專利名稱：直通式微壓損、多點反射型超聲波流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是涉及一種用超聲波原理測量循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)介質(zhì)的流量和質(zhì)量，尤其是適用于在渾濁污物介質(zhì)環(huán)境下使用。
背景技術(shù)：
眾所周知，超聲波流量傳感器主要由流量計外殼、換能器和內(nèi)部塑料支架等組成。其中，ー對換能器按一定間距固定在流量計外殼上。當循環(huán)介質(zhì)流經(jīng)流量計時，在外部電路作用下，通過換能器的傳感信號測量超聲波脈沖順水流和逆水流速度之差來計算循環(huán)介質(zhì)的流速，從而測量出流量、質(zhì)量。上述原理在流量計在結(jié)構(gòu)設(shè)上可分為三種形式ー是X型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計特征是在進水端的換能器與被測介質(zhì)流動方向上形成了ー個夾角，實踐證明，這個夾角對換 能器而言是ー個污垢沉積區(qū)，當流經(jīng)腔體的循環(huán)介質(zhì)含有泥、垢等污物時，根據(jù)流體力學和“合力”原理可知，這些污物不能被“主流介質(zhì)”全部沖刷帶走，而是其中的一些污物被沉積在這個夾角沉積區(qū)內(nèi)，這樣日積月累污物沉積的越來越多，從而將嚴重影響換能器對信號的發(fā)射與接收，造成計量不準確。ニ是Π型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計特征是流經(jīng)腔體的介質(zhì)可直接沖刷著換能器，避免了圬物沉積區(qū)。但其缺點是機械加工難度大，浪費原材料資源和勞動力，性能資源比低。以上兩種結(jié)構(gòu)通常稱為“對射”方式。三是U型反射方式，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計特征是換能器安裝在流量計上表面的兩個安裝孔內(nèi)，因此這兩個換能器在發(fā)射與接收信號時不能“直接交流”，而是要在流量計腔體內(nèi)安裝一個塑料支架，在這個塑料支架垂直與換能器的位置上分別安裝了ー個反射鏡片，超聲波信號通過這兩個鏡片進行間接發(fā)射或接收，其優(yōu)點是沒有污物沉積區(qū)，使用材料資源少，結(jié)構(gòu)簡單，易加工生產(chǎn)。但其缺點是反射鏡片的安裝需要ー個支架給予固定，由于結(jié)構(gòu)原因這個支架在殼體腔內(nèi)不可避免的對循環(huán)介質(zhì)中的線狀物(如頭發(fā)絲、安裝過程使用的麻絲、生料帶等)有掛、纏、卡現(xiàn)象。當這些線狀物被纏在支架上后將隨介質(zhì)的流動對腔體內(nèi)的水場產(chǎn)生水紋和氣泡，從而嚴重影響著水場變化，造成計量不準確。四是W型反射方式，這種結(jié)構(gòu)的特征是①在流量計上表面以45°角的方式傾斜安裝了兩個換能器，②流量計腔體內(nèi)部整個都設(shè)計為四方孔，超聲波信號通過四方孔的頂部和底部平面進行間接發(fā)射或接收，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是流量計腔體內(nèi)是直通型，沒有塑料支架，不會對循環(huán)介質(zhì)中的線狀物有掛、纏、卡現(xiàn)象，且壓カ損失小，其缺點是受換能器反射角度的制約，不可避免的造成了換能器底平面與四方孔頂平面之間有ー個空間距離，在實際使用中這個空間距離會出現(xiàn)存積空氣亦即產(chǎn)生氣泡現(xiàn)象，這種現(xiàn)象對超聲信號的衰減是致命的，從而造成計量不準確。

實用新型內(nèi)容為了克服以上三種弊病，本實用新型提供ー種新型流量計(流量傳感器)，①該新型在結(jié)構(gòu)上避免了圬物沉積區(qū)，也避免了線性污物對水場的影響，更重要的是在換能器底平面與腔體頂平面沒有空間距離，所以該新型不僅能在被測量介質(zhì)質(zhì)量好的情況下正常エ作，而且能在被測量介質(zhì)質(zhì)量臟、濁、混等惡劣環(huán)境下工作，以達到精確測量和長期使用的目的由于該新型腔體內(nèi)沒有塑料支架，不會對循環(huán)介質(zhì)中的線性雜物產(chǎn)生掛、卡、纏等現(xiàn)象，且腔體內(nèi)沒有塑料易老化等支架所以與同種產(chǎn)品相比延長了使用壽命；③該實用新型內(nèi)部腔體設(shè)計為兩端為圓形直通孔，中間導流管為八角直通孔，所以在實際使用中不需要加裝過濾器，從而減少了進戶壓損，有利提高采暖質(zhì)量；④該新型結(jié)構(gòu)簡單，易生產(chǎn)加工，節(jié)省原材料，同時降低產(chǎn)品成本。本實用新型適用于單片機做電子配套使用下的超聲波的任意口徑的流量計。通過大量實驗和長時間的的質(zhì)量運行，本實用新型可靠度達100%，各項技術(shù)指標符合中華人民共和國計量檢定規(guī)程JJG225-2001的要求。本實用新型在解決技術(shù)時所采用的技術(shù)方案是①小壓損設(shè)計本實用新型外部腔體上表面設(shè)計有兩個圓形直通孔用于安裝超聲波信號的發(fā)射/接收裝置-超聲波換能器，內(nèi)部腔體整體設(shè)計為進、出水ロ兩端為圓形直通孔，中間部分為八角形直通孔;A :進水端ロ的超聲波信號反射片體的逆水面和出水端ロ的順水流面設(shè)計為36°角的斜面，其進水端ロ反射片體的順水流面和出水端ロ反射片體的逆水流面也設(shè)計為斜面，該兩個反射片體以一定間距分別安裝在流量計腔體內(nèi)部下表面的安裝孔內(nèi):在流量計進、出水ロ兩端的圓形直通孔中間部分的腔體設(shè)計為對邊長度相等臨邊長度不等的八角形，這種根據(jù)流體力學原理設(shè)計的八角形腔體主要是保證循環(huán)介質(zhì)在腔體內(nèi)各方位的勻速流動，因為腔體內(nèi)的循環(huán)介質(zhì)是作為超聲波信號傳輸?shù)妮d體，所以當循環(huán)介質(zhì)能勻速平衡流動也就保證了超聲波信號的穩(wěn)定傳輸，這樣也就能達到精確穩(wěn)定計量的目的。綜上所述，該新型流量計的腔體內(nèi)部，反射片體是直接安裝在流量計腔體內(nèi)部底面上的，不需要外部塑料支架給予固定，且兩個反射片體中間的導流管設(shè)計為不等邊的八角形，這樣整個流量計的腔體內(nèi)部基本等同于ー個直通管道，其壓力損失極小。②超聲波信號多點反射設(shè)計36°角反射片體和八角平面導流管的設(shè)計，使進水端ロ的換能器發(fā)出的超聲波信號先通過進水端ロ反射片體的36°角斜面反射到八角形導流管的頂部平面(第一次反射)，然后再經(jīng)過頂部平面與底部平面的三次反射到達出水端ロ的反射片體上，最后通過反射片體將超聲波信號反射到出水端ロ的換能器上，最后通過外部電路的作用計算超聲波信號順水流和逆水流的時間差值換算成流經(jīng)流量計的介質(zhì)的體積值。③圓形腔體與八角形腔體的過渡設(shè)計該實用新型的腔體內(nèi)部整體設(shè)計為從進水端ロ到進水端ロ反射片體前端部分和出水端ロ反射片體后端到出水端ロ部分為圓形直通孔，兩個圓形直通孔之間的導流管設(shè)計為八角形直通孔，反射片體分別安裝在八角形直通孔底面上垂直于換能器安裝孔的圓心處；循環(huán)介質(zhì)從流量計前端的管道進入流量計，在流量計前端的圓形直通孔處進行整流，使循環(huán)介質(zhì)平穩(wěn)進入八角形導流管內(nèi)，再經(jīng)過流量計出水端ロ處的圓形直通孔整流后流出流量計；這種設(shè)計讓經(jīng)過前端整流的循環(huán)介質(zhì)進入導流管時水場不會產(chǎn)生漩渦或紊流，保證了超聲波在導流管內(nèi)平穩(wěn)傳輸，從而保證了測量的精確度和穩(wěn)定性，經(jīng)過后端整流的循環(huán)介質(zhì)平穩(wěn)的流出流量計，而不會因為水場發(fā)生突變帶來的回流沖擊和反漩渦而影響導流管內(nèi)的水場發(fā)生變化，從而進一歩保障了測量的精確度和穩(wěn)定性。、[0014]④設(shè)計帶有輔助測溫元件在流量計外殼頂部中間處設(shè)計ー個突起的盲孔，在該盲孔中安裝了一個測溫元件，該測溫元件與外部電路連接，當循環(huán)介質(zhì)流經(jīng)流量計時，介質(zhì)的溫度通過金屬質(zhì)地的流量計外殼傳導給測溫元件，測溫元件提供溫度信號作為外部電路計算流經(jīng)流量計的循環(huán)介質(zhì)的體積作為依據(jù)。本實用新型的有益效果、效益是(一)該新型產(chǎn)品本身適應國情水質(zhì)，可永久運行使用，壽命長、性能價格比高，降低后期運行成本，間接的為國家節(jié)約了資源；(ニ)該新型產(chǎn)品本身用的銅材較少，直接為國家節(jié)約資源；(三)該新型產(chǎn)品在使用中，不需安裝過濾器，為國家節(jié)省資源；(四)由于不需安裝過濾器所以進戶壓損減小，最終減小甚至 避免了系統(tǒng)二次設(shè)備投資，為國家節(jié)省經(jīng)費，甚至外匯。

圖I是本實用新型的縱剖面圖圖2是本實用新型的立體圖；圖3是本實用新型反射片體的立體圖；圖4是本實用新型反射片體的剖面具體實施方式
參照圖1-4，I進水端ロ換能器、2進水端ロ換能器安裝孔、3出水端ロ換能器、4出水端ロ換能器安裝孔、5測溫元件安裝孔、6進水端ロ反射片體、7、進水端ロ反射片體安裝孔、8出水端ロ反射片體、9出水端ロ反射片體安裝孔、10流量計進水端ロ、11流量計腔體進水端圓形直通孔、12流量計腔體內(nèi)八角形直通孔、13流量計腔體出水端圓形直通孔、14流量計出水端ロ、15流量計外殼具體實施方式
將圖I所示的進水端ロ換能器I和出水端ロ換能器3分別安裝在圖2所示的進水端ロ換能器安裝孔2和出水端ロ換能器安裝孔4內(nèi)，將進水端ロ反射片體6和出水端ロ反射片體8分別安裝在進水端ロ反射片體安裝孔7出水端ロ反射片體安裝孔9內(nèi)，將測溫元件安裝在測溫元件安裝孔5內(nèi)，循環(huán)介質(zhì)從流量計進水端ロ 10進入流量計，在流量計腔體進水端圓形直通孔11處進行流體整流后進入流量計腔體內(nèi)八角形直通孔12，再經(jīng)過流量計腔體出水端圓形直通孔13處進行流體整流后從流量計出水端ロ 14處流出流量計，這樣循環(huán)介質(zhì)在循環(huán)時通過外部電路作用進水端ロ換能器I發(fā)出超聲波信號，該信號通過進水端ロ反射片體6和流量計腔體內(nèi)八角形直通孔12的頂部和底部平面以及出水端ロ反射片體8形成5次反射，最后由出水端ロ換能器3接收到超聲波信號，最終經(jīng)過外部電路計算出流經(jīng)流量計內(nèi)的介質(zhì)的體積。
權(quán)利要求1.一種直通式微壓損、多點反射型超聲波流量計，是由流量計外殼、換能器、超聲波信號反射片體組成的，其特征在于進水端口的超聲波信號反射片體的逆水面和出水端口的順水流面設(shè)計為36°角的斜面，其進水端口反射片體的順水流面和出水端口反射片體的逆水流面也設(shè)計為斜面，該片體安裝在流量計底部安裝孔內(nèi)部分設(shè)計為兩個偏心形狀的圓柱體，將兩個反射片體以一定間距分別安裝在流量計腔體內(nèi)部下表面的安裝孔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直通式微壓損、多點反射型超聲波流量計，其特征在于流量計進水端口和出水端口設(shè)計為圓形直通孔，兩個圓形直通孔之間的導流管設(shè)計為八角形直通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直通式微壓損、多點反射型超聲波流量計，其特征在于流量計腔體內(nèi)用于安裝反射片體的安裝孔設(shè)計為偏心型的兩個圓孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直通式微壓損、多點反射型超聲波流量計，其特征在于在流量計外殼頂部中間處設(shè)計一個用于安裝測溫元件的安裝盲孔，該盲孔可以設(shè)計為圓形或多邊形。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直通式微壓損、多點反射型超聲波流量計，其特征在于進水端口反射片體的順水流面和出水端口反射片體的逆水流面也可以設(shè)計為圓弧型面。
專利摘要一種直通式微壓損、多點反射型超聲波流量計是將兩個換能器反射片體分別安裝在八角形直通孔底面上垂直于換能器安裝孔的圓心處。進水端口反射片體的逆水流面和出水端口反射片體的順水流面設(shè)計為36°角的斜面，兩個換能器分別安裝在流量計外殼頂部的安裝孔內(nèi)，進水端口的換能器在外部電路作用下發(fā)出超聲波信號，該信號經(jīng)兩個反射片體和八角型直通孔頂部和底部平面的5次反射到達出水端口換能器上，并由此計算出超聲波信號的順水流時間，反之得出逆水流時間，外部電路通過計算超聲波時差換算成流經(jīng)流量計的循環(huán)介質(zhì)的流量，在流量計外殼頂部中間位置設(shè)計一個凸起的盲孔，用于安裝測溫元件，以給外部電路計算時提供溫度補償依據(jù)。
文檔編號G01F1/66GK202393437SQ20112041881
公開日2012年8月22日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者季燕飛, 王軍 申請人:北京艾科瑞能源科技有限公司