CN211121399U - 一种可在线拆装插入式超声波流量传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可在线拆装插入式超声波流量传感器。它包括换能器、换能器插入杆、插入杆定位座、球阀、焊接底座，所述换能器底面为倾斜的斜面，所述换能器固定在换能器插入杆底部，所述焊接底座上设有第一通孔，所述球阀底部与焊接底座固定连接，所述球阀的出口与第一通孔连通，所述插入杆定位座上设有第二通孔，所述球阀顶部与插入杆定位座固定连接，所述球阀的进口与第二通孔连通，所述插入杆定位座上设有用于锁紧换能器插入杆的锁紧机构。本实用新型将换能器底部做倾斜设计，实现垂直插入用户管道，保证了垂直在线开孔，确保了开孔作业的安全及便利性，另外换能器方向调整与深度调节分开实现，互不影响。

Description

一种可在线拆装插入式超声波流量传感器

技术领域

本实用新型涉及流量传感器技术领域，尤其涉及一种可在线拆装插入式超声波流量传感器。

背景技术

时差法超声波流量计的原理是通过两个超声波换能器互相收发超声波信号，测量顺流与逆流的超声波传播时间，然后计算时间的差值来计算流体流速的流量仪表。

现有的插入式超声波传感器产品具有如下缺陷：

（1）如图4所示，为实现发射与接受换能器准确对齐，A换能器与B换能器通过定位杆对齐校正。需要A、B换能器管线开孔时，倾斜打孔，增加了用户现场开孔难度。

（2）为实现超声传感器插入杆推进管道内，设计插入杆为螺纹结构，插入杆深度及方向同步调整，当深度满足要求时，无法确保方向符合要求，因此存在一定的误差，且螺纹结构密封形式为O型圈压紧螺纹面，无法完全密封。

（3）如图5所示，为实现信号最大化，现有国内产品中接液层采用绝缘陶瓷或聚砜作为接液材质，然后接液层与壳体之间采用胶水来保证承压密封。无法满足长期测量稳定性。

发明内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种可在线拆装插入式超声波流量传感器，其将换能器底部做倾斜设计，实现垂直插入用户管道，保证了垂直在线开孔，确保了开孔作业的安全及便利性，另外换能器方向调整与深度调节分开实现，互不影响。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

本实用新型的一种可在线拆装插入式超声波流量传感器，包括换能器、换能器插入杆、插入杆定位座、球阀、焊接底座，所述换能器底面为倾斜的斜面，所述换能器固定在换能器插入杆底部，所述焊接底座上设有第一通孔，所述球阀底部与焊接底座固定连接，所述球阀的出口与第一通孔连通，所述插入杆定位座上设有第二通孔，所述球阀顶部与插入杆定位座固定连接，所述球阀的进口与第二通孔连通，所述换能器位于球阀内，所述换能器可伸出第一通孔，所述换能器插入杆穿过第二通孔，所述插入杆定位座上设有用于锁紧换能器插入杆的锁紧机构。

在本方案中，使用时，用户管道上开孔，将焊接底盘与用户管道焊接一体，并确保位置准确，焊接底座上的第一通孔与用户管道上的开孔对准。打开球阀，将换能器插入杆推动换能器至要求位置使得换能器底部伸出第一通孔，锁紧机构预紧，然后旋转换能器插入杆调整换能器底面的朝向，换能器底面的朝向调整到位后锁紧机构锁紧。

作为优选，所述换能器包括壳体，所述壳体底面设有接液层，所述壳体内设有耦合层、压电陶瓷、背衬、吸收层，所述电压陶瓷位于接液层上方且通过耦合层与接液层粘结，所述背衬设置在压电陶瓷上方且紧贴压电陶瓷，所述吸收层设置在背衬上方且紧贴背衬。接液层与壳体焊接后内部灌封固化胶。

作为优选，所述压电陶瓷上表面设有正极焊盘和负极焊盘，所述正极焊盘接有正极引线，所述负极焊盘接有负极引线，所述背衬上设有与正极焊盘对应的正极引线穿线孔、与负极焊盘对应的负极引线穿线孔，所述正极引线穿线孔、负极引线穿线孔都填充满吸波粉，所述正极引线依次穿过正极引线穿线孔、吸收层伸出壳体，所述负极引线依次穿过负极引线穿线孔、吸收层伸出壳体。

正极引线、负极引线通过焊锡与压电陶瓷连接。正极引线穿线孔、负极引线穿线孔内填充吸波粉后灌胶。吸收层包括空腔以及填充满空腔的吸波粉。

作为优选，所述壳体为不锈钢光杆结构。采用光杆设计的换能器壳体，充分发挥活塞密封结构原理，有效确保密封方式。

作为优选，所述接液层采用不锈钢材质制成。可以应用于绝大多少测量介质，可以耐腐蚀。薄片设计可以有效的降低超声信号的传输衰减。同时可以采用激光焊接工艺与不锈钢壳体连成一体，成为永久可靠的产品。

作为优选，所述背衬为非金属衬套。背衬包裹住压电陶瓷的背面与侧面，四周及尾部有效的吸收换能器声波，避免回拨，非金属衬套后方采用固化胶固定，确保换能器成为一个整体，永久可靠，同时去除残余的声波信号。

作为优选，所述背衬通过固化胶固定在壳体内。

作为优选，所述锁紧机构包括锁紧螺母和卡环，所述插入杆定位座的第二通孔顶部呈倒置圆台状，所述卡环嵌入第二通孔顶部且套设在换能器插入杆外侧，所述锁紧螺母包括柱体，所述柱体的轴向设有螺纹孔，所述螺纹孔顶部设有用于挤压卡环的挡片，所述挡片上设有供换能器插入杆穿过的第三通孔，所述第三通孔与螺纹孔同轴且连通，所述插入杆定位座顶部外壁设有与锁紧螺母匹配的外螺纹。

需要锁紧换能器插入杆时，将锁紧螺母向下旋转，锁紧螺母向下移动，挡片将卡环向下挤压，卡环沿第二通孔的倒置圆台部向下运动，向内挤压换能器插入杆，将换能器插入杆锁紧。

本实用新型的有益效果是：（1）接液层采用不锈钢材质，可以应用于绝大多少测量介质，可以耐腐蚀，薄片设计可以有效的降低超声信号的传输衰减，同时可以采用激光焊接工艺与不锈钢外壳连成一体，成为永久可靠的产品。（2）换能器采用多级背衬吸波工艺设计，一级背衬为非金属衬套，四周及尾部有效的吸收换能器声波，避免回拨，非金属衬套后方采用固化胶固定，确保换能器成为一个整体，永久可靠，同时去除残余的声波信号。（3）采用光杆设计的换能器壳体，充分发挥活塞密封结构原理，有效确保密封方式，深度调节与方向调节单独操作，确保安装参数的准确性。（4）换能器底部做倾斜设计，实现垂直插入用户管道，保证了垂直在线开孔，确保了开孔作业的安全及便利性。

附图说明

图1是实施例的结构示意图；

图2是换能器的结构示意图；

图3是锁紧机构的结构示意图；

图4是现有超声波流量传感器的结构示意图；

图5是现有换能器的结构示意图。

图中：1、换能器，2、换能器插入杆，3、插入杆定位座，4、球阀，5、焊接底座，6、锁紧机构，7、壳体，8、接液层，9、耦合层，10、压电陶瓷，11、背衬，12、吸收层，13、正极引线，14、负极引线，15、正极引线穿线孔，16、负极引线穿线孔，17、用户管道，18、锁紧螺母、19、柱体，20、挡片，21、卡环，22、O型圈。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种可在线拆装插入式超声波流量传感器，如图1、图2所示，包括换能器1、换能器插入杆2、插入杆定位座3、球阀4、焊接底座5，换能器1底面为倾斜的斜面，换能器1固定在换能器插入杆2底部，焊接底座5上设有第一通孔，球阀4底部与焊接底座5固定连接，球阀4的出口与第一通孔连通，插入杆定位座3上设有第二通孔，球阀4顶部与插入杆定位座3固定连接，球阀4的进口与第二通孔连通，换能器1位于球阀4内，换能器1可伸出第一通孔，换能器插入杆2穿过第二通孔，插入杆定位座3上设有用于锁紧换能器插入杆2的锁紧机构6。

换能器1包括壳体7，壳体7底面设有接液层8，接液层8与壳体7焊接后内部灌封固化胶，壳体7内设有耦合层9、压电陶瓷10、背衬11、吸收层12，压电陶瓷10位于接液层8上方且通过耦合层9与接液层8粘结，背衬11设置在压电陶瓷10上方且紧贴压电陶瓷10，吸收层12设置在背衬11上方且紧贴背衬11。

压电陶瓷10上表面设有正极焊盘和负极焊盘，正极焊盘接有正极引线13，负极焊盘接有负极引线14，背衬11上设有与正极焊盘对应的正极引线穿线孔15、与负极焊盘对应的负极引线穿线孔16，正极引线穿线孔15、负极引线穿线孔16都填充满吸波粉，正极引线13依次穿过正极引线穿线孔15、吸收层12伸出壳体，负极引线14依次穿过负极引线穿线孔16、吸收层12伸出壳体。正极引线、负极引线通过焊锡与压电陶瓷连接。正极引线穿线孔、负极引线穿线孔内填充吸波粉后灌胶。吸收层包括空腔以及填充满空腔的吸波粉。

在本方案中，使用时，用户管道上开孔，将焊接底盘与用户管道焊接一体，并确保位置准确，焊接底座上的第一通孔与用户管道上的开孔对准。打开球阀，将换能器插入杆推动换能器至要求位置使得换能器底部伸出第一通孔，锁紧机构预紧，然后旋转换能器插入杆调整换能器底面的朝向，换能器底面的朝向调整到位后锁紧机构锁紧。

壳体7为不锈钢光杆结构。采用光杆设计的换能器壳体，充分发挥活塞密封结构原理，有效确保密封方式。

接液层8采用不锈钢材质制成。可以应用于绝大多少测量介质，可以耐腐蚀。薄片设计可以有效的降低超声信号的传输衰减。同时可以采用激光焊接工艺与不锈钢壳体连成一体，成为永久可靠的产品。

背衬11为非金属衬套，通过固化胶固定在壳体内。背衬包裹住压电陶瓷的背面与侧面，四周及尾部有效的吸收换能器声波，避免回拨，非金属衬套后方采用固化胶固定，确保换能器成为一个整体，永久可靠，同时去除残余的声波信号。

如图3所示，锁紧机构6包括锁紧螺母18和卡环21，所述插入杆定位座3的第二通孔顶部呈倒置圆台状，卡环21嵌入第二通孔顶部且套设在换能器插入杆2外侧，锁紧螺母18包括柱体19，柱体19的轴向设有螺纹孔，螺纹孔顶部设有用于挤压卡环21的挡片20，挡片20上设有供换能器插入杆2穿过的第三通孔，第三通孔与螺纹孔同轴且连通，插入杆定位座3顶部外壁设有与锁紧螺母18匹配的外螺纹。插入杆定位座3内还设有用于放置O型圈22的环形槽，环形槽与第二通孔同轴且连通，环形槽内设有O型圈22。

需要锁紧换能器插入杆时，将锁紧螺母向下旋转，锁紧螺母向下移动，挡片将卡环向下挤压，卡环沿第二通孔的倒置圆台部向下运动，向内挤压换能器插入杆，将换能器插入杆锁紧。采用O型圈径向密封活塞结构方式，确保密封可靠性。

Claims (8)

1.一种可在线拆装插入式超声波流量传感器，其特征在于，包括换能器（1）、换能器插入杆（2）、插入杆定位座（3）、球阀（4）、焊接底座（5），所述换能器（1）底面为倾斜的斜面，所述换能器（1）固定在换能器插入杆（2）底部，所述焊接底座（5）上设有第一通孔，所述球阀（4）底部与焊接底座（5）固定连接，所述球阀（4）的出口与第一通孔连通，所述插入杆定位座（3）上设有第二通孔，所述球阀（4）顶部与插入杆定位座（3）固定连接，所述球阀（4）的进口与第二通孔连通，所述换能器（1）位于球阀（4）内，所述换能器（1）可伸出第一通孔，所述换能器插入杆（2）穿过第二通孔，所述插入杆定位座（3）上设有用于锁紧换能器插入杆（2）的锁紧机构。

2.根据权利要求1所述的一种可在线拆装插入式超声波流量传感器，其特征在于，所述换能器（1）包括壳体（7），所述壳体（7）底面设有接液层（8），所述壳体（7）内设有耦合层（9）、压电陶瓷（10）、背衬（11）、吸收层（12），所述压电陶瓷（10）位于接液层（8）上方且通过耦合层（9）与接液层（8）粘结，所述背衬（11）设置在压电陶瓷（10）上方且紧贴压电陶瓷（10），所述吸收层（12）设置在背衬（11）上方且紧贴背衬（11）。

3.根据权利要求2所述的一种可在线拆装插入式超声波流量传感器，其特征在于，所述压电陶瓷（10）上表面设有正极焊盘和负极焊盘，所述正极焊盘接有正极引线（13），所述负极焊盘接有负极引线（14），所述背衬（11）上设有与正极焊盘对应的正极引线穿线孔（15）、与负极焊盘对应的负极引线穿线孔（16），所述正极引线穿线孔（15）、负极引线穿线孔（16）都填充满吸波粉，所述正极引线（13）依次穿过正极引线穿线孔（15）、吸收层（12）伸出壳体，所述负极引线（14）依次穿过负极引线穿线孔（16）、吸收层（12）伸出壳体。

4.根据权利要求2所述的一种可在线拆装插入式超声波流量传感器，其特征在于，所述壳体（7）为不锈钢光杆结构。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种可在线拆装插入式超声波流量传感器，其特征在于，所述接液层（8）采用不锈钢材质制成。

6.根据权利要求2或3或4所述的一种可在线拆装插入式超声波流量传感器，其特征在于，所述背衬（11）为非金属衬套。

7.根据权利要求2或3或4所述的一种可在线拆装插入式超声波流量传感器，其特征在于，所述背衬（11）通过固化胶固定在壳体（7）内。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种可在线拆装插入式超声波流量传感器，其特征在于，所述锁紧机构（6）包括锁紧螺母（18）和卡环（21），所述插入杆定位座（3）的第二通孔顶部呈倒置圆台状，所述卡环（21）嵌入第二通孔顶部且套设在换能器插入杆（2）外侧，所述锁紧螺母（18）包括柱体（19），所述柱体（19）的轴向设有螺纹孔，所述螺纹孔顶部设有用于挤压卡环（21）的挡片（20），所述挡片（20）上设有供换能器插入杆（2）穿过的第三通孔，所述第三通孔与螺纹孔同轴且连通，所述插入杆定位座（3）顶部外壁设有与锁紧螺母（18）匹配的外螺纹。

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