一种对射式气体流量测量仪表流道组件及流量测量仪表的制作方法

本技术涉及超声波气体流量测量仪表，尤其涉及一种对射式气体流量测量仪表流道组件及超声波气体流量测量仪表。

背景技术：

1、从流量计诞生到现在为止，根据力学、热学、声学、电学、光学、原子物理学等不同原理研制出的不同用途的流量计种类繁多，如机械式流量计、电磁式流量计、超声波流量计等。

2、其中，超声波流量计是利用超声波在流动的液体中传播时，载有流体流量的信息原理，通过检测穿过流体的超声波信号就可以得到所测流体的流速信息，最后再根据相应原理换算成测量所需的流量。具体测量方法是在被测管道的上下游安装了两个不分正负极性的配对的超声波换能器。上游的换能器发射一串超声波脉冲，经过流动的流体传播到下游换能器，下游换能器接收到超声波信号后，记录下超声波脉冲的相关信息，同理可记录下上游换能器接收到下游换能器发射的超声波脉冲的相关信息。通过记录的超声波脉冲的相关信息再结合相应的原理就可以换算成所要测量的流量。根据测流原理划分，超声波流量计主要采用时差法、频差法和多普勒法这几种工作原理。

3、目前，超声波流量计作为气表在燃气流量测量上进行了广泛应用，由于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一种新型仪表。

4、但是目前，国内超声波燃气表技术主要依靠国外技术，国外超声波气表方案中，为了增加声程，超声波的测量路径主要是折射型，如v形、w形等，如图9所示，特点在于，一对超声波换能器安装在流道管体的同侧的侧壁上，但是，受限于传输方式的影响，该结构声波传输的有效声程只是平行于气体流动方向两换能器间中心距离，多次反射会增加声波的衰减，小流量测量飞行时间差小，零漂带入的引用误差较大，导致测量精度不高，抗干扰能力弱。或者如图10所示，采用z型，将一对超声波换能器分别安装在流道管体的相对的侧壁上，但是这样存在声程短，测量精度也不高的问题。

5、因此，现有超声波气体流量测量仪表还有待进一步发展。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本实用新型提供了一种新型的对射式气体流量测量仪表的流道组件以及采用该组件的超声波气体流量测量仪表，该对射式气体流量测量仪表流道组件将超声波换能器对应的设置在流道本体的两端，并采用同心设置的环形整流结构，不仅提高了流场稳定性，并且提高了流道中上下游的飞行时间差，提高了气表的测量精度的同时还提高了抗干扰能力。

2、为解决上述问题，本实用新型提供了以下技术方案：

3、第一方面，本实用新型提供一种对射式气体流量测量仪表流道组件，其包括：被配置为安装在气表壳体内的腔体分隔板、贯穿腔体分隔板设置的圆管状的流道本体，沿流道本体内腔轴向延伸设置有环形整流结构；环形整流结构包括多个同心设置的环形分隔管，环形分隔管通过连接筋与相邻环形分隔管进行连接，最外侧环形分隔管通过连接筋与流道本体内壁连接；

4、流道本体的左侧进气端和右侧出气端分别向外形成内径逐渐扩大的呈曲面的进气导流板和出气导流板；腔体分隔板分别设置有向出气导流板和进气导流板外侧延伸的固定支架，两个固定支架上分别设置有超声波换能器安装部，两个超声波换能器安装部相对设置，使分别安装在两个安装部的超声波换能器呈对射式分布。

5、优选地，所述对射式气体流量测量仪表流道组件中，超声波换能器安装部内设有与流道本体同轴设置的安装孔，安装孔与超声波换能器的形状相适配。

6、优选地，所述对射式气体流量测量仪表流道组件中，所述环形分隔管的数量为两个，环形整流结构为内外两层结构。

7、优选地，所述超声波气体流量测量仪表的流道组件中，从内向外的两个环形分隔管的半径依次分别为1/8d、5/16d，环形分隔管的厚度为1/16d。d为流道本体的内径。

8、优选地，所述对射式气体流量测量仪表流道组件中，超声波换能器安装部前端面与出气导流板根部之间的距离x为3/8d，d为流道本体内径。

9、优选地，所述对射式气体流量测量仪表流道组件中，连接筋设置在环形整流结构的两端位置或者中部位置，或者，连接筋设置为从环形整流结构的一端延伸至另一端。

10、优选地，所述对射式气体流量测量仪表流道组件中，流道本体与腔体分隔板之间为一体式成型，或者两者通过超声波焊接、卡接、螺接或粘接方式进行固定连接；环形整流结构和流道本体之间为一体式设置，或者两者通过超声波焊接、粘接、卡接或螺接的方式进行连接。

11、优选地，所述对射式气体流量测量仪表流道组件还包括分别安装在两个超声波换能器安装部上的两个超声波换能器，两个超声波换能器呈对射式分布，声波传射方向与气体运动方向相平行。

12、第二方面，本实用新型还提供一种超声波气体流量测量仪表，其包括：气表壳体、设置在气表壳体进气口的进气阀、水平的安装在气表壳体内的前述超声波气体流量测量仪表组件，气表壳体内的腔室被腔体分隔板分隔为左右分布的进气腔和出气腔，进气腔的体积大于出气腔的体积。

13、本实用新型提供的对射式气体流量测量仪表流道组件及超声波气体流量测量仪表具有以下有益效果：

14、1、上述对射型的对射式气体流量测量仪表流道组件的结构简单，设计巧妙，一方面，通过流道本体内环形整流结构的设置，在大幅度地减小湍流强度的同时还增加了测量段流场的稳定性。另一方面，对射流道分布设置提高了上下游的飞行时间差，极大地提高了声波在传输过程中的声程，在提高流量测试精度的同时增加了抗干扰能力。

15、2、与目前气表主流折射型流道模组相比较，上述流道组件的结构优势使其计算得到的飞行时间差提高到3～4倍以上，在测量流量时提高了精度。

技术特征：

1.一种对射式气体流量测量仪表流道组件，其特征在于，包括：被配置为安装在气表壳体内的腔体分隔板(1)、贯穿腔体分隔板设置的圆管状的流道本体(2)，沿流道本体内腔轴向延伸设置有环形整流结构(3)；环形整流结构包括多个同心设置的环形分隔管(31)，环形分隔管通过连接筋(32)与相邻环形分隔管进行连接，最外侧环形分隔管通过连接筋与流道本体内壁连接；

2.根据权利要求1所述的对射式气体流量测量仪表流道组件，其特征在于，超声波换能器安装部(61)内设有与流道本体同轴设置的安装孔(62)，安装孔与超声波换能器的形状相适配。

3.根据权利要求1所述的对射式气体流量测量仪表流道组件，其特征在于，所述环形分隔管(31)的数量为2个，环形整流结构为内外两层结构。

4.根据权利要求3所述的对射式气体流量测量仪表流道组件，其特征在于，从内向外的两个环形分隔管的半径依次分别为1/8d、5/16d，d为流道本体的内径。

5.根据权利要求4所述的对射式气体流量测量仪表流道组件，其特征在于，超声波换能器安装部前端面与出气导流板根部之间的距离为3/8d，d为流道本体内径。

6.根据权利要求1所述的对射式气体流量测量仪表流道组件，其特征在于，连接筋设置在环形整流结构的两端位置或者中部位置，或者，连接筋设置为从环形整流结构的一端延伸至另一端。

7.根据权利要求1所述的对射式气体流量测量仪表流道组件，其特征在于，流道本体与腔体分隔板之间为一体式成型，或者两者通过超声波焊接、卡接、螺接或粘接方式进行固定连接。

8.根据权利要求1所述的对射式气体流量测量仪表流道组件，其特征在于，环形整流结构和流道本体之间为一体式设置，或者两者通过超声波焊接、粘接、卡接或螺接的方式进行连接。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的对射式气体流量测量仪表流道组件，其特征在于，还包括分别安装在两个超声波换能器安装部(61)上的两个超声波换能器(7)，两个超声波换能器呈对射式分布，声波传射方向与气体运动方向相平行；流道组件采用塑料材质。

10.一种超声波气体流量测量仪表，其特征在于，包括：气表壳体(8)、设置在气表壳体进气口(83)的进气阀(9)、水平的安装在气表壳体内的如权利要求9所述的对射式气体流量测量仪表流道组件，气表壳体内的腔室被腔体分隔板(1)分隔为左右分布的进气腔(81)和出气腔(82)，进气腔(81)的体积大于出气腔(82)的体积。

技术总结
本技术公开一种对射式气体流量测量仪表流道组件及流量测量仪表，该流道组件包括：安装在气表壳体内的腔体分隔板、贯穿腔体分隔板设置的圆管状的流道本体，沿流道本体内腔轴向延伸设置有环形整流结构；环形整流结构包括多个同心设置的环形分隔管，流道本体的左侧进气端和右侧出气端分别向外形成进气导流板和出气导流板；腔体分隔板分别设置有向出气导流板和进气导流板外侧延伸的固定支架，两个固定支架上分别设置有超声波换能器安装部，两个超声波换能器安装部相对设置，使分别安装在两个安装部的超声波换能器呈对射式分布。该流道组件不仅提高了流场稳定性，且延长流道中上下游的飞行时间差，提高了气表的测量精度和抗干扰能力。

技术研发人员：李宝罗,刘小娜,刘正刚,陈凡伟,周茂秀
受保护的技术使用者：青岛乾程科技股份有限公司
技术研发日：20221028
技术公布日：2024/1/13