CN206656770U - 降噪整流结构及其构成的超声波流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种降噪整流结构，包括管结构，所述管结构内部设有一级多孔结构、二级多孔结构，所述一级多孔结构为泡沫金属构成的多孔结构，所述二级多孔结构为由蜂窝铝芯构成的多孔结构。本实用新型能够完全替代现有超声波流量计前后设置的直管段，大大缩小了超声波流量计的安装体积，消除了现有技术中超声波流量计存在的信号漂移的问题，有效地将气体流量测量相对误差控制在1％以内。本实用新型还提供了一种由上述降噪整流结构构成的超声波流量计。

Description

降噪整流结构及其构成的超声波流量计

技术领域

本实用新型涉及气体计量设备技术领域，具体而言，涉及降噪整流结构及其构成的超声波流量计。

背景技术

超声波流量计是以“速度差法”为原理，测量圆管内流体流量的仪表。它采用了先进的多脉冲技术、信号数字化处理技术及纠错技术，使流量仪表更能适应工业现场的环境，计量更方便、经济、准确。产品达到国内外先进水平，可广泛应用于石油、化工、冶金、电力、给排水等领域。超声波流量计是流体计量发展的大趋势。

超声波流量计是一种非接触式仪表，它既可以测量大管径的介质流量也可以用于不易接触和观察的介质的测量。超声波流量计在使用时需要采集数据信号，所以信号的稳定对它测量的精度就有很大影响，所以他存在一个缺点：气体流动的时候会经过多个弯头、变径、过滤器等容易改变气流方向的流体时，就会产生旋转、运动不规则的气流将会影响信号采集，导致测量精度差。故要求超声波流量计前后分别有至少10D和5D的直管段，当经过一定比例的前后直管段时，气流会按照同管段同一方向流动，逐步校正成规则气流，达到计量准确的目的。然而，超声波流量计前后采用足够长的直管段固然有助于信号采集，但是有时候为了减小超声波流量计的安装体积，往往通过在直管段上加设整流板，从而可以一定程度缩短超声波流量计前后直管段。现有技术中采用普通整流板的超声波流量计达不到理想的整流效果，整流效果不好容易出现计时误差，很难获取到稳定的信号。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供降噪整流结构及其构成的超声波流量计，以解决现有技术中超声波流量计难以获取稳定信号的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种降噪整流结构，包括管结构，所述管结构内部设有一级多孔结构、二级多孔结构，所述一级多孔结构为泡沫金属构成的多孔结构，所述二级多孔结构为由蜂窝铝芯构成的多孔结构。上述通过一级降噪整流结构能够实现降噪的同时对进入的气体进行预先整流，二级整流结构能够对预先整流之后的气体进行再次整流，在上述特定结构条件下能够实现先降噪整流，后再次整流的效果，并且能够完全替代现有超声波流量计前后设置的直管段，大大缩小了超声波流量计的安装体积，消除了现有技术中超声波流量计存在的计时误差，从而解决其信号漂移的问题，有效地将气体流量测量相对误差控制在1％以内。泡沫状孔孔径小，能够实现小孔降噪，并对气流起到一定整流效果，但是气体通过小孔后的流向是不一致的，整流效果还达不到理想的效果；蜂窝状气孔较规则，对整流效果好，将上述两者结合，能够达到理想的降噪整流效果，在孔径上泡沫状孔的孔径自然小于蜂窝状气孔的孔径，考虑到本实用新型在安装空间上越小越好，上述一级降噪整流结构与二级整流结构在设置位置上安装紧凑，两者可以紧贴设置。

进一步地，一级多孔结构的孔径为1-5mm，壁厚为10-15mm。所述一级多孔结构为泡沫金属构成的多孔结构。泡沫金属气孔率能够达到90％以上，是具有一定强度和刚度的多孔金属。含有泡沫状气孔的金属材料与一般烧结多孔金属相比，泡沫金属的气孔率更高孔隙直径可达至毫米级。考虑防锈，我们选择了泡沫铜、泡沫铝、泡沫镍来进行测试泡沫铝及其合金质轻，具有吸音、隔热、减振、吸收冲击能和电磁波等特性。

进一步地，所述一级多孔结构可以为泡沫铜、泡沫铝、泡沫镍中的一种泡沫金属构成的多孔结构。所述二级多孔结构为蜂窝铝芯。铝蜂窝芯是由多层铝箔粘合，叠压，然后拉伸展开成规则的正六边形蜂窝芯子。铝蜂窝芯具有尖锐、清晰的孔壁，没有毛刺，适合高质量的芯对面材的粘接及其它用途。蜂窝板芯层为六边形铝蜂窝结构，相互牵制的密集蜂窝有如许多小工字梁，可分散承担来自面板方向的压力，使板受力均匀，保证了面板在较大面积时仍能保持很高的平整度。另外，空心蜂窝还能大大减弱板体的热膨胀性。铝蜂窝芯材的供货形式分为铝蜂窝叠块、铝蜂窝芯条及拉伸后的铝蜂窝芯块。

进一步地，所述二级多孔结构的孔径为4-10mm，壁厚为15-30mm。

进一步地，所述管结构的内壁设有一周供二级整流结构安装的台阶结构，所述一级降噪整流结构通过压紧结构将二级整流结构压紧于台阶结构处。

进一步地，所述压紧结构包括压板以及固定压板的螺栓结构。

进一步地，所述一级多孔结构与所述二级多孔结构紧挨设置。

为了实现上述目的，本实用新型还提供了一种由上述降噪整流结构构成的超声波流量计，包括超声波流量计主体以及设置于超声波流量计主体进气口处的降噪整流结构，所述降噪整流结构采用上述降噪整流结构。

本实用新型中的降噪整流结构在超声波流量计上安装时，既可以内置于超声波流量计内部，也可以与超声波流量计外接，两种结构都能实现通过一级降噪整流结构能够实现降噪的同时对进入的气体进行预先整流，一级降噪整流结构设置的二级整流结构能够对马上对预先整流之后的气体进行再次整流，在上述特定结构条件下能够实现先降噪整流，后再次整流的效果，并且能够完全替代现有超声波流量计前后设置的直管段，大大缩小了超声波流量计的安装体积，消除了现有技术中超声波流量计存在的信号漂移的问题，有效地将气体流量测量相对误差控制在1％以内。

进一步地，降噪整流结构与超声波流量计外接时，所述管结构为外接于超声波流量计主体进气口端的接管。

进一步地，降噪整流结构内置于超声波流量计内部时，所述管结构为超声波流量计阀体。

可见，本实用新型能够完全替代现有超声波流量计前后设置的直管段，大大缩小了超声波流量计的安装体积，消除了现有技术中超声波流量计存在的信号漂移的问题，有效地将气体流量测量相对误差控制在1％以内。本实用新型适合于气体流量测量技术领域，尤其适用于在超声波流量计上的应用。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为降噪整流结构内置时本实用新型超声波流量计的结构示意图。

图2为降噪整流结构内置时本实用新型降噪整流结构的结构示意图。

图3为降噪整流结构外置时本实用新型超声波流量计的结构示意图。

图4为降噪整流结构外置时本实用新型降噪整流结构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：

(1)本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

(2)下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

(3)关于对本实用新型中术语的说明。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“一级”、“二级”等是用于区别容易引起混同的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。术语“具有强度”是指具有在外力的作用下抵抗破坏的能力，本实用新型中的一级多孔结构、二级多孔结构能够在气流不断经过地情况下抵抗气体经过形成的压力，保持其原有形态不变。术语“相对误差”为测试出的流量与标准标定装置之间的误差。国家标准中超声波流量计的精度要求将上述气体流量测量相对误差控制在1.0级。其中术语“孔径”是指的一般孔隙的平均直径。

降噪整流结构，包括管结构，所述管结构内部设有一级多孔结构2、二级多孔结构3，所述一级多孔结构2为泡沫金属构成的多孔结构，所述二级多孔结构3为由蜂窝铝芯构成的多孔结构。

一级多孔结构2的孔径为1-5mm，壁厚为10-15mm。

所述一级多孔结构2为泡沫金属构成的多孔结构。

所述一级多孔结构2可以为泡沫铜、泡沫铝、泡沫镍中的一种泡沫金属构成的多孔结构。

所述二级多孔结构3为蜂窝铝芯。

所述二级多孔结构3的孔径为4-10mm，壁厚为15-30mm。

所述管结构的内壁设有一周供二级多孔结构3安装的台阶结构，所述一级多孔结构2通过压紧结构将二级多孔结构3压紧于台阶结构处。

所述压紧结构包括压板4以及固定压板4的螺栓结构。

所述一级多孔结构2与所述二级多孔结构3紧挨设置。

超声波流量计，包括超声波流量计主体以及设置于超声波流量计主体进气口处的降噪整流结构，所述降噪整流结构采用上述降噪整流结构。

所述管结构为外接于超声波流量计主体进气口的接管A。

所述管结构为超声波流量计阀体B。

图1为降噪整流结构内置时本实用新型超声波流量计的结构示意图。如图1所示，降噪整流结构内置时本实用新型超声波流量计包括超声波流量计主体以及与超声波流量计主体相连的接管A，所述超声波流量计主体包括超声波流量计阀体B、设置于超声波流量计阀体B上的流量计表体5以及设置于超声波流量计阀体B上的换能器7。

图2为降噪整流结构内置时本实用新型降噪整流结构的结构示意图。如图2所示，所述接管A包括接管主体1以及设置于接管主体1两端的法兰，所述接管主体11的进气口端内壁设有接管台阶结构12，从接管主体1的进气口端依次设有压板4、一级多孔结构2、二级多孔结构3，其中一级多孔结构2为泡沫金属构成的板状多孔结构，二级多孔结构3为蜂窝铝芯构成的板状多孔结构，所述压板4通过螺栓结构与进气口端法兰11相连，在拧紧所述螺栓结构时压板4将上述一级多孔结构2和二级多孔结构3压紧在接管台阶结构12上。所述接管主体1为短管。

结合图1和图2，所述超声波流量计阀体B包括管状阀主体6以及设置于管状阀主体6两端的法兰，所述接管主体1的出气口端法兰13通过螺栓130与管状阀主体6进气口端法兰61相连，之后通过螺母610拧紧，由此构成超声波流量计整体。

图3为降噪整流结构外置时本实用新型超声波流量计的结构示意图。如图3所示，降噪整流结构外置时本实用新型超声波流量计包括超声波流量计阀体B、设置于超声波流量计阀体B上的流量计表体5以及设置于超声波流量计阀体B上的换能器7。

如图4所示，所述超声波流量计阀体B包括管状阀主体6以及设置于管状阀主体6两端的法兰，所述管状阀主体6的进口端的内壁设有阀体台阶结构62，所述管状阀主体6的进口端依次设有压板4、一级多孔结构2、二级多孔结构3，其中一级多孔结构2为泡沫金属构成的板状多孔结构，二级多孔结构3为蜂窝铝芯构成的板状多孔结构，所述压板4通过螺栓结构与阀体进气口端法兰61相连，在拧紧所述螺栓结构时压板4将上述一级多孔结构2和二级多孔结构3压紧在阀体台阶结构62上。泡沫金属能够使得一级多孔结构2孔隙率＞90％。

上述将降噪整流结构外置时的超声波流量计在体积上相比于将降噪整流结构内置时的超声波流量计略大，两者在使用效果上没有明显差别。

以下通过不同结构的超声波流量计的标定试验对本实用新型作进一步说明。上述试验包括实施例1-3，对比例1-24。

超声波流量计的标定试验是通过将超声波流量计与负压标定装置相连进行标定，标定方法为现有技术中的标定方法，在此不做赘述，在上述试验中统一采用-250pa的负压进行标定。

在上述试验中实施例1-3的降噪整流结构按照气体先经过壁厚为10mm，孔径为2mm的泡沫铜多孔板状结构，后经过壁厚为15mm，孔径为6mm的蜂窝铝芯多孔板状结构的先后次序安装；对比例1-3与实施例1-3在结构上的区别为对比例1-3的超声波流量计主体前后不设置降噪整流结构；对比例4-6与实施例1-3在结构上的区别为对比例4-6的降噪整流结构采用超声波流量计主体前部设置10D的直管段，后部设置5D的直管段；对比例7-9与实施例1-3在结构上的区别为对比例7-9的降噪整流结构按照气体只经过壁厚为5mm，孔径为10mm的蜂窝铝芯多孔板状结构安装；对比例10-12与实施例1-3在结构上的区别为对比例10-12的降噪整流结构按照气体只经过壁厚为15mm，孔径为10mm的蜂窝铝芯多孔板状结构安装；对比例13-15与实施例1-3在结构上的区别为对比例13-15的降噪整流结构按照气体只经过壁厚为15mm，孔径为6mm的蜂窝铝芯多孔板状结构安装；对比例16-18的降噪整流结构按照气体只经过壁厚为10mm，孔径为2mm的泡沫铜多孔板状结构安装；对比例18-21的降噪整流结构按照气体只经过壁厚为10mm，孔径为1mm的泡沫铜多孔板状结构安装；对比例22-24的降噪整流结构按照气体先经过壁厚为15mm，孔径为6mm的蜂窝铝芯多孔板状结构，后经过壁厚为10mm，孔径为2mm的泡沫铜多孔板状结构安装。对比例25-27与实施例1-3在结构上的区别为对比例25-27的一级多孔结构的孔径＜1mm，壁厚＜10mm；二级多孔结构的孔径＜4mm，壁厚＜15mm。对比例28-30与实施例1-3在结构上的区别为对比例25-27的一级多孔结构的孔径＞5mm，壁厚＞15mm；二级多孔结构的孔径＞10mm，壁厚＞30mm。

具体试验见下表1。

表1

由上表可知，只有实施例1-3在各测试压力下的相对误差完全控制在1.0％以内，由此消除了现有技术中超声波流量计存在的信号漂移的问题，有效地将气体流量测量相对误差控制在1％以内，同时实施例1-3中的降噪整流结构能够完全替代现有超声波流量计前后设置的直管段，大大缩小了超声波流量计的安装体积，其气体整流效果明显优于现有技术中超声波流量计前后设置直管段的结构。通过实施例1-3与对比例7-24可知，只有采取本实用新型中降噪整流结构的安装结构以及安装顺序才能够达到上述理想的整流效果。上述试验中的泡沫铜可以替换为泡沫铝、泡沫镍，与实施例1-3在气体整流效果上没有明显区别。

对上述实用新型实施例1-3继续进行降噪试验，先在超声波流量计前后使用麦克风在管道内气体静止时测试背景噪音，然后通过测试噪音频率在200KHz时的衰减量，噪音衰减量可以达到15分贝。上述本实用新型实施例1-3经过试验证明，能够有效降低气体流通过程中产生的噪音，能够先通过泡沫金属多孔板状结构的降噪整流结构实现降噪的同时对进入的气体进行预先整流，之后设置的蜂窝铝芯多孔板状结构能够马上对预先整流降噪之后的气体进行再次整流，由此达到优异的降噪整流效果。

除此之外，本实用新型具体实施方式中作为一级多孔结构的泡沫铜多孔板状结构的孔径还可以选择1mm、1.5mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3.0mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm等规格，壁厚可以选择10.5mm、11mm、11.5mm、12mm、12.5mm、13mm、13.5mm、14mm、14.5mm、15mm等规格；作为二级多孔结构的蜂窝铝芯多孔板状结构的孔径可以选择4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.1mm、6.2mm、6.3mm、6.4mm、6.5mm、6.6mm、6.7mm、6.8mm、6.9mm、7.0mm、7.1mm、7.2mm、7.3mm、7.4mm、7.5mm、7.6mm、7.7mm、7.8mm、7.9mm、8.0mm、8.5mm、9mm、9.5mm、10mm等规格，壁厚可以选择16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、29mm、30mm等规格，上述规格可以任意组合同样能够达到上述本实用新型的使用效果。

Claims (10)

1.降噪整流结构，包括管结构，其特征在于，所述管结构内部设有一级多孔结构(2)、二级多孔结构(3)，所述一级多孔结构(2)为泡沫金属构成的多孔结构，所述二级多孔结构(3)为由蜂窝铝芯构成的多孔结构。

2.如权利要求1所述的降噪整流结构，其特征在于，一级多孔结构(2)的孔径为1-5mm，壁厚为10-15mm。

3.如权利要求1所述的降噪整流结构，其特征在于，所述一级多孔结构(2)为泡沫铜、泡沫铝、泡沫镍中的一种泡沫金属构成的多孔结构。

4.如权利要求1所述的降噪整流结构，其特征在于，所述二级多孔结构(3)的孔径为4～10mm，壁厚为15～30mm。

5.如权利要求1所述的降噪整流结构，其特征在于，所述管结构的内壁设有一周供二级多孔结构(3)安装的台阶结构，所述一级多孔结构(2)通过压紧结构将二级多孔结构(3)压紧于台阶结构处。

6.如权利要求5所述的降噪整流结构，其特征在于，所述压紧结构包括压板(4)以及固定压板(4)的螺栓结构。

7.如权利要求1所述的降噪整流结构，其特征在于，所述一级多孔结构(2)与所述二级多孔结构(3)紧挨设置。

8.超声波流量计，包括超声波流量计主体以及设置于超声波流量计主体进气口处的降噪整流结构，其特征在于，所述降噪整流结构为权利要求1-7中任意一条权利要求所述的降噪整流结构。

9.如权利要求8所述的超声波流量计，其特征在于，所述管结构为外接于超声波流量计主体进气口的接管(A)。

10.如权利要求8所述的超声波流量计，其特征在于，所述管结构为超声波流量计阀体(B)。