[发明专利]一种对射式小口径超声波流量计

说明书

本发明公开了一种对射式小口径超声波流量计，包括电路盒、管段外层、管段内层、换能器组件，电路盒设置在管段外层上，管段内层为注塑一体成型加工制成，其端部形成有换能器安装座，换能器组件安装于安装座中，两对换能器组件成对设置，管段内层安装在管段外层内部。本发明提供的超声波流量计，超声波采用对射式发射与接收，能量损耗低，管段外层可以采用标准管件，降低成本。小型无台阶形换能器设计，解决了小管径内无法安装换能器的问题，减小压损，水流通畅，计量准确。管段内层组装方便快捷，定位准确，密封良好。整个腔体是无水的，有效防止换能器连线泡水，给管段内层的变形和水变成冰的微小膨胀提供伸缩空间，有效防冻。

技术领域

本发明属于管道传输流体流量计量技术领域，具体涉及对射式小口径超声波流量计。

背景技术

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、量程比更大，更能适应被测流体温度、压力、密度等参数的变化，对管径及其管道水平、垂直走向的适应性强，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的应用到市政供热、水务、工业、矿山、发电厂等流量测量领域，技术日益成熟。

然而，对于小口径管道，由于其管道直径本身较小，对于标准给定的管段长度，换能器设置在如此小的管径的通道中是个技术难题，制约着超声波流量计在小口径管道流量计量的应用，例如，生活用水领域等。

对于小口径超声波流量计，常用的有两种，一种是反射式超声波流量计，例如中国专利CN 201697666 U和CN 104764499 A，由于其本身工作原理的限制，存在诸多缺点。超声波由一个换能器发射，先后经过了两个反射板的反射后，被另一个换能器接收。超声波的每一次反射都会有能量损耗，最后换能器能接收到的平面声波的首波的能量通常只有发射波首波的14％，能量损耗非常大。86％的超声波都通过管壁漫反射，而且，漫反射形成的次波容易叠加干扰在第二个反射面的反射波，形成杂波影响和干扰接收换能器的接收。通常换能器能够接收到首波最小的安全值是20mv，为了保证这一稳定的信号值，换能器的功率和尺寸往往需要做的较大，目前，通常采用换能器发射面积为Φ17mm(封装后)。目前反射板的面积大约为Φ8mm，从反射的角度其面积越大越好，但过大会阻水并产生涡流，影响声波速度稳定，使计量不准确；反射板一直处于水流中，尤其在热水中，长期使用表面容易结垢，反射效率降低。一旦首波信号小于20mv，接收到的信号就会不稳定，将导致计量无法正常进行。为保证活接安装需求，换能器安装柱必须设置在管段两端的外螺纹的内侧。所以，在有限的管段长度下，这就缩短了两个换能器间的距离，降低了流量计的量程比。

另一种是对射式流量计，例如中国专利CN 201503288 U，提供了一种超声波流量表换能器，管段为分段结构，换能器对射方式设置于管段中。首先，其本身的结构是，在固定换能器的管段处直径较大，管段两端连接处以及管段中间的直径较小。换能器固定处的管段结构特殊，只能采用注塑加工方式。其次，换能器的信号输出缆线在换能器的上方，位于管段外螺纹的内侧，由于本身结构限制，换能器只能设置于流量计管段两端较远处，超声波的声程较短，降低了流量计的量程比。另外，流量计整体都采用塑料结构，分段注塑加工获得，然后通过螺栓紧固连接。由于采用塑料材料，受温度影响，塑料管段的变形较大，这必然会影响换能器的准确定位，进而流量计量的稳定性。同时，分段加工再通过螺栓紧固的加工方式复杂，拆装工序复杂。塑料管段在与活接连接时，螺纹强度差，容易损坏，安装不牢靠。

发明内容

针对现有技术中小口径超声波流量计存在的问题，提供了一种对射式小口径超声波流量计。

一种对射式小口径超声波流量计，包括管段外层、管段内层、换能器组件，所述管段内层的端部形成有换能器安装座，所述换能器组件安装于安装座中，两对换能器组件成对设置，所述管段内层安装在管段外层内部。

所述管段内层中间部管段直径小于两端。