传感器端口插入装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种用于在流通池的传感器端口中安装变换器组件的插入装置。所述变换器组件安装在插入体的空腔中，而无需使用胶水或粘合剂来将所述变换器组件粘结至所述空腔。
【专利说明】
传感器端口插入装置
【技术领域】
[0001]本说明书公开的主题涉及一种用于在流通池0611)的传感器端口中安装变换器组件的插入装置。
【背景技术】
[0002]流量计(包括超声波流量计)用于确定在不同尺寸和形状的导管中流动的液体、气体等的特性(例如，流速、压力、温度等)。知道流体的这些特性可使得能够确定所述流体的其他物理性质或品质。例如，在一些密闭运输应用中，流速可用于确定通过导管从卖方运输到买方的流体(例如，石油或气体)的体积以便确定交易成本，其中体积等于流速乘以导管的横截面积。
[0003]在一种采用渡越时间1:11116)流量计量类型的超声波流量计中，一对或多对超声波变换器组件可安装在流通池的传感器端口中。每对超声波变换器组件可包括多个变换器组件，所述变换器组件彼此位于上游和下游，从而在它们之间在穿过导管的特定弦位置10081:1011)处形成超声波路径。当通电时，每个变换器组件通过流动的流体沿超声波路径传送由另一变换器组件接收和检测的超声波信号(例如，声波流体沿在特定弦位置处的超声波路径的平均路径速度可根据以下两项之间的差异来确定:(1)超声波信号逆着流体流向沿超声波路径从下游变换器向上游行进至上游传感器的渡越时间，和
(2)超声波信号随着流体流向沿超声波路径从上游变换器向下游行进至下游变换器的渡越时间。
[0004]变换器组件可使用安装在流通池的传感器端口中的插入组件来安装在所述传感器端口中。由于变换器组件使用胶水或其他粘合剂粘结至插入体的空腔，所以当变换器组件失效或必须更换时，不能轻易从插入组件移除变换器组件并且在插入组件内更换变换器组件。例如，在移除变换器组件之后，剩余的胶水或粘合剂将负面地影响安装在插入组件内的任何更换变换器组件的性能。因此，为了更换变换器组件，通常必须移除整个或相当大部分的插入组件。插入组件的移除可能需要关闭流通池正在监视的系统，以便从所述流通池移除流体和压力。
[0005]仅提供上述讨论作为一般背景信息，并非希望用作确定所要求主题范围的帮助。
【发明内容】
[0006]本发明公开一种用于在流通池的传感器端口中安装变换器组件的装置。所述变换器组件安装在插入体的空腔中，而无需使用胶水或粘合剂来将所述变换器组件粘结至所述空腔。在所述传感器端口插入装置的一些公开实施例的实践中可实现优点在于:可更轻易地在实地更换变换器组件，而无需从流通池移除流体和压力。
[0007]在一个实施例中，公开一种用于在流通池的传感器端口中安装变换器组件的装置。所述装置包括:构造用于插入所述传感器端口中的插入体，所述插入体限定空腔，所述空腔具有位于所述插入体的第一端处的开口和位于所述插入体的第二端处的超声波缓冲区；位于所述插入体的所述空腔中的变换器组件，所述变换器组件包括外壳，所述外壳具有第一端、与所述外壳的所述第一端相对的邻近所述超声波缓冲区的第二端、和位于所述外壳的所述第二端中的压电晶体；位于所述空腔中邻近所述外壳的所述第一端的固持螺母，所述固持螺母用于对所述外壳施加压缩力，以便保持所述外壳的所述第二端邻近所述超声波缓冲区；处于流体形式的联接材料，所述联接材料位于所述外壳的所述第二端与所述超声波缓冲区之间的区域中；和第一 0型环，所述第一 0型环位于所述空腔中邻近所述外壳，以便帮助防止所述联接材料从所述外壳与所述超声波缓冲区之间的所述区域泄漏。
[0008]在另一实施例中，所述装置包括:构造用于插入所述传感器端口中的插入体，所述插入体限定空腔，所述空腔具有位于所述插入体的第一端处的开口和位于所述插入体的所述第二端处的超声波缓冲区；位于所述插入体的所述空腔中的变换器组件，所述变换器组件包括外壳，所述外壳具有第一端、与所述外壳的所述第一端相对的具有与所述超声速缓冲区的内表面接触的外表面的第二端、和位于邻近所述外壳的所述第二端的内表面处的压电晶体；和位于所述空腔中邻近所述外壳的所述第一端的固持螺母，所述固持螺母用于对所述外壳施加压缩力，以便保持所述外壳的所述第二端与所述超声波缓冲区接触，其中所述外壳的所述第二端的所述外表面和所述超声波缓冲区的所述内表面被磨光，以便在所述外壳的所述第二端的所述外表面与所述缓冲区的所述内表面接触时，消除所述外壳的所述第二端的所述外表面与所述超声波缓冲区的所述内表面之间的空隙。
[0009]本发明的此简要描述仅希望根据一个或多个说明性实施例来提供本说明书公开的主题的简要概述，并非用于对权利要求书进行解释或者限制本发明的范围的引导，本发明的范围仅由所附权利要求书来限定。这种简要描述提供用于以简化形式来介绍将在以下详细描述中进一步地描述的一些说明性概念。这种简要描述并不意图标识所要求主题的关键特征或基本特征，也不意图用于帮助确定所要求主题的范围。所要求的主题并不限于解决技术背景中指出的任何或所有缺点的实现方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]为能够了解本发明的特征，可以通过参照某些实施例来对本发明进行详细描述，其中一些实施例会在附图中示出。然而，应当注意，附图仅仅示出本发明的某些实施例且因此不应被认为是对其范围进行限制，这是因为本发明的范围涵盖其他等效的实施例。附图不必按比例绘制，通常重点在于说明本发明的某些实施例的特征。在附图中，相似参考数字用于指示各个视图中的相似零件。另外，相似零件之间的不同可使用不同数字来表明这些零件。不同零件使用不同数字表明。因此，为了进一步理解本发明，可以参照以下【具体实施方式】，结合附图进行阅读，在附图中:
[0011]图1为示例性流通池组件的透视图；
[0012]图2为图1所示的示例性流通池组件的横截面；
[0013]图3为示例性传感器端口插入装置的分解图；
[0014]图4为图3所示的示例性传感器端口插入装置的横截面；
[0015]图5为另一示例性传感器端口插入装置的横截面；以及
[0016]图6为又一示例性传感器端口插入装置的横截面。
【具体实施方式】
[0017]图1为示例性流通池组件100的透视图。图2为图1所示的示例性流通池组件100的横截面。示例性流通池组件100包括具有流体可穿过的流通池孔112的流通池110。流通池110具有多个传感器端口 114，传感器插入装置300 (^3)安装在所述传感器端口 114中。如图2所示，示例性流通池110的传感器端口 114被成形成接收示例性传感器端口插入装置300并且将所述装置300安放成与流通池110的流通池孔112中的流体物理接触。从一个传感器端口插入装置300传送的超声波信号通过流通池孔112内的流体行进并且由另一传感器端口插入装置300接收。多个传感器端口插入装置300连接至流量计110以便确定流体的流速。
[0018]图3为示例性传感器端口插入装置300的分解图。图4为处于一种构型的图3所示的示例性传感器端口插入装置300的横截面。传感器端口插入装置300设计成安装在图1所示的示例性流通池110的传感器端口 114中。
[0019]在一个实施例中，传感器端口插入装置300包括构造用于插入流通池110(图1)的传感器端口 114中的插入体310。插入体310可具有包括螺纹319或闭纹的外表面，所述螺纹319或闭纹设计成衰减插入体310的超声波缓冲区318中的声学反射/响铃(11118(10^) 0在一个实施例中,插入体310的螺纹319可设计成与传感器端口 114的内螺纹表面接合。一个或多个0型环311可安装在插入体310的外部上，以便在插入体310的外部与传感器端口 114之间提供密封。
[0020]插入体310限定空腔316 (图4)，所述空腔316具有位于插入体310的第一端312处的开口 315。插入体的第二端314包括超声波缓冲区318。变换器组件330位于插入体310的空腔316中邻近超声波缓冲区318，用于传送和接收通过流通池孔112内的流体行进的超声波信号。在一个实施例中，变换器组件330包括外壳340，所述外壳340具有邻近超声波缓冲区318的第二端344和与所述第二端340相对的第一端342。在一个实施例中，外壳340的第一端342邻近空腔316的开口 315。如本说明书中所使用，在称第一组件位于另一部件中时，应理解为仅所述第一部件的一部分或全部可位于所述另一部件中。变换器组件330还包括位于外壳340的第二端344中的压电晶体332。压电晶体332的面333可邻近外壳340的第二端344的内表面348安装。外壳340的第二端344的外表面346或面邻近超声波缓冲区318。变换器组件330可将超声波信号传送到穿过插入体310的超声波缓冲区318的待测量流体中和从所述流体接收超声波信号。
[0021]外壳340的第一端342可包括支撑杆0^4 06111) 338，所述支撑杆338用于将电线336从压电晶体332布线到连接器339 (例如，8%连接器)。在一个实施例中，支撑构件334(例如，由环氧树脂制成)可附接到压电晶体332并位于变换器组件330的外壳340中。电线336可穿过支撑构件334从压电晶体332延伸至变换器组件330的支撑杆338。
[0022]再次参照图3和图4，变换器组件330可通过变换器固持螺母350对外壳340施加压缩力而固持在适当位置，所述变换器固持螺母350位于空腔316中邻近外壳340的第一端342 (例如，支撑杆338)。变换器固持螺母350对外壳340的压缩力将所述外壳340的第二端344保持在邻近超声波缓冲区318处。变换器固持螺母350可具有外表面，所述外表面包括设计成与插入体310的内螺纹表面接合的螺纹。在一个实施例中，碟形弹簧352(例如，8611^1116垫圈)和垫圈354可安装在变换器固持螺母350与外壳340的第一端342之间。在变换器固持螺母350失去部分其对外壳350的第一端342的压缩的情况(例如，如果它向后旋转出插入体310的空腔316)下，碟形弹簧352可提供额外的对所述外壳340的压缩，以便保持所述外壳340的第二端344邻近超声波缓冲区318。在另一个实施例中，变换器固持螺母0型环324可安装在变换器固持螺母350与外壳340的第一端342之间，以便阻止外部元素(例如，水分、空气)进入插入体310的空腔316。插入固持螺母372可穿到传感器端口 114的内部中，以便将插入体310固持在适当位置。塞子370可用于密封传感器端口 114。
[0023]参照图4，在一个实施例中，联接材料360位于外壳340的第二端344与超声波缓冲区318之间。通过有效地将压电晶体333设置至超声波缓冲区318，联接材料360可在外壳340的第二端344的外表面346与超声波缓冲区318之间提供用于超声波信号的传导介质。在一个实施例中，联接材料360为流体形式(例如，液体、胶体等)，并且可填充空隙并且排出空气，所述空气否则可能位于外壳340与超声波缓冲区之间，这将干扰经过此位置的超声波信号的传输质量。
[0024]在一个实施例中，联接材料360为包括室温硫化￠17)硅树脂材料的组合物。可采用其他类型的联接材料360，只要所述材料不对经过它的超声波信号的质量造成任何明显干扰。此外，联接材料360不应具有高粘合性，以便避免变换器组件330与插入体310之间的粘结，从而允许更换所述变换器组件330。
[0025]因为联接材料360保持流体状态，它可能容易从外壳340的第二端344与超声波缓冲区318之间的区域泄漏。如讨论的，变换器固持螺母0型环324可安装在变换器固持螺母350与外壳340的第一端342之间，以便阻止外部元素(例如，水分、空气)进入插入体310的空腔316并潜在地导致联接材料360的蒸发。如图4所示，面0型环320可位于插入体310的空腔316内邻近外壳340的第二端344，以便帮助防止联接材料360从所述外壳的第二端344与超声波缓冲区318之间的区域泄漏。在一个实施例中，面0型环320包绕在外壳340的第二端344的外表面346的周长周围。在一个实施例中，面0型环320位于外壳340的第二端344的外表面346中的凹槽中，以便适应所述面0型环320与所述外壳340之间的接合。在另一个实施例中，面0型环320位于插入体310中位于超声波缓冲区316上的凹槽中。
[0026]图5为另一示例性传感器端口插入装置400的横截面。如图5所示，凹槽317设置在插入体310的空腔316中，邻近外壳340的第二端344的外表面346。插入凹槽0型环322安装在凹槽317内，以便帮助防止联接材料360从外壳的第二端344与超声波缓冲区318之间的区域泄漏。在其他实施例中，插入凹槽0型环322和相关凹槽317可位于更靠近变换器固持螺母350(例如，邻近变换器外壳340的任何地方)处，以便使得更多联接材料能够储存在变换器组件300的空腔316内，同时包围所述外壳340的第二端344的外表面346。在另一个实施例中，插入凹槽0型环322可位于固持螺母350与外壳340的第一端342之间(例如，在固持螺母350与支撑杆338之间)以便提供所需密封。
[0027]图6为又一示例性传感器端口插入装置500的横截面。不同于图4和图5所示的实施例，图6所示的传感器端口插入装置500不使用联接材料360，从而消除对面0型环320或插入凹槽0型环322的需要。压电晶体332的面333可邻近外壳340的第二端344的内表面348安装。如图4和图5所示，变换器组件330可通过以下方式而固持在适当位置:变换器固持螺母350对外壳340施加压缩力，以便保持所述外壳340的第二端344的外表面346与超声波缓冲区318接触。在变换器固持螺母350失去部分其对外壳350的第一端342的压缩力的情况下，碟形弹簧352可提供额外的对所述外壳340的压缩，以便保持所述外壳340的外表面346与超声波缓冲区318接触。代替使用联接材料，磨光与超声波缓冲区318的内表面313接触的外壳340的第二端344的外表面346，并且磨光超声波缓冲器318在空腔316中的内表面313。磨光消除空隙并且排出空气，否则在外壳340的第二端344的外表面346接触缓冲区318的内表面313时，所述空气可能位于所述外壳340的第二端344的外表面346与超声波缓冲区318的内表面313之间。
[0028]本说明书使用各个实例来公开本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统，以及实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书限定，并可包含所属领域的技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包含的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也应在权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种用于在流通池的传感器端口中安装变换器组件的装置，所述装置包括: 构造用于插入所述传感器端口中的插入体，所述插入体限定空腔，所述空腔具有位于所述插入体的第一端处的开口和位于所述插入体的第二端处的超声波缓冲区； 位于所述插入体的所述空腔中的变换器组件，所述变换器组件包括外壳，所述外壳具有第一端、与所述外壳的所述第一端相对的邻近所述超声波缓冲区的第二端和位于所述外壳的所述第二端中的压电晶体； 位于所述空腔中邻近所述外壳所述第一端的固持螺母，所述固持螺母对所述外壳施加压缩力，以便保持所述外壳的所述第二端邻近所述超声波缓冲区； 处于流体形式的联接材料，所述联接材料位于所述外壳的所述第二端与所述超声波缓冲区之间的区域中；以及 第一 O型环，所述第一 O型环位于所述空腔中邻近所述外壳，以便帮助防止所述联接材料从所述外壳与所述超声波缓冲区之间的所述区域泄漏。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一O型环位于所述外壳的所述第二端与所述超声波缓冲区之间。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一O型环包绕在所述外壳的所述第二端周围。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一O型环位于所述外壳的所述第二端中的凹槽内。
5.根据权利要求1所述的装置，所述装置进一步包括在所述腔空中位于所述超声波缓冲区上的凹槽，其中所述第一 O型环位于所述凹槽中。
6.根据权利要求1所述的装置，所述装置进一步包括在所述空腔中邻近所述外壳的所述第二端的凹槽，其中所述第一 O型环位于所述凹槽中。
7.根据权利要求1所述的装置，所述装置进一步包括在所述空腔中邻近所述外壳的所述第一端的凹槽，其中所述第一 O型环位于所述凹槽中。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一O型环位于所述固持螺母与所述外壳的所述第一端之间。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述联接材料为液体或胶体。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述联接材料为包括室温硫化(RTV)硅树脂的组合物。
11.根据权利要求1所述的装置，所述装置进一步包括位于所述固持螺母与所述外壳的所述第一端之间的第二 O型环。
12.根据权利要求1所述的装置，所述装置进一步包括位于所述固持螺母与所述外壳的所述第一端之间的碟形弹簧。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述碟形弹簧是Belleville垫圈。
14.权利要求1所述的装置，其中所述外壳的所述第一端包括支撑杆。
15.根据权利要求1所述的装置，其中所述固持螺母包括外表面，所述外表面包括设计成与所述插入体的内螺纹表面接合的螺纹。
16.根据权利要求1所述的装置，其中所述插入体具有外表面，所述外表面包括设计成与所述传感器端口的内螺纹表面接合的螺纹。
17.一种用于在流通池的传感器端口中安装变换器组件的装置，所述装置包括: 构造用于插入所述传感器端口中的插入体，所述插入体限定空腔，所述空腔具有位于所述插入体的第一端处的开口和位于所述插入体的第二端处的超声波缓冲区； 位于所述插入体的所述空腔中的变换器组件，所述变换器组件包括外壳，所述外壳具有第一端、与所述外壳的所述第一端相对的具有与所述超声波缓冲区的内表面接触的外表面的第二端和位于邻近所述外壳的所述第二端的内表面处的压电晶体；以及 位于所述空腔中邻近所述外壳的所述第一端的固持螺母，所述固持螺母对所述外壳施加压缩力，以便保持所述外壳的所述第二端与所述超声波缓冲区接触， 其中所述外壳的所述第二端的所述外表面和所述超声波缓冲区的所述内表面被磨光，以便在所述外壳的所述第二端的所述外表面与所述缓冲区的所述内表面接触时，消除所述外壳的所述第二端的所述外表面与所述超声波缓冲区的所述内表面之间的空隙。
18.根据权利要求17所述的装置，所述装置进一步包括位于所述固持螺母与所述外壳的所述第一端之间的第二 O型环。
19.根据权利要求17所述的装置，所述装置进一步包括位于所述固持螺母与所述外壳的所述第一端之间的碟形弹簧。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述碟形弹簧是Belleville垫圈。
【文档编号】G01F1/66GK104364613SQ201380011697
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年2月22日 优先权日:2012年2月29日
【发明者】L.隋, N.J.莫洛, B.E.麦唐纳, T.H.阮, S.菲尔德曼, N.A.霍布斯, G.德夫卡, J.A.特鲁, M.巴苏科夫 申请人:通用电气公司