流组件的一端与流出口(13)连接，所述第一整流组件、第二整流组件、测量机芯(5)、流入口(12)和流出口(13)均同轴心设置。

3.根据权利要求2所述的一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计，其特征在于，所述第一整流组件为导流板式整流组件(2)，所述导流板式整流组件(2)包括用于与流入口(12)配合安装的整流组件配管(21)，所述整流组件配管(21)内设有与整流组件配管(21)同轴心沿轴向排布的若干个Y型导流板(22)，若干个所述Y型导流板(22)的一端固定在同一个轴向导流固定管(24)上，另一端固定在整流组件配管(21)的内壁上，相邻两个Y型导流板(22)形成四边形导流孔，所述若干个Y型导流板(22)用于对流体的流态进行第一次整流。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计，其特征在于，所述第二整流组件包括套设在测量机芯(5)上的导流固定组件(4)和离心导流罩(3)，所述离心导流罩(3)用于流体的离心分流，所述导流固定组件(4)包括同轴心由外向内依次设置且呈环状结构的外环(41)、中环(42)和内环(43)，所述中环(42)上靠近流入口(12)的一端与离心导流罩(3)连接，所述内环(43)套设在测量机芯(5)上，用于固定测量机芯(5)，所述外环(41)的外径大小与供流体流通的缓冲阻尼腔体(100)的内径大小相匹配，离心导流罩(3)、外环(41)、中环(42)和内环(43)相互配合形成环状的第二次整流通道，用于对流体的流态进行整流并引导至渐缩整流口(51)，所述第二次整流通道内沿流体流通方向设有若干个一字型导流板(44)，用于对第二次整流通道内的流体的流态进行整流。

5.根据权利要求4所述的一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计，其特征在于，所述中环(42)和外环(41)构成第二次整流通道的第一通道，中环(42)和内环(43)配合构成第二次整流通道的第二通道，离心导流罩(3)与渐缩整流口(51)配合构成第二次整流通道的第三通道。

6.根据权利要求4所述的一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计，其特征在于，所述外环(41)上靠近流入口(12)的一端面到流出口(13)的垂直距离大于等于中环(42)上远离流入口(12)的一端面到流出口(13)的垂直距离；所述中环(42)上靠近流入口(12)的一端面到流出口(13)的垂直距离大于内环(43)上靠近流入口(12)的一端面到流出口(13)的垂直距离。

7.根据权利要求5所述的一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计，其特征在于，所述离心导流罩(3)沿轴心向流入口(12)方向呈伞状凸起，所述伞状凸起的高度为a，宽度为b，a:b为1:3至1:5，所述伞状凸起上与流入口(12)相对的一面为第一导流面(31)，另一面为第二导流面(32)，离心导流罩(3)通过安装壁(33)与中环(42)配合连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计，其特征在于，所述第二导流面(32)上设有两个导流整型板(321)，两个所述导流整型板(321)垂直相交设置且与第二导流面(32)同轴心，所述导流整型板(321)的高度由中间向两端逐渐减小，导流整型板(321)上与内环(43)和渐缩整流口(51)相对应位置的端面为平面结构且与中环(42)和安装壁(33)接触的端面处于同一平面，所述第二导流面(32)上还设有四个直角整型板(322)，四个所述直角整型板(322)分别位于两个所述导流整型板(321)且相互配合形成正方形结构，所述直角整型板(322)上远离第二导流面(32)的端面为平面结构且与中环(42)和安装壁(33)接触的端面处于同一平面。

9.根据权利要求7所述的一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计，其特征在于，所述测量机芯(5)内同轴心设有测量通道(52)，用于对流体的流量进行计量，所述测量通道(52)上靠近离心导流罩(3)一端与渐缩整流口(51)连接，另一端设有内径小于测量通道(52)的渐缩出口(53)，所述渐缩出口(53)通过凸台(56)与流出口(13)配合连接，所述测量机芯(5)的外壁上还设有方型深槽(57)，用于安装与超声传感器电连接的超声信号采集电子板。

10.根据权利要求2所述的一种基于流态整型组合装置的气体超声流量计，其特征在于，所述供流体流通的缓冲阻尼腔体(100)沿流入口(12)至流出口(13)X轴线方向的截面积大于流入口(12)沿X轴方向的截面积的3倍，用于使流体流经第一整流组件、第二整流组件和测量机芯(5)时的等效孔径比均大于1.0。