專利名稱：一種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)，特別適合于集中供熱收費(fèi)計(jì)量用熱量表應(yīng)用場合。
(ニ)
背景技術(shù)：
隨我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對資源的需求越來越大，經(jīng)歷了世界性的金融危機(jī)以來，為了保證我國國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，節(jié)約能源早已提到議事日程上來，國家加大了節(jié)能力度，出臺了相應(yīng)的法律法規(guī)，集中供熱計(jì)量收費(fèi)勢在必行。我國集中供熱計(jì)量收費(fèi)儀表，尤其是戶用型超聲熱量表，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，和綜合國力的不斷增強(qiáng)，超聲熱量表開始大量應(yīng)用，市場占有率逐步擴(kuò)大。但是，按照我國國情，供熱水質(zhì)問題，不僅使機(jī)械式熱量表失效，同樣也使超聲熱量表失效，不是有否機(jī)械運(yùn)動部件的問題，而是惡劣水質(zhì)使機(jī)械熱量表產(chǎn)生運(yùn)動故障，同樣也使超聲熱量表出現(xiàn)發(fā)射和接收故障。眾所周知,超聲波在介質(zhì)中的傳播方式按波形劃分，一般有下列幾種，縱波、橫波、表面波和蘭姆波，由于氣體和液體的剪切模量為零，所以橫波只能在固體中傳播。但是值得關(guān)注的是蘭姆波只產(chǎn)生在厚度等于ー個(gè)波長薄板內(nèi)，聲場遍及整個(gè)板的厚度(包括薄板內(nèi)部和表面)。常用超聲換能器的諧振頻率(Fs)在2MHz±8%，按2MHz計(jì)算，其波長為1.5mm;當(dāng)反射天線(反射板)上水垢厚度達(dá)到1. 5mm時(shí)，測量用超聲波束立即在附著在天線上水垢層產(chǎn)生蘭姆波，嚴(yán)重影響到流量計(jì)量數(shù)值的準(zhǔn)確度，加之其他因素導(dǎo)致超聲熱量表失效。普通超聲熱量表上游超聲換能器和下游超聲換能器電纜引線暴露在外，使用中容易遭受惡意攻擊(如人為剪斷)和損壞，導(dǎo)致超聲熱量表失效。并且，普通超聲熱量表計(jì)算器(積分器)卡座結(jié)構(gòu)，讀數(shù)、抄表、操作不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)，它能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的步驟，使用了可以在線維護(hù)和更換的反射天線(亦稱反射板)，解決了由于反射天線結(jié)水垢對超聲流量計(jì)計(jì)量準(zhǔn)確度的影響；并且將上游超聲換能器和下游超聲換能器電纜引線內(nèi)蔵，防止了人為的惡意攻擊和破壞，使外觀簡潔美觀；而且本發(fā)明計(jì)算器(積分器)可以沿鉛直軸線旋轉(zhuǎn)±135°，可沿水平軸線旋轉(zhuǎn)ー 10° +90°，用戶可以方便地完成數(shù)據(jù)讀取、參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)查詢等操作。人機(jī)界面更親和，使用更方便。本發(fā)明的技術(shù)方案ー種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)，其特征在于流量計(jì)管段的中部下端有垂直圓柱孔，垂直圓柱孔內(nèi)安裝圓盤狀反射天線。所述流量計(jì)管段的圓柱孔幾何形狀呈Y狀，包括相互連通的水平圓柱孔、斜圓柱孔及垂直圓柱孔；所述水平圓柱孔為三段同軸心的圓柱孔，軸線為水平軸線，中段圓柱孔孔徑小于進(jìn)水ロ端圓柱孔孔徑和出水ロ端圓柱孔孔徑，所述進(jìn)水ロ端圓柱孔孔徑和出水ロ端圓柱孔孔徑相同；所述斜圓柱孔為對稱于垂直軸線兩個(gè)，即上游斜圓柱孔和下游斜圓柱孔，上游斜圓柱孔內(nèi)安裝上游超聲換能器，下游斜圓柱孔內(nèi)安裝下游超聲換能器。所述流量計(jì)管段的上方安裝連接體，并將流量計(jì)管段的斜圓柱孔蓋住；所述斜圓柱孔內(nèi)安裝的上游超聲換能器及下游超聲換能器的電纜引線內(nèi)藏與連接體內(nèi)。所述連接體上方連接鎖圈；鎖圈上方連接云臺組件和計(jì)算器；所述云臺組件和計(jì)算器，能夠沿鉛直軸線旋轉(zhuǎn)±135°，沿水平軸線旋轉(zhuǎn)ー 10° +90° ;所述上游超聲換能器和下游超聲換能器的電纜引線經(jīng)連接體和鎖圈引入云臺組件和計(jì)算器。所述圓盤狀反射天線通過鎖母I安裝于垂直圓柱孔內(nèi)，并通過0形密封圈I密封；所述圓盤狀反射天線與鎖母I之間有襯墊，并通過0形密封圈II密封。所述圓盤狀反射天線為反射面即天線上平面做鏡面加工處理的不銹鋼圓盤。所述圓盤狀反射天線的反射面即天線上平面低于水平圓柱孔中中段圓柱孔的下母線。所述上游超聲換能器通過鎖母II安裝于上游斜圓柱孔內(nèi)，并通過0形密封圈III密封；所述下游超聲換能器通過鎖母III安裝于下游斜圓柱孔內(nèi)，并通過0形密封圈IV密封。所述斜圓柱孔的斜孔軸線分別與水平圓柱孔的水平軸線及垂直圓柱孔的垂直軸線相交；所述水平軸線、垂直軸線和斜孔軸線全部處于同一剖切平面上，同時(shí)也處于水平軸線的鉛垂面上。所述斜圓柱孔及垂直圓柱孔均為多臺階圓柱孔。所述流量計(jì)管段兩端的兩段圓柱孔的端面有安裝管段的外螺紋；所述流量計(jì)管段斜圓柱孔與水平圓柱孔外壁的夾角處有鉛封孔；所述流量計(jì)管段的中部上端有連接體安裝用螺紋孔及裝配用輔助定位孔。所述連接體的底部有與流量計(jì)管段上方的連接體安裝用螺紋孔相對應(yīng)的圓孔，連接體上方側(cè)壁有連接鎖圈用長方孔，連接體兩側(cè)有上游超聲換能器電纜引線通過腔和下游超聲換能器電纜引線通過腔，連接體中部有連接體上腔。所述鎖圈下方有與連接體的連接鎖圈用長方孔相對應(yīng)的卡爪，中間為通過電纜引線的有圓角的長方孔，上方內(nèi)壁有約束云臺組件和計(jì)算器沿垂直軸線旋轉(zhuǎn)角度的凸筋。所述鎖母1、鎖母II及鎖母III都為有均壓卸荷墊圈的鎖母，鎖母的壓緊受力端面有圓環(huán)形溝槽，在溝槽內(nèi)涂鍍高分子聚合物層，該層外端面高于鎖母的壓緊受力端面。本發(fā)明的技術(shù)效果及優(yōu)越性1、圓盤狀反射天線，采用不銹鋼板精密加工，其圓盤狀反射天線的反射面(天線上平面)做鏡面加工處理，使其對超聲波束反射更強(qiáng)，折射減弱；由于圓盤狀反射天線的反射面(天線上平面)低于中段圓柱孔的下母線，増加了上下游超聲換能器的聲程(波束從上游換能器——圓盤狀反射天線的反射面——下游換能器的路徑長度，反之亦然)，提高了流量的計(jì)量精度，尤其是對時(shí)間差法；圓盤狀反射天線的反射面(天線上平面)低于中段圓柱孔的下母線，天線上平面處在中段圓柱孔的凹陷對介質(zhì)(供熱水)速度場和壓力場的影響極小(經(jīng)過fluent軟件的驗(yàn)證，在圓盤狀反射天線附近對流體特性有極小的擾動)，而且天線不進(jìn)入中段圓柱孔的橫截面，不產(chǎn)生壓カ損失；使用中因水質(zhì)問題結(jié)水垢吋，旋開鎖母I，取出圓盤狀反射天線，去除圓盤狀反射天線反射面(天線上平面)的水垢，或更換新的圓盤狀反射天線，再重新裝入，使之恢復(fù)正常，繼續(xù)使用；2、除溫度傳感器對外，外部無引線和電纜，提高了安全性和可靠性；多功能計(jì)算器殼體滿足了射頻卡、紅外、232、485等多種I/O接口和雙電池倉的多種需求；電纜引線內(nèi)藏，防止了人為的惡意攻擊和破壞，使外觀簡潔美觀；3、管段的圓柱孔經(jīng)精密加工，確保了水流通道；斜圓柱孔及垂直圓柱孔也為精密加工，保證三者之間的尺寸偏差和形狀位置偏差符合設(shè)計(jì)要求，使之定位準(zhǔn)確，更換方便，同時(shí)保證了更換零部件后超聲流量計(jì)的重復(fù)性和再現(xiàn)性，確保管段對于計(jì)算器提供的流量信號的準(zhǔn)確度；4、圓盤狀反射天線、上游超聲換能器和下游超聲換能器的安裝使用了有均壓卸荷墊圈的鎖母，在鎖母的壓緊受力端面有圓環(huán)形溝槽，在溝槽內(nèi)涂鍍以聚四氟こ烯(PTFE)為主的高分子聚合物層，該層外端面高于鎖母的壓緊受力端面(涂鍍后加工)，鎖母的圓環(huán)形溝槽用于固定高分子聚合物層，而且約束聚四氟こ烯(PTFE)在受力狀態(tài)下的蠕變；利用高分子聚合物層的彈性和適度變形；高分子聚合物層可以起到均壓卸荷作用，既能夠保證圓盤狀反射天線、上游超聲換能器和下游超聲換能器安裝定位，又不至于由于制造、裝配和人為因素造成零部件失效，尤其是對于保護(hù)超聲換能器的核心元件壓電陶瓷板而言；5、云臺組件和計(jì)算器利用已授權(quán)專利ZL200920252213. 8 “ー種新型一體化上裝式球閥預(yù)付費(fèi)熱量表”中的技術(shù)，可以沿鉛直軸線旋轉(zhuǎn)±135°，可沿水平軸線旋轉(zhuǎn)ー 10° +90°，用戶可以方便地完成數(shù)據(jù)讀取、參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)查詢等操作；6、本發(fā)明的推廣和應(yīng)用，將有效地改善了超聲波流量傳感器(管段)的流量特性，提高了超聲波熱量表的計(jì)量精度、可維護(hù)性，在以在現(xiàn)場維護(hù)和更換反射天線，提高了可靠性，延長了使用壽命，更適合于我國集中供熱的現(xiàn)狀，解決了因供熱水質(zhì)問題引發(fā)結(jié)水垢造成超聲波熱量表失效；尤其隨國家建筑節(jié)能計(jì)量收費(fèi)政策的推行，提高集中供水和供熱計(jì)量的法定儀表計(jì)量精度和改善流量特性有著極其重要的作用，也有著廣闊的推廣應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明所涉ー種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)適用的新結(jié)構(gòu)超聲熱量表外觀圖。圖2為本發(fā)明所涉ー種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)適用的新結(jié)構(gòu)超聲熱量表投影視首1J視圖。圖3為本發(fā)明所涉ー種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)管段外觀圖。
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圖4為本發(fā)明所涉ー種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)管段局部裝配圖。圖5為本發(fā)明所涉ー種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)連接體外觀圖。圖6-1、圖6-2為本發(fā)明所涉ー種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)連接體投影圖(其中圖6_1為主首I]視圖、圖6-2為左首I]視圖)。圖7為本發(fā)明所涉ー種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)鎖圈外觀圖。圖8-1、圖8-2、圖8-3為本發(fā)明所涉ー種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)鎖圈投影圖(其中，圖8-1為主剖視圖、圖8-2為左剖視圖、圖8-3為俯視圖)。其中，I為流量計(jì)管段，Ia為進(jìn)水口，Ib為出水口，Ic為鉛封孔,Id為連接體安裝用螺紋孔，Ie為裝配用輔助定位孔，2為0形密封圈I，3為圓盤狀反射天線，4-1為鎖母I，4-2為鎖母II，4-3為鎖母III，5為連接體，5a為連接鎖圈用長方孔，5b為上游超聲換能器電纜引線通過腔，5c為連接體上腔，5d為圓孔，5e為下游超聲換能器電纜引線通過腔，6為鎖圈，6a為凸筋,6b為卡爪,6c為有圓角的長方孔,7為云臺組件和計(jì)算器,8為襯墊,9為0形密封圈II，10為上游超聲換能器，11為下游超聲換能器，12-1為0形密封圈III，12-2為0形密封圈IV。具體實(shí)施例方式實(shí)施例ー種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)(見圖1-圖4)，其特征在于流量計(jì)管段I的中部下端有垂直圓柱孔，垂直圓柱孔內(nèi)安裝圓盤狀反射天線3。所述流量計(jì)管段I的圓柱孔幾何形狀呈Y狀，包括相互連通的水平圓柱孔、斜圓柱孔及垂直圓柱孔；所述水平圓柱孔為三段同軸心的圓柱孔，軸線為水平軸線，中段圓柱孔孔徑小于進(jìn)水口 Ia端圓柱孔孔徑和出水ロ Ib端圓柱孔孔徑，所述進(jìn)水口 Ia端圓柱孔孔徑和出水ロ Ib端圓柱孔孔徑相同；所述斜圓柱孔為對稱于垂直軸線兩個(gè)，即上游斜圓柱孔和下游斜圓柱孔，上游斜圓柱孔內(nèi)安裝上游超聲換能器10，下游斜圓柱孔內(nèi)安裝下游超聲換能器11。(見圖1-圖4)所述流量計(jì)管段I的上方安裝連接體5，并將流量計(jì)管段I的斜圓柱孔蓋住；所述斜圓柱孔內(nèi)安裝的上游超聲換能器10及下游超聲換能器11的電纜引線內(nèi)藏與連接體5內(nèi)。(見圖1-圖3、圖5、圖6_1、圖6_2)所述連接體5上方連接鎖圈6 ;鎖圈6上方連接云臺組件和計(jì)算器7 ;所述云臺組件和計(jì)算器7，能夠沿鉛直軸線旋轉(zhuǎn)±135°，沿水平軸線旋轉(zhuǎn)ー 10° +90° ;所述上游超聲換能器10和下游超聲換能器11的電纜引線經(jīng)連接體5和鎖圈6引入云臺組件和計(jì)算器7。(見圖1-圖3、圖7-圖8)所述圓盤狀反射天線3通過鎖母I 4-1安裝于垂直圓柱孔內(nèi)，并通過0形密封圈I 2密封；所述圓盤狀反射天線3與鎖母I 4-1之間有襯墊8，并通過0形密封圈II 9密封。(見圖2、圖4)所述圓盤狀反射天線3為反射面即天線上平面做鏡面加工處理的02OmmX1. 5mm的不銹鋼圓盤。所述圓盤狀反射天線3的反射面即天線上平面低于水平圓柱孔中中段圓柱孔的下母線。(見圖2、圖4)所述上游超聲換能器10通過鎖母II 4-2安裝于上游斜圓柱孔內(nèi)，并通過0形密封圈III 12-1密封；所述下游超聲換能器11通過鎖母III 4-3安裝于下游斜圓柱孔內(nèi)，并通過0形密封圈IV 12-2密封。(見圖4)所述斜圓柱孔的斜孔軸線分別與水平圓柱孔的水平軸線及垂直圓柱孔的垂直軸線相交；所述水平軸線、垂直軸線和斜孔軸線全部處于同一剖切平面上，同時(shí)也處于水平軸線的鉛垂面上。(見圖2、圖4)所述斜圓柱孔及垂直圓柱孔均為多臺階圓柱孔。(見圖2、圖4)所述流量計(jì)管段I兩端的兩段圓柱孔的端面有安裝管段的外螺紋；所述流量計(jì)管段I斜圓柱孔與水平圓柱孔外壁的夾角處有鉛封孔Ic ;所述流量計(jì)管段I的中部上端有連接體安裝用螺紋孔Id及裝配用輔助定位孔le。(見圖4)所述連接體5的底部有與流量計(jì)管段I上方的連接體安裝用螺紋孔Id相對應(yīng)的圓孔5d，連接體5上方側(cè)壁有連接鎖圈用長方孔5a，連接體5兩側(cè)有上游超聲換能器電纜引線通過腔5b和下游超聲換能器電纜引線通過腔5e，連接體5中部有連接體上腔5c。(見圖 6-1、圖 6-2)所述鎖圈6下方有與連接體5的連接鎖圈用長方孔5a相對應(yīng)的卡爪6b，中間為通過電纜引線的有圓角的長方孔6c，上方內(nèi)壁有約束云臺組件和計(jì)算器7沿垂直軸線旋轉(zhuǎn)角度的凸筋6a。(見圖8-1、圖8-2、圖8-3)所述鎖母I 4-1、鎖母II 4-2及鎖母III 4-3都為有均壓卸荷墊圈的鎖母，鎖母的壓緊受カ端面有圓環(huán)形溝槽，在溝槽內(nèi)涂鍍高分子聚合物層，該層外端面高于鎖母的壓緊受力端面。

所述高分子聚合物層為聚四氟こ烯PTFE約占30%的高分子聚合物層。
權(quán)利要求
1.一種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)，其特征在于流量計(jì)管段的中部下端有垂直圓柱孔，垂直圓柱孔內(nèi)安裝圓盤狀反射天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)，其特征在于所述流量計(jì)管段的圓柱孔幾何形狀呈Y狀，包括相互連通的水平圓柱孔、斜圓柱孔及垂直圓柱孔；所述水平圓柱孔為三段同軸心的圓柱孔，軸線為水平軸線，中段圓柱孔孔徑小于進(jìn)水口端圓柱孔孔徑和出水口端圓柱孔孔徑，所述進(jìn)水口端圓柱孔孔徑和出水口端圓柱孔孔徑相同；所述斜圓柱孔為對稱于垂直軸線兩個(gè)，即上游斜圓柱孔和下游斜圓柱孔，上游斜圓柱孔內(nèi)安裝上游超聲換能器，下游斜圓柱孔內(nèi)安裝下游超聲換能器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)，其特征在于所述流量計(jì)管段的上方安裝連接體，并將流量計(jì)管段的斜圓柱孔蓋??；所述斜圓柱孔內(nèi)安裝的上游超聲換能器及下游超聲換能器的電纜引線內(nèi)藏與連接體內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)，其特征在于所述連接體上方連接鎖圈；鎖圈上方連接云臺組件和計(jì)算器；所述云臺組件和計(jì)算器，能夠沿鉛直軸線旋轉(zhuǎn)±135°，沿水平軸線旋轉(zhuǎn)一 10° +90° ;所述上游超聲換能器和下游超聲換能器的電纜弓丨線經(jīng)連接體和鎖圈引入云臺組件和計(jì)算器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)，其特征在于所述圓盤狀反射天線通過鎖母I安裝于垂直圓柱孔內(nèi)，并通過O形密封圈I密封；所述圓盤狀反射天線與鎖母I之間有襯墊，并通過O形密封圈II密封；所述圓盤狀反射天線為反射面即天線上平面做鏡面加工處理的不銹鋼圓盤；所述圓盤狀反射天線的反射面即天線上平面低于水平圓柱孔中中段圓柱孔的下母線。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)，其特征在于所述上游超聲換能器通過鎖母II安裝于上游斜圓柱孔內(nèi)，并通過O形密封圈III密封；所述下游超聲換能器通過鎖母III安裝于下游斜圓柱孔內(nèi)，并通過O形密封圈IV密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)，其特征在于所述斜圓柱孔的斜孔軸線分別與水平圓柱孔的水平軸線及垂直圓柱孔的垂直軸線相交；所述水平軸線、垂直軸線和斜孔軸線全部處于同一剖切平面上，同時(shí)也處于水平軸線的鉛垂面上；所述斜圓柱孔及垂直圓柱孔均為多臺階圓柱孔；所述流量計(jì)管段兩端的兩段圓柱孔的端面有安裝管段的外螺紋；所述流量計(jì)管段斜圓柱孔與水平圓柱孔外壁的夾角處有鉛封孔；所述流量計(jì)管段的中部上端有連接體安裝用螺紋孔及裝配用輔助定位孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)，其特征在于所述連接體的底部有與流量計(jì)管段上方的連接體安裝用螺紋孔相對應(yīng)的圓孔，連接體上方側(cè)壁有連接鎖圈用長方孔，連接體兩側(cè)有上游超聲換能器電纜引線通過腔和下游超聲換能器電纜引線通過腔，連接體中部有連接體上腔。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)，其特征在于所述鎖圈下方有與連接體的連接鎖圈用長方孔相對應(yīng)的卡爪，中間為通過電纜引線的有圓角的長方孔，上方內(nèi)壁有約束云臺組件和計(jì)算器沿垂直軸線旋轉(zhuǎn)角度的凸筋。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)，其特征在于所述圓盤狀反射天線通過鎖母I安裝于垂直圓柱孔內(nèi)，所述上游超聲換能器通過鎖母II安裝于上游斜圓柱孔內(nèi)，所述下游超聲換能器通過鎖母III安裝于下游斜圓柱孔內(nèi)；所述鎖母1、鎖母II及鎖母III都為有均壓卸荷墊圈的鎖母，鎖母的壓緊受力端面有圓環(huán)形溝槽，在溝槽內(nèi)涂鍍高分子聚合物層，該層 外端面高于鎖母的壓緊受力端面。
全文摘要
一種新型抗結(jié)垢超聲流量計(jì)，其特征在于流量計(jì)管段的中部下端有垂直圓柱孔，垂直圓柱孔內(nèi)安裝圓盤狀反射天線。本發(fā)明的技術(shù)效果及優(yōu)越性本發(fā)明有效地改善了超聲波流量傳感器(管段)的流量特性，提高了超聲波熱量表的計(jì)量精度、可維護(hù)性，在以在現(xiàn)場維護(hù)和更換反射天線，提高了可靠性，延長了使用壽命，更適合于我國集中供熱的現(xiàn)狀，解決了因供熱水質(zhì)問題引發(fā)結(jié)水垢造成超聲波熱量表失效；尤其隨國家建筑節(jié)能計(jì)量收費(fèi)政策的推行，提高集中供水和供熱計(jì)量的法定儀表計(jì)量精度和改善流量特性有著極其重要的作用。
文檔編號G01F1/66GK103033224SQ201210590860
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者陳宇 申請人:陳宇