[發明專利]一種超聲波水表測量段兩側的圓弧過渡結構

有效

• 申請號: 201911075280.1
• 申請日: 2019-11-06
• 公開（公告）號: CN110793580B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 李國禎
• 申請（專利權）人: 寧波水表（集團）股份有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66;G01F15/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種超聲波水表測量段兩側的圓弧過渡結構，包括測量細管段，所述測量細管段的兩側分別連接有粗管段，所述測量細管段的兩側分別通過縮徑段和擴散段與粗管段相接，所述擴散段和縮徑段的橫截面曲線由以下方程定義：其中，R₀為所述測量細管段的內管半徑，R₁為所述粗管段的內管半徑，L為擴散段或縮徑段的總長，R為擴散段或縮徑段中相距粗管段x距離處的點與對稱軸的距離，m和n為常數；其優點為，可以根據不同的使用場景，變動曲線的形狀，自由靈活。

技術領域

本發明涉及水表，尤其涉及一種超聲波水表測量段兩側的圓弧過渡結構。

背景技術

超聲波流量計是最具發展前景的新技術流量計，其測量原理是依據流體運動對超聲波脈沖的信號調制作用，通過檢測信號的變化得到流體體積流量。由于超聲波流量計測量段內部無障礙物，并且管道的壓力損失小，使得與傳統流量計相比有許多優勢。

由于超聲波流量計直接測得量為換能器對射線上線的平均速度，需通過流量修正系數換算得到流體體積流量，因此超聲波流量計安裝條件應為管道內流場充分發展的流動。由于實際安裝效應的存在，特別是測量段上游平面彎管、閥門等阻流件等會影響管道內流場分布，導致測量段流場出現非理想分布，從而會降低流量測量準確度。超聲波流量計的安裝條件是管道內流體流型為軸對稱分布，即只存在平行于管道軸線方向的速度，而不存在垂直于軸線方向上的速度分量，也就是測量段流場達到充分發展的直管流動。由于實際應用場合安裝效應的存在，很難實現設計的計量準確度。

在超聲波水表測量段使用縮徑可以起到整流的作用，提高流場的穩定性，消除或削弱安裝效應的不利影響，實現高精度測量。同時縮徑可以有效提高超聲波水表對小流量的測量，提高水表的實測范圍。使用縮徑還可以降低超聲波束的聲程，降低能耗，提高超聲波水表的使用年限。

目前超聲波水表縮徑普遍采用線性縮徑，少數采用了維多辛斯基曲線進行縮徑。線性縮徑即收縮段管徑均勻變小，測量段管徑保持不變，擴散段管徑均勻變大。這種直線縮徑形式結構簡單，制作難度小，因此被普遍采用。但收縮段與測量段、測量段與擴散段之間不能圓滑過渡，容易產生局部流場擾動，在收縮段容易產生流動分離，造成能量損失和流動脈動增加，流場穩定性相對較差，不利于高精度測量；維多辛斯基曲線方程只與測量段和測量段之前的粗管段內徑相關，兩段的內徑確定則該曲線就隨之確定，當使用要求變化但管徑不變時，則該曲線無法根據使用要求的變化而做出相應的調整，如需要縮徑段前部快速窄縮后段緩慢收縮的場景時，需要更改相應管徑或者重新尋找一條適合的曲線，需要耗費相當大的人力物力。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠適應不同使用環境的超聲波水表的縮徑結構。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種超聲波水表測量段兩側的圓弧過渡結構，包括測量細管段，所述測量細管段的兩側分別連接有粗管段，所述測量細管段的兩側分別通過縮徑段和擴散段與粗管段相接，所述擴散段和縮徑段的橫截面曲線由以下方程定義：其中，R₀為所述測量細管段的內管半徑，R₁為所述粗管段的內管半徑，L為擴散段或縮徑段的總長，R為擴散段或縮徑段中相距粗管段x距離處的點與對稱軸的距離，m和n為常數。本曲線函數通過m和n的調整可以生成一系列的曲線，在這一系列的曲線中可以挑選出適應于相應使用場景的曲線，而且曲線的生成是受到縮徑段或擴散段的的長度決定的，可以適應不同縮徑段或擴散段長度的曲線。

相比上述方案更進一步的改進，所述m＜1，n＞1時，所述縮徑段和擴散段的兩端過渡圓滑而中段較快。

相比上述方案更進一步的改進，所述m＝0.4，n＝5時，水流在所述窄縮段處的波動情況和壓力損失較小。