CN117232601A - 一种流量计安全密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流量计安全密封结构，包括流量计管体和换能器，所述流量计管体上一体成型有安装座，安装座侧壁上贯穿有换能器孔，换能器封装在所述换能器孔中；所述安装座内开设有引线通道，所述引线通道入口连通所述换能器孔，出口处设有引线电极，该引线电极与所述引线通道出口之间设置有接头密封结构，所述接头密封结构将所述引线通道封闭；所述换能器孔内设有第一密封结构和第二密封结构。本发明将换能器与引线通道设置在安装座内部，并采用接头密封结构和第一、第二密封结构将易发生流体泄露的风险点密封，保证本流量计密封结构在高温高压的极端条件下的安全性，不会将流体泄露到外部造成安全事故。

Description

一种流量计安全密封结构

技术领域

本发明属于流量计技术领域，具体涉及一种流量计安全密封结构。

背景技术

超声波流量计是通过超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。

其中，插入式超声波流量计需要预先在流体管道上开孔，将超声波换能器插入流体管道内与流体直接接触。然而在检测一些特殊流体如含有放射性物质的流体时，在异常情况下，将出现被测流体温度和压力大幅升高的情况，超声波换能器与流体管道之间的密封结构可能失效，超声波换能器自身也可能无法耐受高温高压环境而发生密封结构失效，因此必须将超声波换能器封装在流体管道管壁内。但超声波换能器的信号引线必须从流体管道向外引出，例如专利文献CN113834542A公开的一种带气泡检测及修正的超声波流量计及其流速修正方法，包括表体，所述表体上设有流量监测换能器组和气泡检测换能器组，所述表体外还设有若干换能器引线管，所述换能器组的信号引线通过换能器引线管引出。而在极端条件下，换能器引线管与表体的连接部位可能因无法耐受高温高压出现密封结构失效，导致流体直接泄露到表体外，引发严重安全事故。因此需要一种能够承受高温高压极端条件的流量计密封结构。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种流量计安全密封结构。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种流量计安全密封结构，包括流量计管体，所述流量计管体上设置有换能器，其特征在于：所述流量计管体上一体成型有安装座，在所述安装座侧壁上向所述流量计管体的管腔贯穿有换能器孔，所述换能器封装在所述换能器孔中；

所述安装座内开设有引线通道，所述引线通道入口与所述换能器孔中部连通，所述引线通道出口处设有引线电极，该引线电极与所述引线通道出口之间设置有接头密封结构，所述接头密封结构将所述引线通道封闭，所述换能器的信号引线穿过所述引线通道连接至所述引线电极；

所述换能器孔的内端与所述换能器之间设有第一密封结构，所述换能器孔的外端设置有第二密封结构。

采用以上结构，将引线通道均设置在安装座内，采用接头密封结构将引线通道出口封闭，这样即使在高温高压的极端条件下，万一流量计管体与换能器之间的密封结构失效导致流体泄露至引线通道，泄露的流体也只会被封存在引线通道中，不会泄露到安装座外造成安全事故；换能器孔内设置双重密封结构，第一密封结构是为了防止流体从流量计管体内发生泄露，第二密封结构的目的在于即使有流体泄露，泄露的流体也只能渗入引线通道中，防止流体泄露出安装座。

作为优选，所述第一密封结构包括第一密封圈，所述换能器包括传感器元件，所述传感器元件设置在所述换能器孔的内端，所述传感器元件的超声探头朝向所述流量计管体管腔，所述传感器元件尾端引出有所述信号引线，所述信号引线延伸进所述引线通道中；

所述换能器孔的内端为第一台阶孔，所述传感器元件设有与其适配的台阶面，所述第一密封圈套设在所述传感器元件的台阶面上，所述台阶面与所述第一台阶孔的台阶压紧，并将所述第一密封圈夹设在二者之间。

采用以上结构，台阶孔与台阶面配合起到定位作用，第一密封圈将传感器元件密封安装在换能器孔的内端，防止流体沿传感器元件与换能器孔的连接缝隙渗入引线通道。

作为优选，所述第二密封结构包括第二密封圈和密封块，所述密封块设置在所述换能器孔的外端，所述换能器孔的外端为第二台阶孔，所述密封块设有与其适配的台阶面，所述第二密封圈套设在所述密封块的台阶面上，所述台阶面与所述第二台阶孔的台阶压紧，并将所述第二密封圈夹设在二者之间；

所述密封块与所述第二台阶孔螺纹连接。

采用以上结构，第二密封圈将密封块与换能器孔外端密封连接，防止有流体泄露到引线通道处后，沿着密封块与换能器孔之间的缝隙泄露出安装座。

作为优选，所述接头密封结构包括密封板和封堵块，所述密封板上贯穿有安装孔，所述安装孔内嵌设有所述封堵块，所述封堵块内包埋有所述引线电极，所述引线电极向外穿出所述封堵块；

所述密封板由第一金属材料制成，所述封堵块由绝缘材料制成，所述封堵块烧结成型于所述安装孔内，并与所述安装孔孔壁密封；

所述密封板边缘与所述引线通道出口密封连接。

采用以上结构，密封板将引线通道出口封闭，信号引线连接到封堵块内的引线电极处。

作为优选，所述密封板包括板本体，该板本体上开设有穿孔，该穿孔内设置有圆筒状的过渡层，该过渡层的外壁与所述穿孔孔壁贴合，该过渡层的内孔形成所述安装孔；

所述过渡层由第二金属材料制成，该第二金属材料的热膨胀系数位于所述绝缘材料和所述第一金属材料之间；

所述过渡层与所述穿孔孔壁焊接密封。

采用以上结构，金属材料与绝缘材料的膨胀系数相差较大，在高温条件下，二者膨胀变形量不一致，可能造成连接缝隙，在二者之间设置膨胀系数适中的过渡层，避免出现大的膨胀变形量偏差，保证密封板与封堵块之间连结紧密。

作为优选，所述穿孔为台阶孔，该台阶孔内设置有与其适配的所述过渡层；

所述过渡层包括同轴心线设置的筒身和筒座，所述筒身直径小于所述筒座直径，所述筒身固定连接在所述筒座上，所述筒身与所述筒座连接处形成限位台阶；

所述筒座朝向所述引线通道内。

采用以上结构，在高温高压的极端条件下，压力聚集到过渡层处，过渡层受到由引线通道内部向外部的推动力，限位台阶受到推力抵紧在穿孔内的台阶上，使得过渡层处耐压性更好。

作为优选，所述封堵块呈圆柱形，所述封堵块一端面与所述筒座底面平齐，所述封堵块另一端面位于所述筒身长度的三分之一到三分之二处。

采用以上结构，更便于封堵块与过渡层的筒身与筒座进行烧结连接，并保证界面处连接强度。

作为优选，所述安装座包括柱状的座体，所述座体竖直设置在所述流量计管体上，所述座体内部开设有空腔，所述空腔位于所述流量计管体上方，所述空腔上端内壁开设有台阶状的密封台，所述密封板落在所述密封台上并焊接，以将所述空腔上端封闭。

采用以上结构，密封台起到定位作用，便于密封板焊接。

作为优选，所述座体外壁一体成型有伸出部，所述换能器孔开设在所述伸出部上，所述伸出部内开设有腔道，所述腔道一端连通所述换能器孔，另一端连通所述空腔，所述腔道与所述空腔形成所述引线通道。

作为优选，所述座体外壁设有至少一组所述伸出部，同一组的两个所述伸出部相对设置在所述流量计管体两侧，两个相对的所述伸出部中均开设有换能器孔和腔道，每个所述换能器孔中均设有所述换能器，两条所述腔道分别连通至所述空腔。

采用以上结构，设置一组换能器以实现超声信号的发射与接收，所有腔道均连通到一个空腔中，这样仅需设置一个接头密封结构就能封闭所有引线通道。

有益效果：

1、采用以上技术方案的一种流量计安全密封结构，通过将引线通道设置在安装座中，并采用接头密封结构将引线通道出口封闭，这样即使在高温高压的极端条件下，即便流量计管体与换能器之间的密封结构失效导致流体泄露至引线通道，也只会被封存在引线通道中，不会泄露到安装座外造成安全事故。

2、换能器孔内设置双重密封结构，第一密封结构是为了防止极端条件下，流体从流量计管体内发生泄露，第二密封结构是为了即使有流体泄露，也只能渗入引线通道中，防止流体泄露出安装座。

附图说明

图1为本发明的外部结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为换能器的结构示意图；

图4为接头密封结构的结构示意图；

图5为过渡层与封堵块的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示的一种流量计安全密封结构，包括流量计管体1，所述流量计管体1上设置有换能器2，所述流量计管体1上一体成型有安装座3，在所述安装座3侧壁上向所述流量计管体1的管腔贯穿有换能器孔4，所述换能器2封装在所述换能器孔4中。所述安装座3内开设有引线通道5，所述引线通道5入口与所述换能器孔4中部连通，所述引线通道5出口处设有引线电极63，该引线电极63与所述引线通道5出口之间设置有接头密封结构6，所述接头密封结构6将所述引线通道5封闭，所述换能器2的信号引线7穿过所述引线通道5连接至所述引线电极63。这样设置，可以保证在高温高压的极端条件下，即使流量计管体1内的流体泄露到引线通道5中，也会被接头密封结构6封闭在引线通道5内，不会泄露出所述安装座3。

结合图2和图3可以看出，所述换能器孔4的内端与所述换能器2之间设有第一密封结构2a，所述第一密封结构2a包括第一密封圈2a1。所述换能器2包括传感器元件21，所述传感器元件21设置在所述换能器孔4的内端，所述传感器元件21的超声探头朝向所述流量计管体1管腔，所述传感器元件21尾端引出有所述信号引线7，所述信号引线7延伸进所述引线通道5中。

所述换能器孔4的内端为第一台阶孔，所述传感器元件21设有与其适配的台阶面，所述第一密封圈2a1套设在所述传感器元件21的台阶面上，所述台阶面与所述第一台阶孔的台阶压紧，所述第一密封圈2a1夹设在二者压紧处，以将所述传感器元件21与所述换能器孔4的内端密封，防止流体从传感器元件21与换能器孔4的连接缝隙中泄露。所述传感器元件21的尾端还设有抵紧圈，所述抵紧圈压紧所述传感器元件21，其与换能器孔4内壁螺纹连接，起到将所述传感器元件21固定安装在换能器孔4中的作用。该抵紧圈中部开设有用于信号引线7穿出的孔。

所述换能器孔4的外端设置有第二密封结构2b，所述第二密封结构2b包括第二密封圈2b1和密封块22。所述密封块22设置在所述换能器孔4的外端，所述换能器孔4的外端为第二台阶孔，所述密封块22设有与其适配的台阶面，所述第二密封圈2b1套设在所述密封块22的台阶面上，所述台阶面与所述第二台阶孔的台阶压紧时，所述第二密封圈2b1夹设在压紧处，所述密封块22与所述第二台阶孔螺纹连接。所述第二密封圈2b1将密封块22与换能器孔4的外端之间密封，这样设置可以保证，即使换能器孔4内端的第一密封圈2a1密封失效，流体泄露到换能器孔4中部，第二密封圈2b1也能防止流体进一步泄露到安装座3外，只能进入并封存在引线通道5中。所述密封块22外端设有封盖，该封盖表面位于安装座3表面，所述封盖将密封块22封堵在换能器孔4中。

如图4所示，所述接头密封结构6包括密封板61和封堵块62，所述密封板61上贯穿有安装孔，所述安装孔内嵌设有所述封堵块62，所述封堵块62内包埋有所述引线电极63，所述引线电极63向外穿出所述封堵块62。作为耐压器件，流量计管体1和密封板61一般采用金属材料制成，因此为避免引线电极63与密封板61之间连通，所述封堵块62采用绝缘材料制成。

其中，所述密封板61由第一金属材料制成，由于金属材料与绝缘材料的膨胀系数通常相差较大，特别是在高温条件下，尤其是300℃以上高温，金属材料和绝缘材料分别进行膨胀，膨胀率不一致将导致变形量偏差，若所述密封板61与封堵块62直接烧结连接，二者膨胀产生变形量偏差可能导致连接处出现裂缝，甚至断裂等情况，使得接头密封结构6失效。因此，为了避免类似现象发生，在一种更优选的实施方式中，所述密封板61上开设有穿孔，该穿孔内设置有圆筒状的过渡层64，该过渡层64的外壁与所述穿孔孔壁焊接密封，该过渡层64的内孔形成所述安装孔，所述封堵块62与所述过渡层64内壁密封连接。所述过渡层64采用第二金属材料制成，该第二金属材料的热膨胀系数位于所述绝缘材料和所述第一金属材料之间，例如可以使用热膨胀性能不同的不同牌号不锈钢材料。这样即使在温度变化大的条件下，所述过渡层64也能够弥合所述密封板61与封堵块62膨胀或收缩不一致导致的体积偏差，保证密封性。作为最优选技术方案，所述封堵块62所采用的绝缘材料为玻璃，玻璃的膨胀系数适中，更加耐高温，此时所述封堵块62烧结成型于过渡层64的内孔，封堵块62与所述过渡层64烧结连接。

结合图4、图5可以看出，所述穿孔为台阶孔，该台阶孔内设置有与其适配的所述过渡层64。所述过渡层64包括筒身64a和筒座64b，所述筒身64a直径小于所述筒座64b直径，所述筒身64a固定连接在所述筒座64b上，所述筒身64a与所述筒座64b连接处形成限位台阶64c，所述筒座64b朝向所述引线通道5内。在高温高压条件下，内部压力聚集在所述过渡层64与密封板61的连接界面处，压力将所述筒座64b向外推，所述限位台阶64c受到推力向所述穿孔内的台阶抵紧，提高过渡层64的耐压能力。

为了便于将封堵块62与过渡层64烧结连接，所述封堵块62呈圆柱形，所述封堵块62一端面与所述筒座64b底面平齐，所述封堵块62另一端面位于所述筒身64a长度的三分之一到三分之二处，这样设置同时保证了封堵块62与过渡层64的耐压能力和密封性。

制造时，先将封堵块62与过渡层64烧结成型，然后再安装到板本体的穿孔内并焊接，从而形成密封板61。

结合图1、图2可以看出，所述安装座3包括柱状的座体31，所述座体31竖直设置在所述流量计管体1上。所述座体31内部开设有空腔5a，所述空腔5a位于所述流量计管体1上方。所述空腔5a上端内壁开设有用于定位的台阶状密封台5a1，所述密封板61落在所述密封台5a1上并焊接，所述密封板61将所述空腔5a上端封闭。

所述座体31外壁一体成型有伸出部32，在本实施例中具体设有两组所述伸出部32，同一组的两个所述伸出部32相对设置在所述流量计管体1两侧，四个所述伸出部32均匀环绕设置在所述座体31外壁。其中一组所述伸出部32内开设有所述换能器孔4，两个所述换能器孔4中均设有所述换能器2，两个所述伸出部32内还开设有腔道5b，所述腔道5b一端连通所述换能器孔4，另一端连通所述空腔5a，所述腔道5b与所述空腔5a形成所述引线通道5。两条腔道5b连通至一个空腔5a中，并将所述密封板61焊接在所述空腔5a上端，这样设置可以采用只采用一个接头密封结构6将所有引线通道5的出口密封。

本实施例中，每个伸出部32上并列开设有两个换能器孔4，两个换能器孔4沿着流量计管体1的宽度方向排布，每个换能器孔4内设置有一个换能器2，同一伸出部32内的两个换能器孔4中部均与相应的腔道5b连通，用于穿设信号引线7。这样，四个换能器2组成两组超声信号收发体系，有助于提高大口径流量计管体1内流量测量的准确性。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流量计安全密封结构，包括流量计管体(1)，所述流量计管体(1)上设置有换能器(2)，其特征在于：所述流量计管体(1)上一体成型有安装座(3)，在所述安装座(3)侧壁上向所述流量计管体(1)的管腔贯穿有换能器孔(4)，所述换能器(2)封装在所述换能器孔(4)中；

所述安装座(3)内开设有引线通道(5)，所述引线通道(5)入口与所述换能器孔(4)中部连通，所述引线通道(5)出口处设有引线电极(63)，该引线电极(63)与所述引线通道(5)出口之间设置有接头密封结构(6)，所述接头密封结构(6)将所述引线通道(5)封闭，所述换能器(2)的信号引线(7)穿过所述引线通道(5)连接至所述引线电极(63)；

所述换能器孔(4)的内端与所述换能器(2)之间设有第一密封结构(2a)，所述换能器孔(4)的外端设置有第二密封结构(2b)。

2.根据权利要求1所述的一种流量计安全密封结构，其特征在于：所述第一密封结构(2a)包括第一密封圈(2a1)，所述换能器(2)包括传感器元件(21)，所述传感器元件(21)设置在所述换能器孔(4)的内端，所述传感器元件(21)的超声探头朝向所述流量计管体(1)管腔，所述传感器元件(21)尾端引出有所述信号引线(7)，所述信号引线(7)延伸进所述引线通道(5)中；

所述换能器孔(4)的内端为第一台阶孔，所述传感器元件(21)设有与其适配的台阶面，所述第一密封圈(2a1)套设在所述传感器元件(21)的台阶面上，所述台阶面与所述第一台阶孔的台阶压紧，并将所述第一密封圈(2a1)夹设在二者之间。

3.根据权利要求1所述的一种流量计安全密封结构，其特征在于：所述第二密封结构(2b)包括第二密封圈(2b1)和密封块(22)，所述密封块(22)设置在所述换能器孔(4)的外端，所述换能器孔(4)的外端为第二台阶孔，所述密封块(22)设有与其适配的台阶面，所述第二密封圈(2b1)套设在所述密封块(22)的台阶面上，所述台阶面与所述第二台阶孔的台阶压紧，并将所述第二密封圈(2a1)夹设在二者之间；

所述密封块(22)与所述第二台阶孔螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种流量计安全密封结构，其特征在于：所述接头密封结构(6)包括密封板(61)和封堵块(62)，所述密封板(61)上贯穿有安装孔，所述安装孔内嵌设有所述封堵块(62)，所述封堵块(62)内包埋有所述引线电极(63)，所述引线电极(63)向外穿出所述封堵块(62)；

所述密封板(61)由第一金属材料制成，所述封堵块(62)由绝缘材料制成，所述封堵块(62)烧结成型于所述安装孔内，并与所述安装孔孔壁密封；

所述密封板(61)边缘与所述引线通道(5)出口密封连接。

5.根据权利要求4所述的一种流量计安全密封结构，其特征在于：所述密封板(61)包括板本体，该板本体上开设有穿孔，该穿孔内设置有圆筒状的过渡层(64)，该过渡层(64)的外壁与所述穿孔孔壁贴合，该过渡层(64)的内孔形成所述安装孔；

所述过渡层(64)由第二金属材料制成，该第二金属材料的热膨胀系数位于所述绝缘材料和所述第一金属材料之间；

所述过渡层(64)与所述穿孔孔壁焊接密封。

6.根据权利要求5所述的一种流量计安全密封结构，其特征在于：所述穿孔为台阶孔，该台阶孔内设置有与其适配的所述过渡层(64)；

所述过渡层(64)包括同轴心线设置的筒身(64a)和筒座(64b)，所述筒身(64a)直径小于所述筒座(64b)直径，所述筒身(64a)固定连接在所述筒座(64b)上，所述筒身(64a)与所述筒座(64b)连接处形成限位台阶(64c)；

所述筒座(64b)朝向所述引线通道(5)内。

7.根据权利要求6所述的一种流量计安全密封结构，其特征在于：所述封堵块(62)呈圆柱形，所述封堵块(62)一端面与所述筒座(64b)端面平齐，所述封堵块(62)另一端面位于所述筒身(64a)长度的三分之一到三分之二处。

8.根据权利要求4所述的一种流量计安全密封结构，其特征在于：所述安装座(3)包括柱状的座体(31)，所述座体(31)竖直设置在所述流量计管体(1)上，所述座体(31)内部开设有空腔(5a)，所述空腔(5a)位于所述流量计管体(1)上方，所述空腔(5a)上端内壁开设有台阶状的密封台(5a1)，所述密封板(61)落在所述密封台(5a1)上并焊接，以将所述空腔(5a)上端封闭。

9.根据权利要求8所述的一种流量计安全密封结构，其特征在于：所述座体(31)外壁一体成型有伸出部(32)，所述换能器孔(4)开设在所述伸出部(32)上，所述伸出部(32)内开设有腔道(5b)，所述腔道(5b)一端连通所述换能器孔(4)，另一端连通所述空腔(5a)，所述腔道(5b)与所述空腔(5a)形成所述引线通道(5)。

10.根据权利要求9所述的一种流量计安全密封结构，其特征在于：所述座体(31)外壁设有至少一组所述伸出部(32)，同一组的两个所述伸出部(32)相对设置在所述流量计管体(1)两侧，两个相对的所述伸出部(32)上均开设有换能器孔(4)和腔道(5b)，每个所述换能器孔(4)中均设有所述换能器(2)，两条所述腔道(5b)分别连通至所述空腔(5a)。