一种用于超声波燃气、水、热表或流量计的流道结构的制作方法

本发明涉及流体的流量或流速测量领域，尤其涉及一种通过超声波测量流体流量或流速的流道结构。

背景技术：

流量计是一种计量流体体积数量的计量仪器，其具有自动累计流体体积数值的功能，其通常所测量的目标为液体或气体。传统的流量计采用机械式流量计，其将机械式传动机构如叶轮置于被测流体中，通过流体流动时带动叶轮旋转来反应流体的流量或流速，其缺点在于其应用范围十分有限，且由于流体带动机械传动机构转动时会产生一定压力损失，因而导致其计量精准度也较为有限。为此，人们开发出通过电磁感应或超声波等非接触式手段进行测量的流量计量表，其更加安全环保，且适用范围更广，测量也更加精确。公开号为CN103471672B的专利文件公开了一种燃气流量计量表的W型反射流道，其包括具有进气口和出气口的流道本体，流道本体的内部设有横截面为矩形的气体流道，在该气体流道的同一侧设置有两个超声波换能器安装孔，通过在使得超声波在流道内产生三次反射而形成W型的路径以增加超声波行程，从而获得更高测量精度，并通过在该气体流道的内表面设置有圆弧槽以增强反射超声波的聚能作用，但其缺点在于流体通过在该流道时不是按照严格的直线路径进行流动，而可能产生一定旋流或其他紊流情况而使得流场不稳定，则会使得测量结果产生一定误差。对此，公开号为CN105043474A的专利申请文件公开了一种用于超声波流量计的新型流道结构，其通过在流道内设置若干分隔板对流道内的被测流体进行整流，或通过设置较大直径的入口整流部对被测流体在进入流道前对其整流，增加了被测流体的稳定性，但其缺点在于其设置在流道同一侧的两个超声波换能器安装孔与流道本体为一体式设置，因而两个超声波换能器的出射角或入射角被限定，以致超声波路径形状单一化，无法根据不同情况调整其超声波的路径形状，而且超声波换能器的更换、维护也不方便。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种用于超声波燃气、水、热表或流量计的流道结构，其解决了现有技术中流道内超声波发射、反射路径单一化的问题，且使得超声波换能器安装、更换更加方便。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于超声波燃气、水、热表或流量计的流道结构，包括具有内腔的流道本体和设于流道本体入口端的入口整流结构，其中：

所述流道本体的内腔呈长方体形状，所述流道本体的一侧具有开口且所述开口使得所述内腔的一侧与流道本体的外部相通；所述开口的外缘设有用于固定超声波换能器安装结构的固定结构；所述内腔内壁的与所述开口相对的一侧还设有若干聚能反射面；所述内腔内设有若干沿流道本体轴向延伸的梳状整流片，且所述若干梳状整流片与所述聚能反射面所在内壁表面相垂直；

所述入口整流结构与所述内腔相连通，其中所述入口整流结构为喇叭状结构且该喇叭状结构的小口端与流道本体相连接。

进一步地，还包括设于流道本体出口端的出口导流结构，所述出口导流结构包括设于内腔轴向的第一出口和设于内腔径向的第二出口。

进一步地，所述固定结构包括由所述流道本体的外壁一体延伸且从所述开口外缘外翻式设置的固定板，所述固定板上设有若干螺栓固定孔。

进一步地，所述固定板与流道本体外壁的连接处还设有沿流道本体轴向延伸的密封槽。

进一步地，所述开口为长方形，所述固定板包括为两个并分别设置在所述开口的两个长边外缘。

进一步地，所述聚能反射面为凹陷式设置在内腔内壁的椭圆面或拟合面。

进一步地，所述梳状整流片的靠近开口一侧的边缘设有楔形结构，且所述楔形结构位于梳状整流片距离聚能反射面的焦点或拟合点的最近点。

进一步地，所述聚能反射面为三维近似球形聚焦面、三维拟合聚焦面或三维椭球聚焦面。

进一步地，所述梳状整流片位于聚能反射面与入口整流结构之间。

进一步地，所述内腔设置有从流道本体入口端延伸至出口端的且与梳状整流片相平行的隔板以将所述内腔分隔为两个并列子流道，且每一个子流道内分别设置有聚能反射面和梳状整流片。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明通过在流道本体的一侧设置开口，并在所述开口处设置用于固定超声波换能器安装结构的固定结构，使得超声波换能器安装结构与流道本体实现分离式设置，将超声波换能器安装孔设于超声波换能器安装结构上，规格不同的超声波换能器安装结构其安装孔的角度也不相同，超声波换能器预先安装在超声波换能器安装孔内，再将超声波换能器安装结构固定到流道本体的开口处，通过更换不同规格的超声波换能器安装结构，即可根据需要改变超声波在流道本体内腔的传输路径，使得超声波发出及反射路径为V型、N型、W型或M型中的任一种形状，还使得超声波换能器的更换和维修更加方便快捷；

本发明通过在流道本体的内腔设置聚能反射面，有效减少了超声波信号在传递过程中的发散和能量衰减，提高了接收信号的强度，提高了接收效率，有效降低了能耗；

本发明采用拟合反射面可以获得长度不同的超声波发射声程和反射声程、以及不同的发射和接收角度，便于获得优化的流道尺寸；

本发明通过在流道本体的内腔设置若干梳状整流片，并将入口整流结构设为喇叭状结构，有效增强了被测流体的稳定性，提高了测量精度；

本发明通过将流道出口设置为两个出口，使其可方便兼容上下进出气的国内通用燃气表和左/右进出气的国外用燃气表这两种结构，有效提高了安装的便利性；同时可极大增加流道出口截面积，降低了流道本体两端的压力损失。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构立体视图。

图2为本发明实施例一的结构主视图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为本发明实施例一的结构右视图。

图5为本发明实施例一的结构左视图。

图6为本发明实施例一的结构俯视图。

图7为图6的B-B剖视图。

图8为图6的C-C剖视图。

图9为图8中I部分的局部放大视图。

图10为本发明实施例二的结构立体视图。

图11为本发明实施例二的结构主视图。

图12为本发明实施例二的结构俯视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

实施例一

如图1、图2和图4-图6所示，本发明提出了一种用于超声波燃气、水、热表或流量计的流道结构，包括具有内腔11的流道本体1、分别设于流道本体1入口端和出口端的入口整流结构2和流道出口3，其中：

如图3、图8所示，所述流道本体1的内腔11呈长方体形状，所述流道本体1的一侧具有长方形开口12且所述开口12使得所述内腔11的一侧与流道本体1的外部相通；

如图1、图6和图8所示，所述开口12的外缘设有用于固定超声波换能器安装结构的固定结构，所述固定结构包括由所述流道本体1的外壁一体延伸且从所述开口12外缘外翻式设置的固定板13，所述固定板13包括为两个并分别设置在所述开口12的两个长边外缘，所述固定板13上设有若干螺栓固定孔14；所述固定13与流道本体1外壁的连接处还设有沿流道本体1轴向延伸的密封槽131，所述密封槽131用于固定超声波换能器安装结构时放置密封条等密封件，从而对所述开口12进行密封，以保证良好的气密性；

如图3、图6和图7所示，所述内腔11内壁的与所述开口12相对的一侧还设有若干聚能反射面15，所述聚能反射面15为凹陷式设置在内腔11内壁的椭圆面，除此之外，所述聚能反射面15也可设置为具有聚能功能的二维拟合面、三维近似球形聚焦面、三维拟合聚焦面或三维椭球聚焦面；

如图1、图3-图9所示，所述内腔11内设有若干沿流道本体1轴向延伸的梳状整流片16，且所述若干梳状整流片16与所述聚能反射面15所在内壁表面相垂直，所述梳状整流片16的靠近开口12一侧的边缘设有楔形结构161，所述楔形结构161位于梳状整流片16距离所述聚能反射面15的焦点或拟合点的最近点；通过设置在内腔11的若干梳状整流片16，极大降低了被测流体的旋流或紊流程度，保证了计量的精准度；

如图1、图3和图5-图7所示，所述入口整流结构2和流道出口3分别与所述内腔11相连通，其中所述入口整流结构2为喇叭状结构且该喇叭状结构的小口端与流道本体1相连接，所述入口整流结构2的喇叭状结构可以对流入内腔的被测流体起到平衡和稳定作用；所述流道出口3包括设于内腔11轴向的第一出口31和设于内腔11径向的第二出口32；由于国内燃气表采用上面进出气结构，而新加坡、俄罗斯等国外采用左/右进出气的结构，因而采用两个出口的结构，在不采用中间隔断的情况下，采用出气管连接就可以直接兼容这两种产品；而且采用两个出口的结构，当采用中间隔断分离进出气口的情况下，增大了流体出口面积，可减少压力损失。

本实施例在使用前，先将超声波换能器安装在超声波换能器安装孔内，如果将超声波换能器安装结构固定到流道本体的开口处，则超声波安装结构将所述开口封住，而超声波换能器安装孔位于梳状整流片的楔形结构处。在工作时，超声波信号从一个超声波换能器发出并从楔形结构处射入内腔，经过内腔内壁的聚能反射面的多次反射再传递到另一个超声波换能器，所述楔形结构可以起到导向作用而减少射入超声波的能量衰减，起到保证信号强度的效果。

实施例二

如图10-图12所示，本发明本发明提出了一种用于超声波燃气、水、热表或流量计的流道结构，包括具有内腔11的流道本体1和设于流道本体1入口端的入口整流结构2，其中：

如图10所示，所述流道本体1的内腔11呈长方体形状，所述流道本体1的一侧具有长方形开口12且所述开口12使得所述内腔11的一侧与流道本体1的外部相通；

所述开口12的外缘设有用于固定超声波换能器安装结构的固定结构，所述固定结构包括由所述流道本体1的外壁一体延伸且从所述开口12外缘外翻式设置的固定板13，所述固定板13包括为两个并分别设置在所述开口12的两个长边外缘，所述固定板13上设有若干螺栓固定孔14；所述固定13与流道本体1外壁的连接处还设有沿流道本体1轴向延伸的密封槽131；

如图10、图11所示，所述内腔11内壁的与所述开口12相对的一侧还设有若干聚能反射面15，所述聚能反射面15为凹陷式设置在内腔11内壁的三维近似球形聚焦面、三维拟合聚焦面或三维椭球聚焦面；

如图10、图12所示，所述内腔11内设有若干沿流道本体1轴向延伸的梳状整流片16和隔板17，其中所述隔板17从流道本体1的入口端延伸至出口端，且所述若干梳状整流片16和隔板17均与所述聚能反射面15所在内壁表面相垂直；通过设置在内腔11的隔板17，将内腔11划分成了若干子流道，从而可扩大流量范围，提高量程比；每一个子流道内均设有聚能反射面15和梳状整流片16，且所述梳状整流片16位于聚能反射面15和入口整流机构2之间，通过梳状整流片16了极大降低被测流体的旋流或紊流程度，以提高计量精确度；同时当聚能反射面15为三维近似球形聚焦面、三维拟合聚焦面或三维椭球聚焦面时，由于聚能反射面15处没有梳状整流片16，则可避免超声波传输路径的畅通，以保证聚焦的需要；

所述入口整流结构2与所述内腔11相连通，所述入口整流结构2为喇叭状结构且该喇叭状结构的小口端与流道本体1相连接，所述入口整流结构2的喇叭状结构可以对流入内腔的被测流体起到平衡和稳定作用。

本发明实现了超声波换能器安装结构与流道本体的分离式设置，其中超声波换能器安装孔设于超声波换能器安装结构上，因此规格不同的超声波换能器安装结构上的安装孔的角度也不相同。若需要改变超声波在流道本体内腔的传输路径，使得超声波发出及反射路径为V型、N型、W型或M型中的任一种形状，只需更换不同规格的超声波换能器安装结构即可，使得超声波换能器的更换和维修更加方便快捷。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。