CN210071020U - 一种现场可更换测量装置的管段式超声波流量计 - Google Patents

Abstract

一种现场可更换测量装置的管段式超声波流量计，属于声学、传感器及流量测量领域。技术方案：包括：测量模块与测量管段，所述测量模块和测量管段连接，所述测量模块包括：表头、信号线、桥接钢架、超声波换能器、传感器，所述信号线一端与所述表头连接、所述信号线另一端穿过所述桥接钢架与所述传感器连接，所述传感器上设有所述超声波换能器。有益效果:本实用新型采用模块化和层次化的思想将流量计分成测量模块与测量管段两个独立模块，二者可经简单装配操作实现流量测量，可以解决现场环境下管段式超声波流量计的生产装配困难、检定操作繁重、使用更换复杂的问题。

Description

一种现场可更换测量装置的管段式超声波流量计

技术领域

本实用新型属于属于声学、传感器及流量测量领域，尤其涉及一种现场可更换测量装置的管段式超声波流量计。

背景技术

对于直径在50～150mm的管段式超声波水表，其装配、检定、更换维护的过程如下：

超声波换能器插入铸出的斜径向安装孔中，依靠喉塞紧固，信号线穿过铸出的走线孔进入固定于管段的表壳内部，在表壳中放入电池等配件后，将信号线、供电线等一同与机芯焊接；装配完成后，搬运管段并装夹于检定台中进行检定校正；在使用更换时对流量计连同管段整体更换。

由上可知，现有的管段式超声流量计有如下技术问题：

1.生产过程复杂。装配步骤多且难以并行装配，降低了生产效率。

2.维护更换过程复杂。维护时只能将流量计连带管段整体更换，会带来长时间停水等影响。

3.检定操作繁重。检定过程中需要来回搬运管段，操作繁重劳累。

上述技术问题在不同程度上限制了管段式超声波流量计的精度与应用。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种现场可更换测量装置的管段式超声波流量计，该流量计采用模块化和层次化的思想将流量计分成测量模块与测量管段两个独立模块，二者可经简单装配操作实现流量测量，可以解决现场环境下管段式超声波流量计的生产装配困难、检定操作繁重、使用更换复杂的问题。

技术方案如下：

一种现场可更换测量装置的管段式超声波流量计，包括：测量模块与测量管段，所述测量模块和测量管段连接，所述测量模块包括：表头、信号线、桥接钢架、超声波换能器、传感器，所述信号线一端与所述表头连接、所述信号线另一端穿过所述桥接钢架与所述传感器连接，所述传感器上设有所述超声波换能器；所述测量管段包括：测量模块安装柱、管体、法兰，所述测量模块安装柱安装在所述管体，所述法兰安装在所述管体两端；所述传感器与所述测量模块安装柱连接。

进一步的，所述测量模块安装柱的轴线位于管体的弦切面上，以管体形心为中心呈中心对称，且所述测量模块安装柱与管体轴线垂直；或者所述测量模块安装柱位于管体的纵切面上。

进一步的，所述测量模块是基于桥接钢架及其两端焊接的传感器经注塑工艺包裹塑料表壳所构成的一体刚性结构，所述桥接钢架上设有割圆形孔。

进一步的，所述表头包括：表盖、机芯、表壳，所述机芯内置于所述表壳中，所述表盖与所述表壳连接。

进一步的，所述测量模块还包括：导线管、扣紧螺母、固定压紧片，所述表头和所述桥接钢架之间的信号线上设有所述导线管，所述传感器上设置所述扣紧螺母和固定压紧片。

进一步的，所述测量模块还包括密封垫，所述传感器与所述测量模块安装柱的连接处设有所述密封垫。

进一步的，在管体的弦切面上对称焊接一对或多对所述测量模块安装柱。

进一步的，所述测量管段各组成部分焊接成型或整体铸造成型。

进一步的，所述桥接钢架采用伸缩式、弹性式或者拼接式。

进一步的，所述桥接钢架替换为金属波纹管，所述金属波纹管分别连接若干传感器和表壳，使得所述若干传感器与表壳构成一体柔性结构；

或者，所述桥接钢架替换为铸造塑料管，所述铸造塑料管分别连接若干传感器和表壳，使得所述若干传感器与表壳构成一体刚性结构；

或者，所述桥接钢架以其形心为中心对称点，焊接形成“X”形结构，并依次焊接传感器、置于模具经注塑工艺包裹塑料表壳，形成一体刚性结构。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所述的现场可更换测量装置的管段式超声波流量计有益效果如下：

1.现场更换简便。出现问题后只需对测量模块进行更换即可，无需拆卸管体法兰；

2.提高装配效率。模块化的结构支持并行装配，且装配过程简单；

3.优化检定流程。流量计的重量集中在管段处，针对测量模块的独立检定可节省大量劳力，易于实现自动化规模生产；

4.在生产过程中可实现测量电子单元的单独检定，简化装配工艺；在使用过程中可针对测量电子单元单独更换，便于维修。

附图说明

图1是本实用新型的爆炸图；

图2是本实用新型的测量模块的一体刚性结构截面图；

图3是本实用新型的拆装说明图；

图中附图标记如下：1-表盖、2-机芯、3-表壳、4-信号线、5-导线管、6-桥接钢架、7-扣紧螺母、8-固定压紧片、9-超声波换能器、10-传感器、11-密封垫、12-测量模块安装柱、13-管体、14-法兰、15-测量模块、16-测量管段。

具体实施方式

下面结合附图1-3对现场可更换测量装置的管段式超声波流量计做进一步说明。

实施例1

一种现场可更换测量装置的管段式超声波流量计，包括：表盖1、机芯2、表壳3、信号线4、导线管5、桥接钢架6、扣紧螺母7、固定压紧片8、超声波换能器9、传感器10、密封垫11、测量模块安装柱12、管体13、法兰14。

测量模块15与测量管段16是相互分离的，可经简易操作完成装配。其中测量模块15由表盖1、机芯2、表壳3、信号线4、导线管5、固定压紧片8、扣紧螺母7、桥接钢架6、传感器10、超声波换能器9组成；测量管段16由测量模块安装柱12、管体13、法兰14组成；两模块通过测量模块安装柱12实现定位、通过扣紧螺母7实现紧固、通过固定压紧片8与密封垫11实现密封。

所说的测量管段16中测量模块安装柱12的轴线位于管段弦切面，以管段形心为中心呈中心对称朝一侧分布且与管体轴线垂直。

所说的测量模块15是基于桥接钢架6及其两端焊接的传感器10经注塑工艺包裹塑料表壳所构成一体刚性结构实现的，其中传感器10的对射定位依靠桥接钢架6的割圆形孔实现。

所说的测量管段16中测量模块安装柱12可以根据所需声道数量在管体13的弦切面上进行1对或多对对称焊接，以容纳多对测量模块15的一体刚性结构，其声束可以互相平行也可交叉。

所说的测量管段16中测量模块安装柱12也可位于管体13的纵切面上。

所说的测量管段16可将各组成部分焊接成型或整体铸造成型。

所说的测量模块15的桥接钢架6可以做成伸缩式，弹性式、拼接式等针对当前主流的斜径向安装换能器的管段形式实现测量模块的模块化扩展。

所说的测量模块15中桥接钢架6可被金属波纹管、等柔性材质替代，通过螺纹、卡扣、快插接头等连接表壳与传感器10，使得多个传感器10与表壳构成一体柔性结构。

所说的测量模块15中的桥接钢架6可被铸造塑料管等替代，利用螺纹、卡扣、焊接等方式将带有传感器10的角形结构拼接成一体刚性结构。

所说的测量模块15中的桥接钢架6可以其形心为中心对称焊接形成“X”形结构，并依次焊接传感器、置于模具经注塑工艺包裹塑料表壳，形成一体刚性结构。

本实用新型的测量管段结构为：在管体13靠近法兰14的两侧焊接有测量模块安装柱12，其轴线与测量管段16轴线垂直，且处于测量管段16的弦切面上。根据所需声道数量的多寡，可焊接1对或多对测量模块安装柱，实现多声道测量的目的。

本实用新型的测量模块基本结构为：传感器10上焊接固定压紧片8、套接扣紧螺母7；桥接钢架6与1对传感器焊接成刚性连接结构。在刚性结构的基础上通过注塑工艺以塑料表壳包裹桥接钢架6、导线管5、信号线4等形成一体刚性结构，并与机芯2、表盖1共同组成测量模块。

装配过程：将测量模块15的扣紧螺母7与测量管段16的测量模块安装柱12螺纹旋合，即完成了定位、密封、固定的模块连接。

更换过程：将测量模块15的扣紧螺母7与测量管段16的测量模块安装柱12螺纹旋松，更换测量模块15，将新的测量模块15的扣紧螺母7与测量管段16的传感器10安装柱螺纹旋合即可。

检定过程：一个批次的测量管段16可长期固定在检定台上，仅依靠拆装测量模块15完成检定工作。

进一步，在针对需要安装4根传感器的情况下，可以将两个门字形结构进行对称的焊接，或者采用铸造等方式形成的“X”形桥接钢架即可。

实施例2

2个超声波换能器10安装在1个传感器10上，通过传感器10内的走线通道将信号线4经由导线管5与机芯2进行焊接，在由固定压紧片8、扣紧螺母7、桥接钢架6、传感器10组成的刚性结构的基础上，利用注塑工艺将导线管5及信号线4包覆于塑料表壳3下以达到IP68的防护等级，同时形成容腔用以安装机芯2，加装表盖1后共同组成测量模块。传感器10与管体13之间的密封结构通过扣紧螺母7依靠固定压紧片8与测量模块安装柱12压紧密封垫11实现。测量管段16由1对测量模块安装柱12、管体13、法兰14焊接而成，测量模块安装柱12的轴线位于管段弦切面，以管段形心为中心呈中心对称朝一侧分布且与管体轴线垂直。

使用更换测量模块15时：

将扣紧螺母7松开，并将由其中机芯2、表壳3、信号线4、导线管5、桥接钢架6、扣紧螺母7、固定压紧片8、传感器10、超声波换能器9所组成的测量模块15沿测量模块安装柱12的轴线方向取出即可，并将新的测量装置插入，然后将扣紧螺母7旋紧即可。由于管段尺寸的标准化，可针对测量模块15独立标定，所以更换后的测量模块15能够实现设计测量精度。

以DN100的管段为例：

传感器10用不锈钢304材质，长度为100mm最大直径为14mm，截面呈现割圆形；采用挤压成型工艺获得信号线通道；采用钻削工艺获得两个超声波换能器的安装孔位，孔径为12mm。

固定压紧片8采用冲压工艺得到，焊接在传感器距底部70mm的位置上，后将扣紧螺母7套于其上。

桥接钢架6采用冲压工艺得到，焊接在传感器的顶部，将两个传感器连接的同时，起到了限定两者安装方向的作用，其长度为190mm、宽度为15mm。

表壳3采用塑料成型注塑，将上述零件装配完成后，一同置于模具中进行注塑成型，获得机芯安装位的同时将信号线包裹于塑料中。

管体13采用激光切割得到用以安装测量模块安装柱的异形孔。

测量模块安装柱12利用氩弧焊焊接在上述孔位中，其外径为28mm，壁厚3mm，采用铸造成型。

进一步，根据不同直径的管体13，上述尺寸亦可进行系列化修改，

进一步，可以依据需求在管体13上做出1对或多对异形孔，用以容纳1对或多对传感器，以达到多声道测量的目的。

进一步，也可在管体的径向焊接测量模块安装柱12，不限制于管体的弦切面，只是弦切面安装可获得更大的声波有效传输距离。

进一步，测量模块15的桥接钢架6可以其形心为中心对称焊接形成“X”形结构，并依次焊接传感器、包裹塑料表壳，形成一体刚性结构。

进一步，测量模块15的桥接钢架6可以通过金属波纹管、折弯钢管、铸造塑料管等方式替代。可将传感器与上述方式依靠活接头、卡扣等方式连接，上述方式的另一端也同样依靠螺母、卡扣、粘接、焊接等方式连入表壳3中，将信号线4从上述方式的通孔中传出进入表壳3，形成刚性或柔性一体连接。

进一步，测量模块15可以直接通过表壳、传感器形成而无需中间连接结构，针对表壳做出传感器10的定位、固定、密封结构，从而使得信号线4可直接进入表壳3。这种定位结构可以依靠异型孔、键槽、锥度、卡簧、结构面实现，固定方式可以依靠螺纹、卡扣实现、密封可依靠异型密封垫结构。同时表壳应由两个组件经连接夹紧构成。

进一步，针对当前主流的管段形式，超声波换能器需要沿管段斜径向安装，一体刚性结构不能满足拆装需要，可以将桥接钢架6做成可伸缩或有弹性的，支持测量模块15在安装过程中发生形变，并在这种连接结构上依靠螺纹、卡扣等方式连接表壳3，这样就能针对现有的管段形式将测量装置模块化。

进一步，并且传感器10上的超声波换能器9的数量不局限于2个。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种现场可更换测量装置的管段式超声波流量计，其特征在于，包括：测量模块(15)与测量管段(16)，所述测量模块(15)和测量管段(16)连接，所述测量模块(15)包括：表头、信号线(4)、桥接钢架(6)、超声波换能器(9)、传感器(10)，所述信号线(4)一端与所述表头连接、所述信号线(4)另一端穿过所述桥接钢架(6)与所述传感器(10)连接，所述传感器(10)上设有所述超声波换能器(9)；所述测量管段(16)包括：测量模块安装柱(12)、管体(13)、法兰(14)，所述测量模块安装柱(12)安装在所述管体(13)，所述法兰(14)安装在所述管体(13)两端；所述传感器(10)与所述测量模块安装柱(12)连接。

2.如权利要求1所述的现场可更换测量装置的管段式超声波流量计，其特征在于，所述测量模块安装柱(12)的轴线位于管体(13)的弦切面上，以管体(13)形心为中心呈中心对称，且所述测量模块安装柱(12)与管体(13)轴线垂直；或者所述测量模块安装柱(12)位于管体(13)的纵切面上。

3.如权利要求1所述的现场可更换测量装置的管段式超声波流量计，其特征在于，所述测量模块(15)是基于桥接钢架(6)及其两端焊接的传感器(10)经注塑工艺包裹塑料表壳所构成的一体刚性结构，所述桥接钢架(6)上设有割圆形孔。

4.如权利要求1所述的现场可更换测量装置的管段式超声波流量计，其特征在于，所述表头包括：表盖(1)、机芯(2)、表壳(3)，所述机芯(2)内置于所述表壳(3)中，所述表盖(1)与所述表壳(3)连接。

5.如权利要求1所述的现场可更换测量装置的管段式超声波流量计，其特征在于，所述测量模块(15)还包括：导线管(5)、扣紧螺母(7)、固定压紧片(8)，所述表头和所述桥接钢架(6)之间的信号线(4)上设有所述导线管(5)，所述传感器(10)上设置所述扣紧螺母(7)和固定压紧片(8)。

6.如权利要求5所述的现场可更换测量装置的管段式超声波流量计，其特征在于，所述测量模块(15)还包括密封垫(11)，所述传感器(10)与所述测量模块安装柱(12)的连接处设有所述密封垫(11)。

7.如权利要求1所述的现场可更换测量装置的管段式超声波流量计，其特征在于，在管体(13)的弦切面上对称焊接一对或多对所述测量模块安装柱(12)。

8.如权利要求1所述的现场可更换测量装置的管段式超声波流量计，其特征在于，所述测量管段(16)各组成部分焊接成型或整体铸造成型。

9.如权利要求1所述的现场可更换测量装置的管段式超声波流量计，其特征在于，所述桥接钢架(6)采用伸缩式、弹性式或者拼接式。

10.如权利要求4所述的现场可更换测量装置的管段式超声波流量计，其特征在于，所述桥接钢架(6)替换为金属波纹管，所述金属波纹管分别连接若干传感器(10)和表壳(3)，使得所述若干传感器(10)与表壳(3)构成一体柔性结构；

或者，所述桥接钢架(6)替换为铸造塑料管，所述铸造塑料管分别连接若干传感器(10)和表壳(3)，使得所述若干传感器(10)与表壳(3)构成一体刚性结构；

或者，所述桥接钢架(6)以其形心为中心对称点，焊接形成“X”形结构，并依次焊接传感器(10)、置于模具经注塑工艺包裹塑料表壳，形成一体刚性结构。

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