傳感器端口插入裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于在流通池的傳感器端口中安裝變換器組件的插入裝置。所述變換器組件安裝在插入體的空腔中，而無需使用膠水或粘合劑來將所述變換器組件粘結(jié)至所述空腔。
【專利說明】
傳感器端口插入裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說明書公開的主題涉及一種用于在流通池0611)的傳感器端口中安裝變換器組件的插入裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]流量計(包括超聲波流量計)用于確定在不同尺寸和形狀的導(dǎo)管中流動的液體、氣體等的特性(例如，流速、壓力、溫度等)。知道流體的這些特性可使得能夠確定所述流體的其他物理性質(zhì)或品質(zhì)。例如，在一些密閉運輸應(yīng)用中，流速可用于確定通過導(dǎo)管從賣方運輸?shù)劫I方的流體(例如，石油或氣體)的體積以便確定交易成本，其中體積等于流速乘以導(dǎo)管的橫截面積。
[0003]在一種采用渡越時間1:11116)流量計量類型的超聲波流量計中，一對或多對超聲波變換器組件可安裝在流通池的傳感器端口中。每對超聲波變換器組件可包括多個變換器組件，所述變換器組件彼此位于上游和下游，從而在它們之間在穿過導(dǎo)管的特定弦位置10081:1011)處形成超聲波路徑。當通電時，每個變換器組件通過流動的流體沿超聲波路徑傳送由另一變換器組件接收和檢測的超聲波信號(例如，聲波流體沿在特定弦位置處的超聲波路徑的平均路徑速度可根據(jù)以下兩項之間的差異來確定:(1)超聲波信號逆著流體流向沿超聲波路徑從下游變換器向上游行進至上游傳感器的渡越時間，和
(2)超聲波信號隨著流體流向沿超聲波路徑從上游變換器向下游行進至下游變換器的渡越時間。
[0004]變換器組件可使用安裝在流通池的傳感器端口中的插入組件來安裝在所述傳感器端口中。由于變換器組件使用膠水或其他粘合劑粘結(jié)至插入體的空腔，所以當變換器組件失效或必須更換時，不能輕易從插入組件移除變換器組件并且在插入組件內(nèi)更換變換器組件。例如，在移除變換器組件之后，剩余的膠水或粘合劑將負面地影響安裝在插入組件內(nèi)的任何更換變換器組件的性能。因此，為了更換變換器組件，通常必須移除整個或相當大部分的插入組件。插入組件的移除可能需要關(guān)閉流通池正在監(jiān)視的系統(tǒng)，以便從所述流通池移除流體和壓力。
[0005]僅提供上述討論作為一般背景信息，并非希望用作確定所要求主題范圍的幫助。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明公開一種用于在流通池的傳感器端口中安裝變換器組件的裝置。所述變換器組件安裝在插入體的空腔中，而無需使用膠水或粘合劑來將所述變換器組件粘結(jié)至所述空腔。在所述傳感器端口插入裝置的一些公開實施例的實踐中可實現(xiàn)優(yōu)點在于:可更輕易地在實地更換變換器組件，而無需從流通池移除流體和壓力。
[0007]在一個實施例中，公開一種用于在流通池的傳感器端口中安裝變換器組件的裝置。所述裝置包括:構(gòu)造用于插入所述傳感器端口中的插入體，所述插入體限定空腔，所述空腔具有位于所述插入體的第一端處的開口和位于所述插入體的第二端處的超聲波緩沖區(qū)；位于所述插入體的所述空腔中的變換器組件，所述變換器組件包括外殼，所述外殼具有第一端、與所述外殼的所述第一端相對的鄰近所述超聲波緩沖區(qū)的第二端、和位于所述外殼的所述第二端中的壓電晶體；位于所述空腔中鄰近所述外殼的所述第一端的固持螺母，所述固持螺母用于對所述外殼施加壓縮力，以便保持所述外殼的所述第二端鄰近所述超聲波緩沖區(qū)；處于流體形式的聯(lián)接材料，所述聯(lián)接材料位于所述外殼的所述第二端與所述超聲波緩沖區(qū)之間的區(qū)域中；和第一 0型環(huán)，所述第一 0型環(huán)位于所述空腔中鄰近所述外殼，以便幫助防止所述聯(lián)接材料從所述外殼與所述超聲波緩沖區(qū)之間的所述區(qū)域泄漏。
[0008]在另一實施例中，所述裝置包括:構(gòu)造用于插入所述傳感器端口中的插入體，所述插入體限定空腔，所述空腔具有位于所述插入體的第一端處的開口和位于所述插入體的所述第二端處的超聲波緩沖區(qū)；位于所述插入體的所述空腔中的變換器組件，所述變換器組件包括外殼，所述外殼具有第一端、與所述外殼的所述第一端相對的具有與所述超聲速緩沖區(qū)的內(nèi)表面接觸的外表面的第二端、和位于鄰近所述外殼的所述第二端的內(nèi)表面處的壓電晶體；和位于所述空腔中鄰近所述外殼的所述第一端的固持螺母，所述固持螺母用于對所述外殼施加壓縮力，以便保持所述外殼的所述第二端與所述超聲波緩沖區(qū)接觸，其中所述外殼的所述第二端的所述外表面和所述超聲波緩沖區(qū)的所述內(nèi)表面被磨光，以便在所述外殼的所述第二端的所述外表面與所述緩沖區(qū)的所述內(nèi)表面接觸時，消除所述外殼的所述第二端的所述外表面與所述超聲波緩沖區(qū)的所述內(nèi)表面之間的空隙。
[0009]本發(fā)明的此簡要描述僅希望根據(jù)一個或多個說明性實施例來提供本說明書公開的主題的簡要概述，并非用于對權(quán)利要求書進行解釋或者限制本發(fā)明的范圍的引導(dǎo)，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書來限定。這種簡要描述提供用于以簡化形式來介紹將在以下詳細描述中進一步地描述的一些說明性概念。這種簡要描述并不意圖標識所要求主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不意圖用于幫助確定所要求主題的范圍。所要求的主題并不限于解決技術(shù)背景中指出的任何或所有缺點的實現(xiàn)方案。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為能夠了解本發(fā)明的特征，可以通過參照某些實施例來對本發(fā)明進行詳細描述，其中一些實施例會在附圖中示出。然而，應(yīng)當注意，附圖僅僅示出本發(fā)明的某些實施例且因此不應(yīng)被認為是對其范圍進行限制，這是因為本發(fā)明的范圍涵蓋其他等效的實施例。附圖不必按比例繪制，通常重點在于說明本發(fā)明的某些實施例的特征。在附圖中，相似參考數(shù)字用于指示各個視圖中的相似零件。另外，相似零件之間的不同可使用不同數(shù)字來表明這些零件。不同零件使用不同數(shù)字表明。因此，為了進一步理解本發(fā)明，可以參照以下【具體實施方式】，結(jié)合附圖進行閱讀，在附圖中:
[0011]圖1為示例性流通池組件的透視圖；
[0012]圖2為圖1所示的示例性流通池組件的橫截面；
[0013]圖3為示例性傳感器端口插入裝置的分解圖；
[0014]圖4為圖3所示的示例性傳感器端口插入裝置的橫截面；
[0015]圖5為另一示例性傳感器端口插入裝置的橫截面；以及
[0016]圖6為又一示例性傳感器端口插入裝置的橫截面。

【具體實施方式】
[0017]圖1為示例性流通池組件100的透視圖。圖2為圖1所示的示例性流通池組件100的橫截面。示例性流通池組件100包括具有流體可穿過的流通池孔112的流通池110。流通池110具有多個傳感器端口 114，傳感器插入裝置300 (^3)安裝在所述傳感器端口 114中。如圖2所示，示例性流通池110的傳感器端口 114被成形成接收示例性傳感器端口插入裝置300并且將所述裝置300安放成與流通池110的流通池孔112中的流體物理接觸。從一個傳感器端口插入裝置300傳送的超聲波信號通過流通池孔112內(nèi)的流體行進并且由另一傳感器端口插入裝置300接收。多個傳感器端口插入裝置300連接至流量計110以便確定流體的流速。
[0018]圖3為示例性傳感器端口插入裝置300的分解圖。圖4為處于一種構(gòu)型的圖3所示的示例性傳感器端口插入裝置300的橫截面。傳感器端口插入裝置300設(shè)計成安裝在圖1所示的示例性流通池110的傳感器端口 114中。
[0019]在一個實施例中，傳感器端口插入裝置300包括構(gòu)造用于插入流通池110(圖1)的傳感器端口 114中的插入體310。插入體310可具有包括螺紋319或閉紋的外表面，所述螺紋319或閉紋設(shè)計成衰減插入體310的超聲波緩沖區(qū)318中的聲學(xué)反射/響鈴(11118(10^) 0在一個實施例中,插入體310的螺紋319可設(shè)計成與傳感器端口 114的內(nèi)螺紋表面接合。一個或多個0型環(huán)311可安裝在插入體310的外部上，以便在插入體310的外部與傳感器端口 114之間提供密封。
[0020]插入體310限定空腔316 (圖4)，所述空腔316具有位于插入體310的第一端312處的開口 315。插入體的第二端314包括超聲波緩沖區(qū)318。變換器組件330位于插入體310的空腔316中鄰近超聲波緩沖區(qū)318，用于傳送和接收通過流通池孔112內(nèi)的流體行進的超聲波信號。在一個實施例中，變換器組件330包括外殼340，所述外殼340具有鄰近超聲波緩沖區(qū)318的第二端344和與所述第二端340相對的第一端342。在一個實施例中，外殼340的第一端342鄰近空腔316的開口 315。如本說明書中所使用，在稱第一組件位于另一部件中時，應(yīng)理解為僅所述第一部件的一部分或全部可位于所述另一部件中。變換器組件330還包括位于外殼340的第二端344中的壓電晶體332。壓電晶體332的面333可鄰近外殼340的第二端344的內(nèi)表面348安裝。外殼340的第二端344的外表面346或面鄰近超聲波緩沖區(qū)318。變換器組件330可將超聲波信號傳送到穿過插入體310的超聲波緩沖區(qū)318的待測量流體中和從所述流體接收超聲波信號。
[0021]外殼340的第一端342可包括支撐桿0^4 06111) 338，所述支撐桿338用于將電線336從壓電晶體332布線到連接器339 (例如，8%連接器)。在一個實施例中，支撐構(gòu)件334(例如，由環(huán)氧樹脂制成)可附接到壓電晶體332并位于變換器組件330的外殼340中。電線336可穿過支撐構(gòu)件334從壓電晶體332延伸至變換器組件330的支撐桿338。
[0022]再次參照圖3和圖4，變換器組件330可通過變換器固持螺母350對外殼340施加壓縮力而固持在適當位置，所述變換器固持螺母350位于空腔316中鄰近外殼340的第一端342 (例如，支撐桿338)。變換器固持螺母350對外殼340的壓縮力將所述外殼340的第二端344保持在鄰近超聲波緩沖區(qū)318處。變換器固持螺母350可具有外表面，所述外表面包括設(shè)計成與插入體310的內(nèi)螺紋表面接合的螺紋。在一個實施例中，碟形彈簧352(例如，8611^1116墊圈)和墊圈354可安裝在變換器固持螺母350與外殼340的第一端342之間。在變換器固持螺母350失去部分其對外殼350的第一端342的壓縮的情況(例如，如果它向后旋轉(zhuǎn)出插入體310的空腔316)下，碟形彈簧352可提供額外的對所述外殼340的壓縮，以便保持所述外殼340的第二端344鄰近超聲波緩沖區(qū)318。在另一個實施例中，變換器固持螺母0型環(huán)324可安裝在變換器固持螺母350與外殼340的第一端342之間，以便阻止外部元素(例如，水分、空氣)進入插入體310的空腔316。插入固持螺母372可穿到傳感器端口 114的內(nèi)部中，以便將插入體310固持在適當位置。塞子370可用于密封傳感器端口 114。
[0023]參照圖4，在一個實施例中，聯(lián)接材料360位于外殼340的第二端344與超聲波緩沖區(qū)318之間。通過有效地將壓電晶體333設(shè)置至超聲波緩沖區(qū)318，聯(lián)接材料360可在外殼340的第二端344的外表面346與超聲波緩沖區(qū)318之間提供用于超聲波信號的傳導(dǎo)介質(zhì)。在一個實施例中，聯(lián)接材料360為流體形式(例如，液體、膠體等)，并且可填充空隙并且排出空氣，所述空氣否則可能位于外殼340與超聲波緩沖區(qū)之間，這將干擾經(jīng)過此位置的超聲波信號的傳輸質(zhì)量。
[0024]在一個實施例中，聯(lián)接材料360為包括室溫硫化￠17)硅樹脂材料的組合物?？刹捎闷渌愋偷穆?lián)接材料360，只要所述材料不對經(jīng)過它的超聲波信號的質(zhì)量造成任何明顯干擾。此外，聯(lián)接材料360不應(yīng)具有高粘合性，以便避免變換器組件330與插入體310之間的粘結(jié)，從而允許更換所述變換器組件330。
[0025]因為聯(lián)接材料360保持流體狀態(tài)，它可能容易從外殼340的第二端344與超聲波緩沖區(qū)318之間的區(qū)域泄漏。如討論的，變換器固持螺母0型環(huán)324可安裝在變換器固持螺母350與外殼340的第一端342之間，以便阻止外部元素(例如，水分、空氣)進入插入體310的空腔316并潛在地導(dǎo)致聯(lián)接材料360的蒸發(fā)。如圖4所示，面0型環(huán)320可位于插入體310的空腔316內(nèi)鄰近外殼340的第二端344，以便幫助防止聯(lián)接材料360從所述外殼的第二端344與超聲波緩沖區(qū)318之間的區(qū)域泄漏。在一個實施例中，面0型環(huán)320包繞在外殼340的第二端344的外表面346的周長周圍。在一個實施例中，面0型環(huán)320位于外殼340的第二端344的外表面346中的凹槽中，以便適應(yīng)所述面0型環(huán)320與所述外殼340之間的接合。在另一個實施例中，面0型環(huán)320位于插入體310中位于超聲波緩沖區(qū)316上的凹槽中。
[0026]圖5為另一示例性傳感器端口插入裝置400的橫截面。如圖5所示，凹槽317設(shè)置在插入體310的空腔316中，鄰近外殼340的第二端344的外表面346。插入凹槽0型環(huán)322安裝在凹槽317內(nèi)，以便幫助防止聯(lián)接材料360從外殼的第二端344與超聲波緩沖區(qū)318之間的區(qū)域泄漏。在其他實施例中，插入凹槽0型環(huán)322和相關(guān)凹槽317可位于更靠近變換器固持螺母350(例如，鄰近變換器外殼340的任何地方)處，以便使得更多聯(lián)接材料能夠儲存在變換器組件300的空腔316內(nèi)，同時包圍所述外殼340的第二端344的外表面346。在另一個實施例中，插入凹槽0型環(huán)322可位于固持螺母350與外殼340的第一端342之間(例如，在固持螺母350與支撐桿338之間)以便提供所需密封。
[0027]圖6為又一示例性傳感器端口插入裝置500的橫截面。不同于圖4和圖5所示的實施例，圖6所示的傳感器端口插入裝置500不使用聯(lián)接材料360，從而消除對面0型環(huán)320或插入凹槽0型環(huán)322的需要。壓電晶體332的面333可鄰近外殼340的第二端344的內(nèi)表面348安裝。如圖4和圖5所示，變換器組件330可通過以下方式而固持在適當位置:變換器固持螺母350對外殼340施加壓縮力，以便保持所述外殼340的第二端344的外表面346與超聲波緩沖區(qū)318接觸。在變換器固持螺母350失去部分其對外殼350的第一端342的壓縮力的情況下，碟形彈簧352可提供額外的對所述外殼340的壓縮，以便保持所述外殼340的外表面346與超聲波緩沖區(qū)318接觸。代替使用聯(lián)接材料，磨光與超聲波緩沖區(qū)318的內(nèi)表面313接觸的外殼340的第二端344的外表面346，并且磨光超聲波緩沖器318在空腔316中的內(nèi)表面313。磨光消除空隙并且排出空氣，否則在外殼340的第二端344的外表面346接觸緩沖區(qū)318的內(nèi)表面313時，所述空氣可能位于所述外殼340的第二端344的外表面346與超聲波緩沖區(qū)318的內(nèi)表面313之間。
[0028]本說明書使用各個實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，同時也讓所屬領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造并使用任何裝置或系統(tǒng)，以及實施所涵蓋的任何方法。本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書限定，并可包含所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員想出的其他實例。如果其他此類實例的結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義相同，或如果此類實例包含的等效結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義無實質(zhì)差別，則此類實例也應(yīng)在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在流通池的傳感器端口中安裝變換器組件的裝置，所述裝置包括: 構(gòu)造用于插入所述傳感器端口中的插入體，所述插入體限定空腔，所述空腔具有位于所述插入體的第一端處的開口和位于所述插入體的第二端處的超聲波緩沖區(qū)； 位于所述插入體的所述空腔中的變換器組件，所述變換器組件包括外殼，所述外殼具有第一端、與所述外殼的所述第一端相對的鄰近所述超聲波緩沖區(qū)的第二端和位于所述外殼的所述第二端中的壓電晶體； 位于所述空腔中鄰近所述外殼所述第一端的固持螺母，所述固持螺母對所述外殼施加壓縮力，以便保持所述外殼的所述第二端鄰近所述超聲波緩沖區(qū)； 處于流體形式的聯(lián)接材料，所述聯(lián)接材料位于所述外殼的所述第二端與所述超聲波緩沖區(qū)之間的區(qū)域中；以及 第一 O型環(huán)，所述第一 O型環(huán)位于所述空腔中鄰近所述外殼，以便幫助防止所述聯(lián)接材料從所述外殼與所述超聲波緩沖區(qū)之間的所述區(qū)域泄漏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一O型環(huán)位于所述外殼的所述第二端與所述超聲波緩沖區(qū)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一O型環(huán)包繞在所述外殼的所述第二端周圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一O型環(huán)位于所述外殼的所述第二端中的凹槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置進一步包括在所述腔空中位于所述超聲波緩沖區(qū)上的凹槽，其中所述第一 O型環(huán)位于所述凹槽中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置進一步包括在所述空腔中鄰近所述外殼的所述第二端的凹槽，其中所述第一 O型環(huán)位于所述凹槽中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置進一步包括在所述空腔中鄰近所述外殼的所述第一端的凹槽，其中所述第一 O型環(huán)位于所述凹槽中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一O型環(huán)位于所述固持螺母與所述外殼的所述第一端之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述聯(lián)接材料為液體或膠體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述聯(lián)接材料為包括室溫硫化(RTV)硅樹脂的組合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置進一步包括位于所述固持螺母與所述外殼的所述第一端之間的第二 O型環(huán)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置進一步包括位于所述固持螺母與所述外殼的所述第一端之間的碟形彈簧。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述碟形彈簧是Belleville墊圈。
14.權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述外殼的所述第一端包括支撐桿。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述固持螺母包括外表面，所述外表面包括設(shè)計成與所述插入體的內(nèi)螺紋表面接合的螺紋。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述插入體具有外表面，所述外表面包括設(shè)計成與所述傳感器端口的內(nèi)螺紋表面接合的螺紋。
17.一種用于在流通池的傳感器端口中安裝變換器組件的裝置，所述裝置包括: 構(gòu)造用于插入所述傳感器端口中的插入體，所述插入體限定空腔，所述空腔具有位于所述插入體的第一端處的開口和位于所述插入體的第二端處的超聲波緩沖區(qū)； 位于所述插入體的所述空腔中的變換器組件，所述變換器組件包括外殼，所述外殼具有第一端、與所述外殼的所述第一端相對的具有與所述超聲波緩沖區(qū)的內(nèi)表面接觸的外表面的第二端和位于鄰近所述外殼的所述第二端的內(nèi)表面處的壓電晶體；以及 位于所述空腔中鄰近所述外殼的所述第一端的固持螺母，所述固持螺母對所述外殼施加壓縮力，以便保持所述外殼的所述第二端與所述超聲波緩沖區(qū)接觸， 其中所述外殼的所述第二端的所述外表面和所述超聲波緩沖區(qū)的所述內(nèi)表面被磨光，以便在所述外殼的所述第二端的所述外表面與所述緩沖區(qū)的所述內(nèi)表面接觸時，消除所述外殼的所述第二端的所述外表面與所述超聲波緩沖區(qū)的所述內(nèi)表面之間的空隙。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，所述裝置進一步包括位于所述固持螺母與所述外殼的所述第一端之間的第二 O型環(huán)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，所述裝置進一步包括位于所述固持螺母與所述外殼的所述第一端之間的碟形彈簧。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述碟形彈簧是Belleville墊圈。
【文檔編號】G01F1/66GK104364613SQ201380011697
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月29日
【發(fā)明者】L.隋, N.J.莫洛, B.E.麥唐納, T.H.阮, S.菲爾德曼, N.A.霍布斯, G.德夫卡, J.A.特魯, M.巴蘇科夫 申請人:通用電氣公司