一种新型超声波气体流量计单元和应用该流量计单元的燃气表的制作方法

1.本实用新型涉及气体流量测量装置领域，具体为一种新型超声波气体流量计单元和应用该流量计单元的燃气表。


背景技术：

2.超声波气表具有量程宽、压损小、无可动部件、测量精度高等突出优势，是具有未来发展潜力的新型仪表，超声波测量技术中，气表测量段内气流稳定性是影响测量精度的重要因素，通常来说，气流越稳定、扰动越小越有利于提高测量精度，同时，受限于燃气表等现有供气结构的影响，超声波气表进出口的中心距有限，在有限的空间内实现气体流动的稳定性具有较高的难度，因而现有的超声波气表的测量精度、测量段和可靠性仍需进一步提升。


技术实现要素：

3.本实用新型公开了一种新型超声波气体流量计单元和应用该流量计量单元的燃气表，它解决了现有技术中超声波燃气流量计内测量段气流平稳性差、扰动大且测量精度低的技术问题，具有结构合理、测量段气流平稳度好、有利于提高测量精度的技术效果。所采用的技术方案如下：
4.一种新型超声波气体流量计单元，包括流道本体，所述流道本体包括第一入口和可与燃气表上燃气出口连通的第一出口，且当所述第一出口与燃气出口连通时，所述流道本体倾斜设置以使燃气呈钝角地经入口进入流道本体内并从出口排出，所述流道本体的同侧侧壁上设有用于安装换能器的第一安装位和第二安装位，与所述第一安装位和第二安装位相对的流道本体侧壁上设有反射板，所述反射板倾斜设置且沿气体流动方向具有向外倾斜的角度，所述倾斜的角度为5~10
°
，靠近第一入口设置的第一安装位内换能器的入射角为40~60
°
。
5.在上述技术方案的基础之上，所述流道本体的第一入口端同轴地设有第一扩径管，所述流道本体的第一出口端设有扩径弯管。
6.在上述技术方案的基础之上，还包括配置于第一安装位末端口的第一涡流片和配置于第二安装位末端口的第二涡流片，所述第一涡流片和第二涡流片均为弧形薄片，所述第一涡流片部分地遮盖第一安装位的末端口且靠近流道本体的第一出口端设置，所述第二涡流片部分地遮盖第二安装位的末端口且靠近流道本体的第一出口端设置。
7.在上述技术方案的基础之上，还包括第三涡流片和第四涡流片，第三涡流片与第一涡流片相对设置并部分地遮盖第一安装位末端口，第四涡流片与第二涡流片相对设置并部分地遮盖第二安装位末端口，所述第三涡流片为弧形薄片且靠近第一入口设置，所述第四涡流片均为弧形薄片且靠近第一入口设置。
8.在上述技术方案的基础之上，所述第一涡流片的内壁面与流道本体的内壁面在同
一曲面上，所述第二涡流片的内壁面与流道本体的内壁面在同一曲面上。
9.在上述技术方案的基础之上，所述流道本体的测量段内平行设置若干整流片，若干所述整流片将流道本体内的测量段分隔为相互独立的若干腔室。
10.在上述技术方案的基础之上，所述整流片轴向延伸至超出第一安装位末端口或第二安装位末端口5~8mm。
11.在上述技术方案的基础之上，所述反射板向前和向后延展并形成流道本体测量段的部分侧壁。
12.在上述技术方案的基础之上，包括壳体、气阀和如上所述的超声波气体流量计单元，所述壳体顶面设有燃气入口和燃气出口，所述气阀设于壳体内并可与燃气入口连通，所述气阀的出口避开第一入口设置，所述第一出口与燃气出口连通且流道本体倾斜设置于壳体内，以使燃气呈钝角地经第一入口进入流道本体内并从燃气出口排出。
13.在上述技术方案的基础之上，所述超声波气体流量计单元的轴线与燃气出口轴线所呈钝角为120~150
°
。
14.有益效果
15.本实用新型中超声波燃气流量计可在燃气表中倾斜设置以使燃气呈钝角地进入其中进行测量，如此能在有限空间内较大程度地延长燃气在流道本体内的流程长度，有利于延长流道本体测量段的长度、减小测量段的气体扰动，进而提高测量精度；
16.此外流道本体的第一入口和第一出口端分别设有第一扩径管和扩径弯管，第一扩径管的设置减缓了入口处燃气流速沿径向分布不均匀的情况，同时有利于提高流道本体中测量段处气体流速，燃气经扩径弯管排出时，流速降低避免对上游测试段产生影响，此外弯管的设置减小了燃气流向改变程度，能有效减小弯管处压力损失，同时第一扩径管和扩径弯管的设置使流道本体形成缩径段流速提高，能很好地适用于小流量燃气的检测，同时有利于提高测量精度。
17.本实用新型中涡流片的设置可减缓气体在两安装位处产生涡流，避免测量段内气流扰动，有利于提高测量段气流平稳性可进一步提高测量精度；若干整流片使燃气在测量段内形成层流状态，可进一步减少对气流的扰动。
18.本实用新型中反射板倾斜设置，可在有限的空间结构内有效延长测量声程，设计巧妙能提高超声波在两换能器间顺流传递与逆流传递所经历时间差，进而再次提高测量精度。且当反射板倾斜5~10
°
时，可有效避免燃气流场特性分布对测量过程产生干扰，同时能保证良好的测量精度。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
20.图1：实施例1中超声波气体流量计单元立体图的结构示意图；
21.图2：实施例1中超声波气体流量计单元主视图的结构示意图；
22.图3：实施例1中超声波气体流量计单元主视图的剖面结构示意图；
23.图4：图2中a-a向的剖面结构示意图；
24.图5：实施例1中燃气表立体图的局部剖面结构示意图；
25.图6：实施例2中超声波气体流量计单元主视图的剖面结构示意图；
具体实施方式
26.以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
27.本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
28.本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
29.本文中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
30.本文中，术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
31.实施例1
32.如图5所示的燃气表，包括壳体8、气阀9和超声波气体流量计单元，所述壳体8的顶面设有燃气入口81和燃气出口82，所述气阀9设于壳体8内并可与燃气入口81连通。
33.如图1~3所示，所述超声波气体流量计单元，包括流道本体1，所述流道本体1包括第一入口11和可与燃气表上燃气出口82连通的第一出口12，所述气阀9的出口背向流道本体1设置，以避开流道本体1的第一入口11，防止气体以较大的速度进入流道本体1的测量段内对测量段内气流产生扰动。
34.所述超声波气体流量计单元的第一出口12与燃气出口82连通，且超声波燃气流量计倾斜设置于壳体8内，具体为，超声波气体流量计单元流道本体1的轴线与燃气出口82轴线所呈钝角为120~150
°
，如图4所示，壳体8内的燃气呈钝角地经第一入口11进入流道本体1内并从第一出口12排出。
35.其中，所述流道本体1的第一入口11端同轴地设有第一扩径管13，第一扩径管13呈
喇叭形，所述流道本体1的第一出口12端设有扩径弯管14，第一出口12可通过扩径弯管14与燃气出口82连通。
36.所述流道本体1的同侧侧壁上设有用于安装换能器的第一安装位2和第二安装位3，本实施例中第一安装位2和第二安装位3是与流道本体1一体成型的槽体，槽体顶端设有上盖板，上盖板上设有供电线穿过的通孔，在本实用新型的气体实施例中，第一安装位2和第二安装位3为与外界连通的贯通孔，换能器通过密封结构安装于第一安装位2和第二安装位3内；其中换能器为现有技术，本领域技术人员可根据需求选用，此处不再赘述；其中，流量本体1上覆盖第一安装位2和第二安装位3的长度段为测量段。
37.如图3所示，与所述第一安装位2和第二安装位3相对的流道本体1侧壁上设有反射板4，其中，所述反射板4倾斜设置且沿气体流动方向具有向外倾斜的角度，反射板4沿气体流动方向向外倾斜的角度为5~10
°
，相应地，靠近第一入口11设置的第一安装位2内换能器的入射角为40~60
°
；
38.为保证超声波在反射板4上具有稳定的入射和出射角度、流道本体1内燃气流速的平稳性，在较少地改变测量段截面的前提下，所述反射板4向前和向后延展并形成流道本体1测量段的部分侧壁，以减少截面变化对流道本体1内腔的影响，如此可在有限的结构空间内，有效延长延长测量声程，以r7的流道本体1为例，当反射板4倾斜角度为5
°
时，声程增加10%，且通过流场仿真分析软件对上述尺寸的结构进行流场速度仿真分析，得到速度云图和速度矢量图中，流道本体1中流场速度分布并未受到较大影响，且可保证良好的测量精度；当反射板4倾斜角度为8
°
时，声程增加10%以上，且通过流场仿真分析软件对上述尺寸的结构进行流场速度仿真分析，得到速度云图和速度矢量图中，流道本体1中流场速度分布并未受到较大影响，且可保证良好的测量精度；当反射板4倾斜角度为10
°
时，声程进一步增加，且通过流场仿真分析软件对上述尺寸的结构进行流场速度仿真分析，得到速度云图和速度矢量图中，流道本体1中流场速度分布并未受到较大影响，且可保证良好的测量精度。
39.此外，以r7的流道本体为例，反射板4倾斜角度为5
°
时，声程增加10%，声程延长，测量精度高，如在杭州天马计量计算有限公司生产的“gnp型影像式音速喷嘴法燃气表误差检验装置”试验数据如下表所示，在不同气体流速情况下，本发明技术方案所反映的计量值与标准表间误差小，即具有较高的测量精度。
[0040][0041]
本实用新型在gnp型影像式音速喷嘴法燃气表误差检验装置上试验数据结果
[0042]
如图3所示，还包括配置于第一安装位2末端口的第一涡流片5和配置于第二安装位3末端口的第二涡流片6，所述第一涡流片5和第二涡流片6均为弧形薄片，所述第一涡流片5的内壁面与流道本体1的内壁面在同一曲面上，所述第二涡流片6的内壁面与流道本体1的内壁面在同一曲面上。所述第一涡流片5部分地遮盖第一安装位2的末端口且靠近流道本
体1的第一出口12端设置，即在不干涉换能器收发信号的情况下有效减少涡流产生，所述第二涡流片6部分地遮盖第二安装位3的末端口且靠近流道本体1的第一出口12端设置，在不干涉换能器收发信号的情况下有效减少涡流产生。
[0043]
如图4所示，所述流道本体1的测量段内平行设置若干整流片7，若干所述整流片7将流道本体1内的测量段分隔为相互独立的若干腔室，其中第一安装位2和第二安装位3内的换能器均在其中的一个腔室内传播和反射，即整流片7避开超声波设置，若干整流片7使燃气在测量段内形成层流状态，如此可减少其他因素对待测气流的扰动，有利于提高测量精度。
[0044]
本实施例中，整流片7与超声波传播及反射所形成的平面平行，且所述整流片7轴向延伸至超出第一安装位2末端口或第二安装位3末端口5~8mm，燃气进入测量段前可被整流，有利于提高测量段内燃气气流平稳性。
[0045]
实施例2：
[0046]
实施例2与实施例1的区别在于，如图6所示，还包括第三涡流片和第四涡流片，第三涡流片与第一涡流片5相对设置并部分地遮盖第一安装位2末端口靠近第一入口11设置，以导流气体有效减少此处涡流产生；第四涡流片与第二涡流片6相对设置并部分地遮盖第二安装位3末端口靠近第一入口11设置，以导流气体并有效减少此处涡流的产生。此外，第一涡流片5、第二涡流片6、第三涡流片和第四涡流片远离流道本体1轴线的顶面，该顶面自安装位外周向安装位内周具有向下倾斜的角度，可进一步减少相应位置处的涡流产生。
[0047]
上面以举例方式对本实用新型进行了说明，但本实用新型不限于上述具体实施例，凡基于本实用新型所做的任何改动或变型均属于本实用新型要求保护的范围。