CN214149456U - 一种用于超声波气表的燃气计量仓结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于超声波气表的燃气计量仓结构，属于超声气体计量设备领域，包括仓体和仓体内的测量管；仓体内分隔有进气腔和出气腔，进气腔的体积大于出气腔的体积；测量管的两端分别为进气口和出气口，进气口与进气腔连通，出气口与出气腔连通；测量管的内腔为导流通道，导流通道的横截面为矩形，测量管开设有与导流通道连通的两个换能器安装孔；两个换能器安装孔呈夹角设置，且均位于导流通道矩形的一宽边上，两个换能器安装孔的中心线交汇点落在导流通道矩形的另一宽边上，并在两个换能器安装孔的中心线交汇点处的导流通道上安装有平面金属反射镜。充分利用了空间，有效地实现了压力缓冲，达到了稳定测量目的。

Description

一种用于超声波气表的燃气计量仓结构

技术领域

本实用新型属于超声气体计量设备领域，具体涉及一种用于超声波气表的燃气计量仓结构。

背景技术

近年来，我国加快推进“煤改气”工程建设，天然气已经成为我国现代清洁能源体系的主体能源之一。目前天然气在一次能源消费结构中的占比约10%，预计到2030年，占比将提高到15%左右。膜式燃气表因其技术成熟、质量稳定和价格低廉等优点，目前在燃气计量行业占据着主导地位。膜式燃气表结构复杂、易磨损、易受管道介质温度压力等客观因素的影响，导致测量精度低。

超声波燃气表是一种利用超声波对气体流体进行测量的新型燃气表。与传统皮膜式燃气表相比，超声波燃气表通常具有体积小，精度高的特点，流量信号采集全电子化，无机械部件磨损，因此使用寿命也更长。因此，超声波燃气表已经越来越受到广泛关注。尽管目前市场上已经有超声波燃气表产品，但其在实际应用中还存在不少问题，以至于还不能大规模替代传统燃气表。主要问题包括当上游或下游气流不稳定时，测量误差增大。另外，当气体流量波动较大，由于接受的超声信号会相应波动，测试时间的精度也会降低，从而导致***的测量精度降低。

超声燃气表的燃气计量仓，是直接影响计量稳定性和准确性的关键部件。通常，进入计量仓的气流由于受气网各种复杂因数的影响而有一定压力波动，有时波动大到影响测量的稳定性和精度。因此，必须对进入计量仓的气体进行压力缓冲，降低压力波动后，再让气体进入测量管进行计量。同样，由于气表的下游直接连接负载，如果负载不稳定，也会产生压力波动，从而波动上传到测量管而影响测量。为此，目前的技术是把燃气计量仓均匀的分隔成两个气腔，这种方法虽对上下游气体的压力波动有较好的抑制作用，但使得整个气表体积较大，成本较高，造成该技术难以普遍推广使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于超声波气表的燃气计量仓结构，以解决目前燃气表难以兼顾测量稳定性和空间体积的问题。

为实现本实用新型目的，采用的技术方案为：一种用于超声波气表的燃气计量仓结构，包括仓体和仓体内的测量管；仓体内分隔有进气腔和出气腔，进气腔的体积大于出气腔的体积，仓体开设有分别与进气腔和出气腔对应连通的进气孔和出气孔；测量管的两端分别为进气口和出气口，进气口与进气腔连通，出气口与出气腔连通；测量管的内腔为导流通道，导流通道的横截面为矩形，测量管开设有与导流通道连通的两个换能器安装孔；两个换能器安装孔呈夹角设置，且均位于导流通道矩形的一宽边上，两个换能器安装孔的中心线交汇点落在导流通道矩形的另一宽边上，并在两个换能器安装孔的中心线交汇点处的导流通道上安装有平面金属反射镜。

作为进一步可选方案，所述仓体内设置有隔板，并通过隔板分隔形成所述进气腔和出气腔。

作为进一步可选方案，所述测量管位于进气腔，测量管的出气口端固定至隔板，隔板上开设有对应出气口的通孔。

作为进一步可选方案，所述测量管贯穿隔板，进气口和出气口分别对应位于进气腔和出气腔，且隔板位于出气口和与之相邻的换能器安装孔之间。

作为进一步可选方案，所述仓体内设置有连接管，并通过连接管分隔形成所述进气腔和出气腔；连接管的两端分别与出气口和出气孔连接，连接管的内部为所述出气腔，连接管的外部为所述进气腔。

作为进一步可选方案，所述进气口和与之相邻的所述换能器安装孔之间、以及出气口和与之相邻的所述换能器安装孔之间均设置有气流蜂窝整流器，气流蜂窝整流器内部的气流整流通道与导流通道在同一平行线上。

作为进一步可选方案，所述平面金属反射镜的中心在两个换能器安装孔的中心线交汇点处，平面金属反射镜的宽度小于导流通道的宽度。

作为进一步可选方案，两个换能器安装孔中均安装有换能器，平面金属反射镜的长度大于换能器的直径。

作为进一步可选方案，所述导流通道的矩形长边为H，宽边为W，H＞（1～10）W。

作为进一步可选方案，所述换能器安装孔的中心线与管体法线之间的夹角为20°～70°。

本实用新型的有益效果是：本燃气计量仓使进气腔远大于出气腔，同时采用紧凑短小的测量管结构，就把燃气计量仓的尺寸缩小许多，而在这个较小尺寸的燃气计量仓内，仍然有效地实现了压力缓冲，达到了稳定测量***的目的。充分利用了有限的空间，达到对上游及下游气体压力波动的衰减，提高了测量管内气体压力的稳定性，而测量管的结构同时还增加了接受信号强度，提高了测量稳定性，提高了精度，实现非均匀气腔分隔方案的稳定测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的用于超声波气表的燃气计量仓结构中测量管的剖视图；

图2是图1中A-A处横截面图；

图3是本实用新型一种实施例提供的用于超声波气表的燃气计量仓结构的示意图；

图4是本实用新型另一种实施例提供的用于超声波气表的燃气计量仓结构的示意图；

图5是本实用新型又一种实施例提供的用于超声波气表的燃气计量仓结构的示意图；

附图标记：1-仓体，2-进气腔，3-出气腔，4-进气孔，5-出气孔，6-测量管，7-进气口，8-出气口，9-导流通道，10-换能器安装孔，11-平面金属反射镜，12-换能器，13-气流蜂窝整流器，14-隔板，15-连接管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，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所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。可以理解的是，附图仅仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。附图中显示的连接关系仅仅是为了便于清晰描述，并不限定连接方式。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件时，它可以是直接连接到另一个组件，或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

图1至图5示出了本实用新型提供的用于超声波气表的燃气计量仓结构，包括仓体1和仓体1内的测量管6；仓体1内分隔有进气腔2和出气腔3，进气腔2的体积大于出气腔3的体积，仓体1开设有分别与进气腔2和出气腔3对应连通的进气孔4和出气孔5；测量管6的两端分别为进气口7和出气口8，进气口7与进气腔2连通，出气口8与出气腔3连通；测量管6的内腔为导流通道9，导流通道9的横截面为矩形，测量管6开设有与导流通道9连通的两个换能器安装孔10；两个换能器安装孔10呈夹角设置，且均位于导流通道9矩形的一宽边上，两个换能器安装孔10的中心线交汇点落在导流通道9矩形的另一宽边上，并在两个换能器安装孔10的中心线交汇点处的导流通道9上安装有平面金属反射镜11。

如图1、图2，测量管6内为矩形导流通道9，长边可远大于宽边，由此增加声波在流体里面的传播距离，有效地提高了传输时间及时间差测量精度。由于测量管6通常用塑料加工而成，塑料表面对超声波的反射效率是有限的，因此反射的超声波信号没有达到最佳，本测量管6在声波发射点处设置了平面金属反射镜11，大大提高了声波反射效率，从而增加了接受信号强度，提高了测量稳定性，提高了精度，实现了长度较短且有效的超声测量管结构，满足非均匀式双腔方案的空间要求，结合非均匀式双腔结构达到稳定测量和减小体积的效果。

进气口7和与之相邻的所述换能器安装孔10之间、以及出气口8和与之相邻的所述换能器安装孔10之间均设置有气流蜂窝整流器13，气流蜂窝整流器13内部的气流整流通道与导流通道9在同一平行线上。气流蜂窝整流器13安装固定在测量管6内，即在进气端和出气端都设置气流蜂窝整流器13，进一步提高测量精度，气流蜂窝整流器13内部的气流整流通道与导流通道9平行，从而使测量管6内部的流体稳定，流速破面均匀。这样，测量的声波传播时间及传播时间差就能更准确的代表气体的平均流量。

平面金属反射镜11的中心在两个换能器安装孔10的中心线交汇点处，平面金属反射镜11的宽度小于导流通道9的宽度，安装方便。两个换能器安装孔10中均安装有换能器12，平面金属反射镜11的长度大于换能器12的直径。平面金属反射镜11的表面与导流通道9的表面可以尽量齐平。换能器安装孔10的中心线与管体法线之间的夹角为20°～70°，即图中的角α。

导流通道9的矩形长边为H，宽边为W，H＞（1～10）W。H也即为管体1内的高度，W也即为管体1内的宽度。将测量管6内部的导流通道9设计成窄长方形通道，通道的长比宽大许多，比如1～10倍。这样，相应的声程就增加了1～10倍，从而使时间测量误差大大减小。由于声程增加，会导致超声信号衰减增加，且由于通道宽度变窄，从发射端传播到接收端的超声波信号能量也会减少，这样，接收传感器收到的超声信号就会较弱。为此，通过平面金属反射镜11作为反射面，从而大大提高超声波的反射效率，提高接收传感器的接收信号强度，使得上述窄通道方案稳定工作。

在实际应用中，上游气体由于从气网而来，而气网情况通常比较复杂，因此，气体压力波动通常远远大于出气端的压力波动。基于此，本燃气计量仓采用非均匀气腔分隔方案，减小气表的整体尺寸，降低整体成本。

非均匀气腔结构可采用隔板14实现气密隔离，在仓体1内设置有隔板14，并通过隔板14分隔形成进气腔2和出气腔3。采用隔板14的方式分隔成大小不同的两个气腔。进气腔2远大于出气腔3。进气腔2上方有进气孔4，供连接气网用。出气腔3上方有出气孔5，供连接居民用户负载用。

如图3，测量管6位于进气腔2，测量管6的出气口8端固定至隔板14，隔板14上开设有对应出气口8的通孔。通孔的大小可与出气口8的气流蜂窝整流器13相适应。从气网进入燃气计量仓的气体通过进气腔2进行压力波动缓冲后进入测量管6，再通过测量管6入口处的气流蜂窝整流器13把气流变成均匀流体。该均匀流体通过超声波测量窗口，即换能器安装孔10时，可以被超声波测试***检测出流速信息。流体在流出测量管6前再次通过气流蜂窝整流器13，进入出气腔3，并通过出气腔3上部的出气孔5流出到用户的负载里。

测量管6还可贯穿隔板14安装，如图4，进气口7和出气口8分别对应位于进气腔2和出气腔3，且隔板14位于出气口8和与之相邻的换能器安装孔10之间，具体可在气流蜂窝整流器13与换能器安装孔10之间。这样燃气计量仓的宽度就可以进一步缩小。

非均匀气腔结构除了采用隔板14，还可采用其他方式，如图5，在仓体1内设置有连接管15，并通过连接管15分隔形成所述进气腔2和出气腔3；连接管15的两端分别与出气口8和出气孔5连接，连接管15的内部为所述出气腔3，连接管15的外部为所述进气腔2。这样两个气腔的分隔是通过连接管15来完成，连接管15可以是材质硬的管，也可以是软管。该结构容易实现气密，生产效率较高。同时，燃气计量仓也可以做的小一些。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于超声波气表的燃气计量仓结构，其特征在于，包括仓体和仓体内的测量管；仓体内分隔有进气腔和出气腔，进气腔的体积大于出气腔的体积，仓体开设有分别与进气腔和出气腔对应连通的进气孔和出气孔；测量管的两端分别为进气口和出气口，进气口与进气腔连通，出气口与出气腔连通；测量管的内腔为导流通道，导流通道的横截面为矩形，测量管开设有与导流通道连通的两个换能器安装孔；两个换能器安装孔呈夹角设置，且均位于导流通道矩形的一宽边上，两个换能器安装孔的中心线交汇点落在导流通道矩形的另一宽边上，并在两个换能器安装孔的中心线交汇点处的导流通道上安装有平面金属反射镜。

2.根据权利要求1所述的用于超声波气表的燃气计量仓结构，其特征在于，所述仓体内设置有隔板，并通过隔板分隔形成所述进气腔和出气腔。

3.根据权利要求2所述的用于超声波气表的燃气计量仓结构，其特征在于，所述测量管位于进气腔，测量管的出气口端固定至隔板，隔板上开设有对应出气口的通孔。

4.根据权利要求2所述的用于超声波气表的燃气计量仓结构，其特征在于，所述测量管贯穿隔板，进气口和出气口分别对应位于进气腔和出气腔，且隔板位于出气口和与之相邻的换能器安装孔之间。

5.根据权利要求1所述的用于超声波气表的燃气计量仓结构，其特征在于，所述仓体内设置有连接管，并通过连接管分隔形成所述进气腔和出气腔；连接管的两端分别与出气口和出气孔连接，连接管的内部为所述出气腔，连接管的外部为所述进气腔。

6.根据权利要求1所述的用于超声波气表的燃气计量仓结构，其特征在于，所述进气口和与之相邻的所述换能器安装孔之间、以及出气口和与之相邻的所述换能器安装孔之间均设置有气流蜂窝整流器，气流蜂窝整流器内部的气流整流通道与导流通道在同一平行线上。

7.根据权利要求1所述的用于超声波气表的燃气计量仓结构，其特征在于，所述平面金属反射镜的中心在两个换能器安装孔的中心线交汇点处，平面金属反射镜的宽度小于导流通道的宽度。

8.根据权利要求1所述的用于超声波气表的燃气计量仓结构，其特征在于，两个换能器安装孔中均安装有换能器，平面金属反射镜的长度大于换能器的直径。

9.根据权利要求1所述的用于超声波气表的燃气计量仓结构，其特征在于，所述导流通道的矩形长边为H，宽边为W，H＞（1～10）W。

10.根据权利要求1所述的用于超声波气表的燃气计量仓结构，其特征在于，所述换能器安装孔的中心线与管体法线之间的夹角为20°～70°。

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