CN216159952U - 一种dn15口径的直通对射式超声波水表 - Google Patents

Abstract

本实用新型隶属于流量计量设备的技术领域，具体涉及一种DN15口径的直通对射式超声波水表，旨在解决现有技术即对射式超声波DN15口径水表存在管内水流间隙过小、采用变径转换接头而导致计量量程比低以及与超声波水表技术发展的最优化解决方案六项原则之间的差距，通过改变与优化换能器结构和布局、换能器及中间导流管与外金属管的密封方式及换能器引出线方式、水表积算电路盒的固定安装方式，达到解决DN15口径在保障有大声程和表内有较大水流间隙、利于水中常规杂质通过、减少整体密封部件、方便换能器信号线的引出操作，做到结构简单、安全可靠，从而实现了具有计量量程比最大化、始动流量最小化、测量高精度和批量生产高度一致性的特点。

Description

一种DN15口径的直通对射式超声波水表

技术领域

本实用新型隶属流量计量设备的技术领域，具体涉及一种DN15口径的直通对射式超声波水表。

背景技术

按照实际应用所需，流体计量行业或场合期待兼容各口径规格范围、低压损、高精度、高可靠性、无磨损器件、耐久性及经济性的标准流量计量器具。目前，在世界范围内全电子流量计量应用最广的为电磁流量计以及后起之秀超声波流量计。

超声波流量计是伴随其时差计时芯片（2012～2017年，国际上AMS、D-FLOW、TI等公司先后推出了较先进的时差计时芯片，目前，其分辨率都已达到5～10ps，完全满足了水计量应用需求）的技术突破而崛起的。对比电磁流量计，超声波流量计是通过时差数字信号进行采样的（电磁流量计则是通过模拟信号采样）。以超声波水表为例，它具有突出的技术优势：更小的始动流量（如可测量流速0.8～1mm/s的液体）、更宽的量程比、能以声波主动测量过程时差，换算成流体流速及温度并同步对所计量的体积变化进行补偿（对此，电磁流量计则需要安装温度计）、大口径多声道的测量具有更高精度及安全性（而电磁流量计只有一对线圈和相应电极，有故障即报废）、可测量各种低粘度液体（而电磁流量计不能测量低电导率液体，如纯净水），另外，对于燃气等气体亦可测量/计量（电磁流量计则不能测量气体流量）。

那么，超声波水表的升级改进的技术发展方向与原则该如何界定，通常，流量计的主要性能指标为计量精度和量程比，计量精度为流量计流量计量值与流量实际值之比，提高流体流动稳定性和批量生产一致性是决定精度的重要条件；量程比为在流量计计量精度保证之下，常用流量与最小流量之比，体现了可精确计量的范围，增大超声波换能器间的有效距离是提高量程比的必要条件。显然，计量精度越高、量程比越大，则流量计的计量性能就越好。

近几年，计量行业对于超声波流量计的实践应用有较大的提升。超声波流量计的构成，除了时差积算电路，还有换能器、换能器安装方式及流道结构等，前者性能决定着可测流量的最小量值，后者整体架构决定着超声波流量计的综合性能和品质。以超声波水表为例，特别是按照水表新标准的约束，业内明确了技术发展方向，其最优化的解决方案应遵循以下原则，归纳如下：

(1)声程最大化原则：为使超声波水表具有大的量程比，对于超声波水表，特别是应用最普遍的DN15口径，应采用超声波换能器之间声程最大化模式。因为对水表而言，大量程比是贸易结算极其重要的指标，也是水表最主要的技术指标，这点与工业流量计截然不同。要使得超声波水表具有大量程比，就应将超声波水表的两个换能器间距连线在主管内水流方向的投影距离最大化，以获得较大的量程比及更小的始动流量，（对于水表，国标于2018年将量程比或称流量比的最大值提升至R=1000）。

对此，通过理论分析，可得出关于超声波流量计计量品质的结论：

在水计量领域，量程比

定义为

，其中，

为对应某管径下的常用流量，它 是一个给定值；

为满足一定计量精度要求的最小流量（比如二级流量计的计量精度为± 5%）。

以下本文经深入分析与推导，得出了一个重要的结论：对通过流量计管路内的流 体而言，所计量的始动流量（即流量计可感知计量的最小流量）

越低（对应其流速

就越 低，而

与超声波流量计的时差芯片分辨率及流量计的管路结构有关），与此对应，

也成 比例地对应变低（即对应的最小流速

就变低）。通常，在实际应用中，其经验值是

（

随超声波流量计电路及换能器产生总体零漂及流量计管路水阻设计不同 而不同）。由此，可以导出在某个口径下（流过流量计管路的

与

所用的时间间隔相等）， 量程比

与两换能器间距

之间的关系为：

上式中，

为某口径流量计的常用流量，

为与

相对应的流量计管路内流体的流 速，

为满足一定计量精度要求的最小流量，

为与

相对应的流量计管路内流体的流速， 对某口径流量计而言，

和

为常量(选定值)，

为圆周率，

为流量计管路的内半径，

为计 量用时，

为超声波流量计管路内两换能器对射面之间的间距，

为两换能器之间连线在流 量计管路水流方向的夹角（

为锐角，当

时，两换能器连线与水流方向一致，

,

为与流量计的计量时差、声速有关的已知量，

为与流量计的计量时差、声速有关的已知 量，令

=

,为常数，而

通过超声波流量计时差公式计算

得出，即

，因而，在具体计算时，

按照

代入。由上面

的关系式可得 出如下结论：

增大两换能器间在流量计管路水流方向的投影距离

，就可有效提高流量 计的量程比

。

（2）一对换能器间对射式安装原则：对射式安装的声波信号由一对换能器间相互直接发、收，因此，有效信号的幅值就最高。反射式因有一个或数个反射面，声波反射传递就有能量损耗（反射面足够大时，理想状态声能损耗10～20%，一般不至于影响计量），特别是当反射面有角度偏差或使用后结垢，其能量损失就可达40～60%，将严重影响正常计量。另外，有反射面存在，其安装结构复杂，特别是反射面水阻分布处理不当，也会影响到计量精度。

（3）一致性原则；超声波水表基表的流道成型及加工工艺，有较高的组件安装精度和一致性要求，它决定了流量计批量生产的品质。特别是要保证两换能器发射面之间的距离固定，不受管段加工及换能器安装而产生差异，此项水平提升，能缩小对基表个体误差补偿及精度修正的范围，减少后期人为对其个体进行误差修正的繁杂工作量。

（4）管体密封安全原则：在有内衬管的情况下，为了保证密封安全，尽量采用局部密封而非整体密封的方式，以保障其密封的可靠性、耐久性。

（5）适配性原则：小口径流量计方便安装温度传感器，以适应供热计量需求；

（6）结构简单、方便装配原则：超声波水表结构简约化、安装有唯一的确定性，从而使其整体易装配，即稳定可靠，又有较高的一致性。

根据上述六条原则，对于小口径超声波水表，特别是民用最普遍的DN15口径而言，最有效的方式是内置对射式换能器结构及直接应用整体管段加工、制造成DN15流量计的基表。

根据声程最大化原则，要获得较好的性能（小始动流量

及大量程比R），必须要在 DN15直管不变的条件下，在其管道内安置一对对射模式的小直径换能器，且尽可能获得较 大的换能器间距；另外，要考虑兼容不同地区水处理及水质状况，根据经验，自来水中杂质 直径小于3mm。对应超声波流量计，表前端需要安装低水阻过滤网，由于面积较小，根据普通 单流速机械表前的应用经验，网孔直径需要达到Φ2.5～3mm，才能保证不易堵塞。所以，通 常情况下，对于全电子表来说，最好要保证流量计基表内部的最小水流通过间隙≥3mm。这 样，过滤网的作用仅是去除个别毛发等异物，而让小颗粒杂质通过，保障过滤网能长期使用 而不会堵塞。另外还要解决流量计具有简单、安全的系统密封方式和方便操作的换能器引 出线结构（引出线不能泡水）等一系列问题。到目前为止，上述议题的实现，仍缺乏安全、有 效的解决方案。

按照上述原则的标准来对照，现有技术仍然存在缺陷或不足。

专利授权公告号 CN 201503288 U提供了一种超声波直通对射式流量计基表，图中可以看出，专利中采用了大号换能器（1MHz换能器，常规凸形尺寸前端Φ17，后端Φ21），换能器安装、固定占据空间较大。空间体积的扩充，使得其管道不得不加大、采用分段加工后再组装完成，这种结构不但复杂、安装费工，还需要多级密封，可靠性差。由于管路是分段用螺母组装集合，这会带来器件变形和偏差，直接影响流量计批量的一致性。另外，大号换能器在流道中产生较大水阻，其绕流会直接影响到不同流速下流量测量的精度值。另外，专利中换能器引出线的密封也未做详细描述。

专利授权公告号 CN 201716054 U所提供另一种换能器对射模式，这种模式的换能器由管道侧面伸入。对射式超声波流量计要求换能器的两对射面必须严格平行，而这种单孔伸入、下方无支撑方式固定换能器，且按图示以换能器凸沿挤压下方密封圈的方式即密封加上定位，是极不可靠的。换能器下方在水道中悬空，经强水流冲击时，在杠杆力矩作用下，存在着密封面压力不均而微倾斜（密封圈压缩量是有规定的，不能过紧，所以一般不能以此面为定位面），两换能器对射面就存在难于保持平行的风险。实验表明，对于平面波，因两换能器面不平行而导致的声能损失是致命的，这种方式也存在着单一密封圈耐久性的问题。

专利授权公告号CN 211317425 U，提出了一种小口径对射直通式超声波流量计，这种直通对射模式的稳定性较好。但是，DN15的标准管长规定为165mm，如果这种模式应用在DN15口径上，按该专利所述的密封及引出线的方式，决定了必须采用中间管段口径较大的结构，才能安置对射模式换能器，以保证最小间隙≥3mm。而管两头则要通过如专利授权公告号CN 208223575 U中所述的方式进行变径连接，达到DN15规格。这种带螺纹的变径头方式，其声程较短，量程比R低，没有充分拉开两换能器的间距，这与声程最大化原则相悖。

对专利授权公告号CN 211317425 U做进一步分析，超声波水表（流量计）由时差电路系统、换能器、换能器安装模式与管路结构等三部分组成。目前时差电路系统主要由AMS、D-Flow、TI提供，其精度已经满足水表应用需求。所以，要提高水表的性能与品质，主要由换能器及其形状结构、换能器与管路结合形式，以及在管路中的安装结构决定。

对于超声波换能器的核心器件即陶瓷振子的规格，中国计量协会水表委员会对换能器应用标准进行限定，如下：

规定换能器陶瓷片振动频率可为： 1MHz、 2MHz、 4MHz，

陶瓷片对应常用直径与厚度比为： Φ12/2mm；Φ8/1mm；Φ8/0.5mm；

材料在各频率对应的波长为： 2.5mm 1.25mm 0.625mm

（假定某导声材料常温下的声速为2500m/s）

按常规，换能器的尺寸越大，发出声波强度越大，但安装尺寸就越大；而换能器频率越高即波长越短其物理直径及体积就变小，便于安装，而且其电路计时触发的精度就越高，时差计算也越精确。早期换能器制造水平低，反射式有声波损耗，所以大多厂家采用较大体积1MHz换能器（采用Φ12～14mm陶瓷片）。近几年随着精密制造水平的提升，小尺寸、高频率的换能器电/声转换效率得到大幅提高，已完全满足应用需求。特别是对于超声波小口径对射模式，可以选用尺寸较小（Φ8mm陶瓷片）、频率为2MHz或4MHz换能器形式。那么，加上封装塑壳需要的1mm厚度，换能器尺寸最小直径可以做到Φ10mm。

换能器频率、尺寸一旦确定，换能器的形状以及与管路的结合，及其在管路中的安装结构就成为了决定性能的关键所在。

专利授权公告号CN 211317425 U是一种能保证两换能器间距最大化的换能器对射内置解决方案，其能较好的应用于DN20及以上口径。但是，通常，对于DN15的水表流量计，如果要换能器内置，也必须保证管内换能器位置的水流最小间隙≥3mm，以保障水中杂质顺利通过。

对于该专利的实施分析可见，如果应用于DN15口径水表，即采用内置换能器，而换能器即流量计内管（成为了一体）两头采用内置有外丝的金属压环及密封圈固定与密封，换能器引出线由管中部引出，那么，可以推算出其水流最小间隙：

DN15流量计管螺纹外径26.44mm（标准），为了加工内螺纹，其安全厚度至少为3.2mm（外丝牙高度约1.2mm，内丝牙高度1mm，剩余壁厚约1mm）；换能器最小直径Φ10mm（8mm陶瓷谐振片+单边1mm的保护壳）；管内，与有外丝金属压环相接触固定的换能器支架外管厚度至少为2.5mm（侧密封圈1.5～2mm，换能器双股屏蔽带外套引出线较小的直径Φ1.5mm，在内管的外侧有槽，深度必须1.5mm，塑料槽剩余壁厚1mm）；

那么，可计算出，流体流过管内位于换能器处的水流间隙为：

（26.44mm-2×3.2mm-2×2.5mm-10mm）/2=5.04mm/2=2.52mm≤3mm。

所以，对DN15口径，内置换能器由管两头金属压环固定且密封的方式无法做到水流中杂质安全通过，容易堵塞，必须采用中间管口径较粗，两头用DN20-DN15转接头转换，即按专利公告号CN 208223575 U那样方式。这时，两换能器发射面的距离大约为L=63mm，所以，这种模式有违声程最大化原则，水表量程比R大幅降低。

通过上面的分析可知，专利授权公告号CN 211317425 U的方案无法直接应用于DN15口径的主要原因是：将换能器安置在等径直管的两端，为了从管中部引出信号线及其密封需要，而采用在管两端以金属压环于管口处，对内衬管进行了整体密封，由于安置密封圈及在内衬管外走线需要加厚内衬管外圈厚度，导致管内水流间隙过窄；另外，这种模式在管两头使用了有外丝的内压环，装配费工、效率低；又由于外管内螺纹的存在，两端挤压安装密封圈的密封方式也存在安全隐患（易划伤）；还有，对内衬管进行了整体密封，鉴于防水要求，所以不方便安装插入式温度传感器；特别是，内管与金属外管间的内部空间狭小，此种模式的两换能器引出线要沿着内管外槽走线，且都从管的中部线孔中引出（两端引出线较长的部分都在管内经过，多余的线头，没有安放及操作空间）相当困难，装配费工费时。

综上所述，对于DN15口径超声波水表，能尽可能满足上述六条原则要求且具有密封安全，引出线方便的方案，从目前已公布的专利来看，仍缺乏有效的解决途径。

实用新型内容

鉴于现有技术所存在的不足，本实用新型拟通过改变换能器结构、换能器及中间导流管与外金属管的密封方式及换能器引出线方式、水表积算电路盒与流量计基表的固定安装方式，达到解决DN15口径在保障有大声程和有较大水流间隙的前提下，减少整体密封部件、方便换能器信号线的引出操作，做到结构简单、安全可靠。

可见，对于长度165mm、DN15口径的超声波水表，如果可以实现如附图1所示，在安 置对射模式换能器的同时，保证最小水流间隙≥3mm，尽可能将换能器安置在金属管内两端 头，这样，可推算出其换能器发射面间距大约为113mm左右，两发射面间距将远大于有转接 头时的63mm，由

（这里

，

）,可知，改进后，量程比提高了113/63= 179.3%,达到质的飞跃。再加上流量计中部适当的缩径（在满足压损要求的前提下），就能进 一步有效提高DN15水表的量程比、流量的稳定性和降低水表的始动流量（本方案的实际测 试可以实现始动流量

<0.4L/h）。

本实用新型提供一种DN15口径的直通对射式超声波水表，其技术方案为：超声波流量计的直通管为等外径金属直管，通过激光焊接，连接在其外侧的换能器引出线固定座和温度传感器固定座；在该直通管内的两端分别安装了一个异形换能器，通过激光焊接，将两换能器及其中间的缩径整流管连接形成一双对射式换能器内衬整体结构。这一整体内衬结构与等外径金属直管的内侧间只有局部密封，没有整体密封，为加大管内的最小过水间隙，提供可能。因而，在给定的超声波水表直通管长度下，对于应用最普遍的户用DN15口径，可做到流道内最小过水间隙大于3mm，可避免DN15口径采用繁琐的大径变小径的转换接头，所以不但能实现了在两换能器发射面间获得稳定的最大化间距（声程），而且便于装配、方便换能器信号线的引出。

本实用新型为一种DN15口径的直通对射式超声波水表，其特征在于:包括等径金属外管及其三种外螺纹形成结构、异形换能器、整流管、换能器引出线固定座、换能器引出线固定头、水表仪表电路盒、引出线固定帽、温度传感器固定座；所述DN15口径的直通对射式超声波水表，其基表外管体为直通等径金属外管；所述异形换能器由异形换能器结构件和换能器导流盖组成；所述两换能器结构件之间由缩径整流管连接形成了一双对射式换能器内衬管体结构；在异形换能器、换能器引出线和密封方式的结构协同下使得在等径金属外管内侧的两端，无需采用压环固定就能安置、固定换能器结构件，从而实现了水表流量计流道内最小过水间隙大于3mm，避免现有DN15口径换能器对射式安装，其管体接口不得不采用繁琐的大径变小径的转换接头的弊端，由此，在两换能器发射面间获得稳定的最大化间距（声程），而且组件便于装配；在以等径金属外管为中心架构、换能器引出线固定座、换能器引出线固定头、水表仪表电路盒、引出线固定帽、温度传感器的协同下，组成了DN15口径的直通对射式超声波水表，实现了计量量程比的最大化和始动流量值最小化。

本实用新型中所述异形换能器结构件中部安装有换能器陶瓷片组件；所述异形换能器结构件中部与外圈内侧分别由上支撑柱和下支撑柱连接；所述换能器下支撑柱内安装有定位固定栓；所述定位固定栓由定位盲孔定位；所述上支撑柱内孔为引出线斜孔，其一端与换能器内部相通，另一端与换能器引出线固定头中心通孔相通，换能器信号引出线从换能器中间内部通过引出线斜孔及引出线固定头中心孔引出至积算电路PCB处。

所述上支撑柱中间的换能器引出线斜孔的作用为：尽管换能器引出线固定座位于等径金属外管两头管螺纹的内侧，但是，由于引出线可以通过引出线斜孔引出，所以异形换能器结构件以尽量靠近等径金属外管的两端内侧安装而无需考虑换能器引出线固定座位于管螺纹的内侧所形成的位置错位带来的影响，故，能尽可能有效地增大两个换能器发射面间距，即增大声程，提高量程比R。

由于异形换能器结构件中部有换能器的部位间隙及流体通过的截面积最小，所以本申请所述异形换能器结构件中部与外圈内侧采用上、下两个支撑柱连接，而不是采用多个，其目的是减少阻挡、增大过水截面积，减少压损。

所述换能器引出线固定座位于流量计基表等径金属外管外侧、金属外管外螺纹的内侧；所述换能器引出线固定座与等径金属外管间通过激光焊接连接；所述换能器引出线固定头位于换能器引出线固定座内部的下端，侧面有密封圈与换能器引出线固定座内侧密封，由引出线固定座内的定位台进行高度定位，用以保障引出线固定头的高度及平整，它即保障引出线固定头下部端密封圈有合理的压缩量，又能将引出线固定头的下部分嵌入异形换能器结构件内部，起到定位及固定异形换能器结构件的作用。即进一步，在引出线固定头下方的密封圈用于对换能器结构件密封；侧密封圈用于对引出线固定座内侧的密封。

所述弹性垫圈位于引出线固定头上方、引出线固定螺帽的下方，由引出线固定螺帽通过对弹性垫圈施力而压紧固定换能器引出线固定头。

所述缩径整流管与两端的换能器结构件之间的连接，是通过胶粘方式或者在接缝处用激光焊接方式（激光焊接目前已广泛用于金属、塑料焊接）完成的，形成了一双对射式换能器内衬管体整体结构。缩颈整流管44上的密封圈441起到安装时固定整流管和与金属管内壁间阻水作用，不起整体密封作用。

所述的一双对射式换能器内衬管体整体结构，如附图1所示，由引出线固定头从套管上部压紧固定，而定位固定栓从管状换能器下部进行定位，非常牢固。固定栓位于换能器下支撑柱中。进一步，固定栓由外丝螺母、固定栓杆和弹簧组成，所述外丝螺母内孔为六角孔，方便安装。其定位是由固定栓杆卡入等径金属外管内侧对应的盲孔中完成。固定栓的安装：将固定栓组件，弹簧、固定栓杆插入异形换能器结构件下支撑柱盲孔中，旋紧固定栓外丝螺母与下支撑柱盲孔内螺纹配合固定。

所述的一双对射式换能器内衬管体整体结构的长度比等径金属外管单边少0.3mm，其作用是在安装流量计活接时，密封胶垫所受到的挤压力主要由对接口金属管口承接，这样可以有效保护内衬管，使其在长期使用中，受力较小而不至于变形。

对射式换能器内衬管体整体结构插入等径金属外管内的安装：压住固定栓杆，将换能器套管一端插入金属外管内部，注意，要与外管内侧对应的盲孔位置错开，即先不要让单边的固定栓杆进入盲孔中，待压住另外一端固定栓杆，且将换能器套管全部插入金属外管内后，用工具，卡住两个换能器支撑柱，旋转换能器套管，使两端的两个固定栓杆同时进入各自的盲孔中，完成安装固定。

所述的等径金属外管的两端头有管螺纹接口，该螺纹接口有三种形成方式，其一为，壁厚厚度可以满足在外管上直接车出管螺纹接口的等径金属外管；其二为，当选用厚度较薄的等径金属外管时，套上已加工好的有外螺纹的套管，与等径金属外管间用激光焊接固定；其三为，当选用厚度适中的等径金属外管时，车去部分壁厚，刚好套上已加工好的有外螺纹的套管，将二者间用激光焊接固定。

对于选用上述第一种形成方式，如附图2所示，即壁厚厚度可以满足在外管上可直接车出管螺纹接口的等径金属外管，这种形成方式虽金属外管略厚，但优势是加工方便，能满足异形换能器中的最小间隙大于3mm，即杂质顺利通过的技术要求。这是因为本申请的管两头不需要用有外丝的金属压环、换能器引出线不经过内衬外壳，所以，如附图2所示，DN15口径，选用壁厚2.5mm（外丝牙高约1.2mm ）的等径金属管，换能器的外管不需要设置槽，引导换能器引出线到管中部出口，所以其外管厚度1.8mm就完全满足强度要求。那么， DN15口径外管结构经改进后，可计算出等径金属外管内与异形换能器中间的最小间隙为：

（26.44mm-2×2.5mm-2×1.8mm-10mm）/2=7.84mm/2=3.92mm>3mm，对比专利公告号CN 208223575 U，不但节约材料，而且完全能满足杂质顺利通过的要求；

对于上述第二种形成方式，如附图3所示，为节省耗材，选择壁厚较薄的金属外管，如外管壁厚为1.0mm（符合生活用水薄壁不锈钢管标准CJ/T 151-2016），这与上面第一种即直接在金属外管两端形成外金属螺纹段的方式不同，螺纹段为用带有螺纹的套管，用激光与等径金属外管焊接方式。这种情况下，等径金属外管壁厚为1.0mm，而不是第一种形成方式中的2.5mm。那么，所述螺纹外径仍然是26.44mm不变，带螺纹的套管，长度是11mm、厚度2.0mm（其中，螺纹高1.2mm）、内径为22.44mm，等径金属外管的壁厚为1.0mm，外径为22.44mm。将长度是11mm、厚度2.0mm带外螺纹的套管套于壁厚1mm的金属外管外侧两端，用激光将带螺纹的套管与等径金属外管在接缝处焊接，形成一整体，由此计算出等径金属外管内侧与异形换能器中间的最小间隙为：

（26.44mm-2×3mm-2×1.8mm-10mm）/2=6.84mm/2=3.42mm>3mm。能满足杂质顺利通过的要求。本外螺纹的形成方式在满足DN15流量基表金属壳体应用强度的同时，对比专利公告号CN 208223575 U以及上面第一种形成方式，要节约外管材料；

对于上述第三种形成方式，如附图4所示，选用厚度适中的等径金属外管时，如果需要增加强度，比如选择壁厚为1.5mm 。所述螺纹外径仍然是26.44mm不变，带螺纹的套管，长度是11mm、厚度2.0mm（其中，螺纹高1.2mm）、内径为22.44mm，等径金属外管的壁厚为1.5mm，两头直径单边车去车去0.25mm，长度车去11mm，将长度是11mm、厚度2.0mm带外螺纹的套管套于车去以后壁厚1mm的金属外管两端，同上述第二种形成方式，用激光将带螺纹的套管与单边已经车去0.25mm的金属外管在端接缝处焊接，形成一整体，由此可计算出等径金属外管内与异形换能器中间的最小间隙为：

（26.44mm-2×3mm-2×1.8mm-10mm）/2=6.84mm/2=3.42mm>3mm。其结果与第二种形成方式一致，也能满足杂质顺利通过。所以，对于等径金属外管壁厚大于1.5mm的情形，可以沿用此形成方式的实施。此形成方式对比专利公告号CN 208223575 U以及上面的第一种形成方式，都节约了外管材料。

对于上述第二、第三种薄管等径金属管外螺纹形成方式而言，如附图3、4所示，由两换能器结构件与缩径整流管连接形成了一双对射式换能器内衬管整体结构，其定位及固定的方式为：所述缩颈整流管中部通过整流管固定座内的螺栓及密封圈密封、固定于整流管中部的盲孔内；两端由两个引出线固定头从套管上部压紧固定，于是，对于内衬管体整体结构形成三处定位、固定处，非常牢固。

所述的换能器陶瓷片组件，其特征在于，所述的陶瓷片组件安置在异形换能器结构件盲孔中，包括陶瓷片通过双组份A、B胶与盲孔底部粘接，陶瓷片正、负极焊接在PCB上，引出线也焊接在PCB上。

所述的换能器引出线有两种模式：其一为，如附图1所示，在异形换能器结构件盲孔中封装、安装完陶瓷片、PCB后，焊接引出线，这时先不要安装整流盖，而是将整体内衬套管插入金属管内，将两固定栓杆插入金属内管各自盲孔中，将整体内衬套管固定。此后，再将换能器引出线穿过引出线斜孔，从引出线固定座口穿出。此后可扣上整流盖，完成了换能器、引出线在等径金属外管内的装配和引出。为了做到IP68防水，用平头细管，从引出线固定座内，通过引出线斜孔，向换能器内部注入双组份A、B胶防水固化胶，使异形换能器结构件和换能器导流盖紧密结合为一体。

其二为，如附图2所示，所述换能器引出线通过内部连线插座、外部连线插头对接，从引出线固定座口引出：所述的插座固定于插座固定孔内，插座的底部通过导线在PCB上与陶瓷片正、负极焊接导通。所以，在换能器整体内衬套管未插入金属管内前，就可向换能器内部注入双组份A、B胶防水固化胶，然后再扣上整流盖，使异形换能器结构件和换能器导流盖紧密结合为一体。

所述水表仪表电路盒位于流量计基表等径金属外管的外侧，由仪表电路盒下壳及仪表电路盒上壳组成。所述积算电路板、仪表显示屏及电池位于仪表电路盒内。所述仪表电路盒下壳与换能器引出线固定座外圈呈圆筒状配合，二者之间有密封圈密封。所述引出线固定螺帽有两个作用 ：其一，它通过对弹性垫圈施力而压紧换能器引出线固定头；而另一个作用是用来压紧电路仪表盒下壳，这样，应用了极简单的方法就完成了对电路仪表盒底壳的固定，节约了固定器件。按照实际需求，可以对电路仪表电路盒内灌封防水胶，使其达到IP68防护等级。

在本实用新型中，如果要对流体所携热能进行计量，那么就另外需要安装温度传感器。由于异形换能器与整流管所组成的内衬整体套管与金属外管内侧间无需防水密封，所以，在进行热计量应用时，金属外管外端靠近出水口处可安置温度传感器安装座，所述温度传感器可方便安装于温度传感器安装座中，如图8所示，温度传感器测温杆斜插于出水端换能器导流盖外侧，不影响对流体的测量。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型具有突出的实质性特点和显著进步，具体表现为：

第一，对于给定长度的DN15口径或小口径的超声波流量计基表而言，本实用新型通过改变内置异形换能器的引出线和密封结构，做到了能将两个内置异形换能器结构件紧靠等径金属直管内侧两头安置，而不需要对流量计直通管路，采用大变小接头转换螺纹方式缩径连接，就可在DN15口径直通管内保证其最小水流间隙大于3mm，利于杂质安全通过。从而使两换能器发射面间距最大化即声程最大化，由此使DN15口径或小口径的超声波流量计实现了量程比最大化和始动流量最小化。

第二，所设置异形换能器结构件上支撑柱中间的换能器引出线斜孔结构的作用为：尽管换能器引出线固定座位于等径金属外管两头管螺纹的内侧，但是，由于引出线可以通过引出线斜孔引出，所以异形换能器结构件可以尽量靠近等径金属外管的两端内侧安装而无需考虑换能器引出线固定座位于管螺纹的内侧所造成的位置错位带来的影响，故，能尽可能有效地增大两个换能器发射面间距，即增大声程，提高量程比R。

第三，由于异形换能器结构件中部有换能器的部位间隙及流体通过的截面积最小，所以本实用新型所述异形换能器结构件中部与外圈内侧采用上、下两个支撑柱连接，而不是采用多个，其目的是减少阻挡、增大过水截面积，减少压损。

第四，本实用新型的插座与插头式换能器引出线及密封结构，通过外部连线插头与内部连线插座内外对接方式巧妙地实现了换能器引出线与流量计积算电路板的信号传递接插。这种方式不但去掉了对内衬管的整体密封方式，而且及其方便了换能器的安装与换能器信号线的引出。

第五，本实用新型的后封装换能器盖的直接引出线及密封结构，不采用对内衬管的整体密封方式，在保证最小过水间隙的条件下，同样实现了器件少、方便将换能器信号线引出、送达到流量计积算电路板的信号传递。

第六，本实用新型所述换能器引出线固定头通过引出线固定座内的定位台进行高度定位，它即保障引出线固定头下部端密封圈有合理的压缩量，又能将引出线固定头的下部分嵌入异形换能器结构件内部，起到定位及固定异形换能器结构件的作用。

第七，本实用新型所述的等径金属外管的厚度及其外侧两端头的管螺纹接口有三种形成方式，这三种形成方式都能在方便加工和使用功能的情况下，都比专利公告号CN208223575 U中较厚的等径金属外管，材料成本降低。

第八，在本实用新型中，对于采用等径金属厚管的外螺纹形成方式而言，对于所述的一双对射式换能器内衬管体整体结构，由两个引出线固定头从套管上部压紧固定，而两个定位固定栓从管状换能器下部进行定位，非常牢固。

第九，在本实用新型中，对于采用等径金属薄管的外螺纹形成方式而言，由两换能器结构件与缩径整流管连接形成了一双对射式换能器内衬管整体结构，其定位及固定的方式为：所述缩颈整流管中部通过整流管固定座内的螺栓及密封圈密封、固定；两端由两个引出线固定头从套管上部压紧固定，于是，对于内衬管体整体结构形成三处定位、固定，非常牢固。

第十，本实用新型所述引出线固定螺帽实现了以一代二的功能，它通过对弹性垫圈施力而压紧换能器引出线固定头；同时，另一个作用是用来压紧固定电路仪表盒下壳，减少了下壳固定器件。

第十一，本实用新型所述缩颈整流管与两端的换能器结构件之间的连接，是通过胶粘方式或者在接缝处用激光焊接方式完成的，形成了一双对射式换能器内衬管体整体结构，这一结构的目的是保证两换能器发射面的间距在批量生产时做到一致性及在流量计组装或使用中能保持恒定不变。换能器发射面间距决定了量程比，所以，这样就保障了流量计参数的一致性，极大方便了流量计的检测、标定。

第十二，本实用新型所述的一双对射式换能器内衬管体整体结构的长度比等径金属外管单边少0.3mm，其作用是在与外管道连接，安装流量计活接时，密封胶垫所受到的挤压力主要由对接口金属管口承接，这样可以有效保护内衬管，使其在长期使用中，受力较小而不至于变形。

第十三，本实用新型所述的DN15口径对射式超声波水表换能器引出线和密封结构，由于内部密封结构的改变，所以其直通管结构，方便在外金属管出水口外端，用激光焊接温度传感器固定座，安装温度传感器，便于热能计量。

第十四，本实用新型所述的DN15口径对射式超声波水表换能器引出线和密封结构，其设置的两个引出线固定座分别位于等径金属外管的两端，这就为流量管中部设置、安装流量控制阀提供了可能和便利。

本申请提出的等外径金属直管的几种外螺纹形成结构、异形换能器及其密封结构、通过换能器引出线固定头对异形换能器的定位固定及引出线的密封结构、异形换能器与缩径整流管的胶粘或激光焊接成为一体、积算电路盒下壳与流量计基表的连接结构，均为通过多年理论研究和工程研究实践总结提出的，并经实践验证有效，具有新颖性、创造性和实用性。

附图说明

图1是一种DN15口径的直通对射式超声波水表结构示意图；

图2是 一种DN15口径的直通对射式超声波水表接插件引出线结构示意图；

图3是等径薄壁金属外管焊接螺纹套管结构示意图；

图4是等径适中厚度金属外管焊接螺纹套管结构示意图；

图5 是异形换能器接插引出线结构爆炸图；

图6 是水表侧视图及异形换能器内支撑柱结构示意图；

图7 是一种DN15口径直通对射式超声波水表温度传感器安装座位置示意图；

图8 是一种DN15口径直通对射式超声波水表温度传感器测温杆安装位置示意图；

图中：

11.等径金属外管；111.外螺纹；112.外螺纹管；22.换能器引出线固定座；221.密封圈；233.定位台； 23.换能器引出线固定头；231.下密封圈；232.侧密封圈；24.弹性垫圈；25.引出线固定帽；28.整流管固定座；29.螺栓；291.密封圈；30.陶瓷片组件；33.异形换能器结构件；34.换能器导流盖；341.导流盖下槽；301.A、B胶；302.陶瓷片；303.PCB；304.插座；305.插头；26.固定栓；261.固定栓杆；262.外丝螺母；263.弹簧；112.盲孔；443.盲孔；331.上支撑柱；332.下支撑柱；334.出线斜孔；333.内衬管与外管单边长度差；44.整流管；441.密封圈；442.激光焊接缝； 55.仪表电路盒；55A.仪表电路盒下壳； 55B.仪表电路盒上壳；553.积算电路PCB；554.显示屏；555.电池；56.换能器信号线；27.温度传感器固定座；271.温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型实施做进一步详细说明。

实施例一：

如附图1所示，为一种DN15口径对射式超声波水表换能器引出线和密封结构，包括厚度2.5mm的等径不锈钢304金属外管11、异形换能器、整流管44、换能器引出线固定座22、换能器引出线固定头23、水表仪表电路盒55、引出线固定帽25；所述DN15口径的直通对射式超声波水表，其基表外管体为等径金属外管11；所述异形换能器由异形换能器结构件33和换能器导流盖34组成，由于换能器引出线和密封方式结构发生了质的改变，它就能做到两端无需压环固定就可安置于等径金属外管11内的两端，其特殊结构满足流道内最小过水间隙＞3mm。因此，解决了按照专利公告号CN 208223575 U所述，需要采用大变小转换接头来接于直管两端转换成DN15口径的方式。所以，可使两换能器发射面间的间距最大化，即声程最大化；所述两换能器结构件33之间由缩径整流管44连接形成了一双对射式换能器内衬整体结构；在以等径金属外管11为中心架构、换能器引出线固定座22、换能器引出线固定头23、水表仪表电路盒55、引出线固定帽25的协同下，组成了DN15口径的直通对射式超声波水表，实现了计量量程比的最大化和始动流量值最小化。

所述异形换能器结构件33中部安装有换能器陶瓷片组件30；所述异形换能器结构件33中部与外圈内侧分别由上支撑柱331和下支撑柱332连接；所述换能器下支撑柱332内安装有定位固定栓26；所述定位固定栓26由定位盲孔112定位；所述上支撑柱331内孔为引出线斜孔334，其一端与换能器中间内部相通，另一端与换能器引出线固定头23中心通孔相通，换能器信号引出线56从换能器中间内部通过引出线斜孔334及引出线固定头23中心孔引出至积算电路PCB553处。

所述上支撑柱331中间的换能器引出线斜孔334的作用为：尽管换能器引出线固定座22位于等径金属外管11两头管螺纹111的内侧，但是，由于引出线56可以通过引出线斜孔334引出，所以异形换能器结构件33可以尽量靠近等径金属外管11的两端内侧安装而无需考虑换能器引出线固定座22位于管螺纹111的内侧所形成的位置错位带来的影响，故，能尽可能有效地增大两个换能器发射面间距，即增大声程，提高量程比R。

如附图6所示，由于异形换能器结构件33中部有换能器的部位其间隙即流体通过的截面积最小，所以本实施例所述异形换能器结构件中部与外圈内侧分别由上支撑柱331和下支撑柱332两个支撑柱连接而不是多个，这有助于增大过水截面积，减少压损。

所述换能器引出线固定座22位于流量计基表等径金属外管11外侧、金属外管外螺纹111的内侧；所述换能器引出线固定座22与等径金属外管11间通过激光焊接连接；所述换能器引出线固定头23位于换能器引出线固定座22内部的下端，其侧面有密封圈232与换能器引出线固定座22内侧密封，由引出线固定座22内的定位台233进行高度定位，用以保障引出线固定头23的高度及平整，它即保障引出线固定头23下部端密封圈231有合理的压缩量，又能将引出线固定头23的下部分嵌入异形换能器结构件33内部，起到定位及固定异形换能器结构件33的作用。所述弹性垫圈24位于引出线固定头23上方、引出线固定螺帽25的下方，由引出线固定螺帽25通过对弹性垫圈24施力而压紧固定换能器引出线固定头23。

所述缩颈整流管44与两端的换能器结构件33之间的连接，是通过胶粘方式或者在接缝处用激光焊接方式（激光焊接目前已广泛用于金属、塑料焊接）完成的，形成了一双对射式换能器内衬管体整体结构。这一稳定的结构，能够保障两换能器发射面间的间距恒定不变，可大大提高流量计批量生产性能的一致性。缩颈整流管44上的密封圈441起到安装时固定整流管和与金属管内壁间阻水作用，不起整体密封作用。

所述的一双对射式换能器内衬管体整体结构，它的固定是由引出线固定头23从套管上部压紧固定，而定位固定栓26从换能器结构件33下支撑柱332内进行下部定位固定。固定栓26位于换能器下支撑柱332中，进一步，固定栓26由外丝螺母262、固定栓杆261和弹簧263组成，所述固定栓26由内孔为六边形孔外丝螺母262旋入下支撑柱332内螺纹固定，由固定栓杆261卡入等径金属外管11内侧对应的盲孔112中完成定位。固定栓26的安装：将固定栓组件，即弹簧263、固定栓杆261插入异形换能器结构件下支撑柱带内螺纹332盲孔中，旋紧固定栓外丝螺母262。

如附图1所示，所述的一双对射式换能器内衬管体整体结构长度333比等径金属外管单边少0.3mm，其作用是在安装流量计活接时，密封胶垫所受到的挤压力主要由对接口金属管口承接，这样可以有效保护内衬管，使其在长期使用中，受力较小而不至于变形。

对射式换能器内衬管体整体结构插入等径金属外管11内的安装：压住固定栓杆261，使其头部缩回，将换能器套管一端插入金属外管11内。注意，要与金属外管11内侧对应的盲孔112位置错开，即先不要让单边的固定栓杆261进入盲孔112中，待压住另外一端固定栓杆261，且将换能器套管全部插入金属外管内后，用叉形工具，卡住两个换能器支撑柱331、332，旋转换能器套管，使两端的两个固定栓杆261同时进入各自的盲孔112中，完成安装固定。

本实施例，如附图1所示，为DN15口径，选壁厚2.5mm（外丝牙高约1.2mm ）的等径金属管，由于异形换能器外管不需要设置槽，引导换能器引出线到管中部出口，所以其塑料外管厚度1.8mm就完全满足强度要求。那么，DN15口径外管结构经改进后，可计算出等径金属外管内，异形换能器结构件中间的最小间隙为：

（26.44mm-2×2.5mm-2×1.8mm-10mm）/2=7.84mm/2=3.92mm>3mm，完全能满足杂质顺利通过的要求，比专利授权公告号CN 211317425 U中的外管节约材料；

所述的换能器陶瓷片组件30， 其特征在于，所述的陶瓷片组件安置在异形换能器结构件盲孔中，包括陶瓷片302通过双组份A、B胶301与盲孔底部粘接，陶瓷片正负极焊接在PCB303上，引出线56也焊接在PCB303上。

所述的换能器引出线56的装配过程：在异形换能器结构件盲孔中封装、安装完陶瓷片302、PCB303后，焊接引出线56，这时先不要安装整流盖34，而是将整体内衬套管插入金属管11内，将两固定栓杆261插入金属内管各自的盲孔112中，将整体内衬套管固定。此后，再将换能器引出线穿过引出线斜孔334，从引出线固定座22穿出，此后可扣上整流盖34，完成了换能器安装在等径金属外管内的安装及引出线的引出。为了做到IP68防水，用平头细管，从引出线固定座内，通过引出线斜孔334，向换能器内部注入双组份A、B胶防水固化胶，使异形换能器结构件和换能器导流盖34紧密结合为一体。需要说明的是，换能器导流盖34下部外圈的细槽341与A、B胶结合，可将换能器导流盖34与异形换能器结构件33结合为坚固的一体。

所述水表仪表电路盒55位于流量计基表等径金属外管11的外侧，由仪表电路盒下壳55A及仪表电路盒上壳55B组成。所述积算电路板553、仪表显示屏554及电池555位于仪表电路盒55内。所述仪表电路盒下壳55A与换能器引出线固定座22外圈呈圆筒状配合，二者之间有密封圈221密封。所述引出线固定螺帽25有两个作用 ：其一，它通过对弹性垫圈24施力而压紧换能器引出线固定头23；其二的作用是用来压紧电路仪表盒下壳55A。这样，应用了极节俭、简单的方法就完成了对电路仪表盒底壳55A的固定。按照实际需求，可以对电路仪表电路盒内灌封防水胶，使其达到IP68防护等级。

实施例二：

如附图4、7所示，为一种DN15口径对射式超声波热水表换能器引出线和密封结构，包括厚度1.6mm的等径不锈钢304金属外管11、异形换能器、整流管44、换能器引出线固定座22、换能器引出线固定头23、水表仪表电路盒55、引出线固定帽25及温度传感器271；所述DN15口径的直通对射式超声波热水表，其基表外壳体为等径金属外管11；所述异形换能器由异形换能器结构件33和换能器导流盖34组成，由于换能器引出线和密封方式结构发生了质的改变，它就能做到两端无需压环固定就可安置于等径金属外管11内的两端，其特殊结构满足流道内最小过水间隙＞3mm。因此，解决了按照专利公告号CN 208223575 U所述，需要采用大变小转换接头来接于直管两端转换成DN15口径的方式。所以，可使两换能器发射面间的间距最大化，即声程最大化；所述两换能器结构件33之间由缩径整流管44连接形成了一双对射式换能器内衬管体结构；在以等径金属外管为中心架构、换能器引出线固定座22、换能器引出线固定头23、水表仪表电路盒55、引出线固定帽25、温度传感器安装座27的协同下，组成了DN15口径的直通对射式超声波热水表，实现了计量量程比的最大化和始动流量值最小化。

所述异形换能器结构件33中部安装有换能器陶瓷片组件30；所述异形换能器结构件33中部与外圈内侧分别由上支撑柱331和下支撑柱332连接；所述上支撑柱331内孔为引出线斜孔334，其一端与换能器中间内部相通，另一端与换能器引出线固定头23中心通孔相通，换能器信号引出线56从换能器中间内部通过引出线斜孔334及引出线固定头23中心孔引出。

所述上支撑柱331中间的换能器引出线斜孔334的作用为：尽管换能器引出线固定座22位于等径金属外管11两头管螺纹111的内侧，但是，由于引出线56可以通过引出线斜孔334引出，所以异形换能器结构件33可以尽量靠近等径金属外管11的两端内侧安装而无需考虑换能器引出线固定座22位于管螺纹111的内侧所形成的位置错位带来的影响，故，能尽可能有效地增大两个换能器发射面间距，即增大声程，提高量程比R。

由于异形换能器结构件33中部有换能器的部位间隙及流体通过的截面积最小，所以本实施例所述异形换能器结构件中部与外圈内侧分别由上支撑柱331和下支撑柱332两个支撑柱连接而不是多个，这有助于增大过水截面积，减少压损。

所述换能器引出线固定座22位于流量计基表等径金属外管11外侧、金属外管外螺纹111的内侧；所述换能器引出线固定座22和整流管固定座28及温度传感器固定座27与等径金属外管11间通过激光焊接连接；所述换能器引出线固定头23位于换能器引出线固定座22内部的下端，侧面有密封圈232与换能器引出线固定座22内侧密封，由引出线固定座22内的定位台233进行高度定位，用以保障引出线固定头23的高度及平整，它即保障引出线固定头23下部端密封圈231有合理的压缩量，又能将引出线固定头23的下部分嵌入异形换能器结构件内部，起到定位及固定异形换能器结构件33的作用。所述弹性垫圈24位于引出线固定头23上方、引出线固定螺帽25的下方，由引出线固定螺帽25通过对弹性垫圈24施力而压紧固定换能器引出线固定头23。

所述缩颈整流管44与两端的换能器结构件33之间的连接，是通过胶粘方式或者在接缝处用激光焊接方式（激光焊接目前已广泛用于金属、塑料焊接）完成的，形成了一双对射式换能器内衬管体整体结构。对于管壁较薄的等径金属外管11，如附图4所示，所述缩颈整流管44的中部通过整流管固定座28内的螺栓29及密封圈291密封、固定。缩颈整流管44上的密封圈441起到安装时固定整流管和与金属管内壁间阻水作用，不起整体密封作用。

对于安装在薄管内的所述一双对射式换能器内衬管体整体结构，除了通过整流管固定座28内的螺栓29、密封圈291固定外，协同两个引出线固定头23，从套管上部压紧固定，形成三处定位、固定。这一稳定的结构，能够保障换能器内衬管体整体结构即两换能器发射面间的间距恒定不变，可大大提高流量计批量生产性能的一致性。

安装过程：将成为整体的对射式换能器内衬管体整体结构插入等径金属外管11内，在整流管固定座28内，旋紧带有密封圈291的螺栓29固定于缩颈整流管44的盲孔443内，即完成整体内衬管的固定。

所述的一双对射式换能器内衬管体整体结构长度333比等径金属外管单边少0.3mm，其作用是在安装流量计活接时，密封胶垫所受到的挤压力主要由对接口金属管口承接，这样可以有效保护内衬管，使其在长期使用中，受力较小而不至于变形。

本实施例如附图4所示，为DN15口径，壁厚为1.6mm 。所述螺纹外径仍然是26.44mm不变，带螺纹的套管， 长度是11mm、厚度2.0mm（其中，外螺纹高1.2mm）、内径为22.44mm； 等径金属外管的壁厚为1.6mm，两头直径单边车去车去0.3mm，长度车去11mm；将长度是11mm、厚度2.0mm带外螺纹的套管套于车去以后壁厚1mm的金属外管两端外侧，用激光将带螺纹的套管和单边已经车去0.3mm的金属外管在两端接缝处焊接，形成一个整体，由此可计算出等径金属外管内与异形换能器中间的最小间隙为：

（26.44mm-2×3mm-2×1.8mm-10mm）/2=6.84mm/2=3.42mm>3mm。其结果能满足杂质顺利通过并且比比专利授权公告号CN 211317425 U中的外管节约材料。

所述的换能器陶瓷片组件30，其特征在于，所述的陶瓷片组件安置在异形换能器结构件盲孔中，包括陶瓷片302通过双组份A、B胶胶301与盲孔底部粘接，陶瓷片正负极焊接在PCB303上，引出线56也焊接在PCB303上。

所述的换能器引出线56的装配过程：在异形换能器结构件盲孔中封装、安装完陶瓷片302、PCB303后，焊接引出线56，这时先不要安装整流盖34，而是将整体内衬套管插入金属管11内，将两固定栓杆261插入金属内管各自的盲孔112中，将整体内衬套管固定。此后，再将换能器引出线穿过引出线斜孔334，从引出线固定座22穿出，此后可扣上整流盖34，完成了异形换能器安装在等径金属外管内的安装及引出线的引出。为了做到IP68防水，用平头细管，从引出线固定座内，通过引出线斜孔334，向换能器内部注入双组份A、B胶防水固化胶，使异形换能器结构件和换能器导流盖34紧密结合为一体。需要说明的是，换能器导流盖34下部外圈的细槽341与A、B胶结合，可将换能器导流盖34与异形换能器结构件结合为坚固的一体。

所述水表仪表电路盒55位于流量计基表等径金属外管11的外侧，由仪表电路盒下壳55A及仪表电路盒上壳55B组成。所述积算电路板553、仪表显示屏554及电池555位于仪表电路盒55内。所述仪表电路盒下壳55A与换能器引出线固定座22外圈呈圆筒状配合，二者之间有密封圈221密封。所述引出线固定螺帽25有两个作用 ：其一，它通过对弹性垫圈24施力而压紧换能器引出线固定头23；其二的作用是用来压紧电路仪表盒下壳55A。这样，应用了极节俭的方法就完成了对电路仪表盒底壳55A的固定。按照实际需求，可以对电路仪表电路盒内灌封防水胶，使其达到IP68防护等级。

对于本实施例，需要对流体所携热能进行计量，所以除了流量计量外还需要安装温度传感器271。由于异形换能器与整流管44所组成的内衬整体套管与金属外管内侧间无需防水密封，所以，对于温度测量，在温度传感器固定座27内插入温度传感器271时，由于金属外管外端靠近出水口处，可方便将温度传感器置于出水口导流盖外侧，温度传感器测温杆不会影响对流体的测量。

通过以上两个例证对本实用新型中DN15口径的直通对射式超声波水表、热表及换能器引出线和密封结构，进行了实施应用说明，但本实用新型不限于上述具体实施例，凡基于本实用新型内容所做的任何改动或变形均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (13)

1.一种DN15口径的直通对射式超声波水表，其特征是，包括等径金属外管(11)及其三种外螺纹形成结构、异形换能器、异形换能器结构件(33)、换能器导流盖(34)、整流管(44)、换能器引出线固定座(22)、换能器引出线固定头(23)、弹性垫圈(24)、引出线固定帽(25)、定位固定栓(26)、水表仪表电路盒(55)、换能器信号线(56)、下支撑柱(332)；所述DN15口径的直通对射式超声波水表，其基表外壳体为直通的等径金属外管(11)；所述异形换能器由异形换能器结构件(33)和换能器导流盖(34)组成，安装于等径金属外管(11)内的两端；两换能器之间由整流管(44)连接形成一双对射式换能器内衬整体结构；在异形换能器、换能器信号引出线和密封方式的结构协同下对异形换能器结构件(33)进行密封及固定。

2.根据权利要求1所述的一种DN15口径的直通对射式超声波水表，其特征是：所述异形换能器结构件(33)位于等径金属外管(11)内的端头，中部安装有换能器陶瓷片组件(30)；所述异形换能器结构件(33)中部与外圈内侧分别由上支撑柱(331)和下支撑柱(332)连接；所述换能器下支撑柱(332)内安装有定位固定栓(26)。

3.根据权利要求2所述的一种DN15口径的直通对射式超声波水表，其特征是：所述定位固定栓(26)位于下支撑柱(332)内，由等径金属外管(11)内侧的定位盲孔定位；所述上支撑柱(331)内孔为出线斜孔(334)，其一端与换能器中间内部相通，另一端与换能器引出线固定头(23)中心通孔相通；换能器信号线(56)经换能器内部穿过出线斜孔(334)及换能器引出线固定头(23)中心孔，引至积算电路PCB(553)上电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种DN15口径的直通对射式超声波水表，其特征是：所述换能器引出线固定座(22)位于等径金属外管(11)外侧、外螺纹(111)的内侧，与等径金属外管(11)固定连接；所述换能器引出线固定头(23)位于换能器引出线固定座(22)内部的下端，其侧面有侧密封圈(232)，与换能器引出线固定座(22)内侧密封，由换能器引出线固定座(22)内的定位台(233)进行高度定位；换能器引出线固定头(23)位于异形换能器结构件(33)上方，两者中间安置有下密封圈(231)。

5.根据权利要求1所述的一种DN15口径的直通对射式超声波水表，其特征是：所述弹性垫圈(24)位于换能器引出线固定头(23)上方、引出线固定帽(25)的下方。

6.根据权利要求1所述的一种DN15口径的直通对射式超声波水表，其特征是：所述整流管(44)的两端与异形换能器结构件(33)连接，形成了一双对射式换能器内衬管体整体结构。

7.根据权利要求6所述的一种DN15口径的直通对射式超声波水表，其特征是：所述的一双对射式换能器内衬管体整体结构，在等径金属外管(11)内的位置定位固定为，当壁厚厚度可以满足在外管上可直接车出管螺纹接口的等径金属外管时，一双对射式换能器内衬管体整体结构的固定是分别由两个换能器引出线固定头(23)从套管上部两端对异形换能器结构件(33)压紧固定，而两个定位固定栓(26)在位于异形换能器结构件(33)的下支撑柱(332)内,进行下部定位固定。

8.根据权利要求6所述的一种DN15口径的直通对射式超声波水表，其特征是：所述的一双对射式换能器内衬管体整体结构的长度比等径金属外管(11)的长度少0.6mm，即内衬管与外管单边长度差(333)为0.3mm。

9.根据权利要求6所述的一种DN15口径的直通对射式超声波水表，其特征是：对于所述的一双对射式换能器内衬管体整体结构，当等径金属外管(11)为薄壁等径金属外管时，它在等径金属外管(11)内的位置定位固定，分别由两个换能器引出线固定头(23)从套管上部两端对异形换能器结构件(33)压紧固定；所述整流管(44)的中部，通过整流管固定座(28)内的螺栓(29)固定。

10.根据权利要求9所述的一种DN15口径的直通对射式超声波水表，其特征是：对于所述的等径金属外管(11)为薄壁等径金属外管时，其等径金属外管外侧两端的管螺纹由外螺纹管(112)与等径金属外管(11)连接形成。

11.根据权利要求1所述的一种DN15口径的直通对射式超声波水表，其特征是：对于换能器信号线的引出为接插件形式时，所述换能器信号线(56)通过内部连线的插座(304)连接到外部连线插头(305)；从换能器引出线固定座(22)上端口引出；所述的插座(304)固定于插座固定孔内，其底部通过导线在PCB(303)上与陶瓷片(302)的正、负极电性连接。

12.根据权利要求1所述的一种DN15口径的直通对射式超声波水表，其特征是：所述水表仪表电路盒(55)位于等径金属外管(11)的外侧，由仪表电路盒下壳(55A)及仪表电路盒上壳(55B)组成；所述仪表电路盒下壳(55A)与换能器引出线固定座(22)外圈呈圆筒状配合，二者之间有密封圈(221)密封；所述引出线固定帽(25)位于弹性垫圈(24)和仪表电路盒下壳(55A)的上方。

13.根据权利要求1所述的一种DN15口径的直通对射式超声波水表，其特征是：所述DN15口径的直通管结构，在等径金属外管(11)出水口的外端、外螺纹(111)的内侧，连接有温度传感器固定座(27)；所述温度传感器固定座(27)上装有温度传感器(271)。

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