[发明专利]一种超声波水表测量段两侧的圆弧过渡结构有效
申请号: | 201911075280.1 | 申请日: | 2019-11-06 |
公开(公告)号: | CN110793580B | 公开(公告)日: | 2021-01-19 |
发明(设计)人: | 李国祯 | 申请(专利权)人: | 宁波水表(集团)股份有限公司 |
主分类号: | G01F1/66 | 分类号: | G01F1/66;G01F15/18 |
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地址: | 315000 浙*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 超声波 水表 测量 两侧 圆弧 过渡 结构 | ||
本发明公开了一种超声波水表测量段两侧的圆弧过渡结构,包括测量细管段,所述测量细管段的两侧分别连接有粗管段,所述测量细管段的两侧分别通过缩径段和扩散段与粗管段相接,所述扩散段和缩径段的横截面曲线由以下方程定义:其中,R0为所述测量细管段的内管半径,R1为所述粗管段的内管半径,L为扩散段或缩径段的总长,R为扩散段或缩径段中相距粗管段x距离处的点与对称轴的距离,m和n为常数;其优点为,可以根据不同的使用场景,变动曲线的形状,自由灵活。
技术领域
本发明涉及水表,尤其涉及一种超声波水表测量段两侧的圆弧过渡结构。
背景技术
超声波流量计是最具发展前景的新技术流量计,其测量原理是依据流体运动对超声波脉冲的信号调制作用,通过检测信号的变化得到流体体积流量。由于超声波流量计测量段内部无障碍物,并且管道的压力损失小,使得与传统流量计相比有许多优势。
由于超声波流量计直接测得量为换能器对射线上线的平均速度,需通过流量修正系数换算得到流体体积流量,因此超声波流量计安装条件应为管道内流场充分发展的流动。由于实际安装效应的存在,特别是测量段上游平面弯管、阀门等阻流件等会影响管道内流场分布,导致测量段流场出现非理想分布,从而会降低流量测量准确度。超声波流量计的安装条件是管道内流体流型为轴对称分布,即只存在平行于管道轴线方向的速度,而不存在垂直于轴线方向上的速度分量,也就是测量段流场达到充分发展的直管流动。由于实际应用场合安装效应的存在,很难实现设计的计量准确度。
在超声波水表测量段使用缩径可以起到整流的作用,提高流场的稳定性,消除或削弱安装效应的不利影响,实现高精度测量。同时缩径可以有效提高超声波水表对小流量的测量,提高水表的实测范围。使用缩径还可以降低超声波束的声程,降低能耗,提高超声波水表的使用年限。
目前超声波水表缩径普遍采用线性缩径,少数采用了维多辛斯基曲线进行缩径。线性缩径即收缩段管径均匀变小,测量段管径保持不变,扩散段管径均匀变大。这种直线缩径形式结构简单,制作难度小,因此被普遍采用。但收缩段与测量段、测量段与扩散段之间不能圆滑过渡,容易产生局部流场扰动,在收缩段容易产生流动分离,造成能量损失和流动脉动增加,流场稳定性相对较差,不利于高精度测量;维多辛斯基曲线方程只与测量段和测量段之前的粗管段内径相关,两段的内径确定则该曲线就随之确定,当使用要求变化但管径不变时,则该曲线无法根据使用要求的变化而做出相应的调整,如需要缩径段前部快速窄缩后段缓慢收缩的场景时,需要更改相应管径或者重新寻找一条适合的曲线,需要耗费相当大的人力物力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够适应不同使用环境的超声波水表的缩径结构。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种超声波水表测量段两侧的圆弧过渡结构,包括测量细管段,所述测量细管段的两侧分别连接有粗管段,所述测量细管段的两侧分别通过缩径段和扩散段与粗管段相接,所述扩散段和缩径段的横截面曲线由以下方程定义:其中,R0为所述测量细管段的内管半径,R1为所述粗管段的内管半径,L为扩散段或缩径段的总长,R为扩散段或缩径段中相距粗管段x距离处的点与对称轴的距离,m和n为常数。本曲线函数通过m和n的调整可以生成一系列的曲线,在这一系列的曲线中可以挑选出适应于相应使用场景的曲线,而且曲线的生成是受到缩径段或扩散段的的长度决定的,可以适应不同缩径段或扩散段长度的曲线。
相比上述方案更进一步的改进,所述m<1,n>1时,所述缩径段和扩散段的两端过渡圆滑而中段较快。
相比上述方案更进一步的改进,所述m=0.4,n=5时,水流在所述窄缩段处的波动情况和压力损失较小。
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