一种大口径超声波流量计制造技术

本实用新型专利技术公开了一种大口径超声波流量计，包括管段壳体和换能器组件，管段壳体两端设置有定位孔,所述定位孔与管段壳体的轴线垂直，换能器组件设置于定位孔中，换能器组件两个为一组，配合使用。由于定位孔垂直于所述管段壳体设置，使得换能器可以最大限度的靠近管段壳体两端，在有限长度的管段范围内获得了最大的换能器之间连线在管段轴线上的投影距离，增大了波流量计的量程比和计量精度。

Large caliber ultrasonic flowmeter

The utility model discloses a large caliber ultrasonic flowmeter, including pipe shell and tube transducer assembly, both ends of the shell is provided with a positioning hole, the axis of the locating hole and the pipe section of the vertical shell, a transducer assembly arranged on the positioning of Kong Zhong, a transducer assembly for a group of two, with the use of. The positioning holes perpendicular to the pipe section is arranged, the transducer can be close to the pipe at both ends of the shell to the maximum, the limited length of the tube range to get maximum projection distance between transducer connection in the tube section axis, increasing the range of wave flow ratio and measuring precision.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及流量测量领域，特别设计一种大口径超声波管段结构。
技术介绍
超声波流量计和传统的机械式流量仪表、电磁式流量仪表相比具有计量精度高，几乎不受被测流体温度、压力、密度等参数影响，对管径的适应性强，使用方便，易于数字化管理等优点。目前，超声波流量计已经广泛地应用到大口径热量表及大口径水表等工业流量测量领域中。在实际应用中，对超声波流量计的量程范围和计量精度有了更高的需求。提高流量计的量程和计量精度的方法主要有两种：一种是将流量计管段缩颈处理以提高流体流动速度，但此方法的缺点是会增加管道阻力；另一种做法是在有限的管长范围内尽量增大换能器之间的距离即声波传播路程，在提高量程和计量精度的同时，不会增加管路流体阻力。超声波流量计的量程和计量精度与两只换能器之间连线在管段轴线上的投影距离成正比关系。授权公开号CN201993129U、CN204855038U和CN204330187U公开的超声波流量计中的换能器安装位置因为倾斜孔径的机械加工工艺需要和本身结构设计的限制，使得换能器只能安装在距离法兰较远的位置，大大减少了换能器间连线在管段轴线上的投影距离。保证换能器组件的机械加工便利和其安装后的不影响仪表法兰盘螺栓的安装，同时最大限度的增大两只换能器之间连线在管段轴线上的投影距离，换能器位置选择和换能器安装结构优化就成为一个难点课题。
技术实现思路
针对现有的超声波流量计的换能器安装位置较近，使得两只换能器之间连线在管段轴线上的投影距离较短，降低了流量计的量程和计量精度的问题，本技术提供了一种大口径超声波流量计。一种大孔径超声波流量计，包括管段壳体和换能器组件，所述管段壳体两端设置有定位孔,所述定位孔与所述管段壳体的轴线垂直，所述换能器组件设置于所述定位孔中，所述换能器组件两个为一组，配合使用，所述两个配合使用的换能器组件用于发射和接收超声波，所述超声波传播路径与所述管段壳体轴线成一定夹角。本技术的有益效果：1.定位孔垂直管段壳体轴线设置，与现有技术的倾斜设置的定位孔相比，定位孔在加工过程中走刀路线为垂直管段壳体直径，走刀路线不会与法兰干涉，降低了加工难度，易于保证加工精度，降低了加工成本，划线找正定位更简单。2.换能器组件的安装不会和法兰发生干涉，也不会妨碍法兰上螺栓的安装，所以定位可以设置在距离法兰较近的位置。在管段壳体长度一定的条件下，换能器组件的设置位置距离法兰越近，超声波的声程就越大。附图说明图1为实施例1的结构示意图；图2为实施例2的整体结构示意图；图3为实施例2的主视图；图4为图3沿A-A的剖视图；图5为图4中B部局部放大视图；图6、7为实施例2的换能器组件的爆炸视图；图8为流量计计量原理计算原理图，图9为本技术和现有技术对比计算图。具体实施方式下面结合本技术实施例中的附图，对本技术的技术方案做进一步说明。本技术提供的一种大口径超声波流量计，包括管段壳体1和换能器组件2。管段壳体1两端设置有定位孔17,定位孔17与管段壳体1的轴线垂直，用于固定安装换能器组件2。换能器组件2两个为一组，配合使用。两个配合使用的换能器组件2用于发射和接收超声波，超声波传播路径与所述管段壳体1轴线成一定夹角，管段壳体1两端分别设置有法兰13。现有技术中定位孔的倾斜设置方式，例如：授权公告号为CN204855038U的专利文件，使得定位孔不能距离法兰13太近，原因有两个：一是在加工斜孔的过程中，走刀的轨迹会与法兰13干涉，需留出足够的走刀空间；二是在安装换能器组件2的时候，容易与法兰13干涉，并妨碍法兰13上螺栓的安装，需留出足够的安装空间。本技术的定位孔17垂直于管段壳体1设置方式，克服了上述两个技术问题，相对于现有技术(授权公告号CN204855038U)中定位孔倾斜设置方式，使得定位孔17在加工过程中走刀路线为垂直管段壳体1直径，走刀路线不会与法兰13干涉，降低了加工难度，易于保证加工精度，降低了加工成本，划线找正定位更简单；此外，换能器组件2的安装也不会和法兰13发生干涉，也不会妨碍法兰上螺栓的安装，所以定位17可以设置在距离法兰13较近的位置。在管段壳体1长度一定的条件下，换能器组件2的设置位置距离法兰13越近，超声波的声程就越大。超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。相互配合使用的两个换能器组件2同时发射超声波，然后接收所发射的超声波，如图8所示，根据接收到的时间差Δt就可以计算出管段壳体1中的液体流量：c1＝c+Va＝c+V平均·cosα，顺流声速c2＝c-Va＝c-V平均·cosα，逆流声速t1＝L/c1，顺流时间t2＝L/c2，逆流时间c＞＞V平均现在时差芯片能够计算出时差△t的最小值是2.5nS，从上面公式可以看出，在△t＝2.5nS不变的条件下加大L值可以有效地降低V平均值即流量计可以测量更小的流速，提高流量计的量程比。Δt受限于芯片精度，Δt最小＝2.5ns制定常数K,其中：c＝超声波在被测液体中速度c1＝去程超声波速度t1＝去程时间c2＝回程超声波速度t2＝回程时间Δt＝去回程时间差V平均＝能测量到的管内液(气)体最小平均流速α＝换能器直射线与管段壳体轴线夹角L＝换能器间对射距离，即声程Vα代表流体在换能器直射线方向上的速度(对于水平管道看，是一斜线，它是水平量的分量)A和B是相互配对使用的换能器可见，当K是常数时，管段壳体1均按照国标设置，在管段壳体1直径和长度一定时，L越大，α就越小，cosα值就越大，所以V平均与L成反比，即L越大V平均越小。目前较先进的时差芯片能够计算出时差Δt的最小值是2.5nS，这个值是(芯片及电路)在一定距离、一定速度下，流量计可得到所测流量精度满足1％要求的最小时间差值。从上面公式可以看出，在Δt＝2.5ns不变的条件下，加大L值可以有效地降低V平均，即流量计可以测量更小的流速，从而提高了流量计的量程比。其中：流量计的量程比＝Q3/Q1，Q3是某型号流量计的常用流量，是定值，Q1是满足国标误差要求的最小流量，Q＝S*V*T，Q-流体流量，S-截面积，V-流速，T-时间。当管道直径D确定时，截面积S确定，单位时间的流量Q1与流速V平均成正比，即V平均越小，Q1越小，而量程比Q3/Q1越大。本技术公开的流量计，通过定位孔17的垂直管段壳体1设置，使得换能器组件2最大限度靠近法兰13设置，在一定长度的管段壳体1上获得了最大的超声波声程L，从而降低了V平均，流量计可以测量的最小流量更小，提高了流量计的量程比。如图9所示，以公称直径DN300(管的直径为300mm)为例，若采用现有技术中的定位孔17倾斜放置的方式，α为55°，最大声程为367mm，声程在管段壳体1轴线上的投影距离为211mm。而采用本技术的定位孔17垂直设置方式，可获得的α为45°，最大声程为389mm，声程在管段壳体1轴线上的投影距离为275mm，相比现有技术，声程在管段壳体1轴线上的投影距离增大了30.5％。α为55°时的最小流量比Q55最小与α为45°时的最小流量比Q45最小的比值为：所以本技术的定位孔17垂直设置方式的流量计的量程比是现有技术的1.304倍。如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大口径超声波流量计，其特征在于：包括管段壳体(1)和换能器组件(2)，所述管段壳体(1)两端设置有定位孔(17),所述定位孔(17)与管段壳体(1)的轴线垂直，所述换能器组件(2)设置于定位孔(17)中，所述换能器组件(2)两个为一组，配合使用，所述两个配合使用的换能器组件(2)分别用于发射和接收超声波，所述超声波传播路径与管段壳体(1)轴线成一定夹角。

【技术特征摘要】
1.一种大口径超声波流量计，其特征在于：包括管段壳体(1)和换能器组件(2)，所述管段壳体(1)两端设置有定位孔(17),所述定位孔(17)与管段壳体(1)的轴线垂直，所述换能器组件(2)设置于定位孔(17)中，所述换能器组件(2)两个为一组，配合使用，所述两个配合使用的换能器组件(2)分别用于发射和接收超声波，所述超声波传播路径与管段壳体(1)轴线成一定夹角。2.如权利要求1所述的大口径超声波流量计，其特征在于：所述换能器组件(2)包括壳体(201)和换能器(202)，所述定位孔(17)设置有台阶面(171)，所述壳体(201)上设置有与所述定位孔(17)台阶面(171)配合的定位面(208)，所述壳体(201)上还设置有斜向安装孔(203)，所述换能器(202)安装于所述安装孔(203)中。3.如权利要求2所述的大口径超声波流量计，其特征在于：所述换能器组件(2)还包括固定板(211)和密封圈(210)，所述固定板(211)与壳体(201)通过螺钉(212)可拆卸连接，所述固定板(211)用于固定换能器(202)，所述密封圈(210)设置于固定板(211)和换能器(202)之间。4.如权利要求3所述的大口径超声波流量计，其特征在于：所述换能器组件(2)还包括压环(207)、上密封圈(205)和下密封圈(204)，所述下密封圈(204)设置于所述定位面(208)上，所述压环(207)与定位孔(17)螺纹连接，所述压环(207)用于固定壳体(201)，所述上密封圈(...

【专利技术属性】
技术研发人员：方欣，李新兴，司韵，
申请(专利权)人：青岛海威茨仪表有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37