专利名称：一种新型抗结垢超声流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种新型抗结垢超声流量计，特别适合于集中供热收费计量用热量表应用场合。
(ニ)
背景技术：
随我国国民经济的高速发展，对资源的需求越来越大，经历了世界性的金融危机以来，为了保证我国国民经济的可持续发展，节约能源早已提到议事日程上来，国家加大了节能力度，出台了相应的法律法规，集中供热计量收费势在必行。我国集中供热计量收费仪表，尤其是户用型超声热量表，随着我国科学技术水平的不断提高，和综合国力的不断增强，超声热量表开始大量应用，市场占有率逐步扩大。但是，按照我国国情，供热水质问题，不仅使机械式热量表失效，同样也使超声热量表失效，不是有否机械运动部件的问题，而是恶劣水质使机械热量表产生运动故障，同样也使超声热量表出现发射和接收故障。众所周知,超声波在介质中的传播方式按波形划分，一般有下列几种，纵波、横波、表面波和兰姆波，由于气体和液体的剪切模量为零，所以横波只能在固体中传播。但是值得关注的是兰姆波只产生在厚度等于ー个波长薄板内，声场遍及整个板的厚度(包括薄板内部和表面)。常用超声换能器的谐振频率(Fs)在2MHz±8%，按2MHz计算，其波长为1.5mm;当反射天线(反射板)上水垢厚度达到1. 5mm时，測量用超声波束立即在附着在天线上水垢层产生兰姆波，严重影响到流量计量数值的准确度，加之其他因素导致超声热量表失效。普通超声热量表上游超声换能器和下游超声换能器电缆引线暴露在外，使用中容易遭受恶意攻击(如人为剪断)和损坏，导致超声热量表失效。并且，普通超声热量表计算器(积分器)卡座结构，读数、抄表、操作不方便。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种新型抗结垢超声流量计，它能够解决现有技术的步骤，使用了可以在线维护和更换的反射天线(亦称反射板)，解决了由于反射天线结水垢对超声流量计计量准确度的影响；并且将上游超声换能器和下游超声换能器电缆引线内蔵，防止了人为的恶意攻击和破坏，使外观简洁美观；而且本发明计算器(积分器)可以沿铅直轴线旋转±135°，可沿水平轴线旋转ー 10° +90°，用户可以方便地完成数据读取、參数设置、状态查询等操作。人机界面更亲和，使用更方便。本发明的技术方案ー种新型抗结垢超声流量计，其特征在于流量计管段的中部下端有垂直圆柱孔，垂直圆柱孔内安装圆盘状反射天线。所述流量计管段的圆柱孔几何形状呈Y状，包括相互连通的水平圆柱孔、斜圆柱孔及垂直圆柱孔；所述水平圆柱孔为三段同轴心的圆柱孔，轴线为水平轴线，中段圆柱孔孔径小于进水ロ端圆柱孔孔径和出水ロ端圆柱孔孔径，所述进水ロ端圆柱孔孔径和出水ロ端圆柱孔孔径相同；所述斜圆柱孔为对称于垂直轴线两个，即上游斜圆柱孔和下游斜圆柱孔，上游斜圆柱孔内安装上游超声换能器，下游斜圆柱孔内安装下游超声换能器。所述流量计管段的上方安装连接体，并将流量计管段的斜圆柱孔盖�。凰鲂痹仓啄诎沧暗纳嫌纬荒芷骷跋掠纬荒芷鞯牡缋乱吣诓赜肓犹迥凇Ｋ隽犹迳戏搅铀Γ凰ι戏搅釉铺ㄗ榧图扑闫鳎凰鲈铺ㄗ榧图扑闫鳎芄谎厍χ敝嵯咝�135°，沿水平轴线旋转ー 10° +90° ;所述上游超声换能器和下游超声换能器的电缆引线经连接体和锁圈引入云台组件和计算器。所述圆盘状反射天线通过锁母I安装于垂直圆柱孔内，并通过0形密封圈I密封；所述圆盘状反射天线与锁母I之间有衬垫，并通过0形密封圈II密封。所述圆盘状反射天线为反射面即天线上平面做镜面加工处理的不锈钢圆盘。所述圆盘状反射天线的反射面即天线上平面低于水平圆柱孔中中段圆柱孔的下母线。所述上游超声换能器通过锁母II安装于上游斜圆柱孔内，并通过0形密封圈III密封；所述下游超声换能器通过锁母III安装于下游斜圆柱孔内，并通过0形密封圈IV密封。所述斜圆柱孔的斜孔轴线分别与水平圆柱孔的水平轴线及垂直圆柱孔的垂直轴线相交；所述水平轴线、垂直轴线和斜孔轴线全部处于同一剖切平面上，同时也处于水平轴线的铅垂面上。所述斜圆柱孔及垂直圆柱孔均为多台阶圆柱孔。所述流量计管段两端的两段圆柱孔的端面有安装管段的外螺纹；所述流量计管段斜圆柱孔与水平圆柱孔外壁的夹角处有铅封孔；所述流量计管段的中部上端有连接体安装用螺纹孔及装配用辅助定位孔。所述连接体的底部有与流量计管段上方的连接体安装用螺纹孔相对应的圆孔，连接体上方侧壁有连接锁圈用长方孔，连接体两侧有上游超声换能器电缆引线通过腔和下游超声换能器电缆引线通过腔，连接体中部有连接体上腔。所述锁圈下方有与连接体的连接锁圈用长方孔相对应的卡爪，中间为通过电缆引线的有圆角的长方孔，上方内壁有约束云台组件和计算器沿垂直轴线旋转角度的凸筋。所述锁母1、锁母II及锁母III都为有均压卸荷垫圈的锁母，锁母的压紧受力端面有圆环形沟槽，在沟槽内涂镀高分子聚合物层，该层外端面高于锁母的压紧受力端面。本发明的技术效果及优越性1、圆盘状反射天线，采用不锈钢板精密加工，其圆盘状反射天线的反射面(天线上平面)做镜面加工处理，使其对超声波束反射更强，折射减弱；由于圆盘状反射天线的反射面(天线上平面)低于中段圆柱孔的下母线，増加了上下游超声换能器的声程(波束从上游换能器——圆盘状反射天线的反射面——下游换能器的路径长度，反之亦然)，提高了流量的计量精度，尤其是对时间差法；圆盘状反射天线的反射面(天线上平面)低于中段圆柱孔的下母线，天线上平面处在中段圆柱孔的凹陷对介质(供热水)速度场和压力场的影响极小(经过fluent软件的验证，在圆盘状反射天线附近对流体特性有极小的扰动)，而且天线不进入中段圆柱孔的横截面，不产生压カ损失；使用中因水质问题结水垢吋，旋开锁母I，取出圆盘状反射天线，去除圆盘状反射天线反射面(天线上平面)的水垢，或更换新的圆盘状反射天线，再重新装入，使之恢复正常，继续使用；2、除温度传感器对外，外部无引线和电缆，提高了安全性和可靠性；多功能计算器壳体满足了射频卡、红外、232、485等多种I/O接口和双电池仓的多种需求；电缆引线内藏，防止了人为的恶意攻击和破坏，使外观简洁美观；3、管段的圆柱孔经精密加工，确保了水流通道；斜圆柱孔及垂直圆柱孔也为精密加工，保证三者之间的尺寸偏差和形状位置偏差符合设计要求，使之定位准确，更换方便，同时保证了更换零部件后超声流量计的重复性和再现性，确保管段对于计算器提供的流量信号的准确度；4、圆盘状反射天线、上游超声换能器和下游超声换能器的安装使用了有均压卸荷垫圈的锁母，在锁母的压紧受力端面有圆环形沟槽，在沟槽内涂镀以聚四氟こ烯(PTFE)为主的高分子聚合物层，该层外端面高于锁母的压紧受力端面(涂镀后加工)，锁母的圆环形沟槽用于固定高分子聚合物层，而且约束聚四氟こ烯(PTFE)在受力状态下的蠕变；利用高分子聚合物层的弹性和适度变形；高分子聚合物层可以起到均压卸荷作用，既能够保证圆盘状反射天线、上游超声换能器和下游超声换能器安装定位，又不至于由于制造、装配和人为因素造成零部件失效，尤其是对于保护超声换能器的核心元件压电陶瓷板而言；5、云台组件和计算器利用已授权专利ZL200920252213. 8 “ー种新型一体化上装式球阀预付费热量表”中的技术，可以沿铅直轴线旋转±135°，可沿水平轴线旋转ー 10° +90°，用户可以方便地完成数据读取、參数设置、状态查询等操作；6、本发明的推广和应用，将有效地改善了超声波流量传感器(管段)的流量特性，提高了超声波热量表的计量精度、可维护性，在以在现场维护和更换反射天线，提高了可靠性，延长了使用寿命，更适合于我国集中供热的现状，解决了因供热水质问题引发结水垢造成超声波热量表失效；尤其随国家建筑节能计量收费政策的推行，提高集中供水和供热计量的法定仪表计量精度和改善流量特性有着极其重要的作用，也有着广阔的推广应用前景。
图1为本发明所涉ー种新型抗结垢超声流量计适用的新结构超声热量表外观图。图2为本发明所涉ー种新型抗结垢超声流量计适用的新结构超声热量表投影视首1J视图。图3为本发明所涉ー种新型抗结垢超声流量计管段外观图。
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图4为本发明所涉ー种新型抗结垢超声流量计管段局部装配图。图5为本发明所涉ー种新型抗结垢超声流量计连接体外观图。图6-1、图6-2为本发明所涉ー种新型抗结垢超声流量计连接体投影图(其中图6_1为主首I]视图、图6-2为左首I]视图)。图7为本发明所涉ー种新型抗结垢超声流量计锁圈外观图。图8-1、图8-2、图8-3为本发明所涉ー种新型抗结垢超声流量计锁圈投影图(其中，图8-1为主剖视图、图8-2为左剖视图、图8-3为俯视图)。其中，I为流量计管段，Ia为进水口，Ib为出水口，Ic为铅封孔,Id为连接体安装用螺纹孔，Ie为装配用辅助定位孔，2为0形密封圈I，3为圆盘状反射天线，4-1为锁母I，4-2为锁母II，4-3为锁母III，5为连接体，5a为连接锁圈用长方孔，5b为上游超声换能器电缆引线通过腔，5c为连接体上腔，5d为圆孔，5e为下游超声换能器电缆引线通过腔，6为锁圈，6a为凸筋,6b为卡爪,6c为有圆角的长方孔,7为云台组件和计算器,8为衬垫,9为0形密封圈II，10为上游超声换能器，11为下游超声换能器，12-1为0形密封圈III，12-2为0形密封圈IV。具体实施例方式实施例ー种新型抗结垢超声流量计(见图1-图4)，其特征在于流量计管段I的中部下端有垂直圆柱孔，垂直圆柱孔内安装圆盘状反射天线3。所述流量计管段I的圆柱孔几何形状呈Y状，包括相互连通的水平圆柱孔、斜圆柱孔及垂直圆柱孔；所述水平圆柱孔为三段同轴心的圆柱孔，轴线为水平轴线，中段圆柱孔孔径小于进水口 Ia端圆柱孔孔径和出水ロ Ib端圆柱孔孔径，所述进水口 Ia端圆柱孔孔径和出水ロ Ib端圆柱孔孔径相同；所述斜圆柱孔为对称于垂直轴线两个，即上游斜圆柱孔和下游斜圆柱孔，上游斜圆柱孔内安装上游超声换能器10，下游斜圆柱孔内安装下游超声换能器11。(见图1-图4)所述流量计管段I的上方安装连接体5，并将流量计管段I的斜圆柱孔盖�。凰鲂痹仓啄诎沧暗纳嫌纬荒芷�10及下游超声换能器11的电缆引线内藏与连接体5内。(见图1-图3、图5、图6_1、图6_2)所述连接体5上方连接锁圈6 ;锁圈6上方连接云台组件和计算器7 ;所述云台组件和计算器7，能够沿铅直轴线旋转±135°，沿水平轴线旋转ー 10° +90° ;所述上游超声换能器10和下游超声换能器11的电缆引线经连接体5和锁圈6引入云台组件和计算器7。(见图1-图3、图7-图8)所述圆盘状反射天线3通过锁母I 4-1安装于垂直圆柱孔内，并通过0形密封圈I 2密封；所述圆盘状反射天线3与锁母I 4-1之间有衬垫8，并通过0形密封圈II 9密封。(见图2、图4)所述圆盘状反射天线3为反射面即天线上平面做镜面加工处理的02OmmX1. 5mm的不锈钢圆盘。所述圆盘状反射天线3的反射面即天线上平面低于水平圆柱孔中中段圆柱孔的下母线。(见图2、图4)所述上游超声换能器10通过锁母II 4-2安装于上游斜圆柱孔内，并通过0形密封圈III 12-1密封；所述下游超声换能器11通过锁母III 4-3安装于下游斜圆柱孔内，并通过0形密封圈IV 12-2密封。(见图4)所述斜圆柱孔的斜孔轴线分别与水平圆柱孔的水平轴线及垂直圆柱孔的垂直轴线相交；所述水平轴线、垂直轴线和斜孔轴线全部处于同一剖切平面上，同时也处于水平轴线的铅垂面上。(见图2、图4)所述斜圆柱孔及垂直圆柱孔均为多台阶圆柱孔。(见图2、图4)所述流量计管段I两端的两段圆柱孔的端面有安装管段的外螺纹；所述流量计管段I斜圆柱孔与水平圆柱孔外壁的夹角处有铅封孔Ic ;所述流量计管段I的中部上端有连接体安装用螺纹孔Id及装配用辅助定位孔le。(见图4)所述连接体5的底部有与流量计管段I上方的连接体安装用螺纹孔Id相对应的圆孔5d，连接体5上方侧壁有连接锁圈用长方孔5a，连接体5两侧有上游超声换能器电缆引线通过腔5b和下游超声换能器电缆引线通过腔5e，连接体5中部有连接体上腔5c。(见图 6-1、图 6-2)所述锁圈6下方有与连接体5的连接锁圈用长方孔5a相对应的卡爪6b，中间为通过电缆引线的有圆角的长方孔6c，上方内壁有约束云台组件和计算器7沿垂直轴线旋转角度的凸筋6a。(见图8-1、图8-2、图8-3)所述锁母I 4-1、锁母II 4-2及锁母III 4-3都为有均压卸荷垫圈的锁母，锁母的压紧受カ端面有圆环形沟槽，在沟槽内涂镀高分子聚合物层，该层外端面高于锁母的压紧受力端面。
所述高分子聚合物层为聚四氟こ烯PTFE约占30%的高分子聚合物层。
权利要求
1.一种新型抗结垢超声流量计，其特征在于流量计管段的中部下端有垂直圆柱孔，垂直圆柱孔内安装圆盘状反射天线。
2.根据权利要求1所述一种新型抗结垢超声流量计，其特征在于所述流量计管段的圆柱孔几何形状呈Y状，包括相互连通的水平圆柱孔、斜圆柱孔及垂直圆柱孔；所述水平圆柱孔为三段同轴心的圆柱孔，轴线为水平轴线，中段圆柱孔孔径小于进水口端圆柱孔孔径和出水口端圆柱孔孔径，所述进水口端圆柱孔孔径和出水口端圆柱孔孔径相同；所述斜圆柱孔为对称于垂直轴线两个，即上游斜圆柱孔和下游斜圆柱孔，上游斜圆柱孔内安装上游超声换能器，下游斜圆柱孔内安装下游超声换能器。
3.根据权利要求2所述一种新型抗结垢超声流量计，其特征在于所述流量计管段的上方安装连接体，并将流量计管段的斜圆柱孔盖�。凰鲂痹仓啄诎沧暗纳嫌纬荒芷骷跋掠纬荒芷鞯牡缋乱吣诓赜肓犹迥凇�
4.根据权利要求3所述一种新型抗结垢超声流量计，其特征在于所述连接体上方连接锁圈；锁圈上方连接云台组件和计算器；所述云台组件和计算器，能够沿铅直轴线旋转±135°，沿水平轴线旋转一 10° +90° ;所述上游超声换能器和下游超声换能器的电缆弓丨线经连接体和锁圈引入云台组件和计算器。
5.根据权利要求1所述一种新型抗结垢超声流量计，其特征在于所述圆盘状反射天线通过锁母I安装于垂直圆柱孔内，并通过O形密封圈I密封；所述圆盘状反射天线与锁母I之间有衬垫，并通过O形密封圈II密封；所述圆盘状反射天线为反射面即天线上平面做镜面加工处理的不锈钢圆盘；所述圆盘状反射天线的反射面即天线上平面低于水平圆柱孔中中段圆柱孔的下母线。
6.根据权利要求2所述一种新型抗结垢超声流量计，其特征在于所述上游超声换能器通过锁母II安装于上游斜圆柱孔内，并通过O形密封圈III密封；所述下游超声换能器通过锁母III安装于下游斜圆柱孔内，并通过O形密封圈IV密封。
7.根据权利要求2所述一种新型抗结垢超声流量计，其特征在于所述斜圆柱孔的斜孔轴线分别与水平圆柱孔的水平轴线及垂直圆柱孔的垂直轴线相交；所述水平轴线、垂直轴线和斜孔轴线全部处于同一剖切平面上，同时也处于水平轴线的铅垂面上；所述斜圆柱孔及垂直圆柱孔均为多台阶圆柱孔；所述流量计管段两端的两段圆柱孔的端面有安装管段的外螺纹；所述流量计管段斜圆柱孔与水平圆柱孔外壁的夹角处有铅封孔；所述流量计管段的中部上端有连接体安装用螺纹孔及装配用辅助定位孔。
8.根据权利要求3所述一种新型抗结垢超声流量计，其特征在于所述连接体的底部有与流量计管段上方的连接体安装用螺纹孔相对应的圆孔，连接体上方侧壁有连接锁圈用长方孔，连接体两侧有上游超声换能器电缆引线通过腔和下游超声换能器电缆引线通过腔，连接体中部有连接体上腔。
9.根据权利要求4所述一种新型抗结垢超声流量计，其特征在于所述锁圈下方有与连接体的连接锁圈用长方孔相对应的卡爪，中间为通过电缆引线的有圆角的长方孔，上方内壁有约束云台组件和计算器沿垂直轴线旋转角度的凸筋。
10.根据权利要求2所述一种新型抗结垢超声流量计，其特征在于所述圆盘状反射天线通过锁母I安装于垂直圆柱孔内，所述上游超声换能器通过锁母II安装于上游斜圆柱孔内，所述下游超声换能器通过锁母III安装于下游斜圆柱孔内；所述锁母1、锁母II及锁母III都为有均压卸荷垫圈的锁母，锁母的压紧受力端面有圆环形沟槽，在沟槽内涂镀高分子聚合物层，该层 外端面高于锁母的压紧受力端面。
全文摘要
一种新型抗结垢超声流量计，其特征在于流量计管段的中部下端有垂直圆柱孔，垂直圆柱孔内安装圆盘状反射天线。本发明的技术效果及优越性本发明有效地改善了超声波流量传感器(管段)的流量特性，提高了超声波热量表的计量精度、可维护性，在以在现场维护和更换反射天线，提高了可靠性，延长了使用寿命，更适合于我国集中供热的现状，解决了因供热水质问题引发结水垢造成超声波热量表失效；尤其随国家建筑节能计量收费政策的推行，提高集中供水和供热计量的法定仪表计量精度和改善流量特性有着极其重要的作用。
文档编号G01F1/66GK103033224SQ201210590860
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月29日 优先权日2012年12月29日
发明者陈宇 申请人:陈宇
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
