CN217331261U - 一种超声波涡街流量传感器及流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声波涡街流量传感器及流量计，涉及流量计领域，超声波涡街流量传感器包括传感器外壳，所述传感器外壳上开设有供介质流通的通孔，沿着介质的流动方向，所述通孔内依次设置有涡旋发生体、超声波发射器和超声波接收器，所述超声波发射器与传感器外壳之间、超声波接收器与传感器外壳之间均设置有若干个橡胶圈；流量计包括超声波涡街流量传感器和表头。本实用新型能够缓冲壳体的震动，降低震动对超声波发射器与超声波接收器的影响，保证测得的流量数据的准确性，达到利用超声波涡街流量传感器检测管道内低速流动气体的流量的目的。

Description

一种超声波涡街流量传感器及流量计

技术领域

本实用新型涉及流量计，特别是一种超声波涡街流量传感器及流量计。

背景技术

对于工业气体流量测量，尤其是一些易爆、易燃的高能气体，例如氢气、乙炔、烟道气等等的流量测量，由于安全因素限制这些气体往往不能通过增压来提高流速，因此需要能够准确测量这种流速很慢工况下的气体流量的测量装置。超声涡街流量计速度式流量计的一种，主要用于超低气体流速方面的测量，其流量信号的产生基于卡门涡街的原理，利用超声波在流体中检测旋涡发生的频率，通过涡街频率与流速的关系来获得管道内的流量。

由于超声波发射器和超声波接收器是安装在壳体上，壳体又与管道连接，外界管道的震动会使壳体震动，从而使得超声波发射器与超声波接收器均产生震动，该震动会影响超声波发生的频率和超声波接受的频率，进而影响测得的流量数据。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于：针对上述存在的问题，提供一种超声波涡街流量传感器，能够缓冲壳体的震动，降低震动对超声波发射器与超声波接收器的影响，保证测得的流量数据的准确性。

本实用新型的另一个目的在于：针对上述存在的问题，提供一种流量计，其利用上述的超声波涡街流量传感器检测管道内低速流动气体的流量，并且给予流量计的安装方式。

本实用新型采用的技术方案如下：一种超声波涡街流量传感器，包括传感器外壳，所述传感器外壳上开设有供介质流通的通孔，沿着介质的流动方向，所述通孔内依次设置有涡旋发生体、超声波发射器和超声波接收器，所述超声波发射器与传感器外壳之间、超声波接收器与传感器外壳之间均设置有若干个橡胶圈。

进一步地，所述涡旋发生体位于所述通孔的轴线上。

进一步地，所述通孔的内壁上开设有两个安装孔，两个所述安装孔以通孔的轴线镜像分布，所述超声波发射器与超声波接收器分别安装在两个所述安装孔内。

进一步地，所述超声波发射器与超声波接收器具有相同结构的安装壳，所述橡胶圈套设于安装壳的外表面并且该橡胶圈过盈连接于安装壳的外壁与安装孔的内壁之间。

进一步地，所述涡旋发生体为柱体，所述涡旋发生体的两端与通孔内壁固定连接并且该涡旋发生体的长度方向、介质的流动方向和超声波发射器到超声波接收器之间的超声波传播方向两两垂直。

进一步地，所述涡旋发生体为三角柱，并且该三角柱的一个侧边靠近所述通孔的入口。

进一步地，所述超声波发射器的发射方向与所述通孔的轴线之间、所述超声波接收器的接受方向与所述通孔的轴线均呈77.5°－82.5°。

一种流量计，包括所述的超声波涡街流量传感器，还包括表头，所述表头与所述传感器外壳通过连接件连接，所述超声波发射器、超声波接收器均与表头电和信号连接。

进一步地，所述传感器外壳通过传感器支管与连接件固定连接，所述连接件通过表头支管连接有安装座，所述表头固定于安装座上。

进一步地，所述连接件上设置连接螺纹，所述连接螺纹与运输介质的管体通过连接螺纹密封连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过在超声波发射器与传感器外壳之间、超声波接收器与传感器外壳之间均设置有若干个橡胶圈，橡胶圈具有缓冲减震的作用，能够有效的缓冲来自传感器外壳的震动，保证流量测量的准确性；

2、本实用新型的橡胶圈还具有密封作用，避免介质从超声波发射器与传感器外壳之间、超声波接收器与传感器外壳之间存在的间隙泄露；

3、本实用新型公开的流量计，利用上述的超声波涡街流量传感器检测管道内低速流动气体的流量，并且给予流量计的安装方式。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的三维结构外形图；

图3为本实用新型实施例2的结构示意图；

图中标记：1－传感器外壳；11－安装孔；12－通孔；2－橡胶圈；3－超声波发射器；31－安装壳；4－涡旋发生体；5－超声波接收器；6－传感器支管；7－连接件；71－连接螺纹；8－表头支管；9－表头；91－安装座。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种超声波涡街流量传感器，包括传感器外壳1，所述传感器外壳1上开设有供介质流通的通孔12，沿着介质的流动方向，介质从通孔12的一端流向通孔12的另一端，即介质从通孔12的入口流向通孔12的出口，所述通孔12内依次设置有涡旋发生体4、超声波发射器3和超声波接收器5，即沿着介质的流动方向，涡旋发生体4安装于上游，介质碰撞涡旋发生体4会分流并且产生两股涡旋，超声波发射器3和超声波接收器5均安装于下游，超声波发射器3对两股涡旋发出等幅高频超声波，超声波经过涡旋时候会被干涉调制，超声波接收器5接受被干涉调制后的超声波，经过对比分析，从而就能获得介质的流速，进一步地结合传感器外壳1的流通面积，获得介质流量。

需要说明的是，超声波涡街流量传感器的测量流量原理对于本领域技术人员来说是众所周知，无需在本说明书中详细描述，所以上文只是对原理简单的描述，但是完全不影响实施。

在本实施例中，所述超声波发射器3与传感器外壳1之间、超声波接收器5与传感器外壳1之间均设置有三个橡胶圈2，橡胶圈2的个数是根据超声波发射器3、超声波接收器5的外形形状而决定，是为了保证超声波发射器3、超声波接收器5的各个位置均能被密封和缓冲震动。

具体的，一方面，来自外界的震动经过管道传递到传感器外壳1上，传感器外壳1上的震动不会直接传递至超声波发射器3和超声波接收器5，橡胶圈2具有缓冲减震的作用，能够有效的缓冲来自传感器外壳1的震动，从而降低或减弱超声波发射器3和超声波接收器5受到的震动，降低超声波的幅度受到震动的影响，从而保证流量测量的准确性；另一方面，由于橡胶圈2自身具有密封的能力，橡胶圈2在被压紧于声波发射器与传感器外壳1之间、超声波接收器5与传感器外壳1之间，就能密封声波发射器与传感器外壳1之间、超声波接收器5与传感器外壳1之间的间隙，避免泄露。

在本实施例中，为了使介质经过涡旋发生体4产生的涡旋均匀分布，尽可能的降低其他因素对流量测量产生的影响，所述涡旋发生体4位于所述通孔12的轴线上，介质经过涡旋发生体4后会产生均匀分布在通孔12轴线两侧的涡旋。

在本实施例中，为了实现在通孔12内壁上安装超声波发射器3和超声波接收器5，所述通孔12的内壁上开设有两个安装孔11，两个所述安装孔11以通孔12的轴线镜像分布，所述超声波发射器3与超声波接收器5分别安装在两个所述安装孔11内，由于两个安装孔11关于通孔12的轴线镜像对称，所以超声波发射器3与超声波接收器5也是关于通孔12的轴线镜像对称，从而能够使得超声波能够穿过通孔12轴线两侧的漩涡并且超声波均能被通孔12轴线两侧的漩涡调制。

进一步地，在本实施例中，所述超声波发射器3与超声波接收器5具有相同结构的安装壳31，避免外形尺寸对超声波的幅度产生干扰，所述橡胶圈2套设于安装壳31的外表面并且该橡胶圈2过盈连接于安装壳31的外壁与安装孔11的内壁之间，过盈连接实现橡胶圈2密封安装壳31与安装孔11之间的间隙。

在本实施例中，超声波发射器3与超声波接收器5均具有吸声材料，保证超声波的接受。

在本实施例中，所述涡旋发生体4为柱体，所述涡旋发生体4的两端与通孔12内壁固定连接并且该涡旋发生体4的长度方向、介质的流动方向和超声波发射器3到超声波接收器5之间的超声波传播方向两两垂直，该设置能够使介质直接以垂直的方向撞击涡旋发生体4，能够更容易产生两股均匀的涡旋，产生的两股涡旋之间的连线是垂直于涡旋发生体4的，超声波的传播方向是垂直涡旋的流动方向的，也就是说，超声波的传播方向是平行与两股涡旋之间的连线的，才能使超声波受到最佳的涡旋干涉效果。

进一步地，为了获得最佳的涡旋效果，所述涡旋发生体4为三角柱，并且该三角柱的一个侧边靠近所述通孔12的入口，即所述三角柱优选横截面为等腰锐角三角形，锐角三角形的顶点靠近涡街发生通孔12的前端入口，锐角三角形的底边平行于涡街发生通孔12的前端入口所在的平面和后端出口所在的平面。

在本实施例中，为了达到更好的测量效果，所述超声波发射器的发射方向与所述通孔12的轴线之间、所述超声波接收器5的接受方向与所述通孔12的轴线均呈77.5°－82.5°，在本实施例中优选80°，该角度与超声传感器尺寸和流量的测量范围相关，为了满足宽范围的流速测量，在超声波发射器3与超声波接收器5之间形成一定角度(即超声波发射器的发射方向与所述通孔12的轴线之间、所述超声波接收器5的接受方向与所述通孔12的轴线之间的角度)，当介质通过旋涡发生体4产生的卡门旋涡能更好的对超声波发射传感器发射的超声波进行调制，从而在测量端读出的超声波调制信号幅度更大，进而提高了流量计的灵敏度和测量精度。

实施例2

如图2－图3所示，一种流量计，包括实施例1所述的超声波涡街流量传感器，还包括表头9，表头9里面安装有信号处理的控制设备以及提供能量的锂电池等部件，控制器用于使超声波发射器3发射超声波、使超声波接收器5接受超声波并获取超声波的信号，在本领域中，表头9内的结构是众所周知的，也非本方案创造点所在，所以在本说明书中无需过多描述，所述表头9与所述传感器外壳1通过连接件7连接，所述超声波发射器3、超声波接收器5均与表头9电和信号连接，表头9为超声波发射器3、超声波接收器5提供持续工作的电能，以及获取超声波接收器5获取的超声波数据。

在本实施例中，为了实现表头9与实施例1中的超声波涡街流量传感器在机械结构上实现连接，所述传感器外壳1通过传感器支管6与连接件7固定连接，所述连接件7通过表头支管8连接有安装座91，所述表头9固定于安装座91上。

在本实施例中，为了实现该流量计安装在需要测量的管体上，所述连接件7上设置连接螺纹71，所述连接螺纹71与运输介质的管体通过连接螺纹71密封连接。

进一步地，如图3所示，连接件7上螺纹连接有压紧螺母，管体上开设有连接孔，连接孔内攻设有内螺纹，内螺纹与连接螺纹71连接，连接孔被密封圈包围，拧动压紧螺母，压紧螺母压紧密封圈实现连接件7与管体的密封连接。

需要说明的是，安装好该流量计后，超声波涡街流量传感器位于管体内，超声波涡街流量传感器优选位于管体的轴线位置，因为该位置的气流较为稳定，测量更准确；表头9位于管体外。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波涡街流量传感器，包括传感器外壳(1)，所述传感器外壳(1)上开设有供介质流通的通孔(12)，沿着介质的流动方向，所述通孔(12)内依次设置有涡旋发生体(4)、超声波发射器(3)和超声波接收器(5)，其特征在于：所述超声波发射器(3)与传感器外壳(1)之间、超声波接收器(5)与传感器外壳(1)之间均设置有若干个橡胶圈(2)。

2.根据权利要求1所述的超声波涡街流量传感器，其特征在于：所述涡旋发生体(4)位于所述通孔(12)的轴线上。

3.根据权利要求2所述的超声波涡街流量传感器，其特征在于：所述通孔(12)的内壁上开设有两个安装孔(11)，两个所述安装孔(11)以通孔(12)的轴线镜像分布，所述超声波发射器(3)与超声波接收器(5)分别安装在两个所述安装孔(11)内。

4.根据权利要求3所述的超声波涡街流量传感器，其特征在于：所述超声波发射器(3)与超声波接收器(5)具有相同结构的安装壳(31)，所述橡胶圈(2)套设于安装壳(31)的外表面并且该橡胶圈(2)过盈连接于安装壳(31)的外壁与安装孔(11)的内壁之间。

5.根据权利要求3所述的超声波涡街流量传感器，其特征在于：所述涡旋发生体(4)为柱体，所述涡旋发生体(4)的两端与通孔(12)内壁固定连接并且该涡旋发生体(4)的长度方向、介质的流动方向和超声波发射器(3)到超声波接收器(5)之间的超声波传播方向两两垂直。

6.根据权利要求5所述的超声波涡街流量传感器，其特征在于：所述涡旋发生体(4)为三角柱，并且该三角柱的一个侧边靠近所述通孔(12)的入口。

7.根据权利要求3所述的超声波涡街流量传感器，其特征在于：所述超声波发射器(3)的发射方向与所述通孔(12)的轴线之间、所述超声波接收器(5)的接受方向与所述通孔(12)的轴线均呈77.5°－82.5°。

8.一种流量计，包括权利要求1－7任意一项所述的超声波涡街流量传感器，其特征在于：还包括表头(9)，所述表头(9)与所述传感器外壳(1)通过连接件(7)连接，所述超声波发射器(3)、超声波接收器(5)均与表头(9)电和信号连接。

9.根据权利要求8所述的流量计，其特征在于：所述传感器外壳(1)通过传感器支管(6)与连接件(7)固定连接，所述连接件(7)通过表头支管(8)连接有安装座(91)，所述表头(9)固定于安装座(91)上。

10.根据权利要求8所述的流量计，其特征在于：所述连接件(7)上设置连接螺纹(71)，所述连接螺纹(71)与运输介质的管体通过连接螺纹(71)密封连接。

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