CN117470329B - 一种高精度的气体超声波流量计 - Google Patents
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Abstract
本发明属于气体流量测量技术领域，且公开了一种高精度的气体超声波流量计，包括气体管道，还包括换能器组件，所述换能器组件安装于气体管道上；限位机构，所述限位机构固定装配在气体管道的外部；定位机构，所述定位机构固定安装在气体管道上；驱动机构，所述驱动机构固定安装在气体管道的外部；所述换能器组件包括沿气体管道轴线依次固定设置且与气体管道相连通的换能器二和两个换能器一。本发明通过移动块的移动从而使得连接杆在其内部活动，使得活动换能器能够分别与两个换能器一或换能器二对射，能够在其中一个换能器一或活动换能器损坏时，都能够继续检测流量，从而能够具有更强的抗损坏风险。
Description
技术领域
本发明属于气体流量测量技术领域，具体是一种高精度的气体超声波流量计。
背景技术
在对气体管道内部的气体流量进行检测时，通常会采用气体超声波流量计来进行实时检测，超声波流量计通过发射震动波并使其在气体介质中传输，再被接收端接收，根据顺流传播时被加速，而逆流传输时被减速，从而在两次发射过程中出现时间差计算出管道内流体的流动速度。
气体超声波流量计通过换能器收发震动波，换能器可以与气体管路轴向倾斜相交的对射结构或者呈V型反射结构沿气体管路轴向进行布置，在实际使用时，换能器需要倾斜固定在管道的内部，从而能够形成对射或反射，因此当其中一个换能器故障时，则无法满足对射或反射的条件，并且超声波流量计所安装的管道一般为同一直径，在不同直径的管道内部，无法获得流量外的其他数据，因此需要进行改进。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种高精度的气体超声波流量计，具有损坏一个换能器后不影响检测的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高精度的气体超声波流量计，包括气体管道，还包括
换能器组件，所述换能器组件安装于气体管道上；
限位机构，所述限位机构固定装配在气体管道的外部；
定位机构，所述定位机构固定安装在气体管道上；
驱动机构，所述驱动机构固定安装在气体管道的外部；
所述换能器组件包括沿气体管道轴线依次固定设置且与气体管道相连通的换能器二和两个换能器一，其中两个换能器一位于同一直径的管上且呈对称设置，换能器二位于另一直径的管上，换能器组件还包括通过转轴铰接于气体管道的活动换能器，气体管道上开设有供活动换能器偏转的通孔且通孔与活动换能器之间通过橡胶膜密封，活动换能器在偏转的过程中能够分别与换能器二和两个换能器一形成对射。
优选地，所述限位机构包括圆杆、固定块、连接杆和移动块，所述圆杆和连接杆分别连接于活动换能器的两侧，所述固定块固定安装于气体管道的下方，所述移动块滑移装配在连接杆的外部。
优选地，所述定位机构包括安装壳和拉块，所述安装壳固定安装于气体管道的下方，所述拉块滑移连接于安装壳的底部，所述拉块与移动块之间相固定。
优选地，所述定位机构还包括磁铁块和圆形铁块，所述磁铁块固定装配在移动块的内部，所述圆形铁块固定安装在安装壳的内部。
优选地，所述驱动机构包括电动伸缩杆、电磁铁和铁棒一，所述电动伸缩杆固定装配在气体管道的前端，所述电磁铁固定安装于电动伸缩杆的左端，所述铁棒一固定安装在拉块的左端。
优选地，所述气体管道上固接有与换能器二位于同一直径管道上的连接壳，所述连接壳的前端固定装配有连通管，所述气体管道的前端开设有与连接壳相连通的槽孔。
优选地，所述连通管的另一端固定安装有测量管，所述测量管的左端和右端均设置有换能器三。
优选地，所述连接壳的内部滑移连接有活动块，所述活动块的内部开设有通口。
优选地，所述活动块的中部固定装配有浮球，所述浮球的另一端延伸至气体管道的内部。
优选地，所述活动块的右端固定安装有铁棒二，所述铁棒二的另一端与电磁铁通过磁吸连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
上述技术方案通过移动块的移动从而使得连接杆在其内部活动，使得活动换能器能够分别与两个换能器一或换能器二对射，完成流量的检测同时能够对气体管道口径变化处的流速进行检测，能够在其中一个换能器一或活动换能器损坏时，都能够继续检测流量，从而能够具有更强的抗损坏风险。
本发明通过气体吹动浮球使得活动块发生运动，从而使得上游的通口与连通管和槽孔错位，因此测量管内部的气体会处于较为平稳的状态，测量管的内部与气体管道的内部相连通，因此换能器三可以测得当前气体条件下超声波的传播速度，从而验证侧得气体流速的准确性，使得检测结果更加的准确。
本发明通过电动伸缩杆使得电磁铁左右移动，电磁铁的移动能够通过铁棒一使得活动换能器发生偏转，从而对齐换能器一和换能器二，并且电磁铁能够推着或者通过磁力拉着铁棒二使得活动块向左或向右运动，从而能够使得上游的通口能够与连通管和槽孔对齐，因此测量管内部的气体能够与气体管道内部的气体交换，增加换能器三检测的准确性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明测量管内部的截面结构示意图；
图3为本发明气体管道内部的截面结构示意图；
图4为本发明安装壳内部的截面结构示意图；
图5为图4中A处的局部放大结构示意图；
图6为本发明固定块结构示意图；
图7为本发明移动块结构示意图；
图8为图7中B处的局部放大结构示意图。
图中：1、气体管道；2、换能器组件；201、换能器一；202、换能器二；203、橡胶膜；204、活动换能器；205、转轴；3、限位机构；301、圆杆；302、固定块；303、连接杆；304、移动块；4、定位机构；401、安装壳；402、拉块；403、磁铁块；404、圆形铁块；5、驱动机构；501、电动伸缩杆；502、电磁铁；503、铁棒一；601、连接壳；602、连通管；603、测量管；604、换能器三；605、槽孔；701、活动块；702、通口；703、浮球；8、铁棒二。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图8所示，本发明提供一种高精度的气体超声波流量计，包括由两段不同直径管道构成的气体管道1，还包括
换能器组件2，换能器组件2安装于气体管道1上；
限位机构3，限位机构3固定装配在气体管道1的外部；
定位机构4，定位机构4固定安装在气体管道1上；
驱动机构5，驱动机构5固定安装在气体管道1的外部；
换能器组件2包括沿气体管道1轴线依次固定设置且与气体管道1相连通的换能器二202和两个换能器一201，其中两个换能器一201位于同一直径的管上且呈对称设置，换能器二202位于另一直径的管上，换能器组件2还包括通过转轴205铰接于气体管道1的活动换能器204，气体管道1上开设有供活动换能器204偏转的通孔且通孔与活动换能器204之间通过橡胶膜203密封，活动换能器204在偏转的过程中能够分别与换能器二202和两个换能器一201形成对射。
采用上述方案，橡胶膜203能够对气体管道1与活动换能器204之间进行密封，同时使得活动换能器204能够围绕转轴205进行摆动，活动换能器204能够与两个换能器一201分别形成对射，因此可以得到气体管道1内部气体的流速，从而测得气体管道1内部气体的流量，同时活动换能器204能够偏转从而与换能器二202形成对射，因此活动换能器204与换能器二202能够测得气体管道1内部两段直径不同管道接合处的气体流速。
如图5所示，限位机构3包括圆杆301、固定块302、连接杆303和移动块304，圆杆301和连接杆303分别连接于活动换能器204的两侧，固定块302固定安装于气体管道1的下方，移动块304滑移装配在连接杆303的外部。
采用上述方案，当活动换能器204围绕转轴205转动时，圆杆301将会在固定块302的内部活动，固定块302能够对圆杆301进行限位，当圆杆301运动到固定块302内部的另一端时，活动换能器204将会对齐换能器二202，并且移动块304的移动能够通过连接杆303使得活动换能器204活动，使得活动换能器204与换能器一201或换能器二202对齐。
如图5所示，定位机构4包括安装壳401和拉块402，安装壳401固定安装于气体管道1的下方，拉块402滑移连接于安装壳401的底部，拉块402与移动块304之间相固定。
采用上述方案，通过安装壳401的设计，使得拉块402只能进行水平方向的移动，因此能够通过拉块402对移动块304进行限位，使得移动块304只能水平运动，从而使得移动块304在移动时能够通过连接杆303带动活动换能器204偏转。
如图6和图8所示，定位机构4还包括磁铁块403和圆形铁块404，磁铁块403固定装配在移动块304的内部，圆形铁块404固定安装在安装壳401的内部。
采用上述方案，磁铁块403能够对圆形铁块404进行磁吸，从而能够将移动块304固定在三个不同的位置，并且当移动块304位于三个不同的位置时，将会使得活动换能器204分别对齐两个换能器一201或换能器二202，从而能够对活动换能器204进行定位。
如图3、图5和图7所示，驱动机构5包括电动伸缩杆501、电磁铁502和铁棒一503，电动伸缩杆501固定装配在气体管道1的前端，电磁铁502固定安装于电动伸缩杆501的左端，铁棒一503固定安装在拉块402的左端。
采用上述方案，电动伸缩杆501运行时，能够使得电磁铁502向右运动，从而使得电磁铁502与铁棒一503接触，因此能够通过铁棒一503使得拉块402运动，从而使得活动换能器204偏转，并且当电动伸缩杆501运行使得电磁铁502向左运动时，此时电磁铁502处于通电的状态可以通过磁力使得铁棒一503复位，而电磁铁502不处于通电的状态时，将只有电磁铁502运动，能够避免将活动换能器204复位。
如图2所示，气体管道1上固接有与换能器二202位于同一直径管道上的连接壳601，连接壳601的前端固定装配有连通管602，气体管道1的前端开设有与连接壳601相连通的槽孔605。
采用上述方案，气体管道1内部的气体能够通过两个槽孔605进入至连接壳601的内部，同时通过连通管602进入至测量管603的内部，当气体管道1的内部有气体流动时，气体将会从上游的槽孔605和连通管602进入至测量管603的内部，并且从下游的连通管602和槽孔605排出。
如图2所示，连通管602的另一端固定安装有测量管603，测量管603的左端和右端均设置有换能器三604。
采用上述方案，通过换能器三604的设计，两个换能器三604之间能够收发超声波，从而能够测量到超声波通过两个换能器三604之间距离所使用的时间，并且根据两个换能器三604之间的距离，从而能够测得超声波在当前气体中的传播速度。
如图2所示，连接壳601的内部滑移连接有活动块701，活动块701的内部开设有通口702。
采用上述方案，通过活动块701的设计，当活动块701位于连接壳601内部的左端时，通口702将会与右侧的连通管602和槽孔605错位，同时通口702会与左侧的连通管602和槽孔605连通，活动块701在另一端时则相反，从而能够将上游的连通管602和槽孔605封闭住，降低测量管603内部气体的流动性，因此换能器三604能够测量的更加的精准。
如图2所示，活动块701的中部固定装配有浮球703，浮球703的另一端延伸至气体管道1的内部。
采用上述方案，当气体管道1的内部有气体流动时，能够吹动浮球703使其带着活动块701发生运动，从而使得活动块701能够运动到连接壳601内部位于下游的一端，因此通口702能够与上游的连通管602和槽孔605错位，达到阻止气体流通的效果。
如图2所示，活动块701的右端固定安装有铁棒二8，铁棒二8的另一端与电磁铁502通过磁吸连接。
采用上述方案，电动伸缩杆501的运行使得电磁铁502向右运动时，将会通过磁力拉着铁棒二8从而使得活动块701向右运动，从而能够通口702能够与位于上游的连通管602和槽孔605相连通，使得测量管603内部的气体能够与气体管道1内部的气体保持一致。
本发明的工作原理及使用流程：
由于超声波的传播速度在不同环境下是不同的，所以首先要测得当前气体条件下超声波的传播速度，具体的：气体管道1内部的气体会吹动浮球703，使得其与活动块701向下游运动，从而使得上游的通口702与连通管602和槽孔605错位，使得测量管603内部的气体处于较为平稳的状态，换能器三604可以测得当前气体条件下超声波的传播速度。
再根据当前气体条件下超声波的传播速度进行气体流量的检测，具体的：电动伸缩杆501的运行能够使得电磁铁502运动，从而通过铁棒一503推动或拉动拉块402与移动块304的整体发生移动，移动块304能够通过连接杆303使得活动换能器204偏转，从而能够与换能器一201或换能器二202形成对射，进行气体流量的检测。
还需要说明的是，由于环境是时刻改变的，为了数据的准确性，在每次进行气体流量的检测前，都需要重新测当前气体条件下超声波的传播速度，具体的：电磁铁502能够推着或者通过磁力拉着铁棒二8使得活动块701向左或向右运动，从而使得活动块701与浮球703能够逆风运动，因此上游的通口702能够与连通管602和槽孔605对齐，从而使得测量管603内部的气体能够与气体管道1内部的气体进行交换。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种高精度的气体超声波流量计，包括气体管道（1），其特征在于：还包括：
换能器组件（2），所述换能器组件（2）安装于气体管道（1）上；
限位机构（3），所述限位机构（3）固定装配在气体管道（1）的外部；
定位机构（4），所述定位机构（4）固定安装在气体管道（1）上；
驱动机构（5），所述驱动机构（5）固定安装在气体管道（1）的外部；
所述换能器组件（2）包括沿气体管道（1）轴线依次固定设置且与气体管道（1）相连通的换能器二（202）和两个换能器一（201），其中两个换能器一（201）位于同一直径的管上且呈对称设置，所述换能器二（202）位于另一直径的管上，所述换能器组件（2）还包括通过转轴（205）铰接于气体管道（1）的活动换能器（204），所述气体管道（1）上开设有供活动换能器（204）偏转的通孔且通孔与活动换能器（204）之间通过橡胶膜（203）密封，所述活动换能器（204）在偏转的过程中能够分别与换能器二（202）和两个换能器一（201）形成对射；
所述限位机构（3）包括圆杆（301）、固定块（302）、连接杆（303）和移动块（304），所述圆杆（301）和连接杆（303）分别连接于活动换能器（204）的两侧，所述固定块（302）固定安装于气体管道（1）的下方，所述移动块（304）滑移装配在连接杆（303）的外部；
所述定位机构（4）包括安装壳（401）和拉块（402），所述安装壳（401）固定安装于气体管道（1）的下方，所述拉块（402）滑移连接于安装壳（401）的底部，所述拉块（402）与移动块（304）之间相固定；
所述定位机构（4）还包括磁铁块（403）和圆形铁块（404），所述磁铁块（403）固定装配在移动块（304）的内部，所述圆形铁块（404）固定安装在安装壳（401）的内部。
2.根据权利要求1所述的高精度的气体超声波流量计，其特征在于：所述驱动机构（5）包括电动伸缩杆（501）、电磁铁（502）和铁棒一（503），所述电动伸缩杆（501）固定装配在气体管道（1）的前端，所述电磁铁（502）固定安装于电动伸缩杆（501）的左端，所述铁棒一（503）固定安装在拉块（402）的左端。
3.根据权利要求1所述的高精度的气体超声波流量计，其特征在于：所述气体管道（1）上固接有与换能器二（202）位于同一直径管上的连接壳（601），所述连接壳（601）的前端固定装配有连通管（602），所述气体管道（1）的前端开设有与连接壳（601）相连通的槽孔（605）。
4.根据权利要求3所述的高精度的气体超声波流量计，其特征在于：所述连通管（602）的另一端固定安装有测量管（603），所述测量管（603）的左端和右端均设置有换能器三（604）。
5.根据权利要求3所述的高精度的气体超声波流量计，其特征在于：所述连接壳（601）的内部滑移连接有活动块（701），所述活动块（701）的内部开设有通口（702）。
6.根据权利要求5所述的高精度的气体超声波流量计，其特征在于：所述活动块（701）的中部固定装配有浮球（703），所述浮球（703）的另一端延伸至气体管道（1）的内部。
7.根据权利要求5所述的高精度的气体超声波流量计，其特征在于：所述活动块（701）的右端固定安装有铁棒二（8），所述铁棒二（8）的另一端与电磁铁（502）通过磁吸连接。
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