CN210198460U - 一种小口径超声水表结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种小口径超声水表结构，属于超声测流和传感器技术领域。技术方案是：中心套管（3）的外径与管段体（1）的内径相匹配，中心套管（3）设置在管段体（1）内；压电晶片（4）安装在中心套管（3）的管壁上，反射体（6）安装在中心套管（3）或管段体内，压电晶片（4）与反射体（6）相匹配。本实用新型既能有效解决小口径水表的测量精度问题，又能有效保证装配精度，减少对关键零部件的加工难度和整体组装精度、难度，提高生产效率，适合批量化生产，整体结构简单、成本低廉、组装方便。

Description

一种小口径超声水表结构

技术领域

本实用新型涉及一种小口径超声水表结构，主要解决小口径超声水、热表精准计量问题，可应用于小口径水表、热量表、流量计计量等多种工况，属于超声测流和传感器技术领域。

背景技术

目前，随着技术的发展，尤其是互联网、物联网等技术的发展，越来越多的设备通过网络被连接在一起，进行数据集中采集用于大数据分析，尤其是水表、热量表各种仪表类更是这些数据的主要来源。一般情况下，这种参与数据采集的仪表都是户用型的，都是小口径的仪表。这种小口径的仪表在小流量计量上一直都是计量难点，已有技术解决方法都是对测量管段进行局部缩径。缩径的方法有两种：一种是在管段体内增加一个缩径的中心套管，另一种是直接在管段上加工出来缩径结构。为了提高测量准确度和装配便利性，一般采用第一种方式。但是，第一种缩径方式由于是管段体与中心套管的组合结构，压电晶片（包括压电陶瓷片等，也简称为晶片，其作用是发射和接收超声波）设置在管段体上的传感器安装孔内，与之匹配的反射体设置在中心套管内，只有压电晶片与反射体之间精密匹配，才能保证仪表的测量精度，一旦管段体与中心套管之间发生微小的位置差（例如相对位置发生转动），都会影响压电晶片与反射体之间的匹配精度，使得仪表的测量准确性大为降低。对于已有技术而言：只有提高管段体及中心套管的加工精度和装配精度，才能保证仪表的测量精度，而提高管段体及中心套管的加工精度和装配精度，必然造成生产成本的提高和装配工序的难度，难以适应工业化批量生产的需要。

所述一种小口径超声水表，一般指的是管段体内径为40mm以下的仪表。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种小口径超声水表结构，通过改变压电晶片（晶片）的安装位置，来保证压电晶片与反射体之间精密匹配，既能有效解决小口径仪表小流量点准确计量问题，又降低了装配难度、提高了测量精度，适合批量化生产，解决背景技术存在的上述问题。

本实用新型的技术方案是：

一种小口径超声水表结构，包含管段体、中心套管、压电晶片和反射体，中心套管的外径与管段体的内径相匹配，中心套管设置在管段体内；压电晶片安装在中心套管的管壁上，反射体安装在中心套管或管段体内，压电晶片与反射体相匹配。由于压电晶片与反射体共同安装在同一个中心套管上，无论中心套管与管段体之间是否发生位置偏差，都不会影响压电晶片与反射体之间的匹配关系，降低了装配难度、提高了测量精度。

所述中心套管的管壁上设有压电晶片安装孔，压电晶片设置在压电晶片安装孔内。

所述管段体的管壁上设有传感器穿线孔，传感器穿线孔位置与中心套管上的压电晶片安装孔位置可以相对应，也可以不对应，传感器穿线孔仅仅是用于引出压电晶片的线缆。本实用新型的传感器穿线孔与已有技术的传感器安装孔功能作用不同，传感器安装孔用于安装压电晶片，传感器穿线孔的作用仅仅是引出压电晶片的线缆，压电晶片安装在中心套管管壁上的压电晶片安装孔内。

所述中心套管上的压电晶片安装孔，包含以下两种结构形式：

A：压电晶片安装孔设置在中心套管的外管壁上，不通透，压电晶片安装孔是一个安装槽，压电晶片安装在安装槽内。优点：压电晶片的探头不需要另外进行防护，压电晶片安装孔未通透的部分起到了防护作用。

B：压电晶片安装孔是一个通透的安装孔，压电晶片安装在通透的孔内，为了防止中心套管内的被检测液体对压电晶片探头的损伤，同时防止液体外泄，压电晶片的探头外需要另外进行防护，例如：压电晶片的探头外设有防护层等等。

所述中心套管的端部设有O形密封槽，O形密封槽内设有O形密封圈，管段体与中心套管之间通过O形密封圈密封。

所述中心套管上设有相对应的两道反射体安装槽，反射体固定在两道反射体安装槽之间。

所述反射体安装槽一部分位于中心套管的内管壁上，另一部分位于中心套管的端部，位于中心套管端部的反射体安装槽是通透结构，从中心套管端部的内管壁通透到中心套管端部的外管壁；反射体设置在反射体支架上，反射体支架的两端分别嵌入两道反射体安装槽。

组装时，先将压电晶片（压电陶瓷片）安装固定在中心套管上压电晶片安装孔内，然后将O形密封圈固定在中心套管上O形密封槽内，再将装配好O形密封圈和压电晶片的中心套管装入管段体的内孔，将中心套管上压电晶片安装孔与管段体上的传感器出线孔对正，最后将反射体沿中心套管上反射体安装槽推入，依靠与管段体内壁静配合方式将管段体和中心套管进行固定。

所述管段体上可以加工两个与中心套管上压电晶片安装孔相对应的传感器穿线孔，也可以加工一个传感器穿线孔，该传感器穿线孔位置可与压电晶片（压电陶瓷片）安装孔可对应也可不对应，多个压电晶片的线缆最终汇总后由传感器穿线孔引出。

所述中心套管上压电晶片安装孔与中心套管的内孔既可以加工成非连通状态，也可以加工成连通状态，但必须保证压电晶片是首先与中心套管组装成一体，然后再与管段体进行组装。

所述O形密封槽及反射体安装槽既可以布置在中心套管上也可以布置在管段体内壁上。

所述管段体内设有O形密封槽，O形密封槽内设有O形密封圈，管段体与中心套管之间通过O形密封圈密封。

根据压电晶片所发出超声波的传播路径方式，反射体反射超声波的形式一般分为U型、V型和Z型，U型方式为管段体内设置双反射，V型方式为管段体内设置单反射体或依靠管段体内壁作为反射体进行反射，Z型方式无反射体，也称为对发方式。

一种小口径超声水表结构，包含管段体、中心套管和压电晶片，中心套管的外径与管段体的内径相匹配，中心套管设置在管段体内；两个压电晶片安装在中心套管的上管壁，两个压电晶片的中心垂线相交点位于中心套管的下管壁内表面；超声波的反射路径为V型，从第一个压电晶片至中心套管的下管壁内表面，反射至第二个压电晶片。

一种小口径超声水表结构，包含管段体、中心套管和压电晶片，中心套管的外径与管段体的内径相匹配，中心套管设置在管段体内；两个压电晶片分别位于中心套管的上管壁和下管壁，两个压电晶片相互平行、相互对应匹配设置，两个压电晶片均与中心套管的中心线呈45度布置；超声波从第一个压电晶片对发至第二个压电晶片，无反射。

本实用新型所涉及的压电晶片，包括压电陶瓷片等，也简称为晶片，其作用是发射和接收超声波，是市售产品。

实际使用中，由于提前将压电晶片与中心套管组装，并且反射体是依据中心套管上反射体安装槽进行最终装配，有效地保证了压电晶片、中心套管和反射体三者之间精密的几何关系，且此种组装方式大大降低了对管段体加工精度的要求和装配精度的要求，安装简单、生产成本低、生产效率高，既解决了小口径水表测量精度的问题又解决了装配工序多、装配精度要求高等问题，非常适合与批量化生产。

本实用新型的积极效果：既能有效解决小口径水表的测量精度问题，又能有效保证装配精度，减少对关键零部件的加工难度和整体组装精度、难度，提高生产效率，适合批量化生产，整体结构简单、成本低廉、组装方便。

附图说明

图1为现有技术结构示意图；

图2为本实用新型实施例一结构（U方式）示意图；

图3为本实用新型中心套管结构示意图；

图4为本实用新型实施例二结构（V方式）示意图；

图5为本实用新型实施例三结构（Z方式）示意图；

图中：管段体1、传感器穿线孔2、中心套管3、压电晶片4、压电晶片安装孔5、反射体6、反射体安装槽7、O形密封槽8、O形密封圈9、管段体内壁10。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本实用新型做进一步说明。

一种小口径超声水表结构，包含管段体1、中心套管3、压电晶片4和反射体6，中心套管3的外径与管段体1的内径相匹配，中心套管3设置在管段体1内；压电晶片4安装在中心套管3的管壁上，反射体6安装在中心套管3或管段体内，压电晶片4与反射体6相匹配。由于压电晶片4与反射体6共同安装在同一个中心套管3上，无论中心套管3与管段体1之间是否发生位置偏差，都不会影响压电晶片4与反射体6之间的匹配关系，降低了装配难度、提高了测量精度。

所述中心套管3的管壁上设有压电晶片安装孔5，压电晶片4设置在压电晶片安装孔5内。

所述管段体1的管壁上设有传感器穿线孔2，传感器穿线孔2位置与中心套管3上的压电晶片安装孔5位置可以相对应，也可以不对应，传感器穿线孔2仅仅是用于引出压电晶片4的线缆。本实用新型的传感器穿线孔2与已有技术的传感器安装孔功能作用不同，传感器安装孔用于安装压电晶片，传感器穿线孔的作用仅仅是引出压电晶片的线缆，压电晶片安装在中心套管管壁上的压电晶片安装孔内。

所述中心套管3上的压电晶片安装孔5，包含以下两种结构形式：

A：压电晶片安装孔5设置在中心套管3的外管壁上，不通透，压电晶片安装孔5是一个安装槽，压电晶片安装在安装槽内。优点：压电晶片的探头不需要另外进行防护，压电晶片安装孔5未通透的部分起到了防护作用。

B：压电晶片安装孔5是一个通透的安装孔，压电晶片安装在通透的孔内，为了防止中心套管内的被检测液体对压电晶片探头的损伤，同时防止液体外泄，压电晶片的探头外需要另外进行防护，例如：设置防护层等等。

所述中心套管3的端部设有O形密封槽8，O形密封槽8内设有O形密封圈9，管段体1与中心套管3之间通过O形密封圈9密封。

所述管段体内设有O形密封槽，O形密封槽内设有O形密封圈，管段体1与中心套管3之间通过O形密封圈9密封。

所述中心套管3上设有相对应的两道反射体安装槽7，反射体6固定在两道反射体安装槽7之间。

所述反射体安装槽7一部分位于中心套管3的内管壁上，另一部分位于中心套管3的端部，位于中心套管3端部的反射体安装槽7是通透结构，从中心套管3端部的内管壁通透到中心套管端部的外管壁；反射体6设置在反射体支架上，反射体支架的两端分别嵌入两道反射体安装槽。

一种小口径超声水表结构，包含管段体1、中心套管3和压电晶片4，中心套管3的外径与管段体1的内径相匹配，中心套管3设置在管段体1内；两个压电晶片安装在中心套管3的上管壁，两个压电晶片的中心垂线相交点位于中心套管的下管壁内表面；超声波的反射路径为V型，从第一个压电晶片至中心套管的下管壁内表面，反射至第二个压电晶片。

一种小口径超声水表结构，包含管段体1、中心套管3和压电晶片4，中心套管3的外径与管段体1的内径相匹配，中心套管3设置在管段体1内；两个压电晶片分别位于中心套管的上管壁和下管壁，两个压电晶片相互平行、相互对应匹配设置，两个压电晶片均与中心套管的中心线呈45度布置；超声波从第一个压电晶片对发至第二个压电晶片，无反射。

在实施例中，压电晶片为压电陶瓷片。组装时，先将压电晶片（压电陶瓷片）安装固定在中心套管上压电晶片安装孔内，然后将O形密封圈固定在中心套管上O形密封槽内，再将装配好O形密封圈和压电晶片的中心套管装入管段体的内孔，将中心套管上压电晶片安装孔与管段体上的传感器出线孔对正，最后将反射体沿中心套管上反射体安装槽推入，依靠与管段体内壁静配合方式将管段体和中心套管进行固定。

实施例一，参照附图2、3。

中心套管3的外径与管段体1的内径相匹配，中心套管3设置在管段体1内；中心套管3的外管壁上开有两个不通透的压电晶片安装孔5，两个压电晶片分别安装在各自的压电晶片安装孔内。管段体1的管壁上设有两个传感器穿线孔2，两个传感器穿线孔2位置分别与中心套管3上两个的压电晶片安装孔5位置相对应，传感器穿线孔2仅仅是用于引出压电晶片4的线缆。所述中心套管3两个端部结构相同，均为设有相对应的两道反射体安装槽7，反射体安装槽7一部分位于中心套管3的内管壁上，另一部分位于中心套管3的端部，位于中心套管3端部的反射体安装槽7是通透结构，从中心套管3端部的内管壁通透到中心套管端部的外管壁；反射体6设置在反射体支架上，反射体支架的两端分别嵌入两道反射体安装槽。

在实施例中，两个压电晶片均与中心套管的中心线平行布置，两个反射体分别与中心套管的中心线呈45度和135度，两个反射体6安装在中心套管3内，分别与两个压电晶片4相匹配，两个反射体之间也相互匹配；超声波的反射路径为U型，从第一个压电晶片至第一个反射体，从第一个反射体至第二个反射体，从第二个反射体至第二个压电晶片。

实施例二，参照附图4。

中心套管3的外径与管段体1的内径相匹配，中心套管3设置在管段体1内；中心套管3的外管壁上开有两个不通透的压电晶片安装孔5，两个压电晶片分别安装在各自的压电晶片安装孔内。管段体1的管壁上设有两个传感器穿线孔2，两个传感器穿线孔2位置分别与中心套管3上两个的压电晶片安装孔5位置相对应，传感器穿线孔2仅仅是用于引出压电晶片4的线缆。

在实施例中，两个不通透的压电晶片安装孔5位于中心套管的上管壁，在中心套管上内凹设置，位于两个压电晶片安装孔5内的两个压电晶片分别与中心套管的中心线呈30度和150度布置；两个压电晶片的中心垂线相交点位于中心套管的下管壁内表面；超声波的反射路径为V型，从第一个压电晶片至中心套管的下管壁内表面，反射至第二个压电晶片。

实施例三，参照附图5。

中心套管3的外径与管段体1的内径相匹配，中心套管3设置在管段体1内；中心套管3的外管壁上开有两个不通透的压电晶片安装孔5，两个不通透的压电晶片安装孔5分别位于中心套管的两个侧壁上，两个压电晶片分别安装在各自的压电晶片安装孔内。管段体1的管壁上设有两个传感器穿线孔2，两个传感器穿线孔2位置分别与中心套管3上两个的压电晶片安装孔5位置相对应，传感器穿线孔2仅仅是用于引出压电晶片4的线缆。

在实施例中，两个不通透的压电晶片安装孔5分别位于中心套管的上管壁和下管壁，均在中心套管上内凹设置，位于两个压电晶片安装孔5内的两个压电晶片相互平行、相互对应匹配设置，两个压电晶片均与中心套管的中心线呈45度布置；超声波从第一个压电晶片对发至第二个压电晶片，无需反射体反射，也称为对发方式；由于两个压电晶片相互平行，超声波从第一个压电晶片对发至第二个压电晶片，两个压电晶片与发射路径一起整体构成Z型，也称为Z型方式。

Claims (10)

1.一种小口径超声水表结构，其特征在于：包含管段体（1）、中心套管（3）、压电晶片（4）和反射体（6），中心套管（3）的外径与管段体（1）的内径相匹配，中心套管（3）设置在管段体（1）内；压电晶片（4）安装在中心套管（3）的管壁上，反射体（6）安装在中心套管（3）或管段体内，压电晶片（4）与反射体（6）相匹配。

2.根据权利要求1所述的一种小口径超声水表结构，其特征在于：所述中心套管（3）的管壁上设有压电晶片安装孔（5），压电晶片（4）设置在压电晶片安装孔（5）内。

3.根据权利要求1或2所述的一种小口径超声水表结构，其特征在于：所述管段体（1）的管壁上设有传感器穿线孔（2），传感器穿线孔（2）引出压电晶片（4）的线缆。

4.根据权利要求2所述的一种小口径超声水表结构，其特征在于：所述压电晶片安装孔（5）设置在中心套管（3）的外管壁上，不通透，压电晶片安装孔（5）是一个安装槽，压电晶片安装在安装槽内。

5.根据权利要求2所述的一种小口径超声水表结构，其特征在于：所述压电晶片安装孔（5）是一个通透的安装孔，压电晶片安装在通透的孔内，压电晶片的探头外设有防护层。

6.根据权利要求1或2所述的一种小口径超声水表结构，其特征在于：所述中心套管（3）的端部设有O形密封槽（8），O形密封槽（8）内设有O形密封圈（9），管段体（1）与中心套管（3）之间通过O形密封圈（9）密封。

7.根据权利要求1或2所述的一种小口径超声水表结构，其特征在于：所述管段体内设有O形密封槽，O形密封槽内设有O形密封圈，管段体（1）与中心套管（3）之间通过O形密封圈（9）密封。

8.根据权利要求1或2所述的一种小口径超声水表结构，其特征在于：所述中心套管（3）上设有相对应的两道反射体安装槽（7），反射体（6）固定在两道反射体安装槽（7）之间。

9.一种小口径超声水表结构，其特征在于：包含管段体（1）、中心套管（3）和压电晶片（4），中心套管（3）的外径与管段体（1）的内径相匹配，中心套管（3）设置在管段体（1）内；两个压电晶片安装在中心套管（3）的上管壁，两个压电晶片的中心垂线相交点位于中心套管的下管壁内表面；超声波的反射路径为V型，从第一个压电晶片至中心套管的下管壁内表面，反射至第二个压电晶片。

10.一种小口径超声水表结构，其特征在于：包含管段体（1）、中心套管（3）和压电晶片（4），中心套管（3）的外径与管段体（1）的内径相匹配，中心套管（3）设置在管段体（1）内；两个压电晶片分别位于中心套管的上管壁和下管壁，两个压电晶片相互平行、相互对应匹配设置，两个压电晶片均与中心套管的中心线呈45度布置；超声波从第一个压电晶片对发至第二个压电晶片，无反射。

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