双声道超声波热量表的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种双声道超声波热量表，包括管体，管体的壁上设有四个安装口，每个安装口分别安装有一个超声波换能器，四个超声波换能器两两相对，分别构成一个声道，两个声道的轴线相互平行、长度相等并对称分布在所述管体的轴线的两侧，且两个声道的轴线距所述管体的轴线的距离相等。这样换能器基本布置在流场速度很接近管内横截面上水流速度的平均流速位置上，可以大大减轻与流量计配套的计算仪对测量误差的修正难度，使得最终计量结果更准确。
【专利说明】双声道超声波热量表
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种超声波热量表，尤其涉及一种双声道超声波热量表。
【背景技术】
[0002]大口径超声波热量表一般有单声道和多声道之分。
[0003]国内的大口径超声波热量表通常是以单声道为主，单声道的主要缺点是要求流量计测量腔内的流体符合稳定流、理想流的要求，一旦流场的速度分布发生偏移或不规则，导致测量精度大大下降而不能正常使用。
[0004]其它多声道的声道布置方式是比较简单的均分，就是把圆管的截面在直径方向上平均分成三等分，声道的位置距离轴线为0.167DN，这种布置方式不符合流体流动的特点，对于安装环境不好的场合适应能力不好，测量精度没有明显的改善，效果不好。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种测量精度和稳定性高、对流体适应性优良的双声道超声波热量表。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007]本发明的双声道超声波热量表，包括管体，所述管体的壁上设有四个安装口，每个安装口分别安装有一个超声波换能器，四个超声波换能器两两相对，分别构成一个声道，两个声道的轴线相互平行、长度相等并对称分布在所述管体的轴线的两侧，且两个声道的轴线距所述管体的轴线的距离相等。
[0008]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的双声道超声波热量表，由于管体的壁上设有四个安装口，每个安装口分别安装有一个超声波换能器，四个超声波换能器两两相对，分别构成一个声道，两个声道的轴线相互平行、长度相等并对称分布在所述管体的轴线的两侧，且两个声道的轴线距所述管体的轴线的距离相等，这样换能器基本布置在流场速度很接近管内横截面上水流速度的平均流速位置上，可以大大减轻与流量计配套的计算仪对测量误差的修正难度，使得最终计量结果更准确；另外由于超声波传播路径经过管体横截面的不同部位，这样最终测到的流速实际是管体横截面不同位置流速的加权平均值，更加接近实际平均流速，使得测量结果更准确也更稳定。经过与传统模式的双声道表进行对比试验，未经修正原始测量精度大大优于均分的双声道表，同时流场的流速在此点的分布上更平坦，即使流速分布发生偏移也能满足热量表流量计的精度要求，提高了超声波热量表对不同来流的适应性，降低了安装要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1a为本发明的双声道超声波热量表的侧面结构不意图；
[0010]图1b为本发明的双声道超声波热量表的端面结构不意图；
[0011]图2a为本发明的双声道超声波热量表的理论声道端面布局示意图；[0012]图2b为本发明的双声道超声波热量表的理论声道侧面布局示意图；
[0013]图3为本发明与现有技术对比试验结果误差曲线图。
[0014]图中:
[0015]1、换能器安装座，2、超声波换能器组件，3、0型密封圈，4、换能器压紧盖，5、管体，6、法兰，A、第一个超声波换能器，B、第二个超声波换能器，C、第三个超声波换能器，D、第四个超声波换能器；
[0016]⑩表示现有技术中均分布局的误差曲线，?表示本发明布局的误差曲线。
【具体实施方式】
[0017]下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
[0018]本发明的双声道超声波热量表，其较佳的【具体实施方式】是:
[0019]包括管体，所述管体的壁上设有四个安装口，每个安装口分别安装有一个超声波换能器，四个超声波换能器两两相对，分别构成一个声道，两个声道的轴线相互平行、长度相等并对称分布在所述管体的轴线的两侧，且两个声道的轴线距所述管体的轴线的距离相
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[0020]两个声道的轴线与所述管体的轴线的夹角小于90度。
[0021]从所述管体的端面看，每个超声波换能器凸入所述管道内腔1/4至1/3。
[0022]所述安装口处的管体上焊接有换能器安装座，所述超声波换能器装于所述换能器安装座内。
[0023]所述超声波换能器与所述换能器安装座之间设有密封圈，所述换能器安装座的外口装有法兰。
[0024]所述密封圈为0型圈。
[0025]所述管体的两端分别装有法兰，所述管体的内径小于所述法兰的口部直径。符合提升流速和电子线路的要求。
[0026]所述法兰自口部向内设有锥度缩径，符合流体流动的要求，降低压损。
[0027]所述测量腔的直径小于通径，配合电子电路的需要，按合理的面积比缩小测量腔的直径，同时保证在常用流量下压损小于15KPa。可以扩展量程比，拓展小流量测量的精度，采用缩径设计，可以提高测量腔内的流速，压损控制在标准规定的范围内。
[0028]本发明的双声道超声波热量表，第一个换能器与第二个换能器对射，同在一个平面上，同轴安装；第三个换能器与第四个换能器对射，同在一个平面上，同轴安装；两测量平面与管件的轴线平行，并距离相等，符合流体力学的函数关系。从所述管体的端面看，每个换能器凸入管道内腔约1/3，确保换能器与管体之间形成的凹坑体积与换能器凸出管体内壁体积达到平衡，满足产生的扰流作用较小，同时气泡不会留存在换能器表面，对计量精度不产生负面影响。换能器安装座经过精密加工后，插在管体上焊接，工艺简单、成本低，保证每个声道的长度、角度一致。
[0029]具体实施例:
[0030]如图la、图lb、2a、2b所示，在管体上精密加工四个斜孔，其中两两同轴；以斜孔为基础，在钢管上焊接四个换能器安装座；再将法兰焊接在管体的两头；将超声波换能器组件装入其中，盖上换能器压盖。[0031]从所述管体的端面看，第一换能器与第二换能器同轴并且相对，第三换能器与第四换能器同轴并且相对；两个声道的信号相互独立，处在要求的位置上。
[0032]换能器组件同轴固定在换能器安装座内，并用压盖压住使二者装配后不会发生相对位移，另外换能器组件内含0型密封圈，使得流量计在测量过程中，不会发生水或其他液体渗漏，造成换能器进水失效。
[0033]工作过程:第一换能器和第三换能器同时发射超声波信号，第二换能器和第四换能器同时接收；然后第二换能器和第四换能器同时发射超声波信号，第一换能器和第三换能器同时接收。在有水流的工作环境中，可以得到超声波信号在静水和流水中传播的时间差，进而得到水流速度和流量。
[0034]本发明的优点是:
[0035]如图3所示，本发明大大减少了绕流和压力损失，另外该设计最大优势是充分考虑了测量管内的流场速度分布，其超声波传播路径上的流场速度很接近测量管内横截面上水流速度的平均流速，这样就可以大大减轻与流量计配套的计算仪对测量误差的修正难度，使得最终计量结果更准确。另外该设计的超声波传播路径经过测量管横截面的不同部位，这样最终测到的流速实际是测量管横截面不同位置流速的加权平均值，更加接近实际平均流速；同时换能器因扰流和留存气泡而影响计量精度的可能性降到最低，使得测量结果更准确也更稳定。
[0036]本设计的热量表常用流量:最小流量达到1:50以上，超过国内常规热量表，大大提高了小流量的测量精度。
[0037]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种双声道超声波热量表，包括管体，其特征在于，所述管体的壁上设有四个安装口，每个安装口分别安装有一个超声波换能器，四个超声波换能器两两相对，分别构成一个声道，两个声道的轴线相互平行、长度相等并对称分布在所述管体的轴线的两侧，且两个声道的轴线距所述管体的轴线的距离相等。
2.根据权利要求1所述的双声道超声波热量表，其特征在于，两个声道的轴线与所述管体的轴线的夹角小于90度。
3.根据权利要求2所述的双声道超声波热量表，其特征在于，从所述管体的端面看，每个超声波换能器凸入所述管道内腔1/4至1/3。
4.根据权利要求1、2或3所述的双声道超声波热量表，其特征在于，所述安装口处的管体上焊接有换能器安装座，所述超声波换能器装于所述换能器安装座内。
5.根据权利要求4所述的双声道超声波热量表，其特征在于，所述超声波换能器与所述换能器安装座之间设有密封圈，所述换能器安装座的外口装有换能器压紧盖。
6.根据权利要求5所述的双声道超声波热量表，其特征在于，所述密封圈为O型圈。
7.根据权利要求1、2或3所述的双声道超声波热量表，其特征在于，所述管体的两端分别装有法兰，所述管体的内径小于所述法兰的口部直径。
8.根据权利要求7所述的双声道超声波热量表，其特征在于，所述法兰自口部向内设有锥度缩径。
【文档编号】G01K17/06GK103616095SQ201310595958
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】巫军华, 王兆杰 申请人:合肥瑞纳表计有限公司