专利名称：一种超声波涡街流量计及其安装方法
技术领域：
本发明涉及一种工业流体流量测量装置，尤其涉及一种能测量超低流速气体流量 的高精度、高灵敏度的超声波涡街流量计。
背景技术：
对于工业气体流量测量，尤其是一些易爆、易燃的高能气体例如氢气、乙炔等等的 流量测量，由于安全因素限制这些气体往往不能通过增压来提高流速，因此需要能够准确 测量这种流速很慢工况下的气体流量的测量装置。超声涡街流量计流量信号的产生基于卡 门涡街的原理，利用超声波在流体中检测旋涡发生的频率。超声涡街流量计是速度式流量 计的一种，主要用于超低气体流速方面的测量。中国专利ZL02242807. 0公开了一种涡街发声体整体插入式涡街流量计，其结构 是在支撑连接杆下端连接涡街检测体，连接杆上端从设置有球阀及密封组件的管道穿出撑 接表头体，支撑连接杆内穿设导线连接表头体和检测体。其缺点是连接杆下端与被测管道 间无固接点，因此，在流体的冲击作用下，连接杆下端涡街检测体往往会做轻微摆动。而直 接将连接杆下端与被测管道固接后，又会给不断流维修造成麻烦。中国专利ZL20082007128. 8公开了一种抗干扰能力强的新型插入式超声涡街流 量计，以提高测量精度。其结构是在支撑连接杆下端连接涡街检测体，支撑连接杆上端穿过 基座接显示表体，支撑连接杆内穿接的导线上接显示表体，下接涡街检测体。涡街检测体由 管形流通体、涡街发生体及超声发射器和超声接收器组成，涡街发生体为梯形柱结构，径向 焊接在管道流通体内，超声发射器和超声接收器安装在发生体下游的流通体侧壁内。使用 时将涡街检测体整体插入相匹配的待测管道中心处。当有流体流过时，在流通管道内发生 体的下游产生涡流，位于流体侧壁内安装的超声发射器、超声接收器所采集的信号仅限于 发生体所超声的漩涡信号，从而排除了直流流体对漩涡信号产生影响而带来的测量误差， 进而提高了流量计的检测精度。其缺点是由于涡街检测体位于被测管道的中心，采样被限制在较小的范围内。虽 然提高了检测精度，但降低了检测的灵敏度，在气体低流速工况下几乎无法检测。因为一般 气体的分子都很�。肿又浼湎断喽越洗螅诘土魉佟⒊土魉偾榭鱿峦ü梦薪旨觳馓� 时产生的涡流较少，此时虽然有气体流过，但超声传感器无法感受到。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种既满足高精度、又具有较高灵敏度的超声波 涡街流量计。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种超声波涡街流量计，包括表头、连接杆以及涡街检测部分，该表头通过该连接 杆和其下方的该涡街检测部分连接，该连接杆内通有电缆连接该表头的内部电路与该涡街 检测部分内的超声波传感器。该涡街检测部分还包括涡街发生通道和设在该涡街发生通道内的涡街发生器。该涡街发生器为三角柱体并且柱体两端固定在该涡街发生通道的两个相 对侧壁上，该三角柱体的横截面平行于被测管道的气流方向。该连接杆上部设有用来连接 该被测管道的法兰和双锁紧螺丝结构。对于上述涡街流量计，该涡街检测部分还包括在该涡街发生通道前端与其连成一 体的集气装置。对于上述涡街流量计，该集气装置是斗形通道。对于上述涡街流量计，该集气装置入口和该涡街发生通道横截面为矩形、圆形或 椭圆形，并且该集气装置入口面积大于该涡街发生通道横截面的面积。对于上述涡街流量计，该涡街发生器的横截面为等腰锐角三角形。对于上述涡街流量计，该等腰锐角三角形的顶点朝向该涡街发生通道的入口并且 底边平行于该涡街发生通道的入口所在的平面。对于上述涡街流量计，该涡街发生器的横截面的重心到该涡街发生通道两个相对 侧壁的距离相等。对于上述涡街流量计，该涡街发生器的重心到该涡街发生通道的出口所在的平面 的距离是到该涡街发生通道的入口所在的平面的距离的1倍至10倍之间。对于上述涡街流量计，该超声波传感器安装在该涡街发生通道的两个相对侧壁上 两个对称孔中并且外周覆盖有密闭电缆盒。上述超声波涡街流量计的安装方法包括如下步骤通过松动或锁紧该连接杆上的该双锁紧螺丝结构将该涡街检测部分整体插入被 测管道并调整其在被测管道内的位置；将该超声波涡街流量计通过该法兰和被测管道连接。对于上述超声波涡街流量计的安装方法，将该涡街检测部分调整到被测管道的中 心位置。本发明技术方案主要的优势和特点在于(1)超声波检测旋涡频率独特的超声检测体，检测信号采集于被测管道中心部 位的流体状态，管壁振动对其影响极�。�(2)出色的高灵敏度超低流速测量能力，并具有很强的抗干扰能力和测量精度。
图1是本发明一个实施例所述的超声波涡街流量计的整体剖面图；图2是图1所示的超声波涡街流量计的涡街检测部分顺着气体流向看过去的视 图；图3是图1所示超声波涡街流量计的涡街检测部分从垂直于气体流向的方向看过 去的视图。
具体实施例方式下面，参照附图描述本发明一个实施例所述的超声波涡街流量计。如图1所示，本发明所述的超声波涡街流量计包括表头1、连接杆6以及涡街检测 部分。表头1通过连接杆6和其下方的涡街检测部分连接，连接杆6内通有电缆连接表头1的内部电路与涡街检测部分内的超声波传感器8。连接杆6上部设有法兰5和双锁紧螺丝结构。本发明的超声波涡街流量计通过法 兰5和被测管道连接，并可以通过松动锁紧连接杆6上的螺丝3和4来调节涡街检测部分 在被测管道内的插入位置，使涡街发生通道11和涡街发生器12能位于被检测的气体流通 管道的中心、并且能满足在线不断流检测的需要。双锁紧螺丝结构保证了仪表的密闭性，更 好的安全性。在双锁紧螺丝结构和表头1之间设有气体流向指示装置2，上面刻有箭头指向，表 示气体的流向。如图2和图3所示，涡街检测部分包括连接杆下端结合器7、超声波传感器8、密闭 电缆盒9、集气装置10、涡街发生通道11、以及涡街发生器12。优选的是，涡街发生通道11置于被测管道的中心，与气体管道同心。涡街发生通 道11的横截面为矩形、椭圆形或圆形。涡街发生通道11的前端是集气装置10，二者通过 铸造或焊接成为一体，气体经集气装置10再流入涡街发生通道11。集气装置10为斗形通 道，与涡街发生通道11的横截面形状一致，集气装置10的入口成矩形、椭圆形或圆形，进气 口所在平面的面积大于涡街发生通道11的横截面面积，集气装置10的末端口也就是涡街 发生通道11的前端入口。涡街发生通道11内设有涡街发生器12。涡街发生器12优选通过铸造或焊接固定 在涡街发生通道11内。涡街发生器12为三角柱体并且柱体两端固定在涡街发生通道11 的两个相对侧壁上，三角柱体的横截面始终平行于气流方向。优选的是，涡街发生器12的 横截面为等腰锐角三角形，锐角三角形的顶点靠近涡街发生通道11的前端入口，锐角三角 形的底边平行于涡街发生通道11的前端入口所在的平面和后端出口所在的平面。涡街发 生器12的横截面的重心到涡街发生通道11两个相对侧壁的距离相等。涡街发生器12的 重心到涡街发生通道11的后端出口所在的平面的距离是到涡街发生通道11的前端入口所 在的平面的距离的1倍至10倍之间。超声波传感器8安装在涡街发生通道11两个相对侧壁上两个对称孔中并且外周 覆盖有密闭电缆盒。超声波传感器8分为发送和接收两部分。下面，基于上述超声波涡街流量计的组成结构来描述其安装和测量过程。用上述超声波涡街流量计测量流量时，将涡街检测部分整体插入并调整到相匹配 的被测管道中心位置，整个流量计通过法兰5和被测管道连接。当被测低速、超低速气体流 经流量计的检测部分时，经集气装置10倍增加速、整流后流向涡街发生器12。此时，涡街发 生器12前后部分所引发的旋涡脱离现象，在涡街发生器12后部周围实现同相位叠加的最 佳组合，使流体的振动得到加强，降低了计量的下限，提高了检测的灵敏度。同时利用涡街 发生器12两侧的流动振动具有180°相位差的特点，用差动式传感器抑制共模干扰信号的 方法提高信噪比，进一步提高了流量计的抗干扰性能。本发明所述的超声波涡街流量计采用双锁紧螺丝加法兰连接的结构，方便了不断 流维修时拆装，也提高了仪表的防爆安全等级。新型的涡街检测体既满足了高灵敏度的要 求，也进一步提高了计量的精度。这种超声波涡街流量计非常适合对气体流量的测量，特别 是超低流速、低流速气体的测量。当然更能满足大口径气体流量的测量等其它各种场合。本发明的超声波涡街流量计具有很宽的量程比和很小的插入损失。适合大面积推广使用。
权利要求
1.一种超声波涡街流量计，包括表头、连接杆以及涡街检测部分，所述表头通过所述连 接杆和其下方的所述涡街检测部分连接，所述连接杆内通有电缆连接所述表头的内部电路 与所述涡街检测部分内的超声波传感器，所述涡街检测部分还包括涡街发生通道和设在所 述涡街发生通道内的涡街发生器，其特征在于，所述涡街发生器为三角柱体并且柱体两端 固定在所述涡街发生通道的两个相对侧壁上，所述三角柱体的横截面平行于被测管道的气 流方向，所述连接杆上部设有用来连接所述被测管道的法兰和双锁紧螺丝结构。
2.如权利要求1所述的涡街流量计，其特征在于，所述涡街检测部分还包括在所述涡 街发生通道前端与其连成一体的集气装置。
3.如权利要求2所述的涡街流量计，其特征在于，所述集气装置是斗形通道。
4.如权利要求3所述的涡街流量计，其特征在于，所述集气装置入口和所述涡街发生 通道横截面为矩形、圆形或椭圆形，并且所述集气装置入口面积大于所述涡街发生通道横 截面的面积。
5.如权利要求1所述的涡街流量计，其特征在于，所述涡街发生器的横截面为等腰锐 角三角形。
6.如权利要求5所述的涡街流量计，其特征在于，所述等腰锐角三角形的顶点朝向所 述涡街发生通道的入口并且底边平行于所述涡街发生通道的入口所在的平面。
7.如权利要求5或6所述的涡街流量计，其特征在于，所述涡街发生器的横截面的重心 到所述涡街发生通道两个相对侧壁的距离相等。
8.如权利要求1、5或6所述的涡街流量计，其特征在于，所述涡街发生器的重心到所述 涡街发生通道的出口所在的平面的距离是到所述涡街发生通道的入口所在的平面的距离 的1倍至10倍之间。
9.如权利要求1所述的涡街流量计，其特征在于，所述超声波传感器安装在所述涡街 发生通道的两个相对侧壁上两个对称孔中并且外周覆盖有密闭电缆盒。
10.上述任一权利要求所述的超声波涡街流量计的安装方法，其特征在于，包括如下步骤通过松动或锁紧所述连接杆上的所述双锁紧螺丝结构将所述涡街检测部分整体插入 被测管道并调整其在被测管道内的位置；将所述超声波涡街流量计通过所述法兰和被测管道连接。
11.如权利要求10所述的超声波涡街流量计的安装方法，其特征在于，将所述涡街检 测部分调整到被测管道的中心位置。
全文摘要
本发明公开了一种超声波涡街流量计及其安装方法。该超声波涡街流量计包括表头、连接杆以及涡街检测部分。该表头通过该连接杆和其下方的该涡街检测部分连接，该连接杆内通有电缆连接该表头的内部电路与该涡街检测部分内的超声波传感器。该涡街检测部分还包括涡街发生通道和设在该涡街发生通道内的涡街发生器。该涡街发生器为三角柱体并且柱体两端固定在该涡街发生通道的两个相对侧壁上，该三角柱体的横截面平行于被测管道的气流方向。该连接杆上部设有用来连接该被测管道的法兰和双锁紧螺丝结构。通过该双锁紧螺丝结构和该法兰安装该流量计。本发明的超声波涡街流量计具有出色的高灵敏度超低流速测量能力，并具有很强的抗干扰能力和测量精度。
文档编号G01F1/66GK102116649SQ20111000482
公开日2011年7月6日 申请日期2011年1月11日 优先权日2011年1月11日
发明者周人, 王宝麟 申请人:上海科洋科技发展有限公司
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