一种大口径超声波流量计换能器组件及大口径超声波流量计的制作方法

本发明属于液体流体计量技术领域，具体涉及一种大口径超声波流量计换能器组件及大口径超声波流量计。

背景技术：

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计量领域中。为了达到更为精准的流量计量，考虑流量计量的安全性和可靠性，大口径超声波流量计换能器的安装结构在不断发生变化。由先前一对换能器与流量计流体流动方向成一定角度的安装方式转变成垂直于流体流动方向的安装方式。例如，授权公开号CN 204694317U公开的一种大口径超声波流量计换能器座，其换能器安装座采用的垂直流体流动方向的设置。这种结构的变化，一方面是增大一对换能器间的连线与流体方向投影距离，提高了流量计精度及流量比；另一方面也改变过去一对换能器孔柱里只能安装一对换能器的缺陷，可以在一对换能器孔柱里安装数对换能器，形成双通道(或多通道)结构。

然而，现有技术中，采用换能器安装座垂直于流体流动方向设置的结构时存在着以下几个技术难点：

1.换能器安装座安装在管段壳体两端垂直开设的安装孔中，目前，对于换能器安装座在安装孔中的旋转自由度的限制采用的方案是在换能器安装座上开设孔，通过螺钉穿过此孔与管段壳体螺纹连接。此种定位方式精度低，换能器座会产生微小角度的旋转，直接影响一对换能器之间的信号的发送和接受，从而影响计量精度。所以如何定位换能器安装座，防止其在安装孔中旋转，是一个难点课题。

2.对于换能器安装座与安装孔之间密封，目前采用的结构是换能器安装座上设有凸沿，密封圈位于凸沿的下面，并且凸沿一圈有定位螺丝孔，螺钉穿过螺丝孔与安装孔连接。为了达到有效的密封，那么凸沿盖直径必须加大，这就使得安装孔直径较大，这对于孔径相对较小的流量计管体来说，它会影响到流量计法兰螺栓安装。因此，换能器安装座只有设置于离法兰较远的位置，在一定长度的管段壳体上使得两个换能器间的直射距离减小，影响流量计计量精度及量程比。如何优化换能器安装座的密封结构，成为一个难点课题。

3.目前换能器通过金属盖板及螺钉固定于换能器柱孔里，安装及维护的工作量大。一种既能准确定位换能器又能方便快捷的进行安装及维护产品的技术方案有待发掘。

技术实现要素：

针对现有技术中换能器安装座定位精度低和换能器安装座密封结构体积较大等问题，提供了一种大口径超声波流量计换能器组件及大口径超声波流量计。

一种大口径超声波流量计换能器组件，其特征在于：包括换能器和固定柱，所述固定柱中间部开设有至少一个第一安装孔，所述换能器数量与第一安装孔相同并一一设置于所述第一安装孔中，所述固定柱上部开设有穿线孔，所述穿线孔与第一安装孔连通，所述固定柱上具有第一圆柱体和第二圆柱体，所述第一圆柱体的中心轴线与第二圆柱体的中心轴线相互平行且不共线。

在上述技术方案基础上，还包括：扣件，所述第一安装孔中形成有第一安装面，所述第一安装面上开设有与穿线孔相连通的通孔，所述换能器安装于第一安装面上，所述扣件上开设有与换能器相适配的第二安装孔，所述扣件与固定柱弹性锁紧连接并将换能器卡紧固定在第一安装孔中。

在上述技术方案基础上，所述第一安装面与换能器之间设置有第一密封垫。

一种大口径超声波流量计，其特征在于,包括:上述的大口径超声波流量计换能器组件和管段壳体，所述大口径超声波流量计换能器组件为两个，所述管段壳体两端各开设有一第三安装孔，两个换能器组件分别设置于两第三安装孔中，所述第三安装孔包括第一圆孔和第二圆孔，所述第一圆孔与第一圆柱体配合，所述第二圆孔与第二圆柱体配合。

在上述技术方案基础上，还包括第二密封圈、塑料压环、聚四氟垫片、第三密封圈和压环，所述聚四氟垫片、塑料压环、第二密封圈和压环由下至上依次套装于第一圆柱体上，所述压环与第三安装孔螺纹连接并将聚四氟垫片、塑料压环和第二密封圈压紧于在第一圆柱体上形成的定位轴肩上，所述第一圆孔上开设环形槽，所述第三密封圈设置于环形槽中，所述第三密封圈位于第二圆柱体的下方。

在上述技术方案基础上，还包括塑料盖，其设置于第三安装孔中并位于压环上方，所述塑料盖与第三安装孔之间设置有第四密封圈，所述塑料盖与固定柱螺纹连接，所述塑料盖上开设有铅封孔。

本实用新型的有益效果：

1.固定柱设置有两个定位圆柱体，加工简单、固定柱定位准确，不会转动。

2.固定柱密封结构优化，结构简单，体积小，安装孔较小，换能器固定柱可以设置在距离管段壳体两端法兰较近的位置，一定长度的管段壳体下，获得了最大的换能器间连线与流体流动方向投影的距离，提高了流量计的计量精度和量程比。

3.换能器采用卡扣固定，整体结构安装与拆卸简单、各部分密封良好。

附图说明

图1为本实用新型所述大口径超声波流量计换能器组件的结构示意图；

图2为图1的爆炸视图；

图3为本实用新型所述大口径超声波流量计的结构示意图；

图4为图3中固定柱局部放大视图；

图5为固定柱局部剖视图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术方案做进一步说明。

如图1、2所示，一种大口径超声波流量计换能器组件，其特征在于：包括换能器7和固定柱1，所述固定柱1中间部开设有至少一个第一安装孔103，所述换能器7数量与第一安装孔103相同并一一设置于所述第一安装孔103中，所述固定柱1上部开设有穿线孔104，所述穿线孔104与第一安装孔103连通。换能器7的电线经第一安装孔103引入穿线孔，最后由固定柱1上方引出。

为了准确定位换能器组件，防止其转动，所述固定柱1上具有第一圆柱体101和第二圆柱体109，所述第二圆柱体109位于固定柱1的上部，如图5所示，所述第一圆柱体101的中心轴线与第二圆柱体109的中心轴线相互平行且不共线。当第一圆柱体101和第二圆柱体109都分别被准确定位时，由于二者中心轴线不共线，所以固定柱的旋转自由度就被精确约束了。此种定位方式精度高，固定柱1不会产生旋转移位，换能器7之间的信号的发送和接受稳定，保证了计量精度，同时加工容易，无论对于圆柱形的第一圆柱体101和第二圆柱体109还是与它们相配适的圆孔而言，都在加工难易程序上更加简单。为了方便机加工和安装，以第二圆柱体109的半径大于第一圆柱体109的半径为宜。另外，第一圆柱体101和第二圆柱体109都是常规的易于加工的形状，加工成本低。

如图1、2所示，为了方便将换能器7固定于第一安装孔103中，大口径超声波流量计换能器组件，还包括扣件6。第一安装孔103中形成有第一安装面105，扣件6上开设有与换能器7相适配的第二安装孔601。换能器7发射端设有台阶面，与第二安装孔601相配合，换能器7的另一端与第一凸台面105配合，实现在换能器轴线方向准确定位。扣件6与固定柱1弹性锁紧连接并将换能器7压紧固定在第一安装孔103中。

为了实现密封，防止液体经换能器7和第一安装孔103之间的间隙泄漏，所述第一安装面105与换能器7之间设置有第一密封垫8。第一密封垫8是硅胶垫。

如图3所示，一种大口径超声波流量计，包括如上所述的换能器组件和管段壳体10。换能器组件共两件，管段壳体10两端分别设置有两个法兰4，法兰4设置有螺栓孔，通过螺栓连接所要测量流量的管道。管段壳体1两端靠近法兰4处设置有两个第三安装孔9，分别位于管段壳体10左右两端，第三安装孔9用于安装定位换能器组件，第三安装孔9垂直于管段壳体1设置。电路盒5设置于管段壳体10的外部，电路盒5中设置有控制器。管段壳体1上开设有穿线通道，其将第三安装孔9和电路盒5连通。从固定柱1上方引出的电线，经由穿线通道与控制器连接。

为了防止固定柱1绕轴线方向的转动，如图2所示，所述第三安装孔9包括第一圆孔901和第二圆孔906，其中第一圆孔901与第二圆孔906的轴线平行且不共线。固定柱1装入第三安装孔9中后，第一圆孔901与第一圆柱体101相配合，与此同时，第二圆孔906与第二圆柱体109配合，限制固定柱1绕轴线方向的转动。

优选的，为了更好的定位固定柱1，限制其沿轴线方向的移动，如图1所示，固定柱1还具有第三圆柱体102，其中心轴线与第二圆柱体101的中心轴线重合，所述第三圆柱体102位于固定柱1的下部。所述第三圆柱体102与第二圆柱体101之间形成第一定位台阶面106，第一定位台阶面106与固定柱1轴线垂直。如图4所示，所述第三安装孔9底部还开设有第三圆孔902，第三圆孔902与第一圆孔901中心轴线重合，第三圆孔902顶部形成第二定位台阶面903。第三圆孔902和第三圆柱体102相配合，第二定位台阶面903与第一定位台阶面106相贴合，限制固定柱1沿轴线方向的上下移动。

优选的，大口径超声波流量计采用双层密封结构，如图3、4所示，该大口径超声波流量计还包括第二密封圈12、塑料压环13、聚四氟垫片14、第三密封圈15和压环11，所述聚四氟垫片14、塑料压环13、第二密封圈12和压环11由下至上依次套装于第一圆柱体101上，所述压环11与第三安装孔9螺纹连接并将聚四氟垫片14、塑料压环13和第二密封圈12压紧于在第一圆柱体101上形成的定位轴肩上，所述第一圆孔901上开设环形槽904，所述第三密封圈15设置于环形槽904中，所述第三密封圈15位于第二圆柱体109的下方。此种密封结构紧凑，相对于现有技术，固定柱1上部的外圆周长较小，所以第三安装孔9也较小，使得换能器组件能最大限度的靠近法兰4设置，在一定长度的管段壳体下，获得了最大的换能器间连线与流体流动方向投影的距离，增大了流量计的计量精度和量程比。

在上述技术方案基础上，如图4所示，大口径超声波流量计，还包括塑料盖16，其设置于第三安装孔9中并位于压环11上方，塑料盖16与第三安装孔9之间设置有第四密封圈17。塑料盖16中间部位向下延伸形成一圆柱，圆柱末端具有外螺纹，与固定柱1上的螺纹孔螺纹连接，塑料盖16上开设有铅封孔161。在流量计的维护维修过程中，当需要拆卸换能器组件时，可先拆卸塑料盖16，然后拆卸压环11，此时再将卸下的塑料盖16装入，由于塑料盖16和固定柱1螺纹连接，可以通过牵引塑料盖16将二者一起取出，方便拆卸。

如图2所示，固定柱1的底部还设置有硅胶垫19，硅胶垫19位于第二圆孔902中，压环11将固定柱1压紧后，硅胶垫19处于压缩状态，对固定柱1和压环11有向上的弹力，起到防松的作用。

可理解的是，尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。