CN216977997U - 一种超声波传感器的在线安装机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及流体流量测量技术领域，具体涉及一种超声波传感器的在线安装机构，包括导波杆、连接装置、探头壳和探头盖，导波杆的顶端与探头壳可拆卸地连接，连接装置套设在导波杆和探头壳的连接位置对其进行固定，探头壳的底端封闭、顶端开口，探头壳内部的空腔用于安装超声波传感器，探头盖覆盖在探头壳的顶端，导波杆的下部与流体管道固定连接，并且其底端伸入流体管道的内部与待测流体相接触，从而实现声波传导。本实用新型能够实现在线安装和更换超声波传感器，操作方便，节省成本，并且超声波传感器无需与流体介质直接接触，避免流体介质损坏电子元件，可有效解决现有超声波流量计无法实现在线灵活更换、传感器易损坏等技术问题。

Description

一种超声波传感器的在线安装机构

技术领域

本实用新型涉及流体流量测量技术领域，具体涉及一种超声波传感器的在线安装机构。

背景技术

通常输送管道中的流体流量多采用超声波流量计进行测量。超声波传感器是一种利用时差法原理来对管内流体流量进行测量的装置，通过测量超声波脉冲在流体顺流和逆流时往返于两个超声波传感器之间的时间，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。

目前市面上常见的超声波流量计多为插入式超声波流量计，而流量计的安装、更换和检修等工作均需要管道泄压停流才能完成，无法在线安装或检修，严重影响管道的正常工作，因此需要耗费大量的人力和物力，显著增加了经济成本。另外管道内压力较高，直接泄压更换存在一定的安全隐患，并且安装超声波流量计需要在管道上开孔焊接，无法根据实际使用需求灵活更换不同型号的流量计。

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超声波传感器的在线安装机构，能够实现在线安装和更换超声波传感器，操作方便，节省成本，传导声波效果好，并且超声波传感器无需与流体介质直接接触，避免了腐蚀性流体或者高低温流体损坏超声波传感器元件的问题，可以有效解决现有的超声波流量计无法实现在线灵活更换、传感器与介质直接接触而容易破坏传感器元件进而影响测量准确度等技术问题。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种超声波传感器的在线安装机构，包括导波杆、连接装置、探头壳和探头盖；其中，所述导波杆的顶端与探头壳可拆卸地连接，所述连接装置套设在导波杆和探头壳的连接位置对其进行固定，所述探头壳的底端封闭、顶端开口，探头壳内部的空腔用于安装超声波传感器，所述探头盖覆盖在探头壳的顶端，所述导波杆的下部与流体管道固定连接，并且其底端伸入流体管道的内部与待测流体相接触，通过导波杆将超声波传感器的声波信号传导至待测流体中。

通过上述技术方案，导波杆的上部通过连接装置连接安装超声波传感器的探头壳，并通过探头盖对其进行密封保护，导波杆的下部固定连接在流体管道上，导波杆的底端伸入流体管道的内部与待测流体相接触，通过导波杆将超声波传感器的声波信号传导至待测流体中。在本技术方案中，超声波传感器安装在探头壳内部的空腔中，打开探头盖即可实现在线安装和更换不同型号的超声波传感器，在不停流的情况下实现带压安装和检修；并且超声波传感器无需与流体接触通过导波杆即可实现信号传导，避免待测流体腐蚀超声波传感器而影响其使用寿命。

进一步地，所述导波杆包括杆体、设置在杆体顶部的安装夹具以及设置在杆体外部的卡块，所述杆体的内部中空并封装有导声材料，杆体的底端固定连接有耦合防护片，所述安装夹具与探头壳的底端相互抵接并且在连接位置涂覆有耦合剂。

通过上述技术方案，导波杆通过卡块安装在测量管道上，通过安装夹具与超声波传感器相连，安装夹具的内部通过耦合材料对超声波传感器的声波进行声学耦合至杆体内的导声材料中，导波杆的底端插入管道中与待测流体相接触，将声波通过耦合防护片传导至待测流体中。

进一步地，所述卡块相对杆体沿径向朝外凸起，卡块沿轴向的两侧端面分别抵接法兰片与流体管道上的短管法兰，法兰片与短管法兰之间通过定位螺栓固定连接。法兰片与短管法兰之间设有金属缠绕垫圈保证密封。

进一步地，杆体和耦合防护片均采用SS316不锈钢或者钛金属材料，可以保证足够力学强度以及导声效果，将内部的导声材料进行封装保护，以适应各种复杂的现场工况环境以及具有腐蚀性等恶劣的高低温介质中。

进一步，所述杆体、安装夹具和卡块三者一体成型，以提高结构强度和密封性能。

进一步地，所述连接装置包括连接件、连接块和销轴，所述连接件为两个半圆环形的卡件，通过对合卡扣在导波杆和探头壳连接位置的外部，所述连接块卡扣在所述连接件中用于连接两个卡件并通过安装销轴进行锁紧固定。

进一步地，所述探头盖与所述探头壳之间通过螺栓固定连接，对设置在探头壳内部的超声波传感器起到密封和保护作用。

本实用新型所提供的超声波传感器的在线安装机构的有益效果如下：

本实用新型提供的超声波传感器的在线安装机构，能够实现在线安装和更换超声波传感器，操作方便，降低设备的维护成本，保证生产正常运行，传导声波效果好。本实用新型中超声波传感器通过安装在探头壳中，通过导波杆传导声波信号至待测流体中，超声波传感器无需与流体介质直接接触，可以防止在管道中输送腐蚀性流体或者高低温流体时损坏超声波传感器元件从而影响测量准确度。

本实用新型的超声波传感器采用信号对射的方式进行测量，只需要前期在管道中相对的位置一次性开设短管法兰端口，后期根据实际输送介质的性能和实际测量需求，打开销轴松开连接件即可更换超声波传感器，方便快捷。此外，本实用新型中的导波杆还可以根据实际使用需要进行长度选择。

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是本实用新型中超声波传感器的在线安装机构的立体结构图；

图2是图1中超声波传感器的在线安装机构的爆炸结构图；

图3是图1中超声波传感器的在线安装机构的左视图；

图4是图3中沿“A-A”线的剖面图；

图5是本实用新型中导波杆的立体结构示意图；

图6是本实用新型中导波杆的剖面示意图。

图中标号说明：1、导波杆；11、杆体；12、安装夹具；13、卡块；14、导声材料；15、耦合防护片；2、连接装置；21、连接件；22、连接块；23、销轴；3、探头壳；4、探头盖；5、流体管道；6、法兰片；7、短管法兰；8、定位螺栓。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

参考图1至图3所示，在本实用新型的一个实施例中，超声波传感器的在线安装机构包括导波杆1、连接装置2、探头壳3和探头盖4。其中，导波杆1的顶端与探头壳3可拆卸地连接，连接装置2套设在导波杆1和探头壳3的连接位置对其进行固定。探头壳3的底端封闭、顶端开口，探头壳3内部的空腔用于安装超声波传感器。探头盖4覆盖在探头壳3的顶端对超声波传感器进行保护和密封。导波杆1的下部与流体管道5固定连接，并且其底端伸入流体管道5的内部与待测流体相接触，通过导波杆1将超声波传感器的声波信号传导至待测流体中。

本实施例中导波杆1的上部通过连接装置2连接安装超声波传感器的探头壳3，并通过探头盖4对其进行密封保护，导波杆1的下部固定连接在流体管道5上，导波杆1的底端伸入流体管道5的内部与待测流体相接触，通过导波杆1将超声波传感器的声波信号传导至待测流体中。通过上述技术方案，超声波传感器安装在探头壳3内部的空腔中，打开探头盖4即可实现在线安装和更换不同型号的超声波传感器，在不停流的情况下即可实现带压安装和检修，不会影响生产效率。此外，超声波传感器无需与待测流体接触，通过导波杆1即可实现信号传导，避免待测流体腐蚀超声波传感器而影响其使用寿命。

具体来说，在本实施例中，如图4所示，在本实施例中，探头壳3的底端封闭、顶端开口，探头壳3内部的空腔用于安装超声波传感器。探头盖4覆盖在探头壳3的顶端，通过螺栓固定连接，对设置在探头壳3内部的超声波传感器起到密封和保护作用。

参考图5所示，导波杆1包括杆体11、设置在杆体11顶部的安装夹具12以及设置在杆体11外部的卡块13。杆体11、安装夹具12和卡块13三者一体成型，以提高结构强度和密封性能。杆体11的长度可以根据实际使用需要进行选择。参考图6所示，杆体11的内部中空并封装有导声材料14，杆体11的底端固定连接有耦合防护片15。其中，杆体11和耦合防护片15均采用SS316不锈钢或者钛金属材料以保证足够的结构强度，导声材料14采用声阻尼小且导热系数小的金属如铁或不锈钢等、或者石墨材料以保证良好的隔热导声效果。导声材料14呈丝状、棒状或者条形结构，设置有若干组且纵向排列封装在杆体11的内部。

参考图4所示，安装夹具12与探头壳3的底端相互抵接，并且在连接位置涂覆有耦合剂保证声波信号传输。导波杆1的下部与流体管道5固定连接，耦合防护片15伸入流体管道5的内部与待测流体相接触。卡块13相对杆体11沿径向(图4中X方向)朝外凸起，卡块13沿轴向(图4中Y方向)的两侧端面分别抵接法兰片6的底面与流体管道5上的短管法兰7的顶面。法兰片6与短管法兰7的盘面上设有螺孔，在法兰片6与短管法兰7上的螺孔中安装定位螺栓8，进而将法兰片6、卡块13以及短管法兰7之间进行锁紧固定，法兰片6与短管法兰7之间设有金属缠绕垫圈保证密封。

在本实施例中，如图1和图2所示，连接装置2包括连接件21、连接块22和销轴23。连接件21为两个半圆环形的卡件，通过对合卡扣环绕在安装夹具12和探头壳3连接位置处的外部，连接件21的两个卡件相接的位置末端设有卡槽，连接块22卡扣在连接件21中的卡槽中用于连接两个卡件，连接块22内部垂直设有贯通的螺孔，连接件21的两个卡件上设有与连接块22的螺孔位置相对应的通孔，通过在连接块22的螺孔和卡件的通孔中贯穿安装销轴23，以实现连接件21和连接块22之间的锁紧固定。

本实施例提供的超声波传感器的在线安装机构在使用时，采用信号对射的方式进行测量，一般成对地安装在现场管道上，在管道流体的上下游相对的位置提前分别开设一组管道短节法兰7，通过法兰片6将导波杆1固定并安插在流体管道5上，再通过连接装置2将导波杆1的顶部连接探头壳3，并在连接处涂抹耦合剂保证信号传导，在探头壳3内部安装超声波传感器，在其上安装探头盖4对探头壳3进行密封保护。安装夹具12的内部通过耦合材料(如可以选择甘油、硅酸钠、H-2高温耦合剂、I-2高温耦合剂或者SWC-2耦合剂)对超声波传感器的声波进行声学耦合至杆体11内的导声材料14中，导波杆1的杆体11下部和耦合防护片15与流体管道5中的流体介质接触，将超声波传感器的声波传导至待测流体介质中。通过测量超声波脉冲在流体顺流和逆流时往返于两个超声波传感器之间的时间，因流速的存在使得两时间值不等，存在时间差，根据时间差便可计算得出流体的流速，进而换算得到流量测量结果。当需要更换超声波传感器时，松开销轴23，取出连接块22，连接件21的两个扣合在一起的卡件松开，将探头壳3从安装夹具12的顶部取出，更换探头壳3内的超声波传感器，方便快捷。

实施例2

在本实用新型的另一实施例中，超声波传感器的在线安装机构，包括导波杆1、连接装置2、探头壳3和探头盖4，导波杆1的顶端与探头壳3可拆卸地连接，连接装置2套设在导波杆1和探头壳3的连接位置对其进行固定使其在上下方向不能分离，探头壳3的底端封闭、顶端开口，探头壳3内部的空腔用于安装超声波传感器，探头盖4覆盖在探头壳3的顶端，导波杆1的下部与流体管道5固定连接，并且其底端伸入流体管道5的内部与待测流体相接触。

本实施例中，打开探头盖4即可安装更换安装在探头壳3内部的空腔中的超声波传感器，在不停流的情况下实现在线安装和更换超声波传感器，简单方便且安全。同时，超声波传感器不会与待测流体接触，通过导波杆1即可实现信号传导，避免待测流体腐蚀超声波传感器而影响其使用寿命。

在实施例2的基础上，在本实用新型另一示例中，导波杆1包括杆体11、设置在杆体11顶部的安装夹具12以及设置在杆体11外部的卡块13，杆体11的内部中空并封装有导声材料14，杆体11的底端固定连接有耦合防护片15，安装夹具12与探头壳3的底端相互抵接并且在连接位置涂覆有耦合剂。

本实施例中，将导波杆1通过卡块13安装在测量管道上，通过安装夹具12与超声波传感器相连，安装夹具12的内部通过耦合材料对超声波传感器的声波进行声学耦合至杆体11内的导声材料14中，导波杆1底部的耦合防护片15插入流体管道5中与待测流体相接触，将声波通过耦合防护片15传导至待测流体中，从而避免超声波传感器与待测流体接触，同时又能高效传导声波信号，保证测试的精确度。

在实施例2的基础上，在本实用新型另一示例中，卡块13相对杆体11沿径向朝外凸起，卡块13沿轴向的两侧端面分别抵接法兰片6与流体管道5上的短管法兰7，法兰片6与短管法兰7之间通过定位螺栓8固定连接。法兰片6与短管法兰7之间设有金属缠绕垫圈保证密封。

在实施例2的基础上，为了保证足够力学强度以及导声效果，将内部的导声材料进行封装保护，以适应各种复杂的现场工况环境以及具有腐蚀性等恶劣的高低温介质中，在本实用新型另一示例中，杆体11和耦合防护片15均采用SS316不锈钢或者钛金属材料。

在实施例2的基础上，为了进一步提高导波杆1的结构强度和密封性能，在本实用新型另一示例中，防护外壳1、安装夹具2、连接部3三者一体成型。

在实施例2的基础上，在本实用新型另一示例中，连接装置2包括连接件21、连接块22和销轴23，连接件21为两个半圆环形的卡件，通过对合卡扣在导波杆1和探头壳3连接位置的外部，连接块22卡扣在连接件21中用于连接两个卡件并通过安装销轴23进行锁紧固定。

在实施例2的基础上，在本实用新型另一示例中，探头盖4与探头壳3之间通过螺栓固定连接，对设置在探头壳内部的超声波传感器起到密封和保护作用。

虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种超声波传感器的在线安装机构，其特征在于，包括导波杆(1)、连接装置(2)、探头壳(3)和探头盖(4)；其中，所述导波杆(1)的顶端与探头壳(3)可拆卸地连接，所述连接装置(2)套设在导波杆(1)和探头壳(3)的连接位置对其进行固定，所述探头壳(3)的底端封闭、顶端开口，探头壳(3)内部的空腔用于安装超声波传感器，所述探头盖(4)覆盖在探头壳(3)的顶端，所述导波杆(1)的下部与流体管道(5)固定连接，并且其底端伸入流体管道(5)的内部与待测流体相接触，通过导波杆(1)将超声波传感器的声波信号传导至待测流体中。

2.根据权利要求1所述的一种超声波传感器的在线安装机构，其特征在于，所述导波杆(1)包括杆体(11)、设置在杆体(11)顶部的安装夹具(12)以及设置在杆体(11)外部的卡块(13)，所述杆体(11)的内部中空并封装有导声材料(14)，杆体(11)的底端固定连接有耦合防护片(15)，所述安装夹具(12)与探头壳(3)的底端相互抵接并且在连接位置涂覆有耦合剂。

3.根据权利要求2所述的一种超声波传感器的在线安装机构，其特征在于，所述卡块(13)相对杆体(11)沿径向朝外凸起，卡块(13)沿轴向的两侧端面分别抵接法兰片(6)与流体管道(5)上的短管法兰(7)，法兰片(6)与短管法兰(7)之间通过定位螺栓(8)固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种超声波传感器的在线安装机构，其特征在于，杆体(11)和耦合防护片(15)均采用SS316不锈钢或者钛金属材料。

5.根据权利要求2中所述的一种超声波传感器的在线安装机构，其特征在于，所述杆体(11)、安装夹具(12)和卡块(13)三者一体成型。

6.根据权利要求1或2中所述的一种超声波传感器的在线安装机构，其特征在于，所述连接装置(2)包括连接件(21)、连接块(22)和销轴(23)，所述连接件(21)为两个半圆环形的卡件，通过对合卡扣在导波杆(1)和探头壳(3)连接位置的外部，所述连接块(22)卡扣在所述连接件(21)中用于连接两个卡件并通过安装销轴(23)进行锁紧固定。

7.根据权利要求1或2中所述的一种超声波传感器的在线安装机构，其特征在于，所述探头盖(4)与所述探头壳(3)之间通过螺栓固定连接。

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