CN201225906Y - 防污物沉积的超声波流量传感器 - Google Patents

Abstract

一种防污物沉积的超声波流量传感器是将两只换能器分别封装在两个特别设计的独立支架上。然后将这两个支架在壳体顶面的水平面上按一定间距(间距大小与流量口径相关)用插入方式密封且固定在壳体腔的中心线上，两只换能器在腔体中沿介质流动方向“面面相对”形成对射状态，并且其发射接收面与介质流动方向垂直，尤其是在周边方向上(向上方向除外)与腔体内壁的间距留有足够于介质流动和污物杂质通过的空间，介质流从壳体腔的入口至出口横跨两只换能器而过，当循环介质流经流量计时，在外部电路作用下，通过换能器的感器测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测量出流量、质量。

Description

防污物沉积的超声波流量传感器

所属技术领域

本实用新型是涉及一种用超声波原理测量循环系统内循环介质的流量和质量，尤其是适用于在浑浊污物介质环境下使用。

背景技术

众所周知，超声波流量传感器主要由壳腔体和换能器组成。其中，一对换能器按一定间距固定在壳体腔内。当循环介质流经流量计时，在外部电路作用下，通过换能器的传感测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测量出流量、质量。

上述原理在流量计的结构设上可分为三种形式：一是X型结构，这种结构设计特征是：进水端的换能器与被测介质流动方向上形成了一个夹角，实践证明，这个夹角对换能器而言是一个污垢沉积区，当流经腔体的循环介质含有泥、垢等污物时，根据流体力学和“合力”原理可知，这些污物，不能被“主流介质”全部冲刷带走，而是其中的一些污物被沉积在这个夹角沉积区内，这样日积月累污物沉积的越来越多，从而将严重影响换能器对信号的发射与接收，造成计不准确。二是∏型结构，这种结构的设计特征是：流经腔体的介质可直接冲刷着换能器，避免了圬物沉积区。但其缺点是机械加工难度大，浪费原材料资源和劳动力，性能资源比低。以上两种结构通常称为“对射”方式。三是折射(亦称返射)方式，这种结构的特征是换能器在发射与接收信号时不能“直接交流”，而是各自要通过一个“镜面”将发射或接收的信号折射到另一个镜面上，通过该镜面，再返射到另一个换能器上，其优点是：没有污物沉积区，使用材料资源少，结构简单，易加工生产。但其缺点是：①通过镜面折射后的信号将发生衰减，导致信号减弱，影响计量精度；②镜面的安装需要一个支架给予固定，由于结构原因这个支架在壳体腔内不可避免的对被测介质中的线状物(如头发丝、安装过程使用的麻丝、生料带等)有挂、缠、卡现象。当这些线状物被缠在支架上后将随介质的流动对壳体内的水场产生水纹、水波和气泡，从而严重影响着水场变化，造成计量不准确；③由于镜面在壳体腔内是与介质流方向呈45°角状态的斜面，这个斜面易附着泥垢物，使本来因“折射”就造成信号损失的情况下，又因附着泥、污物而增加了信号的衰减，从而影响计量精度。

实用新型内容

为了克服以上三种弊病，本实用新型提供一种新型流量传感器(基表)，①该新型在结构上避免了圬物沉积区，也避免了线性污物对水场的影响，所以该新型不仅能在被测量介质质量好的情况下正常工作，而且能在被测量介质质量脏、浊、混等恶劣环境下工作，以达到精确测量和长期使用的目的；②由于该新型有防污物功能，所以在实际使用中不需要加装过滤器，从而减少了进户压损，有利提高采暖质量；③该新型结构简单，易生产加工，节省原材料，同时降低产品成本。

本实用新型适用于单片机做电子配套使用下的超声波的任意口径的基表。

通过大量实验和长时间的的质量运行，本实用新型可靠度达100％，各项技术指标符合中华人民共和国计量检定规程JJG225-2001的要求。

本实用新型在解决技术时所采用的技术方案是：

①避免污物沉积区

将两只换能器分别封装在两个特别设计的独立支架上。然后将这两个支架在壳体顶面的水平面上按一定间距(间距大小与流量口径相关)用插入方式密封且固定在壳体腔的中心线上，两只换能器在腔体中沿介质流动方向“面面相对”形成对射状态，并且其发射接收面与介质流动方向垂直，尤其是在周边方向上(向上方向除外)与腔体内壁的间距留有足够于介质流动和污物杂质通过的空间，介质流从壳体腔的入口至出口横跨两只换能器而过。这样被测介质中的圬物就不会附着沉积在换能器的发射接收面上，对换能器而言，这种设计结构没有污物沉积区，即污物没有留存地，随介质流全部被带出壳体腔，从而确保了声波信号正常发射、接收的传送质量。

②特殊的换能器支架结构，避免了线性污物对水场的干扰，保障了声波信号的传送质量。

A在进水口端的独立支架上，在受介质流正冲击的面上设计为一个圆锥形曲面，这样，一方面当被测介质进入表体腔后，在锥形曲面的作用下，使流动介质与换能器支架不产生“撞击”性水花、气泡，从而保障了声波信号在传送过程中不受干扰性影响。与此同时，这种圆锥形曲面能保障介质中的线性杂物不被卡、挂、缠在支架上，避免因此而产生水场波纹、扰流、气泡等现象的发生，保障了信号传送不受其干扰；在出水口端的独立支架上，在受介质流冲击的背面同样设计为一个圆锥形曲面，这样能保障生产检测时不干扰下端表的水场。

B在进水口端的独立支架上，在受介质流正冲击的背面上封装着一只换能器，该换能器的发射接收面设计为凸出(向介质流方向廷伸)该“背面”若干尺寸，这样能避免介质进入表体腔后，因支架柱体的“遮挡”而在支架背“流”近区域造成水场不均匀分布而影响信号的正常传送质量。

本实用新型的有益效果、效益是：(一)该新型产品本身适应国情水质，可永久运行使用，寿命长、性能价格比高，所谓以一当十，降低后期运行成本，间接的为国家节约了资源；(二)该新型产品本身用的铜材较少，直接为国家节约资源；(三)该新型产品在使用中，不需安装过滤器，为国家节省资源；(四)由于不需安装过滤器所以进户压损减小，最终减小甚至避免了系统二次设备投资，为国家节省经费，甚至外汇。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的纵剖面图：

图2是本实用新型的立体图；

图3是本实用新型换能器支架的立体图：

图4是本实用新型换能器支架的剖面图：

图中，1 流量计外壳、2 换能器、3 换能器支架、4 进水口端安装换能器支架圆孔、5 出水口端安装换能器支架圆孔。

具体实施方式：将换能器2封装在如图4所示的换能器支架3上，封装好后如图3所示，将封装好换能器的一个支架安装在流量计外壳1的上面圆孔5内，使支架的圆锥面正对着流量计的进水口方向，将封装好的另一个支架安装在圆孔6内，使圆锥面正对着流量计的出水口方向，即两只换能器在腔体中沿介质流动方向“面面相对”形成对射状态；这样，当循环介质流经流量计时，在外部电路作用下，通过换能器的感器测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测量出流量、质量。

Claims (4)

1、一种防污物沉积的超声波流量传感器，是由流量计外壳、换能器组成的，其特征在于：先将两只换能器分别封装在两个特别设计的独立支架上，然后将这两个支架从流量计外壳上面的圆孔中插入，并使一个支架的圆锥型尖端对着流量计的进水口端，另一个支架的圆锥型尖端对着流量计的出水口端，这样两只换能器在腔体中沿介质流动方向面面相对形成对射状态，并且其发射接收面与介质流动方向垂直，尤其是在周边方向上与腔体内壁的间距留有足够于介质流动和污物杂质通过的空间---向上方向除外，介质流从壳体腔的入口至出口横跨两只换能器而过。

2、根据权利要求1所述的防污物沉积的超声波流量传感器，其特征在于：在进水口端的独立支架上，在受介质流正向冲击的面上设计为一个圆锥形曲面。

3、根据权利要求1所述的防污物沉积的超声波流量传感器，其特征在于：在进水口端的独立支架上，在受介质流正冲击的背面上封装着一只换能器，该换能器的发射接收面设计为凸出该背面一定尺寸---向介质流方向延伸。

4、根据权利要求1所述的防污物沉积的超声波流量传感器，其特征在于：在出水口端的独立支架上，在受介质流冲击的背面同样设计为一个圆锥形曲面。

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