CN215413877U - 一种在线插拔式超声波流量传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及流体测量技术领域，具体涉及一种在线插拔式超声波流量传感器，包括传感器主体、球阀和连接件，传感器主体包括传感器探头、套设在传感器探头外部的安装管、套设在安装管外部的过程短节、设置在安装管顶端的安装短节以及设置在传感器探头顶部的接线盒，连接件、球阀、过程短节和安装短节之间从下而上依次以可拆卸的方式进行连接，安装管依次贯穿过程短节、球阀和连接件并且能够在三者相互连通的内部空腔中上下移动。本实用新型的超声波流量传感器可以在不停流的情况下带压安装或检修，密封性能优异，测量精确度高，抗干扰能力强，解决了现有技术存在的无法在线安装和拆换、容易漏气、信号强度弱、检测精确度不高等技术问题。

Description

一种在线插拔式超声波流量传感器

技术领域

本实用新型涉及流体测量技术领域，具体涉及一种在线插拔式超声波流量传感器。

背景技术

超声波流速传感器是通过测量超声波脉冲在流体顺流和逆流时往返于两个换能器之间的时间，来确定管道内流体的流速，同时，结合内置压力式水位计，利用速度面积法，即可测量液体的流量，可广泛应用于石油、化工、冶金、电力、给排水等领域的输送管道中对各类流动介质进行流量和流速测量。在实际使用过程中，当输送管道的口径较大、有紧密内衬、管道内结垢严重、管材为超声波的不良导体、外夹式超声波流量计探头信号强度较弱或测量不稳定或者对测量精度要求较高时，常需要使用插入式超声波流量计。但是目前市面上常见的大部分插入式超声波流量计的安装、更换和检修等工作均需要管道泄压停流才能完成，无法在不停工的情况下实现在线安装或检修，停工将会严重影响正常管道工作造成巨大经济损失，同时管道内压力较高，直接泄压更换也存在一定的安全隐患。另外，常见的在线拆装的超声波流量传感器无法保证较好的密封性能，容易出现漏气跑气等问题，测量精确度不高，只适用于管道压力较低的检测环境。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种在线插拔式超声波流量传感器，结构简单，密封性能优异，测量精确度高，抗干扰能力强，现场安装和拆装方便，降低了设备的维护成本，可以在不停流的情况下带压安装或检修，保证生产正常运行，可用于测量流体工况体积流量、标况体积流量、质量流量和平均分子量。本实用新型解决了现有插入式超声波流量传感器存在的无法在线安装和拆换、容易漏气、信号强度弱、检测精确度不高等技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案通过以下方式来实现：

一种在线插拔式超声波流量传感器，包括传感器主体、球阀和安装在管道侧壁上的连接件，所述传感器主体包括传感器探头、套设在所述传感器探头外部的安装管、套设在所述安装管外部的过程短节、设置在所述安装管顶端的安装短节以及设置在所述传感器探头顶部的接线盒，所述连接件、球阀、过程短节和安装短节之间从下而上依次以可拆卸的方式进行连接，所述安装管依次贯穿所述过程短节、球阀和连接件并且能够在三者相互连通的内部空腔中上下移动。

通过上述技术方案，安装管可在过程短节、球阀和连接件这三者相互连通的内部空腔中上下移动，从而套设在安装管内部的传感器探头可实现上下方向位移，在管道流量测量工作中完成在线插拔动作。

进一步地，所述传感器探头包括穿线管以及设置在穿线管底端的探头装置，所述穿线管与所述探头装置之间设有限位环，所述限位环的外径大于所述穿线管的外径和所述探头装置的直径。通过设置限位环可控制传感器探头上下移动的距离，防止其脱落，也人工方便操作。

进一步地，所述过程短节的内部空腔分上、下两部分，上方空腔的直径小于所述限位环的外径，所述限位环能够在所述连接件和球阀的内部空腔以及所述过程短节的下方空腔中移动。传感器探头可在连接件和球阀的内部空腔中自由滑动，当向上移动至过程短节的下方空腔中时，因上方空腔的直径小于限位环的外径，限位环抵接在过程短节的下方空腔的上端，限制了传感器探头的移动位置，并且保证传感器探头上移的过程中的密封性能。

进一步地，所述安装短节包括密封件以及与其下端固定连接的板式法兰，所述密封件的上端安装卡接套头，所述卡接套头套设在所述穿线管的外部对所述安装管的上开口端进行密封，用于固定所述安装管并提高所述安装管与所述穿线管之间的密封性，所述安装管与所述穿线管的底部以螺纹方式连接对所述安装管的下开口端进行密封。安装管用来保护内部的穿线管，增加传感器探头的抗压性，保证传感器探头在高压和高速的环境中不会断裂。

进一步地，所述密封件的侧壁与所述安装管的侧壁上开设有位置相对应的螺孔，通过安装六角螺丝将所述安装短节与所述安装管进一步固定，并保证装置的密封性能。

进一步地，所述球阀外部设置控制杆，通过转动所述控制杆打开或者关闭所述球阀的内部空腔。当传感器探头上移抵接在过程短节的下方空腔中时，通过转动控制杆，切断球阀与上面过程短节之间的连通空间，保证传感器探头拔出过程的密封性。

进一步地，所述连接件与球阀之间、球阀与过程短节之间以及过程短节与安装短节之间均安装有金属缠绕垫，用于提高密封性能。所述过程短节的上端口内部安装有芳纶盘根和压紧螺丝，保证传感器探头在插拔过程中的密封性能。所述穿线管顶端安装线缆密封件和格兰头，保证穿线管中的密封性。

进一步地，所述接线盒与所述穿线管之间通过安装卡接套头进行固定连接，所述接线盒的两端接线口处安装格兰头对线缆与接线盒进行密封。

进一步地，所述探头装置的形状为球形，降低风阻，减少了流体对探头的影响，读数更加精确；所述传感器探头采用钛合金材料制成，增加了传感器探头的防护性能，抗干扰能力强，还能测量湿气。

与现有的插入式超声波流量计相比，本实用新型提供的在线插拔式超声波流量传感器具有以下有益效果：

本实用新型提供的超声波流量传感器结构简单，密封性能优异，测量精确度高，抗干扰能力强，现场安装和拆装方便，降低设备的维护成本，可以在不停流的情况下带压安装或检修，保证生产正常运行。本实用新型只需要在待测管道上开设安装连接件的安装孔，将连接件焊接在安装孔中，再连接具有密封切断作用的球阀和传感器主体，现场施工方便。本实用新型中的过程短节的内部空腔设置成上下两部分，上方空腔的直径小于下方空腔直径，将传感器探头向上移动，限位环抵接在过程短节的下方空腔的顶端面位置时，探头装置进入过程短节下方空腔中，通过控制球阀的控制杆关闭球阀，切断球阀与过程短节之间的连通空间，从球阀上将传感器主体拆卸下来即可进行维修更换，整个过程不需要管道泄压停流即可完成。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型在线插拔式超声波流量传感器的主视图；

图2是本实用新型在线插拔式超声波流量传感器的结构爆炸图；

图3是本实用新型在线插拔式超声波流量传感器的左视图

图4是本实用新型在线插拔式超声波流量传感器的后视图；

图5是本实用新型在线插拔式超声波流量传感器的插入状态示意图；

图6是本实用新型在线插拔式超声波流量传感器的拔出状态示意图。

附图标记说明：100、传感器主体；200、球阀；201、控制杆；300、连接件； 400、管道；1、传感器探头；11、穿线管；12、探头装置；13、限位环；14、线缆密封件；15、格兰头；2、安装管；21、螺孔；22、六角螺丝；3、过程短节； 31、金属缠绕垫；32、芳纶盘根；33、压紧螺丝；4、安装短节；41、密封件； 42、板式法兰；5、接线盒；6、卡接套头。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例作进一步详细说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实施例提供的在线插拔式超声波流量传感器，包括传感器主体100、球阀200和连接件300，连接件300竖直安装在管道400的侧壁上，其上安装球阀200，传感器主体100贯穿插入球阀200和连接件300中。如图2所示，传感器主体100包括钛合金材质的传感器探头1、套设在传感器探头1外部的安装管2、套设在安装管2外部的过程短节3、设置在安装管2顶端的安装短节4以及设置在传感器探头1顶部的连接外接线缆的单通道的接线盒5。如图4 所示，连接件300、球阀200、过程短节3和安装短节4之间从下而上依次以可拆卸的方式进行连接，安装管2依次贯穿过程短节3、球阀200和连接件300并且能够在三者相互连通的内部空腔中上下移动。如图3所示，球阀200外部设置控制杆201，通过转动控制杆201打开或者关闭球阀200的内部空腔。结合图2 和图6可知，传感器探头1包括穿线管11以及设置在穿线管11底端的球形的探头装置12，穿线管11与探头装置12之间设有限位环13，限位环13的外径大于穿线管11的外径和探头装置12的直径。过程短节3的内部空腔分上、下两部分，上方空腔的直径小于下方空腔的直径，限位环13能够在连接件300和球阀200 的内部空腔以及过程短节3的下方空腔中移动。安装短节4包括密封件41以及与其下端固定连接的公称直径为DN50的板式法兰42。板式法兰42套设在安装管2的外部，用于固定安装管2。密封件41套设在安装管2的顶端，密封件41 的上端安装卡接套头6，卡接套头6套设在穿线管11的外部对安装管2的上开口端进行密封，用于固定安装管2并提高安装管2与穿线管11之间的密封性。安装管2与穿线管11的底部通过NPT3/4螺纹连接，对安装管2的下开口端进行密封，安装管对传感器主体起到保护作用，增加传感器探头的抗压性，保证其在高压和高速的环境里不会断裂，延长传感器的使用寿命。

另外，如2所示，密封件41的侧壁与安装管2的侧壁上开设有位置相对应的螺孔21，通过安装M6*12的六角螺丝22将安装短节4与安装管2进一步固定并保证密封性能。连接件300与球阀200之间以及球阀200与过程短节3之间安装公称直径为DN80的金属缠绕垫31，过程短节3与安装短节4之间安装公称直径为DN50的金属缠绕垫31，用于提高密封性能。过程短节3的上端口内部安装有芳纶盘根32和压紧螺丝33，保证传感器探头1在插拔过程中的密封性能。穿线管11顶端安装线缆密封件14和M20格兰头15，保证穿线管11中的密封性。接线盒5与穿线管11之间通过安装卡接套头6进行固定连接，接线盒5 的两端接线口处安装M6格兰头15对线缆与接线盒5进行密封。

在使用时：如图5所示，固定连接有球阀200的连接件300竖直焊接在待测管道侧壁上，转动控制杆201打开球阀200，传感器主体100与球阀200连接，将传感器探头1插入球阀200和连接件300的内部空腔并伸入管道400的待测介质中，一般需要同时安装两个传感器，通过测量超声波脉冲在流体顺流和逆流时往返于两个换能器之间的时间，确定管道内流体的流速，再换算成流量得到测量结果。当超声波流量传感器需要进行更换或者检修时，在线拔出即可进行拆卸。如图6所示，将传感器探头1向上拔出，当限位环13抵接在过程短节3的下方空腔的顶部位置时，探头装置12全部进入过程短节3的下方空腔中，此时转动控制杆201关闭球阀200，切断球阀200与过程短节3之间的连通空间，然后将从传感器主体100从球阀200上拆卸下来即可进行维修更换，整个过程不需要管道泄压停流即可完成。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种在线插拔式超声波流量传感器，其特征在于，包括传感器主体(100)、球阀(200)和安装在管道侧壁上的连接件(300)，所述传感器主体(100)包括传感器探头(1)、套设在所述传感器探头(1)外部的安装管(2)、套设在所述安装管(2)外部的过程短节(3)、设置在所述安装管(2)顶端的安装短节(4)以及设置在所述传感器探头(1)顶部的接线盒(5)，所述连接件(300)、球阀(200)、过程短节(3)和安装短节(4)之间从下而上依次以可拆卸的方式进行连接，所述安装管(2)依次贯穿所述过程短节(3)、球阀(200)和连接件(300)并且能够在三者相互连通的内部空腔中上下移动。

2.根据权利要求1所述的一种在线插拔式超声波流量传感器，其特征在于，所述传感器探头(1)包括穿线管(11)以及设置在穿线管(11)底端的探头装置(12)，所述穿线管(11)与所述探头装置(12)之间设有限位环(13)，所述限位环(13)的外径大于所述穿线管(11)的外径和所述探头装置(12)的直径。

3.根据权利要求2所述的一种在线插拔式超声波流量传感器，其特征在于，所述过程短节(3)的内部空腔分上、下两部分，上方空腔的直径小于所述限位环(13)的外径，所述限位环(13)能够在所述连接件(300)和球阀(200)的内部空腔以及所述过程短节(3)的下方空腔中移动。

4.根据权利要求2所述的一种在线插拔式超声波流量传感器，其特征在于，所述安装短节(4)包括密封件(41)以及与其下端固定连接的板式法兰(42)，所述密封件(41)的上端安装卡接套头(6)，所述卡接套头(6)套设在所述穿线管(11)的外部对所述安装管(2)的上开口端进行密封，所述安装管(2)与所述穿线管(11)的底部以螺纹方式连接对所述安装管(2)的下开口端进行密封。

5.根据权利要求4所述的一种在线插拔式超声波流量传感器，其特征在于，所述密封件(41)的侧壁与所述安装管(2)的侧壁上开设有位置相对应的螺孔(21)。

6.根据权利要求1所述的一种在线插拔式超声波流量传感器，其特征在于，所述球阀(200)外部设置控制杆(201)，通过转动所述控制杆(201)打开或者关闭所述球阀(200)的内部空腔。

7.根据权利要求1所述的一种在线插拔式超声波流量传感器，其特征在于，所述连接件(300)与球阀(200)之间、球阀(200)与过程短节(3)之间以及过程短节(3)与安装短节(4)之间均安装有金属缠绕垫(31)，用于提高密封性能。

8.根据权利要求2所述的一种在线插拔式超声波流量传感器，其特征在于，所述接线盒(5)与所述穿线管(11)之间通过安装卡接套头(6)进行固定连接，所述接线盒(5)的两端接线口处安装格兰头(15)进行密封。

9.根据权利要求2所述的一种在线插拔式超声波流量传感器，其特征在于，所述探头装置(12)的形状为球形，所述传感器探头(1)采用钛合金材料制成。

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