CN117168556A - 一种大口径直通式多通道超声波流体测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种大口径直通式多通道超声波流体测量装置，涉及流体计量装置技术领域，包括管体和设置于管体的两端的连接法兰；管体的外周壁设置有安装孔组，安装孔组包括两个安装孔，每个安装孔均位于管体沿垂直于管体长度方向且远离另一对应安装孔的一侧的位置，其中一个安装孔位于管体的其中一端，另一安装孔位于管体的另一端，每个安装孔均沿管体的对应位置的径向贯穿设置；安装孔内插接有安装柱，安装柱靠近管体内部的一端设置有超声波换能器，位于任意一个安装柱的超声波换能器的发射端均超声波传播方向与位于另一安装柱的超声波换能器的接收端对齐。本申请有利于增大声程，以减小测量误差，提高检测精度。

Description

一种大口径直通式多通道超声波流体测量装置

技术领域

本申请涉及流体计量装置技术领域，尤其是涉及一种大口径直通式多通道超声波流体测量装置。

背景技术

流体计量装置是一种通过超声波换能器测算流体流量的计量装置，其原理是：当被测流体处于流动状态时，由超声波换能器发出的超声波脉冲在流体内的传播速度发生改变；超声波脉冲的传播速度的变化量和流体的运动速度有关。目前，可通过超声波脉冲在顺流和逆流传播时速度之差来反映流体的流速，以实现测量流体流速的目的；然后根据流体的横截面的大小，即可获得流体的流量。

相关技术中公开了一种直通式超声波计量装置，参照图1，包括管体1和固定于管体1的两端的连接法兰2；管体1的外周壁贯穿开设有两个安装孔11，两个安装孔11沿管体1的长度方向间隔设置且任意一个安装孔11均沿安装孔11自身的长度方向与另一安装孔11对齐；每个安装孔11内均插接有安装柱3，安装柱3靠近管体1的内部的一端的端壁固定安装有超声波换能器31。当流体由管体1的其中一端输入后，每个超声波换能器31均可接收由另一超声波换能器31发出的超声波脉冲，从而可获取超声波脉冲在顺流和逆流传播时的速度之差，即可获得被测流体的流量。

针对上述中的相关技术，两个超声波换能器之间在管体长度方向上的投影距离为声程L；声程L小将导致时差小，从而导致信噪比低，以致测量精度较低。增大对应的两个超声波换能器之间的距离，可以增大声程L，从而提高流量检测精度。安装孔与连接法兰之间需要预留一定的距离，以供拆装安装柱，从而可供检修超声波换能器，但是将导致对应的两个安装孔之间的距离较小，以致声程L较小，从而导致对流体流量的检测精度较低，故有待改善。

发明内容

本申请的目的是提供一种大口径直通式多通道超声波流体测量装置，以在增大声程，从而提高流量检测精度。

本申请提供的一种大口径直通式多通道超声波流体测量装置采用如下的技术方案：

一种大口径直通式多通道超声波流体测量装置，包括管体和设置于管体的两端的连接法兰；所述管体的外周壁设置有安装孔组，所述安装孔组包括两个安装孔，每个所述安装孔均位于管体沿垂直于管体长度方向且远离另一对应安装孔的一侧的位置，其中一个所述安装孔位于管体的其中一端，另一所述安装孔位于管体的另一端，每个所述安装孔均沿管体的对应位置的径向贯穿设置；所述安装孔内插接有安装柱，所述安装柱靠近管体内部的一端设置有超声波换能器，位于任意一个所述安装柱的超声波换能器的发射端均超声波传播方向与位于另一安装柱的超声波换能器的接收端对齐。

通过采用上述技术方案，安装孔沿管体的径向设置，在安装柱***或拔出安装孔的过程中，有利于减小安装柱与连接法兰接触的可能性，从而有利于缩小安装孔与位于同一端位置的连接法兰之间的间隔，以增大安装孔组中的两个安装孔之间沿管体的长度方向的距离，从而有利于增大声程，以减小测量误差，提高检测精度。

超声波换能器与安装柱相连，安装柱可支撑超声波换能器，有利于提高超声波换能器保持固定的稳定性，从而有利于减小超声波换能器因流体的流动而产生振动的可能性，从而有利于提高超声波换能器接收或发出信号的稳定性，因而，可靠性更高、检测精度更高。

可选的，所述安装孔的内侧壁沿安装孔的周向设置有支撑环，所述安装柱沿自身周向设置有密封环，所述密封环用于与支撑环背离管体的内部的一端的端壁抵接；所述管体设置有用于使密封环与支撑环抵紧的固定组件。

通过采用上述技术，固定组件使密封环与支撑环抵紧，以限制安装柱沿自身长度方向的移动，以供安装柱与管体固定，结构简单，便于拆装安装柱，从而便于检修或清理超声波换能器。

可选的，所述固定组件包括与安装孔插接配合的固定柱和沿安装孔的径向与管体滑移连接的固定杆；所述固定柱设置有用于与固定杆的一端插接配合的固定孔；所述固定柱用于与安装柱远离自身的超声波换能器的一端的端壁抵接。

通过采用上述技术方案，固定杆与固定孔插接配合，以限制固定柱沿安装孔的长度方向的移动，以供固定柱与安装柱保持抵接的状态，从而固定安装柱。

可选的，所述管体设置有用于驱动固定杆向固定柱方向移动的弹性驱动件。

通过采用上述技术方案，弹性驱动件对固定杆具有使固定杆向固定柱方向的作用力，以供固定杆与固定孔的底壁保持抵接的状态，从而有利于减小固定杆与固定孔脱离的风险，以提高固定柱固定的稳定性。

可选的，所述固定杆靠近安装孔的轴线的一端倾斜设置有驱动面，所述驱动面用于与固定柱靠近安装柱的一端的端壁抵接。

通过采用上述技术方案，固定柱***安装孔的过程中，固定柱可与驱动面抵接，固定杆可自动向远离安装孔的轴线的方向移动，以供固定柱向安装柱方向靠近；当固定柱与安装柱抵紧时，固定杆与固定孔对齐，弹性驱动件驱动固定杆自动***固定孔内，即可固定固定柱。

可选的，所述固定组件包括与安装孔的内侧壁螺纹连接的固定端盖，所述固定端盖用于与安装柱远离管体的内部的一端的端壁抵接。

通过采用上述技术方案，安装柱***安装孔内后，旋紧固定端盖即可使安装柱固定，操作简单、便捷。

可选的，所述支撑环与密封环之间设置有弹性密封环圈。

可选的，所述密封环设置有向支撑杆方向延伸的连接凸起，所述弹性密封环圈设置有与连接凸起插接配合的连接凹槽。

通过采用上述技术方案，弹性密封环圈可提高密封环与支撑环之间连接的密封性，从而可减小管体内的流体由安装孔处泄漏的风险。

可选的，所述安装孔的内侧壁沿安装孔的长度方向设置有定位槽，所述定位槽的内侧壁与管体的外周壁相连；所述安装柱设置有用于与定位槽滑移配合的定位凸起。

通过采用上述技术方案，定位凸起与定位槽配合，便于超声波换能器与对应的另一超声波换能器对齐，从而保证检测结果的精确度。

可选的，与所述管体的长度方向和安装孔的长度方向均垂直的方向为参考方向，位于同一组中的两个所述安装柱上的两个相互对齐的超声波换能器之间形成同一检测声道；所述安装孔组沿管体的周向依次均匀设置有两组；位于单个所述安装柱的超声波换能器沿参考方向依次设置有多个，其中一组安装柱对应的任意一个检测声道均位于另一组安装柱对应的相邻两个检测声道之间的位置。

通过采用上述技术方案，多组检测声道相互交错、配合形成多通道检测方式，以对位于不同层面的流体进行检测，从而有利于增大检测范围，进一步有利于提高检测精度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.安装孔沿管体的径向设置，在安装柱***或拔出安装孔的过程中，有利于减小安装柱与连接法兰接触的可能性，从而有利于缩小安装孔与位于同一端位置的连接法兰之间的间隔，以增大安装孔组中的两个安装孔之间沿管体的长度方向的距离，从而有利于增大声程，以减小测量误差，提高检测精度；

2.定位凸起与定位槽配合，便于超声波换能器与对应的另一超声波换能器对齐，从而保证检测结果的精确度；

3.多组检测声道相互交错、配合形成多通道检测方式，以对位于不同层面的流体进行检测，从而有利于增大检测范围，进一步有利于提高检测精度。

附图说明

图1是用于展示相关技术中一种直通式超声波计量装置的结构的剖视示意图。

图2是本申请一种大口径直通式多通道超声波流体检测装置的实施例1的整体结构示意图。

图3是用于展示超声波换能器安装位置的剖视示意图。

图4是用于展示检测声道相对于管***置的剖视示意图。

图5是图3中的A部放大图。

图6是用于展示本申请实施例2中的固定组件结构的剖视示意图。

图7是图6中的B部放大图。

图中，1、管体；11、安装孔；111、支撑环；112、定位槽；12、滑动孔；121、限位槽；1211、封堵柱；13、弹性驱动件；2、连接法兰；3、安装柱；31、超声波换能器；32、密封环；321、连接凸起；322、弹性密封环圈；3221、连接凹槽；33、安装面；34、定位凸起；4、固定组件；41、固定端盖；42、固定柱；421、固定孔；43、固定杆；431、限位环；432、驱动面。

具体实施方式

以下结合附图2-附图7，对本申请作进一步详细说明。

实施例1

一种大口径直通式多通道超声波流体测量装置，参照图2和图3，包括管体1和两个连接法兰2，其中一个连接法兰2与管体1的其中一端的外周壁焊接固定，另一连接法兰2与管体1的另一端的外周壁焊接固定。管体1的外周壁开设有安装孔11组，安装孔11组沿管体1的周向依次均匀开设有两组。每组中的安装孔11的数量均为两个，位于同一安装孔11组中的任意一个安装孔11均位于管体1沿垂直于管体1的长度方向且背离位于同一组中的另一安装孔11的一侧的位置；每个安装孔11均沿管体1对应位置的径向贯穿开设；位于同一组中的其中一个安装孔11位于管体1的其中一端，同一组中的另一安装孔11位于管体1的另一端。

参照图3，每个安装孔11的内侧壁均一体成型有支撑环111，支撑环111沿安装孔11的周向呈封闭的环形；支撑环111的内径大于安装柱3的外径。安装孔11内插设有安装柱3，安装柱3贯穿支撑环111；安装柱3的周壁一体成型有密封环32，密封环32沿安装柱3的周向呈环形，且密封环32的外径大于支撑环111的内径，以供支撑环111支撑密封环32。管体1设置有固定组件4，固定组件4用于固定安装柱3。

参照图3和图4，安装柱3靠近管体1的内部的一端倾斜开设有安装面33，安装面33位于安装柱3朝向位于同一组中的另一安装柱3的一侧；安装面33上通过螺钉固定安装有超声波换能器31。与管体1的长度方向和安装孔11的长度方向均垂直的方向为参考方向（图中C向）；其中一组中的单个安装柱3上安装的超声波换能器31的数量有一个，另一组中的单个安装柱3上安装的超声波换能器31的数量有两个，对应的两个超声波换能器31沿参考方向依次间隔设置。

参照图3和图4，同一组中的两个安装柱3上的超声波换能器31一一对应，每个超声波换能器31与对应的另一超声波换能器31沿管体1的长度方向对齐，且每个超声波换能器31的发射端均沿自身发出的超声波脉冲的传播方向与对应的另一超声波换能器31的接收端对齐；且对应的两个超声波换能器31之间形成检测声道，从而在管体1的内部形成三个检测声道（图中分别以X、Y、Z指示），三个检测声道沿参考方向依次设置。每组安装柱3对应的任意一个检测声道均位于另一组安装柱3对应的相邻两个检测声道之间的位置，以对位于不同层面的流体进行检测，从而有利于增大检测范围，提高检测精度。在另一实施例中，安装于每个安装柱3的超声波换能器31的数量也可以是四个或者五个或者更多个，对应的多个超声波换能器31沿参考方向依次间隔设置。

参照图3和图5，安装孔11的内侧壁沿安装孔11的长度方向开设有定位槽112，定位槽112的内侧壁与管体1的外周壁相连；安装柱3远离自身的超声波换能器31的一端的周壁焊接固定有定位凸起34，定位凸起34与定位槽112滑移配合，便于对应的超声波换能器31与位于同一组中的对应的另一超声波换能器31对齐，从而便于安装柱3的安装操作。

参照图3和图5，固定组件4包括固定端盖41，固定端盖41位于安装柱3远离管体1的外部的一侧，且固定端盖41的周壁与安装孔11的内周壁螺纹连接；旋紧固定端盖41，固定端盖41可与安装柱3的对应一端的端壁抵紧，即可固定安装柱3。

参照图5，密封环32朝向支撑环111方向的端壁一体成型有连接凸起321，连接凸起321沿密封环32的周向呈封闭的环形。密封环32与支撑环111之间设置有弹性密封环圈322，弹性密封环圈322包括橡胶圈；弹性密封环圈322靠近密封环32的一端的端壁一体成型有连接凹槽3221，连接凸起321与连接凹槽3221插接配合，以固定弹性密封环圈322，从而可供弹性密封环圈322充分填充于密封环32与支撑环111之间的间隙，以提高安装柱3与安装孔11的内周壁之间连接的密封性，减小管体1内的流体发生泄漏的风险。

本申请实施例的实施原理为：

流体在管体1内流动的过程中，相互对齐的两个超声波换能器31相互发射超声波脉冲，且相互接收超声波脉冲，从而可获得超声波在流体中沿逆流和顺流方向的传播速度差，以获得对应层面的流体的流速。多个检测声道相互配合，以对位于不同层面的流体进行检测，即可获得流体的实际流量，有利于提高精测精度。

安装孔11沿管体1的径向开设，且安装柱3沿安装孔11的长度方向移动，以拆装安装柱3，从而有利于减小安装柱3与连接法兰2之间发生接触的可能性，以便于减小安装孔11与位于对应一端的连接法兰2之间的间隔，从而可增大相互对齐的两个超声波换能器31之间的距离，以增大声程，从而有利于提高检测精度。

实施例2

本实施例与实施例1的区别之处在于：

参照图6和图7，固定组件4还包括固定柱42和固定杆43；固定柱42位于固定端盖41与安装柱3之间的位置，且固定柱42与固定端盖41朝向安装柱3方向的端壁一体成型连接、固定柱42的周壁与安装孔11的内侧壁贴合。安装孔11的内侧壁沿安装孔11的径向贯穿开设有滑动孔12，固定杆43与滑动孔12的内侧壁滑移连接；固定杆43的周壁一体成型有限位环431，滑动孔12的内侧壁开设有与限位环431滑移配合的限位槽121，限位槽121位于滑动孔12远离安装孔11的一端，且限位槽121的内侧壁与管体1的外周壁相连。

参照图7，限位槽121内设置有弹性驱动件13，弹性驱动件13包括弹簧；弹性驱动件13套设于固定杆43，且弹性驱动件13的其中一端与限位环431抵接；限位槽121的内周壁螺纹连接有封堵柱1211，封堵柱1211位于弹性驱动件13远离限位环的一侧，且弹性驱动件13远离限位环431的一端与封堵柱1211抵接。弹性驱动件13处于压缩状态，以供限位环431与限位槽121的底壁抵紧，并使固定杆43靠近安装孔11的一端外露。

参照图6和图7，固定杆43位于安装孔11的外部的一端开设有驱动面432，驱动面432呈半球形；固定柱42的周壁开设有固定孔421。将固定柱42***安装孔11内后，转动固定端盖41，固定端盖41带动固定柱42向安装柱3方向移动；当固定柱42与驱动面432抵接后，固定杆43自动向滑动孔12内移动，以供固定柱42继续向安装柱3方向移动；当固定柱42与安装柱3抵紧后，固定孔421与滑动孔12对齐，弹性驱动件13使固定杆43自动***固定孔421内，以限制固定柱42沿安装孔11的长度方向的移动，同时限制固定柱42沿安装孔11的长度方向的转动，从而有利于提高固定端盖41和安装柱3固定的稳定性。当需要拆卸固定端盖41时，用力转动固定端盖41，即可使固定杆43与固定孔421脱离，以将固定端盖41拆下。在另一实施例中，封堵柱1211也可以沿滑动孔12的长度方向贯穿开设通孔，以供固定杆43远离安装孔11的一端外露，以便于拉动固定杆43，以使固定杆43与固定孔421脱离。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大口径直通式多通道超声波流体测量装置，包括管体（1）和设置于管体（1）的两端的连接法兰（2）；其特征在于：所述管体（1）的外周壁设置有安装孔（11）组，所述安装孔（11）组包括两个安装孔（11），每个所述安装孔（11）均位于管体（1）沿垂直于管体（1）长度方向且远离另一对应安装孔（11）的一侧的位置，其中一个所述安装孔（11）位于管体（1）的其中一端，另一所述安装孔（11）位于管体（1）的另一端，每个所述安装孔（11）均沿管体（1）的对应位置的径向贯穿设置；所述安装孔（11）内插接有安装柱（3），所述安装柱（3）靠近管体（1）内部的一端设置有超声波换能器（31），位于任意一个所述安装柱（3）的超声波换能器（31）的发射端均超声波传播方向与位于另一安装柱（3）的超声波换能器（31）的接收端对齐。

2.根据权利要求1所述的大口径直通式多通道超声波流体测量装置，其特征在于：所述安装孔（11）的内侧壁沿安装孔（11）的周向设置有支撑环（111），所述安装柱（3）沿自身周向设置有密封环（32），所述密封环（32）用于与支撑环（111）背离管体（1）的内部的一端的端壁抵接；所述管体（1）设置有用于使密封环（32）与支撑环（111）抵紧的固定组件（4）。

3.根据权利要求2所述的大口径直通式多通道超声波流体测量装置，其特征在于：所述固定组件（4）包括与安装孔（11）插接配合的固定柱（42）和沿安装孔（11）的径向与管体（1）滑移连接的固定杆（43）；所述固定柱（42）设置有用于与固定杆（43）的一端插接配合的固定孔（421）；所述固定柱（42）用于与安装柱（3）远离自身的超声波换能器（31）的一端的端壁抵接。

4.根据权利要求3所述的大口径直通式多通道超声波流体测量装置，其特征在于：所述管体（1）设置有用于驱动固定杆（43）向固定柱（42）方向移动的弹性驱动件（13）。

5.根据权利要求4所述的大口径直通式多通道超声波流体测量装置，其特征在于：所述固定杆（43）靠近安装孔（11）的轴线的一端倾斜设置有驱动面（432），所述驱动面（432）用于与固定柱（42）靠近安装柱（3）的一端的端壁抵接。

6.根据权利要求2所述的大口径直通式多通道超声波流体测量装置，其特征在于：所述固定组件（4）包括与安装孔（11）的内侧壁螺纹连接的固定端盖（41），所述固定端盖（41）用于与安装柱（3）远离管体（1）的内部的一端的端壁抵接。

7.根据权利要求2所述的大口径直通式多通道超声波流体测量装置，其特征在于：所述支撑环（111）与密封环（32）之间设置有弹性密封环圈（322）。

8.根据权利要求7所述的大口径直通式多通道超声波流体测量装置，其特征在于：所述密封环（32）设置有向支撑杆方向延伸的连接凸起（321），所述弹性密封环圈（322）设置有与连接凸起（321）插接配合的连接凹槽（3221）。

9.根据权利要求1所述的大口径直通式多通道超声波流体测量装置，其特征在于：所述安装孔（11）的内侧壁沿安装孔（11）的长度方向设置有定位槽（112），所述定位槽（112）的内侧壁与管体（1）的外周壁相连；所述安装柱（3）设置有用于与定位槽（112）滑移配合的定位凸起（34）。

10.根据权利要求1所述的大口径直通式多通道超声波流体测量装置，其特征在于：与所述管体（1）的长度方向和安装孔（11）的长度方向均垂直的方向为参考方向，位于同一组中的两个所述安装柱（3）上的两个相互对齐的超声波换能器（31）之间形成同一检测声道；所述安装孔（11）组沿管体（1）的周向依次均匀设置有两组；位于单个所述安装柱（3）的超声波换能器（31）沿参考方向依次设置有多个，其中一组安装柱（3）对应的任意一个检测声道均位于另一组安装柱（3）对应的相邻两个检测声道之间的位置。