基于稳流和背向消声的声电换能器的超声波热能表变送器的制作方法

本发明涉及热能表变送器，具体是一种基于稳流和背向消声的声电换能器的超声波热能表变送器。

背景技术：

目前，热能表的变送器用的声电换能器，都是通过发送和接收超声波来测量管内流体的流速及流量等，但是，现在大多数的声电换能器在对超声波的接收反馈时，超声波的损失大，测量精确性受到很大的影响。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种基于稳流和背向消声的声电换能器的超声波热能表变送器，该变送器的声电换能器能够稳定流态，消除杂波，降低超声波损失，由此可以提高变送器的效果。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种基于稳流和背向消声的声电换能器的超声波热能表变送器，包括变送器壳体、换能器单元，变送器壳体内腔为管状，变送器壳体上设置左、右对称的换能器安装孔及温度探头座，通过所述的换能器安装孔在变送器壳体内分别置入左、右声电换能器单元，且左、右声电换能器单元为对称、相向、对射型布置结构；每个声电换能器单元由换能器壳体、压电晶体、消声屏垫、稳流元件构成，压电晶体置于换能器壳体内腔，压电晶体一个侧面紧贴换能器壳体内壁，压电晶体另一个侧面与换能器壳体内壁之间填充有消声屏垫；近邻消声屏垫一侧的换能器壳体的外侧壁上设置有侧向圆环状卡爪，通过所述侧向圆环状卡爪装有呈锥筒状结构的稳流元件，按介质流向，稳流元件的锥尖迎着介质流向时为稳流整流器，顺着介质流向时为稳流束流器，稳流元件的中轴线与变送器壳体的中轴线重合。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，有益效果是：

变送器的两个对称、相向、对射型布置的声电换能器单元，其压电晶体向两侧发出超声，消声屏垫将一侧的超声屏蔽，不向外传播，能够消除杂音，减少内部干扰因素，使超声波热能表测量更加精准；设置稳流元件为圆锥体，相比现有面对流体流动方向上的平面等结构更能使流态稳定，圆锥体减小了流体介质流动的阻力，使流体趋于稳流，可以提高变送器的变送效果。

进一步的，本发明的优选案是：

近邻压电晶体一侧的换能器壳体的外侧壁上设置有凹槽。凹槽使换能器壳体局部变薄，有利于声波的穿透。

换能器壳体上端设置有与变送器壳体连接的卡接部，所述的卡接部上设置有凸台，换能器单元整体由换能器安装孔置入变送器壳体内，并通过所述的卡接部卡在变送器壳体上，所述的凸台外周放置密封垫，通过空芯圆螺母压紧密封垫，将换能器壳体固定在变送器壳体上，形成声电换能器单元的单支点支撑结构。单点支撑结构可以进一步降低介质流动阻力。

换能器壳体上端外径大于换能器壳体主体部分的外径，相应的，变送器壳体上的换能器安装孔大于换能器壳体主体部分的外径，声电换能器单元整体能够由变送器壳体上的换能器安装孔置入变送器壳体内。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为变送器壳体结构示意图；

图中：变送器壳体1；稳流整流器2；侧向圆环状卡爪3；换能器壳体4；消声屏垫5；压电晶体6；凹槽7；稳流束流器8；换能器壳体内腔9；卡接部10；密封垫11；凸台12；空芯圆螺母13；螺钉14；热能表表壳15；换能器安装孔16；温度探头座17。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详述本发明。

参见图1、图2，一种基于稳流和背向消声的声电换能器的超声波热能表变送器，由变送器壳体1和左、右声电换能器单元组成，变送器壳体1内腔为管状腔，变送器壳体1上设置左、右对称的换能器安装孔16及温度探头座17；换能器壳体4上端设置有与变送器壳体1连接的卡接部10，卡接部10上设置有凸台12，左、右声电换能器单元整体由通过左、右换能器安装孔16置入变送器壳体1内，且左、右声电换能器单元为对称、相向布置结构，并通过卡接部10卡在变送器壳体1上，凸台12外周放置密封垫11，通过空芯圆螺母13压紧密封垫11，将换能器壳体4固定在变送器壳体1上，形成声电换能器单元的单支点支撑结构，且使换能器与变送器之间实现密封连接。

每个声电换能器单元都由换能器壳体4、消声屏垫5、压电晶体6及稳流元件构成，压电晶体6置于换能器壳体内腔9中，压电晶体6一个侧面紧贴换能器壳体4内壁，压电晶体6另一个侧面与换能器壳体4内壁之间填充有消声屏垫5；近邻消声屏垫5一侧的换能器壳体4的外侧壁上设置有侧向圆环状卡爪3，通过侧向圆环状卡爪3装有呈锥筒状结构的稳流元件，按介质流向，左声电换能器单元上的稳流元件迎着介质流向为稳流整流器2，右声电换能器单元上的稳流元件顺着介质流向为稳流束流器8，稳流整流器2和稳流束流器8的中轴线与变送器壳体1的中轴线重合，使变送器具备了稳流、对射、背向消声功能。

近邻压电晶体6一侧的换能器壳体4的外侧壁上设置有凹槽7。设置凹槽7，能够使此处的换能器壳体4的壁厚变薄，以减少声电换能器之间超声波传输的超声波损失，有助于提高热能表的计量精度。

上述的换能器壳体4上端外径大于换能器壳体4主体部分的外径，相应的，变送器壳体1上的换能器安装孔16大于换能器壳体4主体部分的外径，换能器壳体4能够由变送器壳体1上的换能器安装孔16置入变送器壳体1内。再通过变送器壳体1的两个端口分别安装稳流整流器2和稳流束流器8。

变送器壳体1上部还设置了方便与热能表表壳15连接的卡爪结构，通过螺钉14即可快速将变送器与热能表连接。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制，任何未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于稳流和背向消声的声电换能器的超声波热能表变送器。变送器壳体内对称、相向布置左、右声电换能器单元，声电换能器单元由换能器壳体、压电晶体、消声屏垫、稳流元件构成，压电晶体置于换能器壳体内腔，压电晶体一个侧面紧贴换能器壳体内壁，压电晶体另一个侧面与换能器壳体内壁之间填充有消声屏垫；近邻消声屏垫一侧的换能器壳体的外侧壁上设置有侧向圆环状卡爪，通过所述侧向圆环状卡爪装有呈锥筒状结构的稳流元件，按介质流向，稳流元件的锥尖迎着介质流向时为稳流整流器，顺着介质流向时为稳流束流器，稳流元件的中轴线与变送器壳体的中轴线重合。本发明能够稳定流态，屏蔽超声，消除杂波，提高变送效果。

技术研发人员：王琰
受保护的技术使用者：王琰
技术研发日：2017.07.26
技术公布日：2017.09.29