CN204594513U - 一种超声波流量计的探头定位安装装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了超声波流量计的探头定位安装装置，包括两个定位机构，以及测量两个所述定位机构间间距的距离测量元件；每个所述安装机构包括可固定于待测管道的外周壁上固定支座，固定连接于所述固定支座上水平仪，以及与所述固定支座螺纹连接并用于将所述探头压紧于所述管道的外周壁的测量点处的压紧螺杆。当两个定位机构的水平仪读数一致时，说明通过压紧螺杆分别定位固定的两个探头位于管道的同一母线上，因此，与现有技术相比，极大地提高了两个探头测量点定位精度，继而提高了超声波流量计的测量精度。

Description

一种超声波流量计的探头定位安装装置

技术领域

本实用新型涉及超声波流量计探头定位安装技术领域，特别涉及一种超声波流量计的探头定位安装装置。

背景技术

目前，超声波流量计离线测量应用场合越来越多，但超声波流量计的安装过程却比较繁琐，对于V型安装的超声波流量计探头，其要求两只探头安装在同一母线上，如果偏离同一母线位置，则易造成较大的误差，这种情况易发生在大直径管道测量流量时。

如GE公司出品型号为PT878超声波流量计，厂家自带安装机构，利用链条将安装机构固定在管道上，安装及调整较为不便。在大直径管道场合，由于管道直径较大，无法通过V形支架及直量尺保证两只探头在同一母线，容易造成测量误差。

有鉴于此，本领域技术人员亟待开发一种安装方便，且保证两只探头在管道同一母线的探头定位安装装置。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型的核心目的在于提供一种超声波流量计的探头定位安装装置，以提高两只探头的定位精度，继而提高超声波流量计的测量精度。

为了实现上述目标，本实用新型所提供的一种吸附式超声波流量计的探头定位安装装置包括两个定位机构，以及测量两个所述定位机构间间距的距离测量元件；每个所述安装机构包括：

固定支座，可固定于待测管道的外周壁上；

水平仪，固定连接于所述固定支座上；

压紧螺杆，与所述固定支座螺纹连接，并用于将所述探头压紧于所述管道的外周壁的测量点处。

当两个定位机构的水平仪读数一致时，说明通过压紧螺杆分别定位固定的两个探头位于管道的同一母线上。因而，与现有的探头定位安装技术相比，两个探头测量点定位精度的得到了极大的提高，进而提高了超声波流量计的测量精度。

优选地，所述固定支座通过磁铁吸盘吸附于所述待测管道上。

优选地，所述固定支座为由横梁和两个纵梁拼装而成的门型结构，所述水平仪和所述压紧螺杆均设置于所述横梁，每个所述纵梁均连接有所述磁铁吸盘。

优选地，所述磁铁吸盘铰接于所述纵梁上，可以根据实际管道形状自动调节角度，保证磁铁吸盘的吸附力最大。

优选地，每个所述纵梁连接有至少两个间隔设置的所述磁铁吸盘。

优选地，还包括指示所述压紧螺杆施加于所述探头压紧力的压紧力指示结构，以防止所述压紧力大于所述磁铁吸盘的吸附力而使固定支座脱离所述管道。

优选地，所述压紧力指示结构包括压紧套筒和设置于所述压紧套筒内的压缩弹簧，所述压紧螺杆克服所述压缩弹簧的弹性力通过压紧套筒将压紧力施加于所述探头；所述压紧套头开设有沿所述压缩弹簧压缩变形方向的观察槽，且沿所述观察槽长度方向标示由长度刻度。

优选地，所述距离测量元件具体为直尺。

优选地，所述定位机构还包括直尺定位结构，所述直尺定位结构包括立板和压紧螺栓，所述固定支座开设有用于放置所述直尺的水平支撑面，所述压紧螺栓通过所述立板与所述固定支座螺纹连接，并用于将所述直尺压紧于所述固定支座。

优选地，所述水平仪具体为三向水平仪。

附图说明

图1示出了本实用新型所提供的探头安装装置具体实施方式的结构示意图；

图2示出了图1中所示探头安装装置的定位机构的主视结构示意图；

图3示出了图1中所示探头安装装置的定位机构的侧视结构示意图

图4示出了图3的A-A向剖视结构示意图；

图5示出了图1中所示定位机构的固定支座的主视结构示意图；

图6示出了图1中所示定位机构的固定支座的俯视结构示意图；

图7示出了图2中所示压紧套筒的轴测结构示意图；

图8示出了图2中所示水平仪的轴测结构示意图。

图1至图8中附图标记与各个部件名称之间的对应关系：

1第一定位机构、11固定支座、11-1纵梁、O水平支撑面、11-2横梁、12磁铁吸盘、13铰接轴、14转动件、15水平仪、16压紧螺杆、17压紧螺栓、18立板、19压紧套筒、19-1观察槽、19-2定位凸台、110压缩弹簧、120垫片、1′第二定位机构、2距离测量元件、3探头。

具体实施方式

本实用新型的核心在于，提供一种超声波流量计的探头定位安装装置，以提高其两只探头的定位精度，继而提高超声波流量计的测量精度。

现结合说明书附图，来详细说明本实用新型所提供的超声波流量计的探头定位安装装置具体实施方式的具体结构及其操作过程。

请参见图1，示出了本实用新型所提供的探头安装装置具体实施方式的结构示意图。需要说明的是，本方案中为了便于清楚表述定位安装过程，将安装装置中两个结构相同的定位机构采用“第一”和“第二”来加以区分，可以理解，文中“第一”和“第二”的出现并不限定本实用新型的保护范围。

由图可知，超声波流量计探头3定位装置包括第一定位机构1、第二定位机构1′和用于调整两个定位机构间距的距离测量元件2。其中，第一定位机构1和第二定位机构1′均包括用于固定于待测管道外周壁的固定支座11，安装于该固定支座11上的水平仪15，以及与固定支座11螺纹连接并用于将探头3压紧于管道内侧壁上的压紧螺杆16。为了便于更好地理解探头安装装置中固定机构的具体结构，请一并参见图2至图4，其中，图2示出了图1中所示探头安装装置的定位机构的主视结构示意图，图3示出了图1中所示探头安装装置的定位机构的侧视结构示意图，图4示出了图3的A-A向剖视结构示意图。

上述探头安装装置的具体安装过程包括如下步骤：

步骤一、将第一定位机构1固定于管道外周壁的一测量点；

步骤二、转动压紧螺杆16使之相对于固定支座11转动至将超声波流量计的一只探头3压紧于管道外周壁的测量点上；

步骤三、通过距离测量元件2调整第二定位机构1′和第一定位机构1的间距，以符合超声波流量计测量规程中对两个探头3安装位置要求；

步骤四，再调整第二定位机构1′相对于第一定位机构1的相对位置，直至两者水平仪15同一表盘读数一致；

步骤五、最后安装步骤一将第二定位机构1′固定于管道外周壁上，并将另一探头3压紧于测量点处。

当两个定位机构的水平仪15读数一致时，说明通过两个压紧螺杆16分别定位固定的两个探头3位于管道的同一母线上。因而，与现有的探头定位安装技术相比，两个探头3测量点定位精度的得到了极大的提高，进而提高了超声波流量计的测量精度。

进一步，为了简化固定机构与管道固定方式，本方案中两个固定机构中固定支座11均通过吸附方式固定于管道上，结构简单且拆装方便。具体地，如图2和图3所示，固定支座11为由两个纵梁11-1和一个横梁11-2拼装而成的门型结构，其中，每个纵梁11-1上连接有磁铁吸盘12，压紧螺杆16和水平仪15均设置于横梁11-2上。为便于更好地理解固定支座11的具体结构，请一并参见图5和图6，其中，图5示出了图1中所示定位机构的固定支座的主视结构示意图，图6示出了图1中所示定位机构的固定支座的俯视结构示意图。

另外，继续参见图5和图6可知，每个纵梁11-1上均间隔设置有两个磁铁吸盘12，如此设置，每个固定支座11具有四个呈方形布置的吸附点，且每个磁铁吸盘12铰接于纵梁11-1上，可以根据实际管道形状自动调节角度，以使磁铁吸盘(12)的吸附力最大，故可较好地保证固定支座11和管道的吸附连接强度。当然，在满足固定支座11吸附功能、加工及装配工艺要求的基础上，本领域技术人员可依据测量现场及实际测量要求，对吸附点的数量及布置方式加以调整。

更进一步地，为了提高固定支座11的吸附强度，本方案中每个磁铁吸盘12铰接于固定支座11的纵梁11-1上。详细地，纵梁11-1的底面上开设有两个安装槽和贯穿两个安装槽的螺纹孔，通过螺纹连接方式固定有磁铁吸盘12的两个转动件14分别可活动地插装于两个安装槽内，铰接轴13与螺纹孔配合并穿过转动件14的转动孔，磁铁吸盘12随转动件14绕铰接轴13相对于固定支座11转动。

本方案通过转动件14和铰接轴13巧妙的实现了磁铁吸盘12与固定支座11的铰接关系，结构简单且制造成本低。安装装置定位安装时，每个磁铁吸盘12在外力作用下绕铰接轴13相对于固定支座11转动，至其盘面与管道的母线相切，以保证吸附连接可靠性和安全性。当然，磁铁吸盘12和固定支座11铰接方式，本领域技术人员亦可采用惯用或常用方式实现。

如前所述，本方案中采用压紧螺杆16完成探头3的最终固定，结构巧妙、简单且便于拆装。详细地，如图3所示，压紧螺杆16通过开设于横梁11-2的螺纹孔与之螺纹连接，定位安装过程中，当调整两个定位机构的相对位置至两者的水平仪15表盘数值一致且两者间距离符合测量规程要求后，通过磁铁吸盘12将两者吸附固定于管道外周壁上，然后将一个探头3放置于管道外周壁上并位于压紧螺杆16正下方，再旋转螺杆至其下端与探头3的定位面接触并继续转动螺杆至将其压紧，最后，再以同样的方式定位第二个探头3。

进一步，上述定位机构还包括压紧力指示结构，以防止压紧螺杆16施加于探头3的压紧力过大，而使磁铁吸盘12脱离管道最终导致定位功能失效。

具体地，如图4所示，压紧力指示结构包括压紧套筒19和压缩弹簧110，其中，压缩弹簧110放置于压紧套筒19内且其下端面与压紧套筒19的内底面相抵，其上端通过垫片120与螺杆的下端面配合，压紧套头的上端面开设有沿压缩弹簧110压缩变形方向延伸的观察槽19-1，且沿该观察槽19-1的长度方向标示由长度刻度。为了便于更好地理解压紧套筒19的具体结构，请一并参见图7，该图示出了图2中所示压紧套筒的轴测结构示意图。

具体实施过程为，当两个定位机构的相对位置调整妥当后，将探头3放置于管道外周壁上的测量点处并位于压紧螺杆16正下方，转动压紧螺杆16至压紧套筒19的底面与探头3的定位面接触，继续转动压紧螺杆16直至压缩弹簧110的压缩变形量等于预设值，这样即可在保证探头3定位可靠性的基础上，防止固定机构脱离管道致使定位失效。

需要说明的是，压紧螺杆16施加于探头3定位面的压紧力通常小于磁铁吸盘12吸附力的一半即可，其中压紧力通过胡克定律由压缩弹簧110变形量得出。可以理解，压紧力与吸附力的具体数值关系，本领域技术人员可通过实际测量产品而定。

在满足获取压紧力功能、加工及功能要求的基础上，压紧力指示结构亦可通过其他结构实现，例如：采用透明压紧套筒并标示长度尺寸，或者采用位移传感器获取压缩弹簧110变形量等较为智能的方式。然后，采用前者增加了对压紧套筒材质的要求，而后者不仅成本高且具体实施方案复杂，因此，本方案通过在压紧套筒19开设观察槽19-1并标识长度尺寸，在压缩弹簧110变形过程中通过观察槽19-1结合长度标示得出压缩弹簧110的变形量方式获得压紧力，不仅结构巧妙、简单，而且极好的控制了安装装置的制造成本。

进一步，如图4所示，压紧套筒19开设有的顶面开设有盲孔，压缩弹簧110插装于该盲孔内且与盲孔孔底接触。此外，压紧套筒19和探头3通过相适配的定位凸台19-2和定位凹槽压紧配合，具体地，定位凸台19-2设置于压紧套筒19的底面上，相应地，定位凹槽开设于探头3上。可以理解，通过定位凹槽和定位凸台19-2压紧配合，保证连接可靠性和安全性，避免定位不准问题的发生。

当然，在满足两者定位功能、加工及装配工艺要求的基础上，定位凹槽和定位凸台19-2亦可反向设置，即定位凹槽设置于压紧套筒19上，而定位凸台19-2成型于探头3的相应位置。

如前所述，上述探头安装装置采用距离测量元件2来调整两个安装机构间的距离，而对本领域技术人员而言，可通过很多种测量方法来完成这一目的，例如最直接且简单的方法是采用直尺通过人为定位并读取相应参数，亦可利用激光测距仪等智能化仪器读取。

然后，鉴于人工定位测量方式获得的数值误差较大，存在测量精度低的问题，而后者虽然测量精度高且测量过程简单，但增加了安装装置整体的成本。

有鉴于此，为了在测量精度与制造成本间取得平衡，本方案中距离测量元件仍采用直尺，此外还增设了定位结构以简化测量强度并提高测量精度。具体地，如图3所示，在固定支座11的纵梁11-1上加工有用于放置直尺2的水平支撑面O，且在纵梁11-1的水平支撑面O下方通过螺栓组件固定连接了立板18，用于与压紧直尺2刻度面的压紧螺栓17与该立板18螺纹连接。

调整两个定位机构间间距时，首先，将将直尺2一端搭接于第一定位机构1的水平支撑面O上，另一段搭接于第二定位机构1′的水平支撑面上，当两个定位机构间间距调整至测量规程要求后，通过压紧螺栓17将直尺2压紧于纵梁11-1上。

显然，上述定位结构简单且便于拆装，与人工手握直尺2直接测量相比，加快了测量速度且提高了测量精度，且又远远低于采用激光测距仪等智能测距仪的测量成本。

最后，需要说明的是，如图8所示，上述安装装置的两个水平仪15均为三向水平仪，该三向水平仪由三个互相垂直的表盘组成，可以实现大部分位置的角度(此角度为相对于水平面角度)测量，只要有一个表盘与水平面的夹角大于一定的角度(通常大于45°即可)即可保证测量精度。

另外，三向水平仪的表盘内充红色酒精，红色酒精量占整个表盘的一半，且其内圆周标有刻度。当三向水平仪的表盘1、表盘2或表盘3处于垂直水平面的位置时，液体表面处于某一刻度位置，如果只平行移动该三向水平仪，则表盘的液面位置不会发生改变。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种吸附式超声波流量计的探头定位安装装置，其特征在于，包括两个定位机构，以及测量两个所述定位机构间间距的距离测量元件(2)；每个所述安装机构包括：

固定支座(11)，可固定于待测管道的外周壁上；

水平仪(15)，固定连接于所述固定支座(11)上；

压紧螺杆(16)，与所述固定支座(11)螺纹连接，并用于将所述探头(3)压紧于所述管道外周壁的测量点处。

2.如权利要求1所述的探头定位安装装置，其特征在于，所述固定支座(11)通过磁铁吸盘(12)吸附于所述待测管道上。

3.如权利要求2所述的探头定位安装装置，其特征在于，所述固定支座(11)为由横梁(11-2)和两个纵梁(11-1)拼装而成的门型结构，所述水平仪(15)和所述压紧螺杆(16)均设置于所述横梁(11-2)，每个所述纵梁(11-1)均连接有所述磁铁吸盘(12)。

4.如权利要求3所述的探头定位安装装置，其特征在于，所述磁铁吸盘(12)铰接于所述纵梁(11-1)上，可以根据实际管道形状自动调节角度，保证磁铁吸盘(12)的吸附力最大。

5.如权利要求4所述的探头定位安装装置，其特征在于，每个所述纵梁(11-1)连接有至少两个间隔设置的所述磁铁吸盘(12)。

6.如权利要求2至5中任一项所述的探头定位安装装置，其特征在于，还包括指示所述压紧螺杆(16)施加于所述探头(3)压紧力的压紧力指示结构，以防止所述压紧力大于所述磁铁吸盘(12)的吸附力而使固定支座(11)脱离所述管道。

7.如权利要求6所述的探头定位安装装置，其特征在于，所述压紧力指示结构包括压紧套筒(19)和设置于所述压紧套筒(19)内的压缩弹簧(110)，所述压紧螺杆(16)克服所述压缩弹簧(110)的弹性力通过压紧套筒(19)将压紧力施加于所述探头(3)；所述压紧套筒(19)开设有沿所述压缩弹簧(110)压缩变形方向的观察槽(19-1)，且沿所述观察槽(19-1) 长度方向标示有长度刻度。

8.如权利要求1至5中任一项所述的探头定位安装装置，其特征在于，所述距离测量元件(2)具体为直尺。

9.如权利要求8所述的探头定位安装装置，其特征在于，所述定位机构(1)还包括直尺定位结构，所述直尺定位结构包括立板(18)和压紧螺栓(17)，所述固定支座(11)开设有用于放置所述直尺的水平支撑面(O)，所述压紧螺栓(17)通过所述立板(18)与所述固定支座(11)螺纹连接，并用于将所述直尺压紧于所述固定支座(11)。

10.如权利要求1至5中任一项所述的探头定位安装装置，其特征在于，所述水平仪(15)具体为三向水平仪；所述三向水平仪(15)由三个互相垂直的表盘组成，表盘内充红色酒精，红色酒精的体积占整个表盘体积的一半，表盘内表面标有角度刻度，三向水平仪实际使用中只需要一个表盘面与水平面大于45°即可。