[發明專利]氣體超聲波流量傳感器內置式整流器

有效

• 申請號: 201010112970.2
• 申請日: 2010-01-29
• 公開（公告）號: CN102141420A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 王江
• 申請（專利權）人: 上海一諾儀表有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 上海東方易知識產權事務所 31121
• 代理人: 唐莉莎

技術領域

本發明涉及用于氣體超聲波流量傳感器的內置式整流器。

背景技術

現在的超聲波流量計，一般有兩個超聲波換能器，相互交替發射和接收超聲波能。但在實際應用中，由于安裝的原因、前后直管段的長短、上下游閥門彎頭等的影響，介質的流動狀態不可能理想，超聲波流量計的精度和重復性難以保證。另外，

1)在氣體流體中，由于氣體的特性，它的流場變化性要遠遠大于液體。

2)在實驗室的近似理想狀態下，其氣體的流動狀態也不樂觀。目前，在沒有對超聲波流量計采取特殊整流處理下，其氣體超聲波流量計的精度等級為±1.5％，即1.5級。

正是由于上述原因，現對研發氣體超聲波流量計，正逐漸轉向氣體超聲波流量計的被測介質的流場處理上。

現由一種氣體超聲波流量計，見附圖1；其方法是在氣體超聲波流量計傳感器C1的上游(前面)加一個等直徑的前直管C2，在前直管的上游口安置一個改善流體流場的整流板C3；整流板上密布導流孔C4，見附圖2。其整流板C3和導流孔C4的目的和作用就是將上游過來的被測介質氣體的流場進行整理和導流，以達到整流的目的，使流場盡量接近層流狀態。其原理是將原來的一整個圓管內的紊流氣體經過導流孔C04后，分離成多個小束紊流氣體束，束與束之間呈層流狀態，或近似層流狀態，近似互不干擾，每束氣體流在一定距離內是穩定地流動，不會亂抖動和產生漩渦等情況，此即導流作用。而整流板C3的厚度一般為10～20mm，厚度越厚其導程越長，則導流作用越明顯，氣流束穩定流動的距離越長；而且，束流的直徑越小，越容易穩定，其穩定的所需直管段也越少。

但上述已有整流板的缺點也是顯而易見的：

其一：阻流太大，有較大的壓力損失。這一點是與現在儀表要求節能的原則相違背的。

其二：流量計前面加了一個直管段，用戶在安裝時增加了場地困難和安裝困難。

其三：因為任何的流體在傳輸時，都是由氣泵或水泵加壓而增加能量以向遠處傳輸的，而氣泵或水泵在加壓時，勢必形成介質的脈動流。由于整流板的導流孔C4之間的間隔較大(否則其強度不夠)，此間隔起到了一種阻流和反彈的作用。此反作用到脈動流上，會加大脈動流的幅值，并使原來的脈動流由一次脈動變為二次脈動，甚至多次脈動。從而使脈動流更加厲害。同時，由于整流板C3的整流長度(即厚度)太短，只有10～20mm，當其導流后的脈動流剛有衰減，紊流剛有穩定并正向層流過渡時，由于整流導程(整流長度)太短，各束流束又將會合，相互振蕩，相互影響，又形成新的脈動流和新的紊流。

發明內容

鑒于上述已有技術存在的缺點，本發明提供一個超聲波流量傳感器和超聲波流量計使用的內置式整流器。

一種氣體超聲波流量傳感器內置式整流器，其特征在于，由管壁為0.5mm～1mm的薄壁整流管進行多層排列固定連接成整體結構，其一端為水平，另一端為斜面，斜面夾角為45度±15度；每層整流管的直徑不同，整流管的直徑由里及外依次減?。幌噜徆鼙谥g為空隙結構；每個整流管的直徑不得大于超聲波傳感器母管直徑的三分之一，每個整流管的最大直徑不超過30mm。整流管的數量和直徑依據不同的超聲波流量傳感器的直徑大小而定。

為了真正改善流動介質的流場狀態，使其最大限度的符合流體力學的理論，本發明是通過一內置式整流器，來完全改善流經被測量段的這一段流場，即要使超聲波換能器發射和接收超聲波能量的這一段超聲波傳遞的路程所在的流場，是處于層流或最接近層流狀態的一段流場。

內置式整流器應用于超聲波流量計，不需要流量計前再加裝前直管段，整流管的管徑可以在0.5～1mm，其所產生的阻流作用和脈動流的反作用可以減小到幾乎忽略不計。

本發明由于整流管與整流管之間是有間隙的，流體可以流經此處，因而避免了已有技術壓力損失和反彈脈動流的缺點，可以有效地消除或降低脈動流的影響。內置整流器的整流管的長度較長，如DN25的最短有效長度為150mm，DN300的最短有效長度為250mm。所以，由于其有效整流長度(導程)足夠長，其導流穩流大的效果要遠遠好于已有技術整流板的10mm～20mm最短有效長度。

附圖說明

附圖1是已有技術加裝前整流管和整流板的超聲波流量計結構示意圖。

附圖2是圖1中整流板結構示意圖。

附圖3是圖2俯視圖。

附圖4是本發明超聲波流量計所用的內置式整流器結構示意圖。

附圖5是圖4俯視圖。

附圖6是采用本發明內置式整流器的超聲波流量傳感器結構示意圖。

附圖7是圖6俯視圖。

C1超聲波流量計傳感器、C2前直管、C3整流板、C4導流孔、