超声波流量计量管段的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于超声波流量计量领域，具体涉及一种超声波流量计量管段，不仅包括计量管段，还包括至少一个独立的用于容纳超声波换能器的安置器，所述安置器在安装过程中从计量管道内部置入并固定于计量管段上开设的让位孔中，从而延伸至管段外。所述让位孔的轮廓与安置器插入孔道部分的轮廓相吻合，并且在超声波换能器安置器外周安置密封圈，当换能器安置器固定安装至计量管段上时，所述密封圈能够实现在流量计量管段内部与安置器之间形成紧密密封。本实用新型技术方案不仅能够解决金属管段难铸造出合适的换能器安置孔的问题，还能够实现准确定位、提高管段的密封性能，是结构合理且有效的超声波流量计量管段。
【专利说明】超声波流量计量管段
【技术领域】
[0001]本实用新型属于超声波流量计量领域，具体涉及一种组合式超声波流量计量管段。
【背景技术】
[0002]时差法超声波流量计是目前流行的超声波流量计。其设计原理为:安装有双向超声波收发一体化换能器的流体计量管道，在顺流和逆流方向交替发射超声波信号并接收超声波产生回波信号，并以此计算出超声波在流体传播中，一次交替所产生的传播时差，后经相关转化数学模型计算出管道内流体流量。因此，在超声波流量计量管段上通常设置两个安装孔用于安装超声波换能器；另一方面，为了使两个超声波换能器能够互相收发超声波，在管道内部还应当设置有反射镜，用于反射超声波使其能够到达另一个换能器。
[0003]超声波流量计的计量管段材料有多种选择，例如金属或者塑料。其中，相比于塑料，采用金属制成的计量管段具有其独有的优势，例如优异的抗冲击性、耐热性、耐低温型以及制品尺寸稳定等优势。但是，在计量管段上通常都需要设置超声波换能器安置孔，用于安置超声波换能器，使其完成超声波发射和接收的任务。对于塑料管段来说，可以采用一体化注塑工艺就能够轻松实现，然而，对于金属材料，一体化铸造形成所述安置孔的工艺过程复杂、加工难度高，也难以铸造出合适厚度的换能器安置孔。
实用新型内容
[0004]为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、易组装的组合式超声波流量计量管段。
[0005]为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为:一种超声波流量计量管段，包括计量管段1，还包括至少一个独立的用于容纳超声波换能器4的安置器3，在安装过程中所述安置器从计量管道I内部置入并固定于计量管段I上开设的让位孔Ib中，从而延伸至管段外。
[0006]优选地，所述安置器置入让位孔Ib的部分的轮廓与计量管段上的让位孔的轮廓吻合。
[0007]优选地，所述让位孔的轮廓为圆形，所述超声波换能器安置器3由底部密封的空心圆柱体3a和沿空心圆柱体底面径向延伸的凸台3b组成；所述空心圆柱体的直径与让位孔的直径相当。
[0008]优选地，在所述空心圆柱体3a的外周壁、凸台3b与计量管段I的内表面相对的空间中安置密封圈5，所述密封圈5与计量管段的内表面、空心圆柱体的外管壁和安置器的凸台一侧相切。
[0009]本实用新型的有益效果在于:
[0010]I)将超声波换能器安置器设置成一个独立的部件，在安装过程中，能够从管道内部置入并固定于管道上的让位孔中，能够解决对于金属材料制成的流量计量管段难铸造出合适孔道的问题，并且结构简单、安装方便；
[0011]2)将所述安置器置入让位孔Ib的部分的轮廓设计成与计量管段上的让位孔的轮廓相吻合，当安置器的空心圆柱体部分插入让位孔时就能够实现准确定位；
[0012]3)将换能器安置器设计成底部密封的空心圆柱体和沿空心圆柱体底面径向延伸的凸台，可以在所述空心圆柱体的外周壁、凸台与计量管段的内表面相对的空间中安置密封圈，当换能器安置器固定安装至计量管段上时，所述密封圈与计量管段的内表面、空心圆柱体的外管壁和安置器的凸台相切。此种密封结构结构简单，且随着管道中流体压力的增加，密封圈逐渐被压紧，密封效果随之增加。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是现有技术中的复合管段结构剖视示意图；
[0014]图2是本实用新型的剖视示意图；
[0015]图3是本实用新型的侧视图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图对本实用新型做进一步描述。
[0017]参见图1，一种传统的超声波流量计量管段，包括计量管段I和两个能够容纳超声波换能器4的安置孔la，所述安置孔Ia开设在计量管段I的管壁上，与计量管段一体化形成。由于结构的限制，所述换能器4和密封圈5只能够从计量管段外部从上往下固定安装至换能器安置器中，并采用螺钉8固定换能器。为了安装密封圈，还需要将换能器制作成阶梯式，并且随着管道内流体压力的增加，密封效果也随之降低。当计量管段内部安装测量内管2时，还需要在计量管段I和2之间设置定位装置，如图所示的定位卡环7。
[0018]参见图2，本实用新型的关键在于:在计量管段I上没有一体化形成的换能器安置孔，而使用超声波换能器安置器3代替，所述超声波换能器安置器3为一独立的部件，在安装过程中，从计量管道I内部置入并固定于计量管段I上开设的让位孔Ib中，从而延伸至管段外容纳电子器件的腔体之中。在安装过程中，独立的超声波换能器安置器3能够从管道内部置入管道上的让位孔中，再通过计量管段外的螺母6固定于计量管段上。其中，计量管段I优选采用金属材料制作，换能器安置器3优选采用塑料制作。
[0019]采用独立的换能器安置器能够解决对于金属材料制成的流量计量管段难铸造出合适孔道的问题，并且结构简单、安装方便。
[0020]优选地，所述计量管段上的让位孔的轮廓与安置器置入让位孔Ib的部分的轮廓相吻合，当安置器的空心圆柱体部分插入让位孔时就能够实现准确定位。
[0021]更优选地，所述让位孔的轮廓为圆形，所述超声波换能器安置器3由底部密封的空心圆柱体3a和沿空心圆柱体底面径向延伸的凸台3b组成，且所述空心圆柱体的直径与让位孔的直径相当。
[0022]为了解决密封问题，在所述空心圆柱体3a的外周壁、凸台3b与计量管段I的内表面相对的空间中安置密封圈5，当换能器安置器固定安装至计量管段上时，所述密封圈与计量管段的内表面、空心圆柱体的外管壁和安置器的凸台相切。此种密封结构结构简单，且随着管道中流体压力的增加，密封圈逐渐被压紧，密封效果随之增加，能够有效避免流体泄露进入测量腔体中。
[0023]优选地，在所述计量管段I中还包括一用于设置反射镜的内管2，内管2设置于两个超声波换能器与安置器之间。
[0024]安装过程中，首先将换能器安置器I外装入密封圈插入至外管上直径与之相当的让位孔Ib中，再使用螺母固定至计量管段上，实现准确定位，再将装有反射镜的内管2插入计量管段I中与安置器I配合的预定位置上，内管2与安置器I的配合面优选为斜面，最后将换能器安置器2外装入密封圈插入预先开设的让位孔并固定至计量管段I上。本实用新型结构灵活简单、安装方便，不仅能够解决因金属铸造问题导致的材料不可选问题，还可以实现准确定位和更好的密封效果。
[0025]需要注意的是，本实用新型的技术方案尤其适用于金属材质的计量管段，但塑料材质的计量管段同样可以采用本方案来提高其管段密封性能。
[0026]进一步地，参见图2和图3，在所述内管管壁上还设有四个反射镜，其中第一、四反射镜21、24位于与超声波换能器相对的下壁上，其反射面的法线在空间直角坐标系中具有三个分量；第二、三反射镜22、23的法线方向在直角坐标系中有两个分量，其中，第二反射镜22设于两个超声波换能器安装孔之间的上管壁上并偏向一侧，第三反射镜23设于两个超声波换能器安装孔之间的上管壁上并偏向另一侧；前述直角坐标系的一个轴沿着管段轴向延伸。从流量计量管段轴线方向看，所述管道内四个反射镜呈等边三角形布置。
[0027]在工作过程中，第一换能器41发射超声波信号传输至第一反射镜21，经其反射后传播至第二反射镜22，再于第二反射镜反射传播到第三反射镜23，经过再次反射到第四反射镜24，经其反射后到达第二换能器42。所述第一、第四反射镜与计量管段形成一个空间的倾斜角度，即与计量管段横截面和纵截面均存在一定角度，使得换能器发出的超声波信号能够到达位于上壁一侧的反射镜。从计量管段轴线方向看，所述两个超声波换能器安置孔位置重合，所述管道内四个反射镜呈等边三角形布置。
[0028]第一、第二反射镜的空间倾斜设置使得超声波信号的传输路径经过计量管段横截面的不同部位，最终测得的流速是测量管横截面上不同位置流速的加权平均值，接近平均流速，显著提高测量精度。
【权利要求】
1.一种超声波流量计量管段，包括计量管段(I)，其特征在于:还包括至少一个独立的用于容纳超声波换能器(4)的安置器(3)，在安装过程中所述安置器(3)从计量管道(I)内部置入并固定于计量管段(I)上开设的让位孔(Ib)中，从而延伸至管段外。
2.根据权利要求1所述的一种超声波流量计量管段，其特征在于:所述安置器置入让位孔(Ib)部分的轮廓与计量管段上的让位孔的轮廓吻合。
3.根据权利要求2所述的一种超声波流量计量管段，其特征在于:所述让位孔的轮廓为圆形，所述超声波换能器安置器(3)由底部密封的空心圆柱体(3a)和沿空心圆柱体底面径向延伸的凸台(3b)组成；所述空心圆柱体的直径与让位孔的直径相当。
4.根据权利要求3所述的一种超声波流量计量管段，其特征在于:在所述空心圆柱体(3a)的外周壁、凸台(3b)与计量管段(I)的内表面相对的空间中安置密封圈(5)，所述密封圈(5)与计量管段的内表面、空心圆柱体的外管壁和安置器的凸台一侧相切。
5.根据权利要求4所述的一种超声波流量计量管段，其特征在于:所述安置器和超声波换能器的个数均为2，且所述安置器(3)放入让位孔(Ib)后通过计量管段外的螺母(6)固定。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的超声波流量计量管段，其特征在于:所述计量管段(I)内还包括一用于设置反射镜的内管(2)。
7.根据权利要求6所述的一种超声波流量计量管段，其特征在于:所述内管(2)设置于两个超声波换能器安置器之间。
8.根据权利要求7所述的一种超声波流量计量管段，其特征在于:在所述内管管壁上设有四个反射镜，其中第一、四反射镜(21、24)位于与超声波换能器相对的下壁上，其反射面的法线在空间直角坐标系中具有三个分量；第二、三反射镜(22、23)的法线方向在直角坐标系中有两个分量，其中，第二反射镜(22)设于两个超声波换能器安装孔之间的上管壁上并偏向一侧，第三反射镜(23 )设于两个超声波换能器安装孔之间的上管壁上并偏向另一侧；所述直角坐标系的一个轴沿着管段轴向延伸。
9.根据权利要求8所述的一种超声波流量计量管段，其特征在于:从计量管段轴线方向看，所述两个超声波换能器安置孔位置重合，所述管道内四个反射镜呈等边三角形布置。
【文档编号】G01F1/66GK204255421SQ201420764152
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】姜跃炜 申请人:姜跃炜