CN202393437U - 直通式微压损、多点反射型超声波流量计 - Google Patents

Abstract

一种直通式微压损、多点反射型超声波流量计是将两个换能器反射片体分别安装在八角形直通孔底面上垂直于换能器安装孔的圆心处。进水端口反射片体的逆水流面和出水端口反射片体的顺水流面设计为36°角的斜面，两个换能器分别安装在流量计外壳顶部的安装孔内，进水端口的换能器在外部电路作用下发出超声波信号，该信号经两个反射片体和八角型直通孔顶部和底部平面的5次反射到达出水端口换能器上，并由此计算出超声波信号的顺水流时间，反之得出逆水流时间，外部电路通过计算超声波时差换算成流经流量计的循环介质的流量，在流量计外壳顶部中间位置设计一个凸起的盲孔，用于安装测温元件，以给外部电路计算时提供温度补偿依据。

Description

直通式微压损、多点反射型超声波流量计

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流量计外壳、换能器和内部塑料支架等组成。其中，一对换能器按一定间距固定在流量计外壳上。当循环介质流经流量计时，在外部电路作用下，通过换能器的传感信号测量超声波脉冲顺水流和逆水流速度之差来计算循环介质的流速，从而测量出流量、质量。 

上述原理在流量计在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：在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，造成计量不准确。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U型反射方式，这种结构的设计特征是换能器安装在流量计上表面的两个安装孔内，因此这两个换能器在发射与接收信号时不能“直接交流”，而是要在流量计腔体内安装一个塑料支架，在这个塑料支架垂直与换能器的位置上分别安装了一个反射镜片，超声波信号通过这两个镜片进行间接发射或接收，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：反射镜片的安装需要一个支 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循环介质中的线状物(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腔体内的水场产生水纹和气泡，从而严重影响着水场变化，造成计量不准确。四是W型反射方式，这种结构的特征是①在流量计上表面以45°角的方式倾斜安装了两个换能器，②流量计腔体内部整个都设计为四方孔，超声波信号通过四方孔的顶部和底部平面进行间接发射或接收，这种结构的优点是流量计腔体内是直通型，没有塑料支架，不会对循环介质中的线状物有挂、缠、卡现象，且压力损失小，其缺点是受换能器反射角度的制约，不可避免的造成了换能器底平面与四方孔顶平面之间有一个空间距离，在实际使用中这个空间距离会出现存积空气亦即产生气泡现象，这种现象对超声信号的衰减是致命的，从而造成计量不准确。 

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计(流量传感器)，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，更重要的是在换能器底平面与腔体顶平面没有空间距离，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由于该新型腔体内没有塑料支架，不会对循环介质中的线性杂物产生挂、卡、缠等现象，且腔体内没有塑料易老化等支架所以与同种产品相比延长了使用寿命；③该实用新型内部腔体设计为两端为圆形直通孔，中间导流管为八角直通孔，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；④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流量 计。 

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小压损设计 

本实用新型外部腔体上表面设计有两个圆形直通孔用于安装超声波信号的发射/接收装置-超声波换能器，内部腔体整体设计为进、出水口两端为圆形直通孔，中间部分为八角形直通孔；A：进水端口的超声波信号反射片体的逆水面和出水端口的顺水流面设计为36°角的斜面，其进水端口反射片体的顺水流面和出水端口反射片体的逆水流面也设计为斜面，该两个反射片体以一定间距分别安装在流量计腔体内部下表面的安装孔内；B：在流量计进、出水口两端的圆形直通孔中间部分的腔体设计为对边长度相等临边长度不等的八角形，这种根据流体力学原理设计的八角形腔体主要是保证循环介质在腔体内各方位的匀速流动，因为腔体内的循环介质是作为超声波信号传输的载体，所以当循环介质能匀速平衡流动也就保证了超声波信号的稳定传输，这样也就能达到精确稳定计量的目的。综上所述，该新型流量计的腔体内部，反射片体是直接安装在流量计腔体内部底面上的，不需要外部塑料支架给予固定，且两个反射片体中间的导流管设计为不等边的八角形，这样整个流量计的腔体内部基本等同于一个直通管道，其压力损失极小。 

②超声波信号多点反射设计 

36°角反射片体和八角平面导流管的设计，使进水端口的换能器发出的超声波信号先通过进水端口反射片体的36°角斜面反射到八角形导流管的顶部平面(第一次反射)，然后再经过顶部平面与底部平面的三次反射到达出水端口的 反射片体上，最后通过反射片体将超声波信号反射到出水端口的换能器上，最后通过外部电路的作用计算超声波信号顺水流和逆水流的时间差值换算成流经流量计的介质的体积值。 

③圆形腔体与八角形腔体的过渡设计 

该实用新型的腔体内部整体设计为从进水端口到进水端口反射片体前端部分和出水端口反射片体后端到出水端口部分为圆形直通孔，两个圆形直通孔之间的导流管设计为八角形直通孔，反射片体分别安装在八角形直通孔底面上垂直于换能器安装孔的圆心处；循环介质从流量计前端的管道进入流量计，在流量计前端的圆形直通孔处进行整流，使循环介质平稳进入八角形导流管内，再经过流量计出水端口处的圆形直通孔整流后流出流量计；这种设计让经过前端整流的循环介质进入导流管时水场不会产生漩涡或紊流，保证了超声波在导流管内平稳传输，从而保证了测量的精确度和稳定性，经过后端整流的循环介质平稳的流出流量计，而不会因为水场发生突变带来的回流冲击和反漩涡而影响导流管内的水场发生变化，从而进一步保障了测量的精确度和稳定性。 

④设计带有辅助测温元件 

在流量计外壳顶部中间处设计一个突起的盲孔，在该盲孔中安装了一个测温元件，该测温元件与外部电路连接，当循环介质流经流量计时，介质的温度通过金属质地的流量计外壳传导给测温元件，测温元件提供温度信号作为外部电路计算流经流量计的循环介质的体积作为依据。 

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，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

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是本实用新型反射片体的立体图； 

图4是本实用新型反射片体的剖面图； 

具体实施方式

参照图1-4，1进水端口换能器、2进水端口换能器安装孔、3出水端口换能器、4出水端口换能器安装孔、5测温元件安装孔、6进水端口反射片体、7、进水端口反射片体安装孔、8出水端口反射片体、9出水端口反射片体安装孔、10流量计进水端口、11流量计腔体进水端圆形直通孔、12流量计腔体内八角形直通孔、13流量计腔体出水端圆形直通孔、14流量计出水端口、15流量计外壳具体实施方式：将图1所示的进水端口换能器1和出水端口换能器3分别安装在图2所示的进水端口换能器安装孔2和出水端口换能器安装孔4内，将进水端口反射片体6和出水端口反射片体8分别安装在进水端口反射片体安装孔7出水端口反射片体安装孔9内，将测温元件安装在测温元件安装孔5内，循环介质从流量计进水端口10进入流量计，在流量计腔体进水端圆形直通孔11处进行流体整流后进入流量计腔体内八角形直通孔12，再经过流量计腔体出水端圆形直通孔13处进行流体整流后从流量计出水端口14处流出流量计，这样循环介质在循环时通过外部电路作用进水端口换能器1发出超声波信号，该信号通过进水端口反射片体6和流量计腔体内八角形直通孔12的顶部和底部平面以及出水端口反射片体8形成5次反射，最后由出水端口换能器3接收到超声波 信号，最终经过外部电路计算出流经流量计内的介质的体积。 

Claims (5)

1.一种直通式微压损、多点反射型超声波流量计，是由流量计外壳、换能器、超声波信号反射片体组成的，其特征在于：进水端口的超声波信号反射片体的逆水面和出水端口的顺水流面设计为36°角的斜面，其进水端口反射片体的顺水流面和出水端口反射片体的逆水流面也设计为斜面，该片体安装在流量计底部安装孔内部分设计为两个偏心形状的圆柱体，将两个反射片体以一定间距分别安装在流量计腔体内部下表面的安装孔内。

2.根据权利要求1所述的直通式微压损、多点反射型超声波流量计，其特征在于：流量计进水端口和出水端口设计为圆形直通孔，两个圆形直通孔之间的导流管设计为八角形直通孔。

3.根据权利要求1所述的直通式微压损、多点反射型超声波流量计，其特征在于：流量计腔体内用于安装反射片体的安装孔设计为偏心型的两个圆孔。

4.根据权利要求1所述的直通式微压损、多点反射型超声波流量计，其特征在于：在流量计外壳顶部中间处设计一个用于安装测温元件的安装盲孔，该盲孔可以设计为圆形或多边形。

5.根据权利要求1所述的直通式微压损、多点反射型超声波流量计，其特征在于：进水端口反射片体的顺水流面和出水端口反射片体的逆水流面也可以设计为圆弧型面。

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