CN101688799B - 用于超声波流量计的线缆罩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于超声波流量计的线缆罩。在一些实施例中，线缆罩包括多个可互锁件，其被构造为联接到超声波流量计的套管。每个可互锁件包括具有销钉和狭槽的主体。利用被插入到另外的可互锁件的狭槽中的每个互锁件的销钉，将可互锁件组装成一串。

Description

用于超声波流量计的线缆罩

技术领域

各个实施例涉及超声波流量计。更具体地，各个实施例涉及用于保护在超声波流量计中从换能器(transducer)延伸的线缆的新型方法和装置。

背景技术

在完全去除碳氢化合物之后，流体流(诸如未加工的或者天然气)被经由管线从一个地方传输到另一个地方。期望的是精确地知道在该流中流动的流体量，并且当流体被交易(change hands)或者“交接(custody transfer)”时，要求特别的精度。然而，即使没有发生交接时，测量精度也是需要的。

超声波流量计可以被用在诸如交接的情况下。在超声波流量计中，超声信号被跨过待测量的流体流来回发送。通过线缆，将表示超声信号的各种特性的数据从处在超声波流量计的主体内或者套管(spoolpiece)内的换能器传输到可以计算流体流的位置。典型地，线缆从换能器延伸，并且沿着套管的外表面延伸至电子基壳(electronicsbase enclosure)，或者相似装置上。因为线缆沿着超声波流量计的外表面延伸，所以其暴露到周围环境中，并且可能由于天气和/或其他原因而受到损坏，例如，家畜会咬(eat)所述线缆。

发明内容

通过用于超声波流量计的线缆罩可以解决或者至少部分地解决上述的问题。在一些实施例中，线缆罩包括多个可互锁(interlockable)件，其被构造为联接到超声波流量计的套管。每个可互锁件包括具有销钉和狭槽的主体。利用被插入到另外的可互锁件的狭槽中的每个可互锁件的销钉，将可互锁件组装成一串。

某些系统实施例包括具有内部流路的套管、联接到套管的换能器凸台(boss)、以及柔性套。换能器凸台包括面部、孔部、第一侧壁、第二侧壁、以及型腔(pocket)。所述面部包括套管的外表面。所述孔部处在所述面部中。所述第一侧壁联接到所述面部，并且具有第一凹槽。所述第二侧壁联接到所述面部，并且具有第二凹槽。所述型腔被所述面部、所述第一侧壁和所述第二侧壁限定。所述柔性套接合所述第一凹槽和第二凹槽，以形成封闭了所述孔部上方的内部空间的屏障。

某些方法实施例包括将线缆罩的一端插入到处于超声波流量计的套管上的第一凹槽中，沿着第一凹槽滑动线缆罩，并且封闭连接到换能器以将信号传输到换能器，或者从换能器中传输信号的线缆。

附图说明

为了更加详细地描述各个实施例，现在将参考附图，其中：

图1是至少根据某些实施例的具有线缆罩的超声波流量计的透视图；

图2是图1的超声波流量计的横截面图，示出了线缆罩相对于容纳在流量计套管中的两个换能器的位置；

图3是图2的线缆罩的套盖的放大图；

图4A和4B示出了图2的线缆罩的套盖；

图5A和5B示出了图2的线缆罩的套件；

图6是图2的线缆罩的底盖的放大图；

图7A和7B示出了图2的线缆罩的第一延伸件；

图8A和8B示出了图2的线缆罩的第二延伸件；

图9A和9B示出了图2的线缆罩的底盖；以及

图10示出了用于在图1的超声波流量计上安装线缆罩的各种代表性方法实施例。

符号和术语

在以下的描述和权利要求中使用了某些术语，以表示特定的系统组件。本发明不意在区分名称不同但是功能相同的组件。

在以下的描述和权利要求中，术语“包括”和“包含”以开放式(open-ended)的形式来使用，并且应该理解为表示“包括，但是不限于……”。同样，术语“联接”旨在表示直接或者间接的连接。因此，如果第一装置联接到第二装置，则该连接可以通过直接的连接，或者可以通过经由其他装置和连接的间接的连接。

具体实施方式

图1和图2分别是根据各个实施例的具有线缆罩的超声波流量计的透视和横截面图。超声波流量计100包括套管105、两个换能器110和115、线缆罩120、以及线缆125。套管105是用于超声波流量计100的壳体，其被构造为用于放置在管线的区段之间。套管105进一步包括从其穿过的钻孔(bore)130，以及沿着其圆周放置的两个换能器凸台135。流体可以流过钻孔130。虽然示出了两个换能器凸台135，但是套管105可以包括一个换能器凸台135，或者包括多于两个的换能器凸台135。

每个换能器凸台135进一步包括凹进的面部140、侧边145、150、侧凹槽155、160、以及换能器端口165、170。面部140和侧边145、150形成在其间的型腔175。侧凹槽155沿着侧边145的表面延伸，形成型腔175的边(bordering)。相似的，侧凹槽160沿着侧边150的表面延伸，形成型腔175的边。换能器端口165、170可以每个都容纳单个的换能器。如图2中所示，换能器凸台135的换能器端口165、170容纳换能器110、115。对于每个换能器110、115而言，用于在换能器和远端位置(例如，电子基壳)之间传递信号的线缆被联接到换能器。用于两个换能器110和115的线缆统称为线缆125，其从换能器110、115延伸，并且沿着套管105的外表面延伸，同时被封闭在换能器凸台135的型腔175内。

在一些实施例中，套管105是换能器凸台135被加工到其中的铸件。换能器凸台135的型腔175也同样通过车床加工为所需的尺寸来生成。型腔175的面部140的宽度比换能器端口165、170的直径大。型腔175的深度足允许将侧凹槽155、160加工到换能器凸台135的侧边145、150以及型腔175本身中。在一些实施例中，侧凹槽155、160是具有直角的三侧凹槽。在其他实施例中，侧凹槽155、160可以是仅仅具有两边的半燕尾(half-dovetail)凹槽，其中，第一侧边与换能器凸台135的面部140平行，并且第二侧边被定向为与第一侧边成小于90°的角度。此外，在侧凹槽155、160是半燕尾凹槽的实施例中，侧边145、150相对于面部140的角度可以小于或者大于90°。

为了保护线缆125，线缆罩120被插入到换能器凸台135的侧凹槽155、160中，并且延伸换能器凸台135的整个长度。线缆罩120进一步包括套盖180。线缆125穿过套盖180延伸至电子基壳。当完全安装时，线缆罩120将换能器端口165、170，换能器110、115，以及线缆125与周围环境185隔离。如图1和图2中所示，线缆罩120是在线缆125和周围环境185之间的柔性的保护屏障。在一些实施例中，线缆罩120可以是平板，、形成的、冲压的或者挤压的薄片金属部件。在其它实施例中，线缆罩120可以是模制的或者挤压的塑料或金属部件。例如，线缆罩120可以是塑胶或金属的波纹片。

在包括由图1和2示例的实施例的一些实施例中，线缆罩120是模块，其进一步包括首尾相连组装的多个独立件。参考图2，线缆罩120进一步包括套盖180、底盖190、多个套件195、第一延伸件200、以及第二延伸件205。这些件180、190、195、200、205是首尾相连组装的，由此形成线缆罩120。线缆罩120的模块化允许变化的数量的独立件的组装以形成具有可变长度的线缆罩，从而适应大范围的不同尺寸的超声波流量计100，而不需要为每种特定尺寸的超声波流量计100制造线缆罩。此外，线缆罩100的模块化允许方便地存储线缆罩120可以由其组装的独立件，来取代具有大范围尺寸的线缆罩。

图3是套盖180的放大的横截面图。如所示，套盖180联接到第一套件195，其进而被联接到第二套件195，如此继续。套盖180可以是铝、熔模铸造不锈钢、模制塑料、或者其他合适的材料。在一些实施例中，套盖180具有相同的设计，但是在可选实施例中，套盖180可以进行不同的设计，以适应不同的换能器凸台。虽然在该图中没有示出，但是在套盖180和换能器凸台135的顶部305之间放置垫圈，以在这些组件之间提供对于天气的密封。

套盖180进一步包括凸台310，其具有穿过其的通道(passage)315。凸台310的通道315提供通路，通过该通路线缆125从线缆罩120延伸到电子基壳。在一些实施例中，凸台310的外表面可以是螺纹的。在其他实施例中，凸台310的外表面可以被加工、模制或者成形，以具有同心棱(rib)或者同心槽口，以接收橡胶或者塑料软管或管道。在又一实施例中，凸台310可以不是螺纹的，或者没有棱或者槽口。相反，通道315可以是螺纹的。

现在转到图4A和图4B，套盖180进一步包括洞400、套密封凹槽405、延伸部410、唇部415、销钉420、以及切除部(cut out)425。每个洞400接收附接螺丝，以与处于换能器凸台135的顶部305上的螺纹洞啮合。套密封凹槽405与换能器凸台135的侧凹槽155、160对准，以将套盖180联接到换能器凸台135。延伸部410遮蔽由套件195和套盖180形成的联接部。当如图3中所示，安装套盖180，同时延伸部410指向下时，延伸部410防止诸如水的流体在套件195和套盖180的联接部处，从周围环境185通过线缆罩120进入，由此将线缆125、型腔175、以及换能器110保持干燥。在图3中还可见唇部415，其延伸到换能器凸台135的顶部305的边缘上方，以确保线缆罩120与周围环境185的密封。销钉420进一步包括两个端部430，每一端部处于销钉420的相对端处。为了将线缆罩120的套盖180安装在换能器凸台135上，销钉420的端部430滑入换能器凸台135的侧凹槽155、160中。当线缆罩120的套盖180被安装在换能器凸台135上时，销钉420上的切除部425提供用于线缆在线缆罩120和换能器凸台135的面部140之间在线缆罩120下面通过的空间。

取决于超声波流量计100的尺寸，线缆罩120包括首尾相连联接的多个套件195。与套盖180一样，套件195可以是铝、熔模铸造不锈钢、模制塑料、或者其他合适的材料。在一些实施例中，套件195具有相同的设计，并且与换能器凸台135的边145、150和侧凹槽155、160啮合的套件195的边缘覆盖有橡胶密封，以提供在线缆罩120和换能器凸台135之间的额外的密封。

参考图5A和5B，每个套件195包括主体600，其在一端具有销钉605和延伸部630，并且在另一端具有狭槽610和延伸部635。为了将第一套件195联接到套盖180上(图3)，套盖180的销钉420被插入到套件195的狭槽610中。销钉605进一步包括两个端部615，每个端部处于销钉605的相对端。为了将线缆罩120的第一套件195联接到换能器凸台135，销钉605的端部615滑入换能器凸台135的侧凹槽155、160中。销钉605和狭槽610进一步分别包括切除部620、625。当将线缆罩120安装在换能器135上时，切除部620、625提供用于线缆125在线缆罩120和换能器凸台135的面部140之间在线缆罩120下面通过的空间。

此外，当如图5A和5B所示，将线缆罩120安装在换能器凸台135上，同时延伸部630指向下，并且延伸部635指向上时，延伸部630遮蔽套件195和处在下面的相邻套件195或延伸件200的联接部。类似地，延伸部635屏蔽套件195和处在上面的相邻套件195或者套盖180的联接部。延伸部630和延伸部635防止诸如水的流体在这些联接部处，通过线缆罩120从周围环境185进入，由此将线缆125、型腔175和换能器110保持干燥。

可以根据需要，将额外的套件195首尾连接以延长线缆罩120。为了将第二套件195联接到第一套件195上，第一套件195的销钉605被插入到第二套件195的狭缝610中。为了将第三套件195联接到第二套件195，第二套件195的销钉605被插入到第三套件195的狭缝610中，并且如此继续，直到线缆罩120达到所需的长度。为了将额外的套件195联接到换能器凸台135，额外的套件195的销钉605的端部615滑入到换能器凸台135的侧凹槽155、160中。当将线缆罩120安装到换能器凸台135上时，额外的套件195的切除部620、625提供用于线缆125在线缆罩120和换能器凸台135的面140之间在线缆罩120下面通过的空间。

图6是底盖190的放大横截面图。如所示，两个延伸件200、205将底盖190与最下面的套件195联接，以完成线缆罩120。与套盖180和套件195一样，延伸件200、205和底盖190可以是铝、熔模铸造不锈钢、模制塑料、或者其他合适的材料。在一些实施例中，第一延伸件200具有相同的设计。对于第二延伸件205和底盖190而言也可以分别如此。

第一延伸件200联接到最下面的套件195，而第二延伸件205将底盖190联接到第一延伸件200。第一和第二件200、205的联接具有可调整的长度，如果需要其可以被缩短，以确保线缆罩120适当地将线缆125封闭在换能器凸台135的型腔175中。参考图7A和7B，第一延伸件200进一步包括具有处在相对端的狭槽705、710的主体700。狭槽705将第一延伸件200联接到最下面的套件195。具体地，第一延伸件200的狭槽705联接到最下面套件195的销钉605。第一延伸件200进一步包括切除部715。当将第一延伸件200安装在换能器凸台135上方时，如果需要，切除部715提供用于线缆线缆125在线缆罩120和换能器凸台135的面部140之间在线缆罩120下面通过的空间。

图8A和8B示意性描述了第二延伸件205，其进一步包括主体800，所述主体800具有处于一端的狭槽805和处于另一端的两个端部810。为了将第二延伸件205联接到第一延伸件200，端部810滑入第一延伸件200的狭槽710中。如将在以下段落中描述的，狭槽805将底盖190联接到第二延伸件200。第二延伸件205进一步包括切除部815。当第二延伸件205被安装在换能器凸台135上方时，如果需要，切除部815提供用于线缆125在线缆罩120和换能器凸台135的面部140之间在线缆罩120下面通过的空间。

最后，图9A和9B示意性描述了底盖190，其进一步包括洞900、套密封凹槽905、排出洞910、唇部915、销钉920、以及切除部925。每个洞900接收附接螺丝，以与处于换能器凸台135的底部605上的螺纹洞啮合。套密封凹槽905与换能器凸台135的侧凹槽155、160对准，以将底盖190联接到换能器凸台135。排出洞910在线缆罩120的最下面提供开口，以允许雨水或者其他湿气从由线缆罩120和换能器凸台135的型腔175形成的包围中排出，从而湿气不会被收集在线缆罩120内部，并且不会潜在地对线缆125造成损害。为了避免小虫和/或碎屑被收集在线缆罩120内，并且还防止其潜在地损害线缆125，可以在排出洞910的上方，将丝网联接到底盖190。在图6中还可见唇部915，其延伸在换能器凸台135的底部605的边缘上方，以确保线缆罩120在该位置处与周围环境185的密封。底盖190的销钉920插入到第二延伸件205的狭槽805中，以联接该两个组件。销钉920进一步包括两个端部930，每一端部处于销钉920的相反端处。为了将线缆罩120的底盖190安装在换能器凸台135上，销钉920的端部930滑入换能器凸台135的侧凹槽155、160中。当线缆罩120的底盖190被安装在换能器凸台135上时，如果需要，销钉920上的切除部925提供用于线缆125125在线缆罩120和换能器凸台135的面部140之间在线缆罩120下面通过的空间。

线缆罩120允许保护线缆125不受由周围环境引起的损害并且保护避免将降低由线缆125传送的信号的质量的诸如射频干扰的机制，而无需使用更耐用的线缆和/或线缆屏蔽件。此外，线缆罩120的设计有利于接触容纳在超声波流量计100中的换能器110、115，以进行维护和更替，特别是在其中条件(光线、天气等)不理想的管线设施的情况。

参考图10，示出了用于安装线缆罩120的各种方法实施例。这些方法实施例开始于组装线缆罩120的部件(bulk)时(块950)。多个套件195被首尾相连地组装，以形成适合于超声波流量计100的长度。为了将第二套件195联接到第一套件195，如图3中所示，第一套件195的销钉605被插入到第二套件195的狭槽610中。为了将第三套件195联接到第二套件195，第二套件195的销钉605被插入到第三套件195的狭槽610中，如此继续直到套件195的组装长度达到所需的长度。在一些实施例中，然后可以将链联接到该组装长度的每个套件195，从而一旦联接之后，在到安装位置的传输中或者在该位置处的超声波流量计100的维护期间，组装长度不会分开(块952)。

接下来，线缆罩120被组装和安装在超声波流量计100的换能器凸台135上。首先，组装长度的多个套件195被安装在换能器凸台135上(块954)。通过下述步骤完成该安装，即将套件195的销钉605的端部615插入到换能器凸台135的侧凹槽155、160中，并且将其该组装长度沿着换能器凸台135的整个长度滑动，直到最下面的套件195可从换能器凸台135的下端接触。

然后，通过将最下面的套件195的销钉605插入到第一延伸件200的狭槽705中，来将延伸件200联接到最下面的套件195(块956)。接下来，通过将第二延伸件205的主体800插入到第一延伸件200的狭槽710中，来将第二延伸件205联接到第一延伸件200(块958)。然后，通过将底盖190的销钉920插入到第二延伸件的狭槽805中，来将底盖190联接到第二延伸件205(块960)。

一旦底盖190被联接到第二延伸件205，则将底盖190联接到换能器凸台135的侧凹槽155、160和底部605。首先，第二延伸件205的销钉端部810被插入到换能器凸台135的侧凹槽155、160中并且沿着其滑动。然后，底盖190的销钉端部930被插入到换能器凸台135的侧凹槽155、160中并且沿着其滑动。最后，通过紧固通过底盖190的洞900的两个附接螺丝，以匹配换能器凸台135的底部605上的螺纹洞地进行啮合，从而将底盖190联接到换能器凸台135的底部605(块962)。

然后，套盖180被联接到最上面的套件195和换能器凸台135的顶部305。首先，组装长度的套件195被抬升直到最上面的套件195的销钉端部615与换能器凸台135的侧凹槽155、160去啮合。在组装长度的套件195的抬升期间，第一延伸件200的狭槽710沿着主体800的长度滑动，并且每个套件销钉端部615沿着换能器凸台135的侧凹槽155、160滑动。其次，通过将套盖180的销钉420插入到最上面套件195的狭槽610中，将套盖180联接到最上面的套件195(块964)。最后，通过紧固通过套盖180的洞400的两个附接螺丝，以匹配换能器凸台135的顶部305上的螺纹洞地进行啮合，从而将套盖180联接到换能器凸台135的顶部305(块966)。在一些实施例中，在套盖180和换能器凸台135的顶部305之间插入垫圈，以提供在这些组件之间的密封。

随着将套盖180联接到换能器凸台135的顶部305，组装长度的套件195下降，并且最上面的套件195的销钉端615与换能器凸台135的侧凹槽155、160啮合。在组装长度的套件195下降期间，第一延伸件200的狭槽710沿着主体800的长度滑动，并且每个套件195的销钉端部615沿着侧凹槽155、160滑动，由此移除了在到此完全组装和安装的线缆罩120的任何的松弛(slack)，并且确保了线缆罩120在换能器凸台135上方的适当的安装。

一旦安装之后，可以容易地移走和更换线缆罩120，以允许对换能器110、115的接触以进行维护和更换。为了移走线缆罩120，可以以相反顺序来执行图10中所示的步骤，同时有两步省略。通过从底盖190的洞900移除附接螺丝钉，不需要将底盖190从换能器凸台135去啮合。同样，第二延伸件205可以保持联接到底盖190。在完成维护和/或更换操作之后，可以按照图10中所示的方法，将线缆罩120重新安装在换能器凸台135上。

虽然已经示出和描述了本发明的各种实施例，但是在不脱离本发明的精神和教导的情况下，本领域的技术人员可以对其进行修改。在此描述的实施例仅仅是示例性的，并且不是限制性的。因此，要求保护的范围不限于在此描述的实施例，而是仅仅通过如下的权利要求来限定，其范围将包括权利要求的主题的所有等价物。

Claims (10)

1.一种线缆罩，包括：

多个可互锁件，所述多个可互锁件被构造为联接到超声波流量计的套管，每个所述可互锁件包括：

主体；以及

设置在所述主体上的销钉和狭槽；

其中，在每个可互锁件的所述销钉被插入到其它可互锁件的所述狭槽中的情况下，所述可互锁件被组装成串。

2.根据权利要求1所述的线缆罩，其中，每个可互锁件的所述销钉进一步包括被构造为接合所述套管的两个凹槽的两个端部。

3.根据权利要求2所述的线缆罩，进一步包括位于接合所述两个凹槽的所述端部的表面之上的密封件。

4.根据权利要求3所述的线缆罩，其中，所述密封件包括橡胶。

5.根据权利要求1所述的线缆罩，其中，每个可互锁件的所述主体进一步包括具有切除部的背部。

6.根据权利要求1所述的线缆罩，其中，每个可互锁件的所述主体进一步包括两侧，每侧具有密封件。

7.根据权利要求6所述的线缆罩，其中，所述密封件是橡胶。

8.根据权利要求1所述的线缆罩，其中，所述多个可互锁件包括从由金属和塑料组成的材料组中选择的一种或者多种材料。

9.根据权利要求1所述的线缆罩，其中，所述成串的可互锁件包括多个铰链结合部，每个铰链结合部通过将每个可互锁件的所述销钉插入到另一可互锁件的所述狭槽中来形成，其中，具有多个铰链结合部的所述成串可互锁件呈柔性。

10.根据权利要求9所述的线缆罩，其中，所述多个铰链结合部中的每个均包括延伸部，所述延伸部被构造为防止流体在形成所述铰链结合部的所述可互锁件之间通过。

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