CN204988388U - 超声波流量计的计量管段结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声波流量计的计量管段结构，属于仪表设计技术领域；所述计量管段结构包括管体，所述管体设置有用于超声波测量组件安装的安装位，管体上还设置有用于管径转换的转接头；本实用新型的超声波流量计的计量管段结构，通过计量管段管体上的用于管径转换的转接头来避免需根据不同的安装管径来设计计量管段管体的管径，克服了因计量管段管径规格不同而导致的超声波流量计规格繁多的缺点，达到降低设计难度和提高装配精度目的，也达到提高不同管径的计量管段通用性的目的。

Description

超声波流量计的计量管段结构

技术领域

本实用新型涉及一种自动化仪表的结构，特别是一种超声波流量计的计量管段结构，属于仪表设计技术领域。

背景技术

超声流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。根据检测原理的不同，括超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。

超声流量计一般是根据不同的安装管径来设计计量管段管体的管径，这样的方式导致了计量管段管径规格繁多。由于超声波流量计对设计精度和装配精度要求较高，计量管段管径规格较多给流量计精度设计和装配精度带来不利影响，同时也对不同管径计量管段与安装管体间的通用性和兼容性带来问题。

另外，超声波的测量过程和测量原理要求超声波测量组件在计量管段上应具有较高的安装精度，同时计量管段也应当具备较好的机械耐久性，以保证计量管段机械结构的可靠，不因为计量管段的冷热、外力或老化变形而对超声波测量组件计量的准确性产生不利影响。因此传统的超声波流量计的计量管段的管体一般采用金属材质制成，以保证其结构上可靠。

但在某些特殊安装环境中，例如不宜采用金属作为计量管段的环境中，或者要求计量管段具有较轻的体积，再或者需要一种成本更加低廉的计量管段设计，塑料材质的管体用作超声波流量计的计量管段是一种较优的选择。但塑料材质管体有存在计量管段的冷热、外力或老化变形而对超声波测量组件的计量准确性产生不利影响的因素，使得传统的单一塑料管体用做超声波流量计的计量管段受到限制。

除上述以外，为了避免传统传播速度差法对超声波流量计测量造成误差，出现了一种在过流通道（计量管段）内装设反射体的设计方案：在管体内设置有两块呈45度角相对设置的反射体，位于上方管体的超声波信号传感器发送超声波信号至第一块反射体，通过其反射达到第二块反射体，再经一次反射后被上方的超声波传感器所接收，完成一次测量，其过程如图1所示意，形成一种“u”型的安装方式和传输路径。这样的通过反射体反射设计能够有效的避免传统方法中依靠管壁反射而造成超声波信号的自身干扰、方向性差、强度低等缺点。

但是，上述的超声波流量计“u”型的安装方式和传输路径造成了管体内部2块反射体对水流造成一定程度上的扰动，反射体的结构对水流特性产生一定的影响。同时这种设计思路下传输路径较为复杂，2个反射体的安装和定位较为困难，在表体装配中对装配精度要求较高。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种超声波流量计的计量管段结构设计，通过计量管段的设计来避免需根据不同的安装管径来设计不同计量管段管体的管径，从而导致的计量管段管径规格繁多的缺点，达到降低设计难度和提高装配精度目的，也达到提高不同管径计量管段与装配管道间装配的通用性。

本实用新型采用的技术方案如下：

超声波流量计的计量管段结构，包括管体，所述管体设置有用于超声波测量组件安装的安装位，管体上还设置有用于管径转换的转接头。

进一步的，所述转接头与管体为整体结构。或者，所述转接头与管体以可拆卸的方式连接。

进一步的，所述管体采用塑料材质制成，管体上设置有用于塑料材质管体加强的管体加强层。所述管体加强层采用强度和硬度大于塑料材质管体的材质制成，以起到加强管体的作用。

进一步的，所述管体加强层采用金属材质制成，所述管体和管体加强层是注塑而成的整体结构。

进一步的，所述管体的DN为15mm-200mm。

进一步的，所述用于超声波测量组件安装的安装位包括第一传感器安装位和第二传感器安装位，与所述第一传感器安装位和第二传感器安装位所对应位置的管体上设置有1个用于超声波信号反射体安装的反射体安装位。通过在第一传感器安装位和第二传感器安装位相对应的位置设置1个且仅有1个反射体安装位，形成第一传感器安装位-反射体安装位-第二传感器安装位的超声波传输路径，来实现流体流量的计量。

进一步的，所述反射体安装位位于第一传感器安装位和第二传感器安装位连线的中垂线上。

进一步的，还包括位于反射体安装位的反射体，所述反射体的反射面与管体的轴向相平行。

进一步的，所述反射体安装位所在位置的管体外壁设置有可拆卸的盖体。

进一步的，还包括位于第一传感器安装位和第二传感器安装位的超声波传感器，所述超声波传感器包括超声波发射单元和超声波接收单元。

进一步的，所述管体上还设置有阀门，所阀门与管体是注塑而成的整体结构，所述阀门的阀体上设置有阀体加强层。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的超声波流量计的计量管段结构，通过计量管段管体上的用于管径转换的转接头来避免需根据不同的安装管径来设计计量管段管体的管径，克服了因计量管段管径规格不同而导致的超声波流量计规格繁多的缺点，达到降低设计难度和提高装配精度目的，也达到提高不同管径计量管段与装配管道间装配的通用性的目的；

2、本实用新型的超声波流量计的计量管段结构，通过在计量管段的管体设置用于塑料材质管体加强的管体加强层，来实现塑料材质用于超声波流量计的计量管段制作的目的，在保证超声波流量计的计量管段的可靠性基础上，能够替代传统的金属材质计量管段；

3、本实用新型的超声波流量计的计量管段结构，所述管体上仅设置有且仅有1个反射体安装位，相比于“u”型传输路径和安装方式所具有的2个反射体，有效的减小了反射体对管体内流体的干扰，为测量准确性打下基础；与“u”型传输路径和安装方式的超声波流量计相比，由于减少了反射体的数量，而消除了两个反射体、两个传感器间装配角的精确适配要求，因此本实用新型具有对反射体、传感器间装配精度要求较低的优点。

附图说明

图1是本实用新型的超声波流量计的计量管段结构示意图；

图2是现有的超声波流量计的计量管段的安装结构示意图；

图3是本实用新型的超声波流量计的计量管段的安装结构示意图之一；

图4是本实用新型的超声波流量计的计量管段的安装结构示意图之二；

图5是本实用新型的超声波流量计的计量管段的安装结构示意图之三；

图6是本实用新型的超声波流量计的计量管段的安装结构示意图之四；

图7是本实用新型的管体与管体加强层结合示意图之一；

图8是本实用新型的管体与管体加强层结合示意图之二；

图9是本实用新型的管体与管体加强层结合示意图之三；

图10是本实用新型的管体与管体加强层结合示意图之四。

图中标记：1-管体、1a-管体加强层、2-第一传感器安装位、3-第二传感器安装位、4-反射体安装位、5-盖体、6-超声波传感器、7-反射体、8-阀门、8a-阀体、8b-阀体加强层、9-转接头。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

本实用新型的超声波流量计的计量管段结构，如图1所示。计量管段包括管体1，所述管体1设置有用于超声波测量组件安装的安装位，管体1端部设置有用于管径转换的转接头9。所述转接头9与管体1可以一体成型而成，也可以可拆卸的方式连接，可拆卸连接方式包括如图1所示的螺纹连接，或者法兰连接（未示意出）。

本实用新型的超声波流量计的计量管段结构，通过计量管段管体上的用于管径转换的转接头9来避免需根据不同安装管径来设计计量管段管体的管径，克服了因计量管段管径不同而导致的超声波流量计规格繁多的缺点，达到降低设计难度和提高装配精度目的，也达到提高不同管径计量管段与装配管道间装配的通用性的目的。本实施例中，图2至图6省略了转接头9的示意，其与如图1原理和结构相类似，并不影响本领域技术人员对转接头9设置的理解。

本实施例中，所述管体的DN为15mm-200mm可选。转接头9可根据使用需求转接成管径较大或较小的管径。

本实施例中，转接头9与管体1采用螺纹可拆卸连接。

管体1、转接头9可采用金属或者塑料材质制成。本实施例中所述管体1采用塑料材质制成，管体1上设置有用于塑料材质管体加强的管体加强层1a，如图1、图3、图4、图5和图6所示。所述管体加强层1a采用强度和硬度大于塑料材质管体的材质制成，以起到加强管体的作用，进一步的该管体加强层1a采用金属材质制成，如不锈钢或碳钢等材质。较优的所述管体1和管体加强层1a是注塑而成的整体结构，以保证两组件的整体性。

图7至图10表示了管体1与管体加强层1a的几种具体结合示意图：图7中管体加强层1a贴合于管体1的内壁；图8中管体加强层1a嵌合于管体1的内壁上且内表面相齐平；图9中管体加强层1a完全嵌设于管体1内部；图10中管体加强层1a贴合于管体1的外壁；与图8相类似，管体加强层1a也可嵌合于管体1的外壁上且外表面相齐平。

本实用新型的超声波流量计的计量管段结构，通过在计量管段的管体1设置用于塑料材质管体加强的管体加强层1a，来实现塑料材质用于超声波流量计的计量管段制作的目的，在保证超声波流量计的计量管段的可靠性基础上，能够替代传统的金属材质计量管段。

所述用于超声波测量组件安装的安装位可按照常规原理或安装方式的超声波流量计设计。

如图2所示，其表示一种现有播速度差法为基础的采用在过流通道（计量管段）内装设反射体4的设计方案，在管体内设置有两块呈45度角相对设置的反射体4，位于上方管体的超声波传感器6发送超声波信号至第一块反射体4，通过其反射达到第二块反射体4，再经一次反射后被上方的超声波传感器6所接收，完成一次测量。所述反射体7一般采用金属合金制成，其反射表面经过精细加工，对超声波反射效果很好。

本实用新型的超声波流量计的计量管段结构，其用于超声波测量组件安装的安装位还可以如图3、图4、图5和图6所示，包括管体1，管体1上设置有用于超声波传感器安装的第一传感器安装位2和第二传感器安装位3，与所述第一传感器安装位2和第二传感器安装位3所对应位置的管体1上设置有1个用于超声波信号反射体安装的反射体安装位4，用以形成第一传感器安装位-反射体安装位-第二传感器安装位的超声波传输路径。

本实用新型的1个反射体安装位4，在管体1上具有如下的设置方式：

（1）如3所示，第一传感器安装位2和第二传感器安装位3位于管体1的同一侧，反射体安装位4位于相对的另一侧，反射体安装位4位于第一传感器安装位2和第二传感器安装位3连线的中垂线上；

（2）如图4所示，第一传感器安装位2和第二传感器安装位3位于管体1的同一侧，反射体安装位4位于相对的另一侧，反射体安装位4位于第一传感器安装位2和第二传感器安装位3之间对应管体1的位置上，但反射体安装位4不位于第一传感器安装位2和第二传感器安装位3连线的中垂线上；

（3）如图5所示，第一传感器安装位2和第二传感器安装位3位于管体1的同一侧，反射体安装位4位于相对的另一侧，反射体安装位4位于第一传感器安装位2和第二传感器安装位3之外对应管体1的位置上；

（4）如图6所示，第一传感器安装位2和第二传感器安装位3分别位于管体1的不同侧，反射体安装位4位于第一传感器安装位2或第二传感器安装位3所在侧管体1上。

上述设置方式（1）、（2）和（4）则详细描述了反射体安装位4位于第一传感器安装位2和第二传感器安装位3之间对应管体1的位置上的示意图。

基于上述计量管段结构的基本设计思想，本实用新型作为计量功能的进一步实现，超声波流量计的计量管段结构还包括位于反射体安装位4的反射体7，位于第一传感器安装位2和第二传感器安装位3的超声波传感器6，以形成第一传感器安装位-反射体安装位-第二传感器安装位的超声波传输路径。超声波传感器6和反射体7的安装角度可以根据入射、反射规律进行适应性调整。如图2、图3、图4和图5所示，其中的虚线表示超声波传播的路径。

在本实用新型中，所述超声波传感器6包括超声波发射单元和超声波接收单元，实现传感器的超声波发送和接受之功能，以实现管体1内第一传感器安装位-反射体安装位-第二传感器安装位间顺流和逆流的双向信号传输，以提高测量准确度。

为了提高信号传输的准确性，同时降低计量管段的安装复杂程度，作为上述设计方式中较优的方式：第一传感器安装位2和第二传感器安装位3位于管体1的同一侧，反射体安装位4位于相对的另一侧，反射体安装位4位于第一传感器安装位2和第二传感器安装位3连线的中垂线上，反射体7的反射面与管体1的轴向相平行的安装形式，这样可以实现反射体7在管道内的垂直安装，便于保证安装的精确度和便利性，如图1和图3所示。

为了提高反射体7安装的便利，所述反射体安装位4所在位置的管体1外壁设置有可拆卸的盖体5，反射体7可通过打开盖体5后，通过管体1上的安装孔进行安装。

另外，本实施例在管体1上设置有阀门8，所述阀门8与管体1是注塑而成的整体结构。为了进一步保证阀门的可靠性，所述阀门8的阀体8a上设置有阀体加强层8b，如图1所示。阀体加强层8b作用原理和设置方式与本实施例中管体加强层1a相同。

本实用新型的超声波流量计的计量管段结构，管体上仅设置有且仅有1个反射体安装位，相比于“u”型传输路径和安装方式所具有的2个反射体，有效的减小了反射体对管体内流体的干扰，为测量准确性打下基础；与“u”型传输路径和安装方式的超声波流量计相比，由于减少了反射体的数量，而消除了两个反射体、两个传感器间装配角的精确适配要求，因此本实用新型兼具对反射体、传感器间装配精度要求较低的优点；另外，反射体安装位位于第一传感器安装位和第二传感器安装位连线的中垂线上，或者反射体的反射面与管体的轴向相平行，则大大降低了反射体的安装精度要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.超声波流量计的计量管段结构，其特征在于：包括管体（1），所述管体（1）设置有用于超声波测量组件安装的安装位，管体（1）上还设置有用于管径转换的转接头（9）。

2.如权利要求1所述的超声波流量计的计量管段结构，其特征在于：所述管体（1）采用塑料材质制成，管体（1）上设置有用于塑料材质管体加强的管体加强层（1a）。

3.如权利要求2所述的超声波流量计的计量管段结构，其特征在于：所述管体加强层（1a）采用金属材质制成，所述管体（1）和管体加强层（1a）是注塑而成的整体结构。

4.如权利要求1所述的超声波流量计的计量管段结构，其特征在于：所述管体（1）的DN为15mm-200mm。

5.如权利要求1所述的超声波流量计的计量管段结构，其特征在于：所述用于超声波测量组件安装的安装位包括第一传感器安装位（2）和第二传感器安装位（3），与所述第一传感器安装位（2）和第二传感器安装位（3）所对应位置的管体（1）上设置有1个用于超声波信号反射体安装的反射体安装位（4）。

6.如权利要求5所述的超声波流量计的计量管段结构，其特征在于：所述反射体安装位（4）位于第一传感器安装位（2）和第二传感器安装位（3）连线的中垂线上。

7.如权利要求5所述的超声波流量计的计量管段结构，其特征在于：还包括位于反射体安装位（4）的反射体（7），所述反射体（7）的反射面与管体（1）的轴向相平行。

8.如权利要求5所述的超声波流量计的计量管段结构，其特征在于：所述反射体安装位（4）所在位置的管体（1）外壁设置有可拆卸的盖体（5）。

9.如权利要求5所述的超声波流量计的计量管段结构，其特征在于：还包括位于第一传感器安装位（2）和第二传感器安装位（3）的超声波传感器（6），所述超声波传感器（6）包括超声波发射单元和超声波接收单元。

10.如权利要求1所述的超声波流量计的计量管段结构，其特征在于：所述管体（1）上还设置有阀门（8），所阀门（8）与管体（1）是注塑而成的整体结构，所述阀门（8）的阀体（8a）上设置有阀体加强层（8b）。