小口径流道超声波流量传感器的制作方法

1.本发明属于流量检测技术领域，涉及超声流量检测装置，具体涉及一种小口径流道超声波流量传感器。


背景技术：

2.基于超声波在流体内的传播特性，超声波流量计在流体测量领域广泛使用。超声波流量计的工作原理为利用超声波在流动的流体中传播时，顺着流向传播与逆着流向传播存在速度差，同样的传播距离下，顺向传播与逆向传播的时间不同，接收到的超声波频率也不同，根据这些信息可以计算流体流速，从而换算为流量。根据超声波流量计的工作原理可知，为保证测量结果的准确性，超声波束必须达到一定的传播距离，才能使传播时差或频率改变累积到适当的量。对于大口径测量流道，对射型超声波传感器的两个超声波换能器可以分别安装在测量流道中心线两侧，并在流动方向上相互错开，就能够保证传播距离符合测量要求。但是对于小口径测量流道，采用这种布设超声波换能器的方式无法满足达到有效传播距离的要求。在一些设计中，两个超声波换能器采用反射型布设方式，两者之间的超声波束传播路径为“v”型或“w”型。但是每次反射都将使超声波束能量降低，增大超声波探测接收困难。另一方面，对于小口径测量流道，采用反射型布设时，超声波在流体中传播速度或频率变化累积量仍然不够显著。因此，常规的超声波换能器布设方式不满足小口径流道的流量检测需要。
3.专利文献cn208520420u公开了一种基于超声波原理的流道结构及气体流量计量表，包括一腔体，及设置于腔体内的一整流罩及一内管组件，两个超声波换能器分别位于两个整流罩内部，呈对射型布置，两个整流罩之间以内管组件连接，气体从超声波换能器外周的环空管道以及内管组件流过，内管组件的管心线沿着两个超声波换能器的连线方向，从而获得足够的超声波传播距离。但这种流道结构不适合小口径管道内液体流量的检测。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供一种小口径流道超声波流量传感器。
5.其技术方案如下：
6.一种小口径流道超声波流量传感器，包括流量管，该流量管上对射安装有两个超声波换能器，其关键在于，
7.所述流量管包括三个管段，三个所述管段分别为顺次连接的进液段、检测段和出液段；
8.其中所述检测段为直管，所述检测段的两端分别密封安装有一个所述超声波换能器，两个所述超声波换能器的连线沿着所述检测段的管心线方向；
9.三个所述管段的内孔截面相同，三个所述管段的内孔连通以形成连续的弯曲流道。
10.作为优选技术方案，三个所述管段的内孔截面均呈圆形；
11.所述进液段的内孔出液口外侧圆弧以及所述出液段的内孔进液口外侧圆弧分别与所述检测段相应端面相切。
12.作为优选技术方案，上述出液段与所述进液段分居于所述检测段两侧，二者结构一致；
13.所述进液段的内孔包括第一段和第二段，所述第二段连接在所述第一段和所述检测段的内孔之间；
14.所述检测段的内孔与所述第二段的孔心线垂直，所述检测段的内孔与所述第一段的孔心线夹角记为θ，0
°
《θ《90
°
，所述第一段与所述第二段之间平滑过渡连接，并且所述第一段与所述检测段分居于所述第二段管心线两侧。
15.作为优选技术方案，上述检测段的两端分别连接有筒状的换能器安装座，所述换能器安装座与所述检测段共管心线设置，每个所述换能器安装座内设置有一个所述超声波换能器，所述超声波换能器的探头端面正对所述检测段的内孔。
16.作为优选技术方案，上述换能器安装座的内孔为台阶孔，所述台阶孔的小径端朝向所述检测段并与其内孔连通，所述台阶孔的内径不小于所述检测段的内孔孔径；
17.所述超声波换能器的壳体与所述台阶孔形状相适应，所述超声波换能器的壳体与所述台阶孔的台阶面之间夹设有密封圈。
18.作为优选技术方案，上述超声波换能器的外端设置有抵紧环，该抵紧环与所述台阶孔的大径部内壁螺纹配合，以使所述超声波换能器固定在所述台阶孔内；
19.所述超声波换能器的引线从所述抵紧环的孔内穿出。
20.作为优选技术方案，上述检测段与进液段和出液段的连接处外壁之间分别连接有加强板。
21.作为优选技术方案，上述检测段的两端分别连接所述进液段的出口端和所述出液段的进口端，所述进液段的进口端设置有进液接头，所述出液段的出口端设置有出液接头。
22.作为优选技术方案，上述进液接头和出液接头的管心线在同一直线上，该直线与所述检测段的夹角为45
°
。
23.作为优选技术方案，上述弯曲流道的内径记为d，d≤15mm。
24.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：通过流道的合理结构设计，超声波换能器采用对射型布置方式，能够实现小微管径管道的流量测量，测量精度高，结构紧凑。
附图说明
25.图1为本实用新型使用的第一个视角的结构示意图；
26.图2为图1中a-a剖视图；
27.图3为图1中b-b剖视图；
28.图4为图1的仰视图；
29.图5为图4中c-c剖视图。
具体实施方式
30.以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。
31.如图1～5所示，一种小口径流道超声波流量传感器，包括流量管110，该流量管110
上对射安装有两个超声波换能器140，所述流量管110包括三个管段，三个所述管段分别为顺次连接的进液段111、检测段112和出液段113，其中所述检测段112为直管，所述检测段112的两端分别密封安装有一个所述超声波换能器140，两个所述超声波换能器140的连线沿着所述检测段112的管心线方向。三个所述管段的内孔截面相同，三个所述管段的内孔连通以形成连续的弯曲流道。超声波换能器140安装于弯曲流道以外。
32.为保证液体流动阻力最小，三个管段的内孔截面均呈圆形。结合图3和图5，所述进液段111的内孔出液口外侧圆弧以及所述出液段113的内孔进液口外侧圆弧分别与所述检测段112相应端面相切。需要说明的是，前述的外侧圆弧是指进液段111的内孔出液口或出液段113的内孔进液口远离检测段112中心的一侧圆弧为外侧圆弧。由于必须为超声波换能器140的安装预留空间，所以进液段111与检测段112的连接处必须为弯曲管道，但同时进液段111的内孔出液口必须尽可能靠近检测段112的内孔端部，故将进液段111的内孔出液口设计为与检测段112的内孔端面相切，有利于流体填充满检测段112的内孔端部。
33.结合图1、2、4和5，所述出液段113与所述进液段111分居于所述检测段112两侧，二者结构一致。所述进液段111的内孔包括第一段111a和第二段111b，所述第二段111b连接在所述第一段111a和所述检测段112的内孔之间。所述检测段112的内孔与所述第二段111b的孔心线垂直，所述检测段112的内孔与所述第一段111a的孔心线夹角记为θ，0
°
《θ《90
°
，所述第一段111a与所述第二段111b之间平滑过渡连接，并且所述第一段111a与所述检测段112分居于所述第二段111b管心线两侧。
34.这样设计的目的在于，整个弯曲流道的转弯部越少、弯曲度越小，则流体流过整个流量管110的阻力和用时越小。因此，优选θ＝45
°
，一方面，流体从进入流量管110到流出流量管的过程中流动方向变化较少，另一方面也使得整个流量管110结构较紧凑。
35.为方便与外部管道连接，进液段111的进口端与出液段113的出口端分别向远离检测段112中心的方向延伸。
36.所述检测段112的两端分别连接所述进液段111的出口端和所述出液段113的进口端，所述进液段111的进口端设置有进液接头114，所述出液段113的出口端设置有出液接头115。出液接头115和进液接头114均加工有端部外螺纹。
37.本实施例中，所述进液接头114和出液接头115的管心线在同一直线上，该直线与所述检测段112的夹角为45
°
。
38.超声波换能器140的安装方式如下：如图3和5所示，检测段112的两端分别连接有筒状的换能器安装座120，所述换能器安装座120与所述检测段112共管心线设置，每个所述换能器安装座120内设置有一个所述超声波换能器140，所述超声波换能器140的探头端面正对所述检测段112的内孔。
39.所述换能器安装座120的内孔为台阶孔，所述台阶孔的小径端朝向所述检测段112并与其内孔连通，所述台阶孔的内径不小于所述检测段112的内孔孔径。台阶孔的小径部与检测段112的内孔连接处形成限位台阶，使得超声波换能器140被定位。所述超声波换能器140的壳体与所述台阶孔形状相适应，所述超声波换能器140的壳体与所述台阶孔的台阶面之间夹设有密封圈160，实现密封安装。
40.所述超声波换能器140的外端设置有抵紧环150，该抵紧环150与所述台阶孔的大径部内壁螺纹配合，以使所述超声波换能器140固定在所述台阶孔内。所述超声波换能器
140的引线从所述抵紧环150的孔内穿出。
41.如图1和4所示，为提高流量管110的强度，检测段112与进液段111和出液段113的连接处外壁之间分别连接有加强板130，加强板130沿着弯曲流道的中心线所在平面延伸，该加强板130也作为传感器安装于流量表内的固定位点。
42.本实施例的传感器尤其适用于安装在小微管径的管道上进行流量测量。将弯曲流道的内径记为d，优选d≤15mm，即本实施例的传感器特别适用于dn15或以下尺寸管道，如dn8管。
43.本实用新型通过流道的合理结构设计，解决了现有技术中超声波流量传感器不满足小管径管道使用需求的难题，采用对射型布置方式实现小微管径管道的流量测量，测量精度高，结构紧凑。
44.最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。