CN106768133A - 一种插入式超声波流量计的传感器结构及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种插入式超声波流量计的传感器结构及其安装方法。本设计包括装配板、传感器护套、探头座、压电陶瓷晶片、绝缘支柱、弹簧、弹簧接头、孔用弹性挡圈、轴用弹性挡圈、压紧圈、出线座等。其中装配板焊接到管道上,传感器护套焊接到装配板上,将压电陶瓷晶片、上下弹簧接头、绝缘支柱、弹簧等放入探头座里,将弹性挡圈卡在探头座的挡圈槽里压缩弹簧,通过弹簧的预紧力保证压电陶瓷晶片的底面与探头座底面充分接触,保证信号的接收和发送的准确性。探头座的信号极和接地极都通过导线引出,利用绝缘支柱与探头座分开。本设计结构简单,拆卸方便,更换探头容易,密封效果好,可在已有管道上直接打孔安装,现场环境适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及工业用自动化仪表,特别涉及一种插入式超声波流量计的传感器结构及其安装方法。
背景技术
插入式超声波流量计是一种重要的工业仪表,其在已经铺设好管道,不方便或者无法切断管道重新焊接法兰并安装管段式流量计的场合有着很重要的应用,解决了这类场合流量测量的需要。现有的插入式超声波流量计传感器大多数都采用封装探头,利用密封胶粘接,依靠密封胶和橡胶圈防水。此类传感器密封性差,尤其是测量热水时密封胶圈易产生变形,容易导致漏水;并且其结构需要封装探头,工艺难度大。因此,设计一款密封性能好,拆卸和维修方便的插入式超声波流量计的传感器非常必要。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题,本发明的目的是提供一种无需封装探头,密封性好,定位准确,安装、拆卸和维护方便的插入式超声波流量计的传感器结构及安装方法。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:一种插入式超声波流量计的传感器结构,其特征在于:传感器结构包括装配板、传感器护套、探头座、压电陶瓷晶片、绝缘支柱、下弹簧接头、弹簧、下轴用弹性挡圈、上弹簧接头、孔用弹性挡圈、右接地线、左接地线、信号线、出线座盖和出线座;其中压电陶瓷晶片、绝缘支柱、下弹簧接头、弹簧、轴用弹性挡圈、上弹簧接头依次放入探头座内,将孔用弹性挡圈放入探头座的挡圈槽里,然后将装有压电陶瓷晶片、绝缘支柱、下弹簧接头、弹簧、轴用弹性挡圈、上弹簧接头和孔用弹性挡圈的探头座放入到传感器护套孔中;压电陶瓷晶片与探头座底部接触,左接地线和信号线分别与压电陶瓷晶片的接地极和信号极引出至出线座的出线孔,出线座与传感器护套的上部螺纹连接,出线座盖用螺钉固定在出线座上,传感器护套通过装配板焊接到管道上。
本发明所述探头座中的绝缘支柱的上端穿入下弹簧接头端面的孔内,绝缘支柱的顶部设有卡槽,将下轴用弹性挡圈卡入绝缘支柱顶部的卡槽内,然后将左接地线和信号线穿过绝缘支柱和弹簧,弹簧的一端旋入下弹簧接头螺旋槽中,左接地线和信号线再穿过上弹簧接头,弹簧的另一端旋入上弹簧接头的螺旋槽中;上弹簧接头的顶部设有接地孔,从接地孔内引出接地线。
本发明所述传感器结构还包括下O型密封圈、压紧圈、上轴用弹性挡圈、密封垫和上O型密封圈,所述探头座圆周外表面预留有密封槽,槽内放入下O型密封圈,放入传感器护套中的探头座的上部拧入压紧圈,位于压紧圈上部的探头座设有密封槽,上轴用弹性挡圈装入密封槽里,带有导线孔的密封垫装在所述孔用弹性挡圈的上部的探头座中,将上O型密封圈装入出线座内孔的槽内。
本发明所述的传感器护套的下端设为与装配板中心斜孔相配合的圆柱斜截面。
本发明所述的一种插入式超声波流量计的传感器结构的安装方法,其特征在于:按以下步骤操作:
(1)、根据管道周长和壁厚确定两声道之间的径向距离和同声道间的轴向距离,从而确定传感器在管道上的安装位置;
(2)、在管道上的安装位置处钻直孔;
(3)、传感器护套与管道斜装,先将同一声道上开有斜孔的两块装配板对正分别放在管道的两个开孔处;
(4)、再把两个传感器护套分别放入同一声道上两个装配板的斜孔内;
(5)、将芯轴一端从其中一个传感器护套的顶端插入孔内,从底端拽出,再从另一个传感器护套的底端插入孔内,直至芯轴一端从顶端露出;
(6)、此时,利用传感器护套和芯轴的定位,同一声道上两个装配板的位置完全固定,将两块装配板焊接到管道上;
(7)、再将两个传感器护套分别焊接到两个装配板上;
(8)、将装配好的探头座放入传感器护套孔中,拧入压紧圈;
(9)、将孔用弹性挡圈压入探头座预留好的挡圈槽内;
(10)、将O型密封圈装入出线座内孔的密封槽内,然后将出线座通过螺纹连接安装在传感器护套的上部;
(11)、最后将出线座盖用螺钉固定在出线座上;至此,同一个声道上的两个传感器安装完毕,再用同样方法安装另一声道上的两个传感器即可。
本发明设计原理:本设计利用传感器护套和芯轴定位,将同一声道上的两块装配板焊接到管道上,再将传感器护套焊接到装配板上,保证了同一声道上两个探头的对正性。利用导线引出压电陶瓷晶片的信号极和接地极,将装有压电陶瓷晶片,绝缘支柱、下弹簧接头1、弹簧、上弹簧接头、孔用弹性挡圈的探头座插入到传感器护套中,探头座底面是316L不锈钢材料,保证了密封性。通过弹簧的预紧力保证压电陶瓷晶片的底面与探头座底面充分接触,从而保证了信号接收和发送的准确性。另外,压电陶瓷晶片的信号极利用绝缘支柱与探头座分离开来,通过导线与电路板导通;压电陶瓷晶片的接地极通过导线与整个传感器外壳及管道导通。
本发明的特点:与普通的插入式超声波流量传感器相比,该传感器安装时,在管道上钻直孔就可以,不用钻斜孔,对孔的大小和位置的精度要求较低;安装时利用芯轴定位,对中性好,信号强度高;探头座底部采用316L不锈钢,不用封装探头,压电陶瓷晶片直接安装到探头座里,不与被测液体直接接触,密封性好;传感器护套与管道之间采用焊接方式连接,连接牢固,坚实耐用;探头座可拆卸,更换简单,维修和维护方便。可在已有管道上直接打孔安装,现场环境适应性强。
附图说明
图1是将插入式超声波流量传感器结构安装在管道上的正视图;
图2是将插入式超声波流量传感器结构安装在管道上的左视图;
图3是将插入式超声波流量传感器结构安装在管道上的俯视图;
图4是插入式超声波流量传感器内部结构剖视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明:
参照图1至图4,插入式超声波流量计的传感器结构包括装配板2、传感器护套3、探头座4、压电陶瓷晶片5、绝缘支柱6、下弹簧接头7、弹簧8、下轴用弹性挡圈9、上弹簧接头10、孔用弹性挡圈14、右接地线17、左接地线18、信号线19、出线座盖20和出线座21;其中压电陶瓷晶片5、绝缘支柱6、下弹簧接头7、弹簧8、轴用弹性挡圈9、上弹簧接头10依次放入探头座4内,将孔用弹性挡圈14放入探头座4的挡圈槽里,然后将装有压电陶瓷晶片5、绝缘支柱6、下弹簧接头7、弹簧8、轴用弹性挡圈9、上弹簧接头10和孔用弹性挡圈14的探头座4放入到传感器护套3孔中;压电陶瓷晶片5与探头座4底部接触,左接地线18和信号线19分别与压电陶瓷晶片5的接地极和信号极引出至出线座21的出线孔,出线座21与传感器护套3的上部螺纹连接,出线座盖20用螺钉固定在出线座21上,传感器护套3通过装配板2焊接到管道1上。
探头座4中的绝缘支柱6的上端穿入下弹簧接头7端面的孔内,绝缘支柱6的顶部设有卡槽,将下轴用弹性挡圈9卡入绝缘支柱6顶部的卡槽内,然后将左接地线18和信号线19穿过绝缘支柱6和弹簧8,弹簧8的一端旋入下弹簧接头7螺旋槽中,左接地线18和信号线19再穿过上弹簧接头10,弹簧8的另一端旋入上弹簧接头10的螺旋槽中;此时,弹簧两端分别旋入到了弹簧接头7和弹簧接头10的螺旋槽内,确保连接牢固,导向性好。探头的信号极通过导线与电路板导通,利用绝缘支柱与探头座断开。上弹簧接头10的顶部设有接地孔,从接地孔内引出接地线17。
本传感器结构还包括下O型密封圈11、压紧圈12、上轴用弹性挡圈13、密封垫15和上O型密封圈16,探头座4圆周外表面预留有密封槽,槽内放入下O型密封圈11,放入传感器护套3中的探头座4的上部拧入压紧圈12,位于压紧圈12上部的探头座4设有密封槽,上轴用弹性挡圈13装入密封槽里,带有导线孔的密封垫15装在孔用弹性挡圈14上部的探头座4中,将上O型密封圈16装入出线座21内孔的槽内。
本传感器结构的传感器护套3的下端设为与装配板2中心斜孔相配合的圆柱斜截面。
插入式超声波流量计的传感器结构的安装方法按以下步骤操作:
(1)、测量安装管道1的周长和壁厚,根据管道周长和壁厚确定两声道之间的径向距离和同声道间的轴向距离,从而确定传感器在管道1上的安装位置。
(2)、在管道1上的安装位置处用火焰切割工具钻直孔。
(3)、传感器护套3与管道1斜装(根据管道口径确定斜装角度),先将同一声道上开有斜孔的两块装配板2对正(装配板有方向要求)分别放在管道1的两个开孔处。
(4)、再把两个传感器护套3分别放入同一声道上两个装配板2的斜孔内。
(5)、将芯轴一端从其中一个传感器护套3的顶端插入孔内,从底端拽出,再从另一个传感器护套3的底端插入孔内,直至芯轴一端从顶端露出。
(6)、此时,利用传感器护套和芯轴的定位,同一声道上两个装配板2的位置完全固定,将两块装配板2焊接到管道1上。
(7)、再将两个传感器护套3分别焊接到两个装配板2上。
(8)、将装配好的探头座4放入传感器护套3孔中(有压电陶瓷晶片5的一端朝下),拧入压紧圈12(拧到底)。
(9)、用钳子将孔用弹性挡圈13压入探头座4预留好的挡圈槽内,防止压紧圈松懈脱落;此时弹簧8压缩,通过弹簧8的预紧力保证压电陶瓷晶片5的底面与探头座4底面充分接触,从而保证了信号的接收和发送。
(10)、将O型密封圈16装入出线座21内孔的密封槽内,然后将出线座21通过螺纹连接安装在传感器护套3的上部。
(11)、最后将出线座盖20用螺钉固定在出线座21上;至此,同一个声道上的两个传感器安装完毕,再用同样方法安装另一声道上的两个传感器即可。
Claims (3)
1.一种插入式超声波流量计的传感器结构,其特征在于:传感器结构包括装配板(2)、传感器护套(3)、探头座(4)、压电陶瓷晶片(5)、绝缘支柱(6)、下弹簧接头(7)、弹簧(8)、下轴用弹性挡圈(9)、上弹簧接头(10)、孔用弹性挡圈(14)、右接地线(17)、左接地线(18)、信号线(19)、出线座盖(20)和出线座(21);其中压电陶瓷晶片(5)、绝缘支柱(6)、下弹簧接头(7)、弹簧(8)、轴用弹性挡圈(9)、上弹簧接头(10)依次放入探头座(4)内,将孔用弹性挡圈(14)放入探头座(4)的挡圈槽里,然后将装有压电陶瓷晶片(5)、绝缘支柱(6)、下弹簧接头(7)、弹簧(8)、轴用弹性挡圈(9)、上弹簧接头(10)和孔用弹性挡圈(14)的探头座(4)放入到传感器护套(3)孔中;压电陶瓷晶片(5)与探头座(4)底部接触,左接地线(18)和信号线(19)分别与压电陶瓷晶片(5)的接地极和信号极引出至出线座(21)的出线孔,出线座(21)与传感器护套(3)的上部螺纹连接,出线座盖(20)用螺钉固定在出线座(21)上,传感器护套(3)通过装配板(2)焊接到管道(1)上;
所述探头座(4)中的绝缘支柱(6)的上端穿入下弹簧接头(7)端面的孔内,绝缘支柱(6)的顶部设有卡槽,将下轴用弹性挡圈(9)卡入绝缘支柱(6)顶部的卡槽内,然后将左接地线(18)和信号线(19)穿过绝缘支柱(6)和弹簧(8),弹簧(8)的一端旋入下弹簧接头(7)螺旋槽中,左接地线(18)和信号线(19)再穿过上弹簧接头(10),弹簧(8)的另一端旋入上弹簧接头(10)的螺旋槽中;上弹簧接头(10)的顶部设有接地孔,从接地孔内引出接地线(17);
所述传感器结构还包括下O型密封圈(11)、压紧圈(12)、上轴用弹性挡圈(13)、密封垫(15)和上O型密封圈(16),所述探头座(4)圆周外表面预留有密封槽,槽内放入下O型密封圈(11),放入传感器护套(3)中的探头座(4)的上部拧入压紧圈(12),位于压紧圈(12)上部的探头座(4)设有密封槽,上轴用弹性挡圈(13)装入密封槽里,带有导线孔的密封垫(15)装在所述孔用弹性挡圈(14)上部的探头座(4)中,将上O型密封圈(16)装入出线座(21)内孔的槽内。
2.根据权利要求1所述的一种插入式超声波流量计的传感器结构,其特征在于:所述的传感器护套(3)的下端设为与装配板(2)中心斜孔相配合的圆柱斜截面。
3.一种如权利要求1所述的插入式超声波流量计的传感器结构的安装方法,其特征在于:按以下步骤操作:
(1)、根据管道周长和壁厚确定两声道之间的径向距离和同声道间的轴向距离,从而确定传感器在管道(1)上的安装位置;
(2)、在管道(1)上的安装位置处钻直孔;
(3)、传感器护套(3)与管道(1)斜装,先将同一声道上开有斜孔的两块装配板(2)对正分别放在管道(1)的两个开孔处;
(4)、再把两个传感器护套(3)分别放入同一声道上两个装配板(2)的斜孔内;(5)、将芯轴一端从其中一个传感器护套(3)的顶端插入孔内,从底端拽出,再从另一个传感器护套(3)的底端插入孔内,直至芯轴一端从顶端露出;
(6)、此时,利用传感器护套和芯轴的定位,同一声道上两个装配板(2)的位置完全固定,将两块装配板(2)焊接到管道(1)上;
(7)、再将两个传感器护套(3)分别焊接到两个装配板(2)上;
(8)、将装配好的探头座(4)放入传感器护套(3)孔中,拧入压紧圈(12);
(9)、将孔用弹性挡圈(13)压入探头座(4)预留好的挡圈槽内;
(10)、将O型密封圈(16)装入出线座(21)内孔的密封槽内,然后将出线座(21)通过螺纹连接安装在传感器护套(3)的上部;
(11)、最后将出线座盖(20)用螺钉固定在出线座(21)上;至此,同一个声道上的两个传感器安装完毕,再用同样方法安装另一声道上的两个传感器即可。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20170531 |