一種超聲流量傳感器及其組裝方法與流程

本發(fā)明涉及一種超聲流量傳感器及其組裝方法，特別是利用超聲檢測技術(shù)，計量管道內(nèi)液體流量或液體熱量的流量計，屬于聲學(xué)、傳感技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，現(xiàn)有超聲流量傳感器，特別是小口徑超聲流量傳感器通常都采用依靠反射體反射進行超聲傳播的方式進行測量，反射體有片狀的、柱狀的等各種形式，反射體一般依靠嵌件固定或直接依靠反射體本身與管段體配合固定，如本人申請的專利：《具有束流功能的超聲流量、熱量計轉(zhuǎn)換器用測量管段》，中國專利號ZL201020275319.2，就是依靠反射體與管段體之間過盈配合固定的；還有反射體是依靠兩個在縱向上剖開的兩個半件抱緊固定，例如中國專利號200810176267.0；還有反射體是柱狀的，依靠柱狀反射體的圓柱與管段體上相匹配的圓孔固定，背景技術(shù)的超聲流量傳感器，還設(shè)有束流片，主要是起改善被測管道內(nèi)介質(zhì)流態(tài)作用，同時，束流片還作為反射體的固定板。上述超聲流量傳感器在使用中存在裝配要求精度高、流量傳感器組成部件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種超聲流量傳感器及其組裝方法，反射體固定簡潔，結(jié)構(gòu)簡單，組裝方便快捷，牢固可靠，組成部件少，起改善被測管道內(nèi)介質(zhì)流態(tài)，解決背景技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種超聲流量傳感器，包含管段體、中心套管、束流片和反射體，管段體內(nèi)設(shè)有中心套管，反射體和束流片均直接固定在中心套管上。

所述管段體上設(shè)有傳感器安裝孔，超聲傳感器設(shè)置在管段體上的傳感器安裝孔內(nèi)，超聲傳感器與反射體相匹配。

所述的管段體上至少設(shè)置一對傳感器安裝孔，并分別安裝超聲傳感器，中心套管設(shè)置在兩個超聲傳感器之間，中心套管上設(shè)有與傳感器安裝孔匹配的中心套管固定孔；反射體設(shè)置在與超聲傳感器位置相匹配的中心套管上。

所述中心套管，可以是完整的管狀，兩端部平齊，其長度大于一對傳感器安裝孔中心線的距離，傳感器安裝孔對應(yīng)的中心套管壁上開有孔，反射體固定在傳感器安裝孔對應(yīng)的中心套管管壁上。

所述中心套管，可以是不完整的管狀，至少一個端部不平齊，該端部的管壁延伸至傳感器安裝孔對應(yīng)的位置，反射體固定在中心套管延伸至傳感器安裝孔處的管壁上，中心套管連同其延伸管壁的長度，大于一對傳感器安裝孔中心線的距離。

所述中心套管的中間部分，部分內(nèi)徑縮小，縮小部分構(gòu)成一個測量通道，超聲傳感器設(shè)置在縮小部分的兩側(cè)，便于提高測量精度。中心套管上設(shè)有O型密封圈安裝槽，O型密封圈安裝槽內(nèi)設(shè)有O型密封圈，作為管段體與中心套管之間的密封。

所述束流片，主要是起改善被測管道內(nèi)介質(zhì)流態(tài)作用，可以是一片也可以是多片，可以是水平布置也可以是豎直布置。

所述束流片，分為前束流片和后束流片；所述反射體，分為前反射體和后反射體，管段體內(nèi)水流方向前端的反射體，稱為前反射體，管段體內(nèi)水流方向后端的反射體，稱為后反射體；前束流片，設(shè)置在前反射體前面，管段體內(nèi)水流最先到達前束流片，然后到達前反射體；后束流片，設(shè)置在后反射體的后面，管段體內(nèi)水流先到達后反射體，然后到達后束流片。

本發(fā)明中心套管定義及作用：所述中心套管，主要作用有兩個：一是中心套管兩端提供固定反射體的載體；二是將管段體局部過流面積縮小，提高經(jīng)過其通道的被測介質(zhì)的流速，提高儀表測量分辨率。其中間部分是用于測量被測介質(zhì)流速的固定長度的縮小部分通道，一般位于兩個超聲傳感器或兩反射體之間，縮小部分長度不會超過兩超聲傳感器或兩反射體最近距離的外輪廓之間長度；其縮小部分的截面積可以等面積變化也可以是變面積變化。

所述中心套管為一體結(jié)構(gòu)，中間的縮小部分與兩端部一體成型。例如：一體注塑成型。

所述中心套管為分體結(jié)構(gòu)，中心套管沿徑向斷開，分為兩段或三段，中心套管中間的縮小部分是一個整體，不可分割，兩段或三段之間通過插接、卡扣連接等方式連接在一起。中心套管分為三段：中間的縮小部分為一段，縮小部分前端的管壁為一段，縮小部分后端的管壁為一段。中心套管分為兩段：縮小部分與其中一端的管壁為一段，另一端管壁為一段。

所述中心套管是通過設(shè)置在管段體上的超聲傳感器固定并定位的，也可以是通過設(shè)置在管段體上的其他功能部件和結(jié)構(gòu)件固定并定位，如溫度傳感器、固定銷釘、卡扣、螺紋等。

所述反射體可以是片狀的也可以是其它形狀的，如凸面半球狀。

所述反射體兩側(cè)設(shè)有卡片，中心套管的管壁上設(shè)有與卡片匹配的卡片凹槽；反射體兩側(cè)的卡片分別卡在中心套管上的卡片凹槽內(nèi)，完成反射體的固定，卡片凹槽在中心套管上的位置、角度，根據(jù)超聲傳感器與反射體匹配的位置角度確定。

所述束流片，其既可以是單體零件與中心套管組裝，也可以是與反射體成一整體零件，還可以是與中心套管成為一個整體注塑成形，束流片材質(zhì)與中心套管材質(zhì)相同；或采用預(yù)埋嵌件方式注塑成形，束流片材質(zhì)與中心套管材質(zhì)不同，中心套管為塑料材質(zhì)，束流片可以是金屬等非塑料材質(zhì)。

所述束流片與中心套管組裝，在中心套管的管壁上設(shè)有與束流片匹配的束流片凹槽，束流片兩側(cè)分別卡在中心套管上的束流片凹槽內(nèi)，完成束流片的固定，束流片凹槽在中心套管上的位置、角度，根據(jù)束流片的位置角度確定。

反射體與中心套管之間，還可以是通過其它方式固定，如通過粘接或焊接或注塑嵌件固定等方式將反射體固定在中心套管上。

一種超聲流量傳感器的組裝方法，包含如下工藝步驟：

需要組裝的部件包括：一個管段體、兩個超聲傳感器、一個中心套管、一個O型密封圈、兩個反射體、兩個束流片；

完成中心套管和兩個反射體及兩個束流片之間的裝配：反射體兩側(cè)設(shè)有卡片，中心套管的管壁上分別設(shè)有與卡片匹配的卡片凹槽和與束流片匹配的束流片凹槽；反射體兩側(cè)的卡片分別卡在中心套管上的卡片凹槽內(nèi)，完成反射體的固定，卡片凹槽在中心套管上的位置、角度，根據(jù)超聲傳感器與反射體匹配的位置角度確定；兩個反射體分別固定在中心套管兩端的管壁上；束流片兩側(cè)分別卡在中心套管上的束流片凹槽內(nèi)，完成束流片的固定，束流片凹槽在中心套管上的位置、角度，根據(jù)束流片的位置角度確定；

然后將O型密封圈裝配于中心套管上，形成半成品組件；

然后將該半成品組件裝入管段體內(nèi)，管段體上設(shè)有一對傳感器安裝孔，傳感器安裝孔內(nèi)裝入超聲傳感器，即完成超聲流量傳感器的裝配。

所述中心套管的中間部分，部分內(nèi)徑縮小，縮小部分構(gòu)成一個測量通道，超聲傳感器設(shè)置在縮小部分的兩側(cè)，便于提高測量精度。

所述中心套管上與傳感器安裝孔對應(yīng)的位置設(shè)置中心套管固定孔，超聲傳感器或其它功能部件通過該通孔對中心套管進行固定和定位。

兩個反射體分別為前反射體和后反射體，兩個束流片分別為前束流片和后束流片。

本發(fā)明簡化了反射體固定結(jié)構(gòu)、減少了整體零部件數(shù)量、降低了各部件之間的裝配難度、并提高了整體組裝效率，同時還具有改善被測管道內(nèi)介質(zhì)流態(tài)的功效，提升了儀表使用范圍，從整體上使流量傳感器結(jié)構(gòu)更合理、更簡單。

本發(fā)明的有益效果：由于反射體直接組裝在一體結(jié)構(gòu)的中心套管上，使得整個流量傳感器結(jié)構(gòu)和組裝更為簡單、可靠，在降低生產(chǎn)成本的同時還大大提高了生產(chǎn)效率。同時該傳感器還具有改善被測管道內(nèi)介質(zhì)流態(tài)的作用，改善儀表測流條件，提升了儀表使用范圍。本發(fā)明專利具有結(jié)構(gòu)簡單合理、安裝方便、可靠性高、測量精度高、適應(yīng)性強等特點，可廣泛應(yīng)用于超聲水表、熱表、流量計的流量傳感器中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例一軸側(cè)剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例一管段體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例一中心套管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例一反射體立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例一反射體側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例二反射體、束流片與中心套管組裝后結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明實施例二反射體、束流片中心套管組分解結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明實施例二分體結(jié)構(gòu)中心套管組裝后結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明實施例四束流片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明實施例三中束流片與中心套管一體形式立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是本發(fā)明實施例四中束流片與中心套管一體形式立體剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是本發(fā)明實施例五中束流片與反射體一體形式立體剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14是本發(fā)明實施例六結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15是本發(fā)明實施例七結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16是本發(fā)明實施例八結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：管段體1、超聲傳感器2、前反射體3、中心套管4、管段壁5、傳感器安裝孔6、O型密封圈7、O型密封圈安裝槽8、卡片凹槽9、縮小部分10、中心套管固定孔11、前束流片12、束流片凹槽13、后束流片14、后反射體15。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明做進一步說明

實施例一：參照附圖1-6。

一種超聲流量傳感器，包含管段體1、中心套管4、反射體和束流片，管段體內(nèi)設(shè)有中心套管4，反射體和束流片均直接固定在中心套管4上。

所述管段體上設(shè)有傳感器安裝孔6，超聲傳感器2設(shè)置在管段體1上的傳感器安裝孔6內(nèi)，超聲傳感器2與反射體相匹配。

所述的管段體上至少設(shè)置一對傳感器安裝孔6，并分別安裝超聲傳感器，中心套管4設(shè)置在兩個超聲傳感器2之間，中心套管4上設(shè)有與傳感器安裝孔6匹配的中心套管固定孔11；反射體設(shè)置在與超聲傳感器2位置相匹配的中心套管4上。

所述中心套管4，可以是完整的管狀，兩端部平齊，其長度大于一對傳感器安裝孔6中心線的距離，傳感器安裝孔對應(yīng)的中心套管壁上開有孔，反射體固定在傳感器安裝孔對應(yīng)的中心套管4管壁上。

所述中心套管4，可以是不完整的管狀，至少一個端部不平齊，該端部的管壁延伸至傳感器安裝孔6對應(yīng)的位置，反射體固定在中心套管4延伸至傳感器安裝孔6處的管壁上，中心套管連同其延伸管壁的長度，大于一對傳感器安裝孔6中心線的距離。

所述中心套管的中間部分，部分內(nèi)徑縮小，縮小部分10構(gòu)成一個測量通道，超聲傳感器2設(shè)置在縮小部分10的兩側(cè)，便于提高測量精度。中心套管上設(shè)有O型密封圈安裝槽8，O型密封圈安裝槽8內(nèi)設(shè)有O型密封圈7，作為管段體與中心套管之間的密封。

本發(fā)明中心套管定義及作用：所述中心套管，主要作用有兩個：一是中心套管兩端提供固定反射體的載體；二是將管段體局部過流面積縮小，提高經(jīng)過其通道的被測介質(zhì)的流速，提高儀表測量分辨率。其中間部分是用于測量被測介質(zhì)流速的固定長度的縮小部分通道，一般位于兩個超聲傳感器或兩反射體之間，縮小部分長度不會超過兩超聲傳感器或兩反射體最近距離的外輪廓之間長度；其縮小部分的截面積可以等面積變化也可以是變面積變化。

所述中心套管為一體結(jié)構(gòu)，中間的縮小部分與兩端部一體成型。例如：一體注塑成型。

本實施例束流片，是單體零件與中心套管組裝。

所述反射體兩側(cè)設(shè)有卡片，中心套管4的管壁上設(shè)有與卡片匹配的卡片凹槽9；反射體兩側(cè)的卡片分別卡在中心套管上的卡片凹槽內(nèi)，完成反射體的固定，卡片凹槽在中心套管上的位置、角度，根據(jù)超聲傳感器與反射體匹配的位置角度確定。所述束流片與中心套管4組裝，在中心套管的管壁上設(shè)有與束流片匹配的束流片凹槽13，束流片兩側(cè)分別卡在中心套管上的束流片凹槽13內(nèi)，完成束流片的固定，束流片凹槽在中心套管上的位置、角度，根據(jù)束流片的位置角度確定。

實施例二：參照附圖7、8、9。

所述中心套管為分體結(jié)構(gòu)，中心套管沿徑向斷開，分為兩段或三段，中心套管中間的縮小部分是一個整體，不可分割，兩段或三段之間通過插接、卡扣連接等方式連接在一起。中心套管分為三段：中間的縮小部分為一段，縮小部分前端的管壁為一段，縮小部分后端的管壁為一段。中心套管分為兩段：縮小部分與其中一端的管壁為一段，另一端管壁為一段。

所述中心套管4是通過設(shè)置在管段體1上的超聲傳感器2固定并定位的，也可以是通過設(shè)置在管段體1上的其他功能部件和結(jié)構(gòu)件固定并定位，如溫度傳感器、固定銷釘、卡扣、螺紋等。

實施例三：參照附圖11。

本實施例束流片，是與中心套管成為一個整體注塑成形，束流片材質(zhì)與中心套管4材質(zhì)相同。

實施例四：參照附圖10、12。

本實施例束流片，采用預(yù)埋嵌件方式注塑成形，束流片材質(zhì)與中心套管4材質(zhì)不同，中心套管為塑料材質(zhì)，束流片是金屬材質(zhì)。

實施例五：參照附圖13.

本實施例束流片，是與反射體成一整體零件。

一種超聲流量傳感器的組裝方法，包含如下工藝步驟：

需要組裝的部件包括：一個管段體1、兩個超聲傳感器、一個中心套管、一個O型密封圈7、兩個反射體和兩個束流片；

完成中心套管和兩個反射體之間的裝配：反射體兩側(cè)設(shè)有卡片，中心套管的管壁上設(shè)有與卡片匹配的卡片凹槽9，反射體兩側(cè)的卡片分別卡在中心套管上的卡片凹槽9內(nèi)，完成反射體的固定，卡片凹槽在中心套管上的位置、角度，根據(jù)超聲傳感器與反射體匹配的位置角度確定；兩個反射體分別固定在中心套管兩端的管壁上；

完成中心套管和兩個束流片之間的裝配：在中心套管4的管壁上設(shè)有與束流片匹配的束流片凹槽13，束流片兩側(cè)分別卡在中心套管上的束流片凹槽13內(nèi)，完成束流片的固定，束流片凹槽在中心套管上的位置、角度，根據(jù)束流片的位置角度確定；

然后將O型密封圈7裝配于中心套管4上，形成半成品組件；

將該半成品組件裝入管段體1內(nèi)，管段體上設(shè)有一對傳感器安裝孔，傳感器安裝孔內(nèi)裝入超聲傳感器2，即完成超聲流量傳感器的裝配。

所述中心套管的中間部分，部分內(nèi)徑縮小，縮小部分10構(gòu)成一個測量通道，超聲傳感器2設(shè)置在縮小部分10的兩側(cè)，便于提高測量精度。

所述中心套管上與傳感器安裝孔對應(yīng)的位置設(shè)置中心套管固定孔11，超聲傳感器2或其它功能部件通過該通孔對中心套管進行固定和定位。

所述束流片，分為前束流片12和后束流片14；所述反射體，分為前反射體3和后反射體15，管段體內(nèi)水流方向前端的反射體，稱為前反射體，管段體內(nèi)水流方向后端的反射體，稱為后反射體；前束流片，設(shè)置在前反射體前面，管段體內(nèi)水流最先到達前束流片，然后到達前反射體；后束流片，設(shè)置在后反射體的后面，管段體內(nèi)水流先到達后反射體，然后到達后束流片。

本發(fā)明前束流片是必須具備的，后束流片可根據(jù)情況選擇是否設(shè)置。

本發(fā)明還有三種組裝形式：

實施例六，參照附圖14。

后束流片14作為嵌件直接與中心套管4注塑一體成形，為一體結(jié)構(gòu)；前束流片12單獨與中心套管上的束流片凹槽匹配，組裝在一起；然后中心套管整體再與管段體裝配。該結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點有：后束流片14與中心套管一體成形，減少了組裝工序，提高了生產(chǎn)效率；后束流片與中心套管一體成形，產(chǎn)品尺寸精度及一致性好，有利于儀表測量。

實施例七，參照附圖15。

所述中心套管為分體結(jié)構(gòu)，中心套管沿徑向斷開，分為兩段，帶有后束流片14和后反射體15的一段與中間的縮小部分共同組成一段，帶有前反射體3和前束流片12的為另一段；裝配時，先將一段與管段體采用過盈配合裝入，或在管段體上設(shè)置定位安裝槽進行配合安裝，然后裝入另一段及其它部件。該結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點有：后束流片與中心套管一體成形，減少了組裝工序，提高了生產(chǎn)效率；后束流片與中心套管一體成形，產(chǎn)品尺寸精度及一致性好，有利于儀表測量。

實施例八，參照附圖16。

所述中心套管為分體結(jié)構(gòu)，中心套管沿徑向斷開，分為三段，帶有后束流片14和后反射體15的為第一段，中間的縮小部為第二段，帶有前反射體3和前束流片12的為第三段；裝配時，可先將第二段的中間部分與管段體進行裝配，然后將剩余二段與管段體采用過盈配合裝入，或在管段體上設(shè)置定位安裝槽進行配合安裝，最后裝入其它部件。該結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點有：中心套管分為三部分，降低了零件制作難度，利于產(chǎn)品成本控制。