NO343642B1

NO343642B1 - Trykkbalansert ultralyd-strømningsmåler

Info

Publication number: NO343642B1
Application number: NO20131188A
Authority: NO
Inventors: David Francis Anthony Quin; Kevin Peter Minnock; Francis Anthony O'brien; Finian Mccarthy
Original assignee: Cameron Tech Ltd
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2019-04-15
Also published as: WO2012118669A1; GB2502021B; NO20131188A1; US8997848B2; US20120312522A1; SG192991A1; BR112013022296B1; BR112013022296A2; GB2502021A; GB201315259D0

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

[0001] Foreliggende oppfinnelse vedrører kjemikalieinjeksjonsstyringssystemer. Mer spesifikt vedrører foreliggende oppfinnelse styringssystemer for injeksjon av kjemikalier under høyt trykk som er i stand til å måle lave strømningsrater.

BAKGRUNN

[0002] Denne bakgrunnsdelen er ment for å introdusere leseren for forskjellige tekniske aspekter som kan være beslektet med forskjellige aspekter ved foreliggende oppfinnelse, som er beskrevet og/eller krevet beskyttelse for nedenfor. Denne redegjørelsen antas å være nyttig for å gi leseren bakgrunnsinformasjon for å lette en bedre forståelse av de forskjellige aspekter ved foreliggende oppfinnelse. Det må derfor forstås at denne delen skal leses i dette lys, og ikke som innrømmelse av kjent teknikk.

[0003] Brønner blir ofte anvendt for å komme til ressurser under jordoverflaten. For eksempel blir olje, naturgass og vann gjerne utvunnet gjennom en brønn. Noen brønner blir anvendt for å pumpe inn materialer under jordoverflaten, f.eks. for å sekvestrere karbondioksyd, for å lagre naturgass for senere bruk eller for å injisere damp eller andre substanser nær en oljebrønn for å øke utvinningen. Som følge av verdien av disse undergrunnsressursene blir brønner ofte boret med store kostnader, og det legges typisk ned mye jobb for å forlenge deres økonomiske levetid.

[0004] Kjemikalieinjeksjonsstyringssystemer blir ofte anvendt for å holde ved like en brønn og/eller øke gjennomstrømningen til en brønn. For eksempel blir kjemikalieinjeksjonsstyringssystemer anvendt for å pumpe inn korrosjonshemmende materialer, skumhemmende materialer, vokshemmende materialer og/eller frosthindrende midler for å forlenge levetiden til en brønn eller øke tempoet med hvilket ressurser utvinnes fra en brønn. Disse materialene blir typisk pumpet inn i brønnen på en kontrollert måte over en tidsperiode av kjemikalieinjeksjonsstyringssystemet ved hjelp av en strømningsmåler. Imidlertid er ikke eksisterende strømningsmålere i stand til å gi nøyaktige målinger ved høye trykk og lave strømningsrater.

[0005] Patentsøknad US4173889 A beskriver en ultralydstrømningsmåler for måling av fluidstrømningshastighet, omfattende en rørledning og to akustiske sonder. Den aktive enden av sondene bader i et ringformet kammer dannet av en hylse som strekker innerveggen av ledningen i målesonen og en svelling i innerveggen av røret, og i hvilken væsken kan penetrere.

KORT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0006] Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et system omfattende: en ultralydstrømningsmåler, omfattende: en kanal omfattende en kanalvegg anordnet rundt en indre gjennomgang, hvor kanalen er innrettet for strømning av et fluid gjennom den indre gjennomgangen; et hus anordnet rundt kanalen for å definere et fluidkammer rundt kanalen, hvor fluidkammeret står i fluidkommunikasjon med kanalen; og en første ultralyd-transduser anordnet i fluidkammeret, en andre ultralyd-transduser anordnet i fluidkammeret, hvor de første og andre ultralydtransduserene er innrettet for å kommunisere ultralydlydbølger mellom hverandre, og videre omfattende en akustisk isolerende struktur anordnet mellom de første og andre ultralyd-transduserene, hvor den første ultralyd-transduseren omfatter en første ringformet ultralyd-transduser anordnet rundt kanalen i en første posisjon langs en lengdeakse til kanalen, den andre ultralyd-transduseren omfatter en andre ringformet ultralyd-transduser anordnet rundt kanalen i en andre posisjon langs kanalens lengdeakse, den akustisk isolerende strukturen omfatter en ringformet akustisk isolerende struktur anordnet rundt kanalen i en tredje posisjon langs kanalens lengdeakse, og den tredje posisjonen er beliggende aksialt mellom den første og den andre posisjonen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0007] Disse og andre trekk, aspekter og fordeler med foreliggende oppfinnelse vil forstås bedre når den følgende detaljerte beskrivelsen av utvalgte eksempler på utførelser leses med støtte i de vedlagte tegningene, hvor like henvisningstegn representerer like deler og hvor:

[0008] Figur 1 er et blokkdiagram av en utførelsesform av et eksempel på et ressursutvinningssystem;

[0009] Figur 2 er et blokkdiagram av en utførelsesform av et eksempel på et ressursutvinningssystem med et kjemikalieinjeksjonsstyringssystem;

[0010] Figur 3 er et delvis perspektivriss av en utførelsesform av kjemikalieinjeksjonsstyringssystemet i figur 2;

[0011] Figur 4 er et blokkdiagram av en utførelsesform av strømningsregulatoren i figur 3 med en ultralyd-strømningsmåler for lav strømning;

[0012] Figur 5 er et perspektivistisk tverrsnittsriss av en utførelsesform av en ultralyd-strømningsmåler for lav strømning;

[0013] Figur 6 er et perspektivistisk tverrsnittsriss av en utførelsesform av en ultralyd-strømningsmåler for lav strømning;

[0014] Figur 7 er et perspektivistisk tverrsnittsriss av en utførelsesform av en ultralyd-strømningsmåler for lav strømning med en trykkjusteringsmekanisme;

[0015] Figur 8 er et perspektivistisk tverrsnittsriss av en utførelsesform av en ultralyd-strømningsmåler for lav strømning med en trykkjusteringsmekanisme;

[0016] Figur 9 er et perspektivistisk tverrsnittsriss av en utførelsesform av en ultralyd-strømningsmåler for lav strømning med partikler for dempning av akustiske signaler;

[0017] Figur 10 er et tverrsnitt gjennom en utførelsesform av en ultralydstrømningsmåler for lav strømning med en trykkjusteringsmekanisme; og

[0018] Figur 11 er et tverrsnitt gjennom en utførelsesform av en ultralydstrømningsmåler for lav strømning med en trykkjusteringsmekanisme.

DETALJERT BESKRIVELSE AV SPESIFIKKE UTFØRELSESFORMER

[0019] Én eller flere spesifikke utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet nedenfor. Disse beskrevne utførelsesformene er kun eksempler på foreliggende oppfinnelse. Videre, i et forsøk på å gi en konsis beskrivelse av disse utførelseseksemplene, er ikke alle trekk ved en faktisk utførelse nødvendigvis beskrevet her. Det må forstås at i utviklingen av en hvilken som helst slik faktisk utførelse, som i ethvert teknisk eller utformingsprosjekt, en rekke utførelsesspesifikke beslutninger må tas for å oppnå utviklerens spesifikke mål, så som overhold av systemrelaterte og forretningsrelaterte begrensninger, som kan variere fra én utførelse til en annen. Videre må det forstås at slikt utviklingsarbeid kan være komplisert og tidkrevende, men likevel vil være en rutinemessig utformings-, konstruksjons- og tilvirkningsjobb for fagmannen på bakgrunn av denne beskrivelsen.

[0020] Ved introduksjon av elementer i forskjellige utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse er bruken av bestemte og ubestemte entallsformer og “nevnte” ment å bety at det er ett eller flere av elementene. Ord som "omfatter", "innbefatter", "inkluderer", "har" og er ment inkluderende og betyr at det kan være ytterligere elementer utover de listede elementene. Videre er bruk av “øvre”, “nedre”, “ovenfor”, “nedenfor” og variasjoner av disse ordene gjort for å lette forklaringen, men krever ikke noen bestemt orientering av komponentene.

[0021] Utvalgte eksempler på utførelser av foreliggende oppfinnelse beskriver en ultralyd-strømningsmåler som er i stand til å måle lave strømningsrater, mens den opererer under forhold med høyt trykk. I noen utførelsesformer kan ultralydstrømningsmåleren for lav strømning anvendes med, kobles til eller generelt tilknyttes undervannsutstyr, så som utstyr på havbunnen, i en rekke forskjellige anvendelser. For eksempel kan utførelsesformer av ultralyd-strømningsmåleren for lav strømning anvendes med, kobles til eller generelt tilknyttes mineralutvinningsutstyr, strømningsreguleringsutstyr, rørledninger og liknende. I én utførelsesform, som vil bli beskrevet i detalj nedenfor, kan ultralyd-strømningsmåleren for lav strømning anvendes med, kobles til eller generelt tilknyttes et kjemikalieinjeksjonsstyringssystem. Imidlertid er ikke eksemplene over ment å være begrensende.

[0022] I noen utførelsesformer kan ultralyd-strømningsmåleren for lav strømning være utformet for å operere med trykk i området mellom omtrent 0 og 3447,4 bar (50.000 psi), mens strømningsratene kan variere mellom omtrent 0,01 til 1000 liter/time. For eksempel kan strømningsmåleren være innrettet for å måle små strømningsrater lavere enn omtrent 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1; 2; 3; 4; 5; 10; 15; 20 eller 25 liter/time, mens den opererer under trykk opp til eller over 344,8 bar; 689,5 bar; 1034,2 bar; 1379,0 bar; 1723,7 bar; 2068,4 bar; 2757,9 bar eller 3447,4 bar. Imidlertid er ikke de viste utførelsesformene begrenset til noen som helst spesifikke driftsgrenser, og de angitte områdene er ment som ikke-begrensende eksempler.

[0023] Ultralyd-transdusere i kombinasjon med akustisk dempning setter strømningsmåleren i stand til å måle de lave kjemikaliestrømningsratene i kjemikalieinjeksjonsstyringssystemet. I noen utførelsesformer skifter ultralydtransduserene hurtig frem og tilbake mellom å fungere som en aktuator for å generere ultralydbølger og fungere som en føler for å detektere ultralydbølger. For eksempel sender en oppstrømstransduser signaler nedstrøms gjennom kjemikaliefluidet til en nedstrømstransduser, mens nedstrømstransduseren sender signaler oppstrøms gjennom kjemikaliefluidet til oppstrømstransduseren. Tiden det tar signalene å nå frem til den motstående transduseren bestemmer strømningsraten av kjemikaliefluidet gjennom kjemikalieinjeksjonsstyringssystemet.

[0024] Som vil bli beskrevet i detalj nedenfor avhenger transduserenes nøyaktighet av den akustiske isoleringen av transduserene fra akustisk støy, som kan forstyrre kommunikasjonen gjennom kjemikaliefluidet mellom transduserene. For eksempel kan transduserene være dekket med polyetereterketon (PEEK) i kombinasjon med en akustisk isolator av PEEK for å blokkere for akustisk støy og kommunikasjon mellom transduserene utenfor kjemikaliefluidet. I noen utførelsesformer kan kanalen som fører kjemikaliefluidet være dekket av PEEK i kombinasjon med PEEK-dekkede transdusere for å blokkere for akustisk støy og kommunikasjon utenfor kjemikaliefluidet. I noen utførelsesformer kan et kammer omgi kanalen, inneholde transduserene og sørge for akustisk dempning. For eksempel kan kammeret være fylt med et akustisk dempende materiale, så som et fluid, partikler, strukturer eller en kombinasjon av dette.

[0025] Strømningsmåleren kan også innbefatte et trykkbalanseringssystem som muliggjør drift av strømningsmåleren ved høye trykk. For eksempel kan trykkbalanseringssystemet inkludere kammeret rundt kanalen, hvor kammeret inneholder transduserene og er trykkbalansert med kanalen. I noen utførelsesformer kan kanalen og kammeret stå i fluidkommunikasjon med hverandre.

Utlikningen av trykket i kanalen og kammeret hindrer skade på ultralydtransduserene. I andre utførelsesformer kan en trykkjusterende/-balanserende mekanisme være anordnet i en grense mellom kammeret og kanalen, og med det muliggjøre trykkbalansering mellom kanalen og kammeret. For eksempel kan den trykkjusterende/-balanserende mekanismen inkludere en belg, en ballong, en membran, en stempel/sylinder-enhet, gelplugger i (gel slugs in biros) eller en hvilken som helst kombinasjon av dette. For eksempel kan belgen, ballongen eller membranen være laget av et ekspanderbart/komprimerbart materiale, så som en elastomer. Etter hvert som trykket i kjemikaliefluidet endrer seg beveger den trykkjusterende/-balanserende mekanismen seg (f.eks. utvider seg og trekker seg sammen) for å opprettholde en trykklikevekt mellom kanalen og kammeret.

Imidlertid kan i noen utførelsesformer den trykkjusterende/-balanserende mekanismen inkludere en rekke forskjellige bevegelige elementer, som er innrettet for å balansere fluidtrykk inne i og utenfor kanalen ved å bevege elementet som reaksjon på en trykkdifferanse mellom kammeret og kanalen. På denne måten reduserer den trykkjusterende/-balanserende mekanismen belastningen på kanalen, og beskytter med det ultralyd-transduserene koblet til kanalen over et stort område av trykk. Selv om de viste utførelsesformene er beskrevet i forbindelse med en ultralyd-strømningsmåler, kan de viste utførelsesformene bli anvendt med hvilke som helst typer strømningsmålere ved hjelp av forskjellige følere eller transdusere koblet til kanalen.

[0026] Figur 1 viser et eksempel på et undersjøisk ressursutvinningssystem 10. Spesielt kan det undersjøiske ressursutvinningssystemet 10 bli anvendt for å trekke ut olje, naturgass og andre beslektede ressurser fra en brønn 12, dannet fra en havbunn 14, til et utvinningspunkt 16 et sted på overflaten 18. Utvinningspunktet 16 kan være et prosesseringsanlegg på land, en offshorerigg eller et hvilket som helst annet utvinningspunkt. Det undersjøiske ressursutvinningssystemet 10 kan også bli anvendt for å injisere fluider, så som kjemikalier, damp osv. inn i brønnen 12. Disse injiserte fluidene kan bistå utvinningen av ressurser fra brønnen 12.

[0027] Etter hvert som undersjøiske ressursutvinningssystemer 10 blir mer avanserte, når til større dyp, strekker seg til lengre avstander fra land og opererer ved høyere trykk, øker også kompleksiteten til hjelpeutstyret som forsyner arbeidsfluider til disse undersjøiske ressursutvinningssystemene 10. Arbeidsfluidene kan bli tilført til undervannsutstyret ved anvendelse av fleksible jumpereller navlestrenglinjer 20. Systemene kan omfatte forsterkede polymere ledninger og stålforsyningsledninger med liten diameter, som er innbyrdes atskilt i et større rør av forsterket polymer. Etter hvert som undervannsutstyrets arbeidstrykk øker, øker også forsyningstrykket og injeksjonstrykket.

[0028] Figur 2 viser et eksempel på et ressursutvinningssystem 10, som kan inkludere en brønn 12, et “juletre” 26 (i det følgende et “tre”), et kjemikalieinjeksjonsstyringssystem (C.I.M.S - Chemical Injection Management System) 28 og en ventilholder 30. Det illustrerte ressursutvinningssystemet 10 kan være innrettet for å trekke ut hydrokarboner (f.eks. olje og/eller naturgass). Når det monteres, kan treet 26 bli koblet til brønnen 12 og inkludere en rekke forskjellige ventiler, forbindelsesstykker og kontroller for å drifte brønnen 12. Kjemikalieinjeksjonsstyringssystemet 28 kan bli koblet til treet 26 via ventilholderen 30. Treet 26 kan muliggjøre fluidkommunikasjon mellom kjemikalieinjeksjonsstyringssystemet 28 og brønnen 12. Som vil bli forklart nedenfor kan kjemikalieinjeksjonsstyringssystemet 28 være innrettet for å regulere strømningen av et kjemikalie gjennom treet 26 og inn i brønnen 12 ved å anvende en strømningsregulator 32.

[0029] Figur 3 er et perspektivriss av kjemikalieinjeksjonsstyringssystemet 28, sammenstilt med ventilholderen 30. Som illustrert kan kjemikalieinjeksjonsstyringssystemet 28 innbefatte strømningsregulatoren 32, et hus 36, et tregrensesnitt 38, en kile 52 og et ROV-(Remotely Operated Vehicle)-grensesnitt 40.

Huset 36 kan innbefatte en ytre endeplate 42, en sidevegg 44, et håndtak 46 og en indre endeplate. Sideveggen 44 og endeplatene 42 kan være laget av et tilnærmet ubøyelig, korrosjonsbestandig materiale og kan i alminnelighet definere et rett sylindrisk volum med en sirkulær bunn. Håndtaket 46 kan være festet (for eksempel sveiset) til sideveggen 44 og kan ha en U-form. Tre-grensesnittet 38 muliggjør tilkobling av kjemikalieinjeksjonsstyringssystemet 28 til treet 26 via komplementære komponenter på ventilholderen 30.

[0030] Det illustrerte ROV-grensesnittet 40 kan inkludere åpninger 66, et trompetformet grep 68, slisser 70 og 72 og et momentverktøy-grensesnitt 74. I noen utførelsesformer kan ROV-grensesnittet 40 være et API 17D klasse 4 ROV-grensesnitt. ROV-grensesnittet 40 kan festes til den ytre endeplaten 42. Momentverktøy-grensesnittet 74, som kan være innrettet for å kobles til et momentverktøy på en ROV, kan være plassert inne i det trompetformede grepet 68 og hovedsakelig symmetrisk mellom slissene 70 og 72. Momentverktøy-grensesnittet 74 kan være koblet til en intern drivmekanisme for å utføre kommandoene fra ROV'en.

[0031] Ventilholderen 30 kan innbefatte et fluidinnløp 82, et fluidutløp 84, en elektrisk forbindelse 86, en monteringsflens 88, et kilespor 90, støtteflenser 92, en ytre flens 94, en ventilåpning 96, en ventilplate 98 og platestøtter 100. Fluidinnløpet 82 kan være en fluidsteømningsvei, et rør eller en kanal som står i fluidkommunikasjon med en fluidkilde, så som en tilførsel av en væske som skal injiseres, og fluidutløpet 84 kan være en fluidstrømningsvei, et rør eller en kanal som står i fluidkommunikasjon med brønnen 12. Den elektriske forbindelsen 86 kan være koblet til en kraftkilde, en brukerinnmatingsanordning, en fremvisningsanordning og/eller en systemstyringsenhet. Monteringsflensen 88 kan være utformet for å koble ventilholderen 30 til treet 26. Kilesporet 90 og ventilplaten 98 kan være innrettet for i det minste omtrentlig å linjeføre kjemikalieinjeksjonsstyringssystemet 28 med ventilholderen 30 under installasjon av kjemikalieinjeksjonsstyringssystemet 28. Spesifikt kan ventilplaten 98 være innrettet for å understøtte kjemikalieinjeksjonsstyringssystemet 28 mens det glir inn i ventilåpningen 96, og kilen 52 kan være innrettet for å gli inn i kilesporet 90 for rotasjonsmessig å posisjonere kjemikalieinjeksjonsstyringssystemet 28.

[0032] Figur 4 er et blokkdiagram av en utførelsesform av strømningsregulatoren 32 i figur 3 med en ultralyd-strømningsmåler for lav strømning 120. Som vil bli beskrevet i detalj nedenfor kan strømningsmåleren 120 innbefatte et akustisk isolerende system og et trykkbalanseringssystem innrettet for å forbedre ytelsen og funksjonsevnen til strømningsmåleren 120 over et større område av trykk og strømningsrater. I tillegg til strømningsmåleren 120 innbefatter strømningsregulatoren en styringsenhet 122, en ventildriver 124 og en ventil 126. Som vil bli beskrevet nedenfor kan strømningsregulatoren 32 være innrettet for å regulere eller styre en strømningsparameter, så som en volumstrømningsrate, en massestrømningsrate, et volum og/eller en masse av fluid som strømmer til eller fra brønnen 12. Strømningsmåleren 120 kan inkludere et fluidinnløp 128, et fluidutløp 130 og en målesignallinje 132. Målesignallinjen 132 forsyner signaldata til styringsenheten 122 for behandling.

[0033] Styringsenheten 122 kan inkludere en prosessor 134 og minne 136. Styringsenheten 122 kan være innrettet for å bestemme en volumstrømningsrate, en massestrømningsrate, et volum, eller en masse basert på et signal fra strømningsmåleren 120. Styringsenheten 122 kan også være innrettet for å regulere eller styre én eller flere av disse parametrene basert på signalet fra strømningsmåleren 120 ved å gi signal til ventildriveren 124 om å justere ventilen 126. For dette formål kan styringsenheten 122 inkludere programvare og/eller kretser innrettet for å kjøre en styrerutine. I noen utførelsesformer kan styrerutinen og/eller data basert på et signal fra strømningsmåleren 120 lagres i minne 136 eller et annet datamaskinlesbart medium.

[0034] Den illustrerte ventildriveren 124 kan innbefatte en motor 138, en girboks 140, og en styresignallinje 142 til styringsenheten 122. I drift kan styringsenheten 122 utøve tilbakemeldingsstyring av fluidstrømning. Styringsenheten 122 kan sende et styresignal 142 til ventildriveren 124. Innholdet i styresignalet 142 kan bestemmes av, eller baseres på, en sammenlikning mellom en strømningsparameter (f.eks. en volumstrømningsrate, en massestrømningsrate, et volum eller en masse) målt av strømningsmåleren 120 og en ønsket verdi for strømningsparameteren. Dersom for eksempel styringsenheten 122 fastslår at strømningsraten gjennom strømningsregulatoren 32 er lavere enn en ønsket strømningsrate, kan styringsenheten 122 gi signal 142 til ventildriveren 124 om å åpne ventilen 126 en lengde. Som reaksjon på dette kan motoren 138 drive girkassen 140, og girkassen 140 kan omdanne rotasjonsbevegelse fra motoren 138 til rettlinjet forflytning av ventilen 126, eller rotasjon av ventilen 126. Som et resultat kan, i noen utførelsesformer, strømningsraten gjennom ventilen 126 øke etter hvert som ventilen åpner. Alternativt, dersom styringsenheten 122 slår fast at strømningsraten (eller en annen strømningsparameter) gjennom strømningsregulatoren 32 er større enn en ønsket strømningsrate (eller en annen strømningsparameter), kan styringsenheten 122 gi signal 142 til ventildriveren 124 om å lukke ventilen 126 en lengde, og med det potensielt redusere strømningsraten. Med andre ord kan styringsenheten 122 gi signal til ventildriveren 124 om å åpne eller lukke ventilen 126 en lengde basert på en strømningsparameter avfølt av strømningsmåleren 120.

[0035] Figur 5 er et perspektivistisk tverrsnittsriss av en utførelsesform av en ultralyd-strømningsmåler for lav strømning 120. Strømningsmåleren 120 innbefatter et hus 160, et ultralydmålesystem 162, et akustisk isolasjonssystem 164 og et trykkbalanseringssystem 166. Som vil bli beskrevet i detalj nedenfor definerer huset 160 et kammer 213 som omgir en kanal 218, hvor kammeret 213 inneholder ultralyd-målesystemet 162, det akustiske isolasjonssystemet 164 og trykkbalanseringssystemet 166. I den illustrerte utførelsesformen inkluderer huset 160 et deksel 170 som et koblet til en legemeandel 172. Dekselet 170 har et midtparti 174 med en forside 176 og en bakside 178. En sirkulær utspringer 179 rager ut fra forsiden 176 til en endeflate 180. Dekselets 170 bakside 178 har tilsvarende en sirkulær utspringer 182, som har en sideflate 184 og en endeflate 186.

[0036] Dekselet 170 kan ha flere åpninger. For eksempel har dekselet 170 flere bolthuller 188, pakningsåpninger 190 og en fluidgjennomgang 192. Bolthullene 188 mottar bolter 194, mens pakningsåpningene mottar pakninger 196 (f.eks. ringformede pakninger eller tetninger). I de foreliggende utførelsesformene befinner pakningsåpningene 190 og pakningene 196 seg på baksiden 178 av dekselet 170 og sideflaten 184 av den sirkulære utspringeren 182. Disse pakningene 196 danner en fluidtett forsegling mellom dekselet 170 og legemet 172. Fluidgjennomgangen 192 strekker seg mellom overflaten 180 av den sirkulære utspringeren 179 og overflaten 186 av den sirkulære utspringeren 182. Dette gjør at fluid kan strømme gjennom dekselet 170, f.eks. fluidstrømning som måles av strømningsmåleren 120.

[0037] Legemet 172 definerer en forside 198, en bakside 200, en strømningsmåleråpning 202 og en sirkulær utspringer 204 som rager ut fra forsiden 198. Strømningsmåleråpningen 202 har en diameter 206, en innvendig overflate 208 og en vegg 210. Baksiden 200 har videre bolthuller 212. Dekselet 170 festes til legemet 172 ved å sette inn den sirkulære utspringeren 182 i strømningsmåleråpningen 202. Som nevnt over definerer strømningsmåleråpningen 202 en diameter 206, som er større enn eller lik den sirkulære utspringeren 182.

Utspringeren 182 glir inn i åpningen 202 inntil baksiden 178 av dekselet 170 går i kontakt med baksiden 200 av legemet 172. Dekselet 170 kan da bli rotert i periferiretningen om legemet 172 inntil bolthullene 188 linjeføres med bolthullene 212. Boltene 194 står inn i hullene 188, 212 og skrur fast dekselet 170 til legemet 172. Som forklart over er pakningene 196 sammenpresset mellom de to baksidene 178 og 200, og mellom den innvendige overflaten 208 og overflaten 184 og skaper med det en fluidtett forsegling mellom dekselet 170 og legemet 172. Innfestingen av dekselet 170 på legemet 172 skaper et strømningsmålerkammer/statisk fluidkammer 213 som inneholder ultralyd-målesystemet 162, det akustiske isolasjonssystemet 164 og trykkbalanseringssystemet 166.

[0038] Ultralyd-strømningsmåleren 120 innbefatter en gjennomgang 161 definert av gjennomgangen 192 i dekselet 170, en gjennomgang 214 i legemet 172 og en kanal 218 som strekker seg gjennom kammeret 213 mellom gjennomgangene 192 og 214. Ultralyd-målesystemet 162 måler parametere, f.eks. en strømningsrate, langs gjennomgangen 161. Gjennomgangen 214 strekker seg mellom overflaten 216 av utspringeren 204 og veggen 210. På den måten kan fluid komme inn i strømningsmåleren 120 gjennom gjennomgangen 214, strømme gjennom legemet 172 inn i kammeret 213, strømme gjennom kanalen 218 til gjennomgangen 192 og så gå ut gjennom gjennomgangen 192 i dekselet 170.

[0039] Mens fluidet passerer gjennom strømningsmåleren 120 måler ultralydmålesystemet 162 dets strømningsrate. Ultralyd-målesystemet 162 innbefatter kanalen 218, ultralyd-transduserene 220 og 222 og styringsenheten 122. Som illustrert er transduserene 220 og 222 ringformede. I andre utførelsesformer kan transduserene 220 og 222 variere i form, f.eks. flat, kvadratisk, oval etc.

Transduserene 220 og 222 måler fluidet som kommer inn i strømningsmåleren 120 og går gjennom kanalen 218. Som illustrert er ultralyd-transduserene 220 og 222 anordnet rundt kanalen 218 i en aksial avstand 224 fra hverandre. Ultralydtransduserene 220 og 222 måler strømningshastigheter ved raskt å sende ut og motta ultralydbølger som forplanter seg gjennom fluidet i kanalen 218. For eksempel kan oppstrømstransduseren 222 sende ultralydbølger gjennom fluidet som strømmer i kanalen 218 til nedstrømstransduseren 220. Styringsenheten 122 innhenter utsendingstidspunktene ved oppstrømstransduseren 222 og mottakstidspunktene ved nedstrømstransduseren 220 gjennom ledninger 226. Styringsenheten 122 regner så ut ultralydbølgens hastighet i fluidet med bruk av avstanden 224 og tiden mellom utsending og mottak. Ultralydbølgens hastighet blir så sammenliknet med den kjente hastigheten til ultralydbølger i det samme fluidet over den samme avstanden mens fluidet er stillestående. Forskjellene i bølgehastighet bestemmer hvor fort fluidet beveger seg i kanalen 218, dvs. at jo høyere fluidhastighet i kanalen 218, jo kortere tid tar det ultralydbølgene å forplante seg fra oppstrømstransduseren 222 til nedstrømstransduseren 220. Tilsvarende er det slik at jo høyere fluidhastighet, jo lengre tid vil det ta ultralydbølgene å forplante seg fra den utsendende nedstrømstransduseren 220 til den mottakende oppstrømstransduseren 222. Når fluidhastigheten er kjent, kan styringsenheten 122 beregne strømningsraten ved å multiplisere fluidhastigheten med πd<2>/4 (dvs. kanalens areal), hvor “d” er lik diameteren 228 til kanalen 218. Med denne informasjonen kan strømningsregulatoren 32 øke, redusere eller opprettholde strømningsraten av kjemikaliefluidet, f.eks. gjennom betjening av ventilen 126 (som illustrert i figur 4). I noen utførelsesformer kan begge transduserene 220 og 222 både sende ut og motta ultralydbølger, som styringsenheten 122 kan anvende for å bestemme fluidhastighet i røret. Sammenlikningen av de to hastighetene kan tjenlig gi økt nøyaktighet i fluidhastighetsberegningen.

[0040] Som nevnt over kan strømningsmåleren 120 innbefatte et akustisk isolerende system 164. Det akustisk isolerende systemet 164 er innrettet for å blokkere for akustisk støy og kommunikasjon utenfor fluidet i kanalen 218, og med det sikre at transduserene 220 og 222 kun kommuniserer gjennom fluidet i kanalen 218 uten forstyrrelse. Denne akustiske isolasjonen muliggjør mer nøyaktig avføling av fluidstrømningsraten inne i kanalen 218. For eksempel kan det akustiske isolasjonssystemet 164 muliggjøre nøyaktig måling av strømningsrater som er så lave som 0,03 liter/time (f.eks. mindre enn 0,05; 1; 2; 3; 4; 5; 10; 15 eller 20 liter/time), og så høye som 120 liter/time. I den foreliggende utførelsesformen kan det akustiske isolasjonssystemet 164 anvende polyetereterketon (PEEK) for å blokkere og/eller absorbere akustisk støy, interferens og ultralydbølger generert av transduserene 220 og 222 utenfor fluidet i kanalen 218. Andre utførelsesformer kan anvende et annet materiale for å blokkere og/eller absorbere ultralydbølgeenergi, akustisk støy eller interferens. For eksempel kan det akustiske isolasjonssystemet 164 kapsle inn transduserene 220 og 222 med isolerende strukturer 230 (f.eks. akustisk dempende strukturer). Som illustrert er de isolerende strukturene 230 ringformede, men de kan også ha andre fasonger, f.eks. kvadratiske, irregulære, ovale, rektangulære etc. Videre kan disse isolerende strukturene 230 være laget av et akustisk dempende materiale, så som PEEK, en elastomer, en polymer, et skum eller en kombinasjon av dette. Disse PEEK-ringene 230 absorberer ultralydbølger generert av deres respektive transduser 220 eller 222, og bølger generert av den motstående transduseren 220 eller 222 utenfor fluidet i kanalen 218. For eksempel kan PEEK-ringene 230 absorbere ultralydbølgeenergi overført gjennom fluid i kammeret 213, og gjennom veggen 219 i kanalen 218. For eksempel absorberer PEEK-ringen 230 som dekker transduseren 220 bølger generert av transduseren 220 og av transduseren 222 utenfor kanalen 218, samtidig som den lar transduseren 220 sende ut og motta ultralydbølgeenergi ved en grense 221 mot kanalen 218. Tilsvarende absorberer ringen 230 som dekker transduseren 222 bølger generert av transduseren 222 og av transduseren 220 utenfor kanalen 218, samtidig som den lar transduseren sende ut og motta ultralydbølgeenergi ved en grense 223 mot kanalen 218.

[0041] I tillegg til PEEK-ringene 230 kan det akustiske isolasjonssystemet 164 innbefatte en tredje akustisk isolerende struktur 232 (f.eks. en akustisk dempende struktur) for å absorbere akustisk støy, interferens og ultralydbølger generert av transduserene 220 og 222 utenfor kanalen 218. For eksempel kan den tredje akustisk isolerende strukturen 232 absorbere akustisk støy, interferens og ultralydbølger som går gjennom veggen 219 i kanalen 218. Ultralydbølgene som går gjennom kanalveggen 219 kan forplante seg med en annen hastighet enn ultralydbølgene som går gjennom fluidet, og den akustisk isolerende strukturen 232 absorber derfor denne energien for å bedre målenøyaktigheten. Den akustisk isolerende strukturen 232 er derfor anordnet aksialt mellom transduserene 220 og 222. Som illustrert ligger den akustisk isolerende strukturen 232 langs kanalen 218 og omgir denne, samtidig som den også innbefatter en kanalavbrytelse eller ringformet blokkering 233 aksialt mellom andeler av kanalen 218. I den illustrerte utførelsesformen innbefatter systemet 164 en frittstående tredje ring 232, mens andre utførelsesformer kan inkludere andre utforminger av den isolerende strukturen 232, f.eks. kvadratiske, ovale, rektangulære, irregulære etc. Videre kan systemet 164 innbefatte 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 eller flere isolerende strukturer 232 mellom transduserene 220 og 222. I tillegg kan hver av disse strukturene 232 variere i tykkelse og/eller type akustisk materiale.

[0042] Endelig kan strømningsmåleren 120 innbefatte et trykkbalanseringssystem 166 som beskytter transduserene 220 og 222 i høytrykksomgivelser. I noen utførelsesformer kan trykkene variere mellom omtrent 0 og 3447,4 bar, mens strømningsratene kan variere mellom omtrent 0,01 og 1000 liter/time. For eksempel kan strømningsmåleren være innrettet for å måle små strømningsrater lavere enn omtrent 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1; 2; 3; 4; 5; 10; 15; 20 eller 25 liter/time, mens den opererer under trykk opp til eller høyere enn 344,8 bar, 689,5 bar, 1034,2 bar, 1379,0 bar, 1723,7 bar, 2068,4 bar, 2757,9 bar eller 3447,4 bar. Trykkbalanseringssystemet 166 innbefatter kammeret 213, kanalen 218 og den elektriske koblingspluggen 234. Som illustrert har kanalen 218 en vegg 219 som omgir en gjennomgang 235 som strekker seg gjennom kammeret 213 fra en første ende 236 til en andre ende 238. Den første enden 236 er forbundet med gjennomgangen 192 i dekselet 170. Den andre enden 239 strekker seg inn i en forsenkning 240 i veggen 210 til legemeandelen 172. Den første enden 236 er forseglet i forhold til gjennomgangen 192, mens den andre enden 238 ikke er forseglet til gjennomgangen 214. I stedet er det en aksial spalte 242 mellom den andre enden 238 og gjennomgangen 214. I tillegg definerer forsenkningen 240 en diameter 244 som er større enn kanaldiameteren 228, og skaper med det en ringformet spalte 246. Kombinasjonen av spaltene 242 og 246 etablerer en fluidforbindelse 247 mellom kammeret 213, kanalen 218 og gjennomgangen 214. Denne fluidforbindelsen 247 mellom fluidet i kanalen 218 og kammeret 213 muliggjør utlikning av trykk.

[0043] Uten trykkutlikning kan kanalen presses sammen eller utvide seg i en slik grad at transduserene 220 og 222 ødelegges eller mister sin forbindelse med kanalen 218. Dersom for eksempel trykket i kanalen 218 overstiger trykket inne i kammeret 213, kan kanalveggen 219 utvide seg diametrisk. Tilsvarende, dersom trykket i kammeret 213 overstiger trykket i kanalen 218, kan veggen 219 bli presset sammen diametrisk. Sammenpressingen og utvidelsen av kanalveggen 219 kan føre til at transduserene 220, 222 ødelegges eller skilles fra kanalen 218, noe som hindrer korrekt overføring og mottak av ultralydbølger som forplanter seg gjennom fluidet i kanalen 218. Fluidforbindelsen 247 gjør således at fluidet trykkbalanseres mellom kammeret 213 og kanalen 218 og øker med driftsgrensene til strømningsmåleren 120 til høyere trykk, f.eks. over 689,5 bar, 1034,2 bar, 1379,0 bar, 1723,7 bar, 2068,4 bar, 2757,9 bar eller 3447,4 bar.

[0044] Den elektriske koblingspluggen 234 opprettholder kommunikasjon mellom ultralyd-målesystemet 162 og styringsenheten 122. Nærmere bestemt muliggjør den elektriske koblingspluggen 234 elektrisk kommunikasjon mellom transduserene 220 og 222, samtidig som den opprettholder trykk og en fluidtett forsegling. For eksempel kan den elektriske koblingspluggen 234 sitte inne i og være festet til en gjennomgang 248 inne i legemet 172. For eksempel kan pluggen 234 være skrudd med gjenger, sveiset eller presspasset inn i kanalen 248.

Pluggen 234 kan holde fluid inne i kammeret 213 uten lekkasje ved trykk høyere enn 689,5 bar, 1034,2 bar, 1379,0 bar, 1723,7 bar, 2068,4 bar, 2757,9 bar eller 3447,4 bar.

[0045] Den elektriske koblingspluggen 234 har en legemeandel 250 (f.eks. en elektrisk isolerende legemeandel) og elektrisk ledende andeler 252 (f.eks. ledninger) anordnet i åpninger 254 og 256. Disse elektrisk ledende andelene 252 er koblet til ledninger 226 fra transduserene 220 og 222 og ledninger 258 fra styringsenheten 122. Ledningene 226 og 258 og de elektrisk ledende andelene 252 lar elektriske signaler gå fra transduserene 220 og 222 inne i strømningsmåleren 120 til den utenforliggende styringsenheten 122, samtidig som legemeandelen 250 opprettholder en forsegling av kammeret 213. På den måten muliggjør de tre systemene, dvs. ultralyd-målesystemet 162, det akustiske isolasjonssystemet 164 og trykkbalanseringssystemet 166, nøyaktig måling ved lave strømningsrater i et høytrykksmiljø.

[0046] Figur 6 er et perspektivistisk tverrsnittsriss av en utførelsesform av en ultralyd-strømningsmåler for lav strømning 120. Tilsvarende strømningsmåleren 120 i figur 5 innbefatter strømningsmåleren 120 i figur 6 et hus 270, et ultralyd målesystem 272, et akustisk isolasjonssystem 274 og et trykkbalanseringssystem 276. I den illustrerte utførelsesformen inkluderer huset 270 et deksel 278 som er koblet til en legemeandel 280. Dekselet 278 er koblet til legemet 280 via bolter 282. Som illustrert inkluderer dekselet 278 og legemeandelen 282 en gjennomgang som lar fluid passere gjennom strømningsmåleren 120. Spesifikt inkluderer dekselet 278 en utgang 284 mens legemet 280 inkluderer en inngang 286, eller omvendt. Gjennomgangene 284 og 286 er forbundet med et kammer 288 inne i huset 270.

[0047] Ultralyd-målesystemet 272 befinner seg inne i kammeret 288, og måler som angitt over strømningsraten av fluid gjennom strømningsmåleren 120.

Ultralyd-strømningsmålersystemet 272 innbefatter en oppstrømstransduser 290 og en nedstrømstransduser 292 (eller omvendt) som er festet til en kanalvegg 295 i en kanal 294. Ultralyd-transduserene 290 og 292 kan sende ut eller motta ultralydbølger til/fra den motstående transduseren gjennom fluidet som strømmer i kanalen 294. Styringsenheten 122 mottar utsendings- og mottakstidspunktene for ultralydbølgene fra transduserene 290 og 292 gjennom elektriske forbindelser 296 og bestemmer så deres hastighet ved hjelp av en avstand 298 mellom transduserene 290 og 292. Som angitt over er det slik at jo fortere et fluid beveger seg i kanalen 294, jo raskere vil en bølge forplante seg fra oppstrømstransduseren 290 til nedstrømstransduseren 292. Likeledes vil et hurtigstrømmende fluid sakke en bølge som forplanter seg mot strømmen fra nedstrømstransduseren 292 til oppstrømstransduseren 290. Med denne informasjonen er styringsenheten 122 i stand til å bestemme strømningsraten av fluidet ved å sammenlikne hastigheten til bølgen i strømningsmåleren med en kjent hastighet for bølgen i et stillestående fluid.

[0048] Som nevnt over innbefatter strømningsmåleren 120 et akustisk isolasjonssystem 274. Det akustiske isolasjonssystemet 274 er innrettet for å blokkere for akustisk støy og kommunikasjon utenfor fluidet i kanalen 294, og med det sikre at transduserene 290 og 292 kun kommuniserer med hverandre gjennom fluidet i kanalen 294. Denne akustiske isolasjonen muliggjør mer nøyaktig avføling av fluidstrømningsraten inne i kanalen 294. For eksempel kan det akustiske isolasjonssystemet 274 tjenlig muliggjøre nøyaktig måling av strømningsrater så lave som 0,03 liter/time (f.eks. mindre enn 0,05; 1; 2; 3; 4; 5; 10; 15 eller 20 liter/time), og så høye som 120 liter/time. I den foreliggende utførelsesformen dekker det akustiske isolasjonssystemet 274 kanalen 294 og transduserene 290 og 292 med et akustisk dempende materiale, f.eks. et PEEK-skall 297. PEEK-skallet 297 kan blokkere for og/eller dempe akustisk støy, interferens eller ultralydbølger i kammeret 288, og med det betydelig redusere interferens med transduserene 290 og 292. Med andre ord kan PEEK-skallet 297 blokkere for eller dempe alle andre akustiske bølger enn den ønskede overføringen av ultralydbølger gjennom fluidet i kanalen 294 mellom transduserene 290 og 292. Videre kan PEEK-materialet i skallet 297 også tjene som en beskyttelsessperre eller et kjemikaliebestandig belegg, som kan beskytte transduserene 290 og 292 mot korrosjon som følge av kjemikalier i kammeret 288. PEEK-skallet 297 kan således samtidig både dempe akustikk og beskytte transduserene 290 og 292 mot kjemikalier. PEEK-skallet 297 kan også dempe eller absorbere ultralydenergi som kan forplante seg i kanalveggen 295 (dvs. bølger som forplanter seg med en annen hastighet i kanalveggen 295 i forhold til bølger som forplanter seg gjennom fluidet i kanalen 294). Følgelig lar PEEK-skallet 297 som omgir kanalen 294 og transduserene 290 og 292 det akustiske isolasjonssystemet 274 beskytte kanalen 294, samtidig som det absorberer bølger som ikke forplanter seg gjennom fluidet i kanalen 294.

[0049] Strømningsmåleren 120 innbefatter også trykkbalanseringssystemet 276. Trykkbalanseringssystemet 276 inkluderer kammeret 288, kanalen 294 og den elektriske koblingspluggen 300. Trykkbalanseringssystemet 276 setter ultralydmålesystemet 274 i stand til å operere innenfor trykkområder mellom omtrent 0 og 3447,4 bar, mens strømningsratene kan variere mellom omtrent 0,01 og 1000 liter/time. For eksempel kan strømningsmåleren være innrettet for å måle små strømningsrater lavere enn omtrent 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1; 2; 3; 4; 5; 10; 15; 20 eller 25 liter/time, mens den opererer under trykk opp til eller over 344,8 bar, 689,5 bar, 1034,2 bar, 1379,0 bar, 1723,7 bar, 2068,4 bar, 2757,9 bar eller 3447,4 bar.

[0050] Som illustrert strekker kanalen 294 seg gjennom kammeret 288 fra en første ende 302, som er forbundet med kanalen 284, til en andre ende 304. Den andre enden 304 sitter i en forsenkning 306 dannet i en vegg 308 i kammeret 288. Til forskjell fra den første enden 302, som er forbundet med kanalen 284, er ikke den andre enden 304 forbundet med gjennomgangen 286. I stedet er det en spalte 310 mellom den andre enden 304 og gjennomgangen 286. I tillegg definerer forsenkningen 306 en diameter 312 som er større enn en diameter 313 til den PEEK-dekkede kanalen 294. Denne avstanden skaper en andre spalte 314. Kombinasjonen av de første og andre spaltene 310, 314 etablerer en fluidforbindelse 315 mellom kammeret 288, kanalen 294 og gjennomgangen 286.

Denne fluidforbindelsen 315 muliggjør utlikning av trykk mellom fluidet i kanalen 294 og kammeret 288. Trykkutlikningen begrenser eller hindrer sammenpressing og utvidelse av kanalen 294 som kan ødelegge transduserene 290 og 292 eller gjøre at de mister sin forbindelse med kanalen 294. Endelig, som angitt over, innbefatter trykkbalanseringssystemet 276 den elektriske koblingspluggen 300. Den elektriske koblingspluggen 300 muliggjør elektrisk kommunikasjon mellom transduserene 290 og 292, samtidig som den opprettholder en trykk- og fluidtett forsegling. Som illustrert kan den elektriske koblingspluggen 300 sitte inne i og være festet til en gjennomgang 316 i legemet 280. Spesielt muliggjør pluggen 300 elektrisk kommunikasjon mellom transduserene 290 og 292 og med styringsenheten 122, samtidig som den tåler trykk på opp til eller over omtrent 344,8 bar, 689,5 bar, 1034,2 bar, 1379,0 bar, 1723,7 bar, 2068,4 bar, 2757,9 bar eller 3447,4 bar.

[0051] Figur 7 er et lengdesnitt gjennom en utførelsesform av en ultralydstrømningsmåler for lav strømning 120 med en trykkutlikningsmekanisme 340. For eksempel kan trykkutlikningsmekanismen 340 inkludere en belg, så som en utstrekkbar og sammenpressbar belg. Som et ytterligere eksempel kan trykkutlikningsmekanismen 340 inkludere en belg, en ballong, en membran, en stempel/sylinder-enhet, gelplugger eller en hvilken som helst kombinasjon av dette. For eksempel kan belgen, ballongen eller membranen være laget av et ekspanderbart/komprimerbart materiale, så som en elastomer. Tilsvarende strømningsmåleren 120 i figur 5 innbefatter strømningsmåleren 120 i figur 7 et hus 342, et ultralyd målesystem 344, et akustisk isolasjonssystem 346 og et trykkbalanseringssystem 348. I den illustrerte utførelsesformen inkluderer huset 342 et deksel 350 som er koblet til en legemeandel 352. Sammen avgrenser dekselet 350 og legemeandelen 352 et kammer 353. Som illustrert definerer hver av dekselet 350 og legemeandelen 352 en gjennomgang som lar fluid passere gjennom strømningsmåleren 120. Spesifikt definerer dekselet 350 en utgang 354 mens legemet 352 definerer en inngang 356, eller omvendt. Gjennomgangene 354 og 356 er forbundet med en kanal 358 ved respektive første og andre ender 360 og 362 av en kanalvegg 359.

[0052] Som illustrert innbefatter ultralyd-målesystemet 344 transdusere 364 og 366, elektriske ledninger 368 og styringsenheten 122. Ultralyd-transduserene 364 og 366 kan sende ut eller motta ultralydbølger til/fra den motstående transduseren gjennom fluidet som strømmer i kanalen 358. Styringsenheten 122 mottar utsendings- og mottakstidspunktene for ultralydbølgene fra transduserene 364 og 366 gjennom de elektriske ledningene 368, som den så bruker til å regne ut fluidhastigheten i kanalen 358. Som angitt over er det slik at jo fortere et fluid strømmer i kanalen 358, jo raskere vil en bølge forplante seg fra oppstrømstransduseren 366 til nedstrømstransduseren 364. Likeledes vil et hurtigstrømmende fluid sakke en bølge som forplanter seg mot strømmen fra nedstrømstransduseren 364 til oppstrømstransduseren 366. Med denne informasjonen er styringsenheten 122 i stand til å bestemme strømningsraten av fluidet ved å sammenlikne hastigheten til bølgen i strømningsmåleren med en kjent hastighet for bølgen i et stillestående fluid.

[0053] Som illustrert innbefatter strømningsmåleren 120 det akustiske isolasjonssystemet 346. Det akustiske isolasjonssystemet 346 anvender PEEK-ringer 370 for å hindre transduserene 364 og 366 i å kommunisere med hverandre bortsett fra gjennom fluidet som strømmer i kanalen 358. For eksempel kan det akustiske isolasjonssystemet 346 tjenlig muliggjøre nøyaktig måling av strømningsrater så lave som 0,03 liter/time (f.eks.0,05; 1; 2; 3; 4; 5; 10; 15 eller 20 liter/time), og så høye som 120 liter/time. I den foreliggende utførelsesformen innbefatter det akustiske isolasjonssystemet 346 en tredje PEEK-ring 372 for å absorbere ultralydbølger generert av transduseren 364 og 366. Ringen 372 er anordnet aksialt mellom transduserene 364 og 366, slik at den absorberer ultralydbølgeenergi som forplanter seg gjennom kanalveggen 359. Selv om de foreliggende utførelsesformene illustrerer én enkelt tredje ring 372, kan det i andre utførelsesformer være flere ringer mellom transduserene 364 og 366. For eksempel kan det være 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 eller 10 ringer mellom transduserene 364 og 366. Videre kan hver av disse ringene variere i tykkelse og eller type absorberende materiale i forhold til de andre ringene. I den foreliggende utførelsesformen kan trykkutlikningsmekanismen 340 (f.eks. en belg) la et andre fluid fylle kammeret 353 som omgir kanalen 358 slik at det andre fluidet er isolert fra det første fluidet som strømmer gjennom kanalen 350. Det andre fluidet kan velges spesifikt basert på akustiske dempningsegenskaper; f.eks. kan det andre fluidet være en beskyttende væske som ikke vil korrodere huset 342, PEEK-ringene 370 og 372 eller på annen måte virke uheldig inn på systemet. For eksempel kan det andre fluidet inkludere olje. I noen utførelsesformer kan det andre fluidet hensiktsmessig inkludere finpartikler som fremmer akustisk dempning (f.eks. sand, perler, skum etc.).

[0054] Strømningsmåleren 120 kan også innbefatte trykkbalanseringssystemet 348. Trykkbalanseringssystemet 348 innbefatter kammeret 353, kanalen 358, trykkutlikningsmekanismen 340 (f.eks. en belg) og den elektriske koblingspluggen 374. Trykkbalanseringssystemet 348 gjør at ultralyd-målesystemet 344 kan operere i trykkområder fra omtrent 0 til 3447,4 bar, mens strømningsratene kan variere fra omtrent 0,01 til 1000 liter/time. For eksempel kan strømningsmåleren være innrettet for å måle små strømningsrater mindre enn omtrent 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1; 2; 3; 4; 5; 10; 15; 20 eller 25 liter/time, mens den opererer under trykk opp til eller over 344,8 bar, 689,5 bar, 1034,2 bar, 1379,0 bar, 1723,7 bar, 2068,4 bar, 2757,9 bar eller 3447,4 bar.

[0055] Som illustrert kan trykkutlikningsmekanismen 340 (f.eks. en belg) erstatte eller strekke seg rundt et parti 376 av kanalen 358. Trykkutlikningsmekanismen 340 (f.eks. en belg) kan være laget av metall, gummi, neopren, vinyl, silikon eller et annet materiale som utvider seg og trekker seg sammen som reaksjon på trykkendringer. Utvidelsen og sammentrekkingen av trykkutlikningsmekanismen 340 (f.eks. en belg) muliggjør tjenlig trykkutlikning, samtidig som det lar et andre fluid fylle kammeret 353. For eksempel kan kanalen 358 inkludere perforeringer eller gjennomganger 378 i partiet 376 for å la fluid som strømmer gjennom kanalen 358 komme inn i trykkutlikningsmekanismen 340 (f.eks. en belg). Under en trykkøkning i kanalen 358 går fluidet således gjennom gjennomgangene 378 og inn i trykkutlikningsmekanismen 340 (f.eks. en belg), og forårsaker med det utvidelse av trykkutlikningsmekanismen 340 (f.eks. en belg) for trykkutlikning med kammeret 353. Likeledes, under en trykksenkning i kanalen 358, trekker trykkutlikningsmekanismen 340 (f.eks. en belg) seg sammen og driver fluid gjennom gjennomgangene 378 i partiet 376 og inn i kanalen 358, og muliggjør med det trykkutlikning ved at trykkutlikningsmekanismen 340 (f.eks. en belg) utvider seg og trekker seg sammen som reaksjon på trykkendringer, og kanalen 358 utsettes derfor ikke for nevneverdige belastninger (dvs. at kanalen 358 ikke utvider seg eller trekker seg sammen). Som forklart over kan utvidelse og sammentrekking av kanalen 358 ødelegge eller løsgjøre sammenkoblingen av transduserene 366 og 368, noe som kan hindre eller begrense nøyaktig måling. Endelig innbefatter trykkbalanseringssystemet 348 en elektrisk koblingsplugg 374. Den elektriske koblingspluggen 374 muliggjør elektrisk kommunikasjon mellom transduserene 364 og 366 og styringsenheten 122, samtidig som den opprettholder en fluidtett forsegling under betydelig trykk.

[0056] Figur 8 er et lengdesnitt gjennom en utførelsesform av en ultralydstrømningsmåler for lav strømning 120 med en PEEK-trykkutlikningsmekanisme 390 for trykkutlikning, akustisk dempning og korrosjonsbeskyttelse. I noen utførelsesformer kan trykkutlikningsmekanismen 390 inkludere en belg, en ballong, en membran, en stempel/sylinder-enhet, gelplugger eller en hvilken som helst kombinasjon av dette. Tilsvarende strømningsmåleren 120 i figur 7 innbefatter strømningsmåleren 120 i figur 8 et hus 392, et ultralyd målesystem 394, et akustisk isolasjonssystem 396 og en trykkbalanseringssystemet 398. I den illustrerte utførelsesformen inkluderer huset 392 et deksel 400 som er koblet til en legemeandel 402. Sammen avgrenser dekselet 400 og legemeandelen 402 et kammer 404. Som illustrert definerer hver av dekselet 400 og legemeandelen 402 en gjennomgang som lar fluid passere gjennom strømningsmåleren 120. Spesifikt definerer dekselet 400 en utgang 406 mens legemet 402 definerer en inngang 408, eller omvendt. Gjennomgangene 406 og 408 er forbundet med en kanal 410 ved respektive første og andre ender 412 og 414 av en kanalvegg 411.

[0057] Som illustrert innbefatter ultralyd-målesystemet 394 transdusere 416 og 418, elektriske ledninger 420 og styringsenheten 122. Ultralyd-transduserene 416 og 418 kan sende ut eller motta ultralyd bølger til/fra den motstående transduseren gjennom fluidet som strømmer i kanalen 410. Som forklart over anvender styringsenheten 122 utsending og mottak av ultralydbølgene mellom transduserene 416 og 418 for å regne ut strømningsraten av fluidet i kanalen 410.

[0058] Videre innbefatter strømningsmåleren 120 det akustiske isolasjonssystemet 396. Det akustiske isolasjonssystemet 396 anvender PEEK-ringer 422 og en PEEK-trykkutlikningsmekanisme 390 (f.eks. en belg) for å hindre transduserene 416 og 418 i å kommunisere med hverandre bortsett fra gjennom fluidet som strømmer i kanalen 410. For eksempel kapsler PEEK-ringene 422 inn transduserene 416 og 422 hindrer dem i å sende ut ultralydbølger gjennom fluidet i kammeret 404. Som illustrert kan PEEK-trykkutlikningsmekanismen 390 (f.eks. en belg) også være innlemmet aksialt mellom transduserene 416 og 422. PEEK-trykkutlikningsmekanismen 390 (f.eks. en belg) absorberer effektivt ultralydenergi som forplanter seg gjennom kanalveggen 411, og på den måten når kun ultralydbølger som forplanter seg i fluidet frem til transduserene 416 og 422. I noen utførelsesformer kan PEEK-trykkutlikningsmekanismen 390 (f.eks. en belg) la et andre fluid fylle kammeret 404 som omgir kanalen 410. Det andre fluidet kan være en olje, eller et annet fluid som ikke vil korrodere huset 392, PEEK-ringene/belgen 422/390 eller på annen måte virker uheldig inn på systemet. Det andre fluidet kan hensiktsmessig inkludere finpartikler som fremmer akustisk dempning (f.eks. sand, perler, skum etc.).

[0059] Strømningsmåleren 120 kan også innbefatte trykkbalanseringssystemet 398. Trykkbalanseringssystemet 398 inkluderer trykkutlikningsmekanismen 390 (f.eks. en belg), kammeret 404, kanalen 410 og den elektriske koblingspluggen 424. Trykkbalanseringssystemet 398 gjør at ultralyd-målesystemet 394 kan operere i trykkområder fra omtrent 0 til 3447,4 bar, mens strømningsratene kan variere fra omtrent 0,01 til 1000 liter/time. For eksempel kan strømningsmåleren være innrettet for å måle små strømningsrater lavere enn omtrent 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1; 2; 3; 4; 5; 10; 15; 20 eller 25 liter/time, mens den opererer under trykk opp til eller over 344,8 bar, 689,5 bar, 1034,2 bar, 1379,0 bar, 1723,7 bar, 2068,4 bar, 2757,9 bar eller 3447,4 bar.

[0060] Som illustrert kan kanalen 410 inneholde PEEK-trykkutlikningsmekanismen 390 (f.eks. en belg), som ersatter eller strekker seg rundt et parti 426 av kanalen 410. Trykkutlikningsmekanismen 390 (f.eks. en belg) muliggjør hensiktsmessig trykkutlikning ved at den utvider seg når trykket i fluidet som strømmer i kanalen 410 øker, og trekker seg sammen når trykket faller. For eksempel kan kanalen 410 ha én eller flere gjennomganger 428 dannet i partiet 426 innenfor trykkutlikningsmekanismen 390 (f.eks. en belg). Når kjemikaliefluidet som strømmer gjennom kanalen 410 gjennomgår en trykkøkning, strømmer fluidet ut av partiet 426 gjennom gjennomgangene 428 og inn i belgpartiet 390, og gjør at det utvider seg. Tilsvarende, dersom trykket i kjemikaliefluidet avtar i kanalen 410, forlater dette fluidet trykkutlikningsmekanismen 390 (f.eks. en belg) og går inn i kanalen 410, og muliggjør med det trykkutlikning. Utvidelsen og sammentrekningen av trykkutlikningsmekanismen 390 (f.eks. en belg) reduserer eller fjerner trykkdifferanser som kunne ha forårsaket utvidelse eller sammenpressing av kanalen 410. Som forklart over kan utvidelse og sammenpressing av kanalen 410 ødelegge eller løsgjøre sammenkoblingen av transduserene 416 og 418, noe som kan hindre eller begrense nøyaktig måling. Endelig, som angitt over, innbefatter trykkbalanseringssystemet 398 den elektriske koblingspluggen 424.

Den elektriske koblingspluggen 424 muliggjør elektrisk kommunikasjon mellom transduserene 416 og 418 og styringsenheten 122, samtidig som den opprettholder en fluidtett forsegling under trykk.

[0061] Figur 9 er et lengdesnitt gjennom en utførelsesform av en ultralydstrømningsmåler for lav strømning 120 med partikler 448 innrettet for å dempe akustisk støy. Tilsvarende strømningsmåleren 120 i figur 5 innbefatter strømningsmåleren 120 i figur 9 et hus 450, et ultralyd målesystem 452, et akustisk isolasjonssystem 454 og et trykkbalanseringssystem 456. I den illustrerte utførelsesformen definerer huset 450 gjennomganger som lar fluid passere gjennom strømningsmåleren 120, nærmere bestemt en utgang 458 og en inngang 460, eller omvendt. I tillegg definerer huset 450 et kammer 462 som inneholder ultralyd-målesystemet 452, det akustiske isolasjonssystemet 454 og trykkbalanseringssystemet 456.

[0062] Som illustrert innbefatter ultralyd-målesystemet 452 transdusere 464 og 466, elektriske ledninger 468 og styringsenheten 122. Ultralyd-transduserene 464 og 466 kan sende ut eller motta ultralydbølger til/fra den motstående transduseren gjennom fluidet som strømmer i kanalen 470. Som forklart over anvender styringsenheten 122 utsendingen og mottaket av ultralydbølgene mellom transduserene 464 og 466 for å regne ut strømningsraten av fluidet i kanalen 470.

[0063] Som illustrert innbefatter strømningsmåleren 120 det akustiske isolasjonssystemet 454. Det akustiske isolasjonssystemet 454 anvender PEEK-ringer 472 for å hindre transduserene 464 og 466 i å kommunisere med hverandre bortsett fra gjennom fluidet som strømmer i kanalen 470. For eksempel kan det akustiske isolasjonssystemet 454 muliggjøre nøyaktig måling av strømningsrater så lave som 0,03 liter/time (f.eks. lavere enn 0,05; 1; 2; 3; 4; 5; 10; 15 eller 20 liter/time), og så høye som 120 liter/time. I den foreliggende utførelsesformen innbefatter det akustiske isolasjonssystemet 454 en tredje PEEK-ring 474 for å absorbere ultralydbølgeenergi som forplanter seg gjennom kanalveggen 475. Selv om de foreliggende utførelsesformene illustrerer én enkelt tredje ring 474, kan det i andre utførelsesformer være flere ringer med tilsvarende eller varierende størrelse mellom transduserene 464 og 466. I tillegg til ringene 472 og 474 kan det akustiske isolasjonssystemet 454 inkludere partikler 448 inne i kammeret 462. Partiklene 448 kan absorbere akustisk støy som forplanter seg gjennom fluidet i kammeret 462, samtidig som de begrenser fluidbevegelse i kammeret 462, dvs. at begrensning av fluidbevegelse hindrer generering av akustisk støy. Partiklene kan også bøye av akustisk støy, dvs. hindre at bølgene forplanter seg langs en rett bane, noe som kan bidra til å blokkere akustikk. Partiklene 448 kan være laget av PEEK, gummi, neopren, vinyl, silikon eller andre substanser som er i stand til å absorbere akustisk støy og som tåler et kjemisk miljø. Videre kan partiklene 448 ha en rekke forskjellige fasonger og størrelser, f.eks. sirkulære, ovale, irregulære etc.

[0064] Strømningsmåleren 120 kan også innbefatte trykkbalanseringssystemet 456. Trykkbalanseringssystemet 456 inkluderer kammeret 462, kanalen 470 og den elektriske koblingspluggen 478. Trykkbalanseringssystemet 456 gjør at ultralyd-målesystemet 452 kan operere under trykk fra omtrent 0 til 3447,4 bar, mens strømningsratene kan variere fra omtrent 0,01 til 1000 liter/time. For eksempel kan strømningsmåleren være innrettet for å måle små strømningsrater lavere enn omtrent 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1; 2; 3; 4; 5; 10; 15; 20 eller 25 liter/time, mens den opererer under trykk opp til eller over 344,8 bar, 689,5 bar, 1034,2 bar, 1379,0 bar, 1723,7 bar, 2068,4 bar, 2757,9 bar eller 3447,4 bar.

[0065] Som illustrert strekker kanalen 470 seg gjennom kammeret 462 fra en første ende 480, som er forbundet med gjennomgangen 458, til en andre ende 482. Den andre enden 482 sitter i en forsenkning 486 dannet i en vegg 488 i kammeret 462. I motsetning til den første enden 480, som er forbundet med gjennomgangen 458, er ikke den andre enden 482 forbundet med gjennomgangen 460 eller sideflaten 490 av forsenkningen 486. Dette skaper en spalte 492 som muliggjør en fluidforbindelse 494 mellom kammeret 462, kanalen 470 og gjennomgangen 460. Fluidforbindelsen 494 muliggjør utlikning av trykk mellom fluidet i kanalen 470 og kammeret 462. Trykkutlikningen begrenser eller hindrer sammenpressing og utvidelse av kanalen 470 som kan ødelegge transduserene 464 og 466 eller gjøre at de mister sin forbindelse til kanalen 470. Endelig, som angitt over, innbefatter trykkbalanseringssystemet 456 den elektriske koblingspluggen 478. Den elektriske koblingspluggen 478 muliggjør elektrisk kommunikasjon mellom transduserene 464 og 466 og styringsenheten 122.

[0066] Figur 10 er et lengdesnitt gjennom en utførelsesform av en ultralydstrømningsmåler for lav strømning 120 med en trykkutlikningsmekanisme 500. For eksempel kan trykkutlikningsmekanismen 500 innbefatte en stempel/sylinderenhet 501 med et stempel 502 anordnet i en sylinder 504. I den illustrerte utførelsesformen inkluderer stempelet 502 én eller flere tetninger, så som en første og en andre ringtetning eller ring 506 og 508, som er anordnet i respektive ringformede tetningsspor 510 og 512. Stempelet 502 kan være laget av et hvilket som helst passende materiale, så som metall, plast, keramikk, kermet eller en hvilken som helst kombinasjon av disse. For eksempel kan stempelet 502 være laget av et rustfritt stål. Videre kan tetningene 506 og 508 være laget av et hvilket som helst passende materiale, så som metall, plast, tekstil eller en hvilken som helst kombinasjon av disse. I noen utførelsesformer kan stempelet 502 være uten tetningene 506 og 508 og de tilhørende tetningssporene 510 og 512. Noen utførelsesformer kan også anvende et belegg 514 anbragt langs en utvendig overflate 516 av stempelet 502 og/eller en innvendig overflate 518 i sylinderen 504. Belegget 514 kan inkludere et korrosjonsbestandig belegg, et slitasjebestandig belegg, et lavfriksjonsbelegg eller en hvilken som helst kombinasjon av dette. For eksempel kan belegget 514 inkludere et lavfriksjonsbelegg, så som polytetrafluoroetylen (PTFE) eller teflon. Som et ytterligere eksempel kan belegget 514 inkludere et slitasjebestandig belegg, så som wolframkarbid.

[0067] I den illustrerte utførelsesformen beveger stempelet 502 seg langs en akse 520 til sylinderen 504 mellom motsatte første og andre ender 522 og 524 av sylinderen 504 som reaksjon på trykkendringer mellom respektive motstående første og andre fluidkamre 526 og 528. Spesielt er det første fluidkammeret 526 avgrenset mellom den første enden 522 av sylinderen 504 og en første ende 530 av stempelet 502, mens det andre fluidkammeret 528 er avgrenset mellom den andre enden 524 av sylinderen 504 og en andre ende 532 av stempelet 502. Etter hvert som trykket endrer seg i de første og andre fluidkamrene 526 og 528 beveger stempelet 502 seg langs aksen 520 til sylinderen 504 og trykkbalanserer de første og andre fluidkamrene 526 og 528. I den illustrerte utførelsesformen har stempelet 502 et sylindrisk legeme 534, som kan være massivt eller hult.

Tilsvarende har sylinderen 504 en sylindrisk geometri 536 for å romme det sylindriske legemet 534 til stempelet 502. Imidlertid kan andre utførelsesformer av stempelet 502 og sylinderen 504 ha andre geometriske fasonger, så som ovale, rektangulære, mangekantede eller annet. Videre kan noen utførelsesformer av trykkutlikningsmekanismen 500 innbefatte et flertall stempler 502 anordnet i sylinderen 504, eller et flertall stempel/sylinder-enheter 501 som hver har minst ett stempel 502 anordnet i en sylinder 504. I andre utførelsesformer kan stempelet 504 være erstattet med en belg, membran eller en annen trykkbalanseringsmekanisme i sylinderen 504. Som vil bli beskrevet nedenfor er stempel/sylinderenheten 501 innrettet for å sørge for trykkbalanse og med det øke det tillatte området av driftstrykk for ultralyd-strømningsmåleren for lav strømning 120.

[0068] Videre innbefatter ultralyd-strømningsmåleren for lav strømning 120 i figur 10 et hus 540, et ultralydmålesystem 542, et akustisk isolasjonssystem 544 og et trykkbalanseringssystem 546. I den illustrerte utførelsesformen inkluderer huset 540 et deksel 548 som er koblet til en legemeandel 550. Sammen avgrenser dekselet 548 og legemeandelen 550 et kammer 552. Som illustrert definerer hver av dekselet 548 og legemeandelen 550 en gjennomgang som lar fluid passere gjennom strømningsmåleren 120. Spesifikt definerer dekselet 548 en første gjennomgang 554 mens legemet 550 definerer en andre gjennomgang 556. I en utførelsesform er den første gjennomgangen 554 en inngang mens den andre gjennomgangen 556 er en utgang. I en annen utførelsesform er den første gjennomgangen 554 en utgang mens den andre gjennomgangen 556 er en inngang. Gjennomgangene 554 og 556 er forbundet med en kanal 558 ved respektive første og andre ender 560 og 562 av en kanalvegg 564.

[0069] Som illustrert innbefatter ultralyd-målesystemet 542 transdusere 566 og 568, elektriske ledninger 570 og styringsenheten 122. Ultralyd-transduserene 566 og 568 kan sende ut eller motta ultralyd bølger til/fra den motstående transduseren gjennom fluidet som strømmer i kanalen 558. Styringsenheten 122 mottar utsendings- og mottakstidspunktene for ultralydbølgene fra transduserene 566 og 568 gjennom de elektriske ledningene 570, som den så bruker til å regne ut fluidhastigheten i kanalen 558. Som angitt over er det slik at jo fortere et fluid strømmer i kanalen 558, jo raskere vil en bølge forplante seg fra oppstrømstransduseren 568 til nedstrømstransduseren 566, eller omvendt. Likeledes vil et hurtigstrømmende fluid sakke en bølge som forplanter seg mot strømmen fra nedstrømstransduseren 566 til oppstrømstransduseren 568, eller omvendt. Med denne informasjonen er styringsenheten 122 i stand til å bestemme strømningsraten av fluidet ved å sammenlikne hastigheten til bølgen i strømningsmåleren med en kjent hastighet for bølgen i et stillestående fluid.

[0070] Som videre illustrert i figur 10 innbefatter strømningsmåleren 120 det akustiske isolasjonssystemet 544. Det akustiske isolasjonssystemet 544 anvender akustisk isolerende ringer 572 for å hindre transduserene 566 og 568 i å kommunisere med hverandre bortsett fra gjennom fluidet som strømmer i kanalen 558. For eksempel kan de akustisk isolerende ringene 572 være laget av et akustisk isolerende materiale, så som PEEK, og ringene 572 kan således beskrives som PEEK-ringer 572. Det akustiske isolasjonssystemet 544 kan hensiktsmessig muliggjøre nøyaktig måling av strømningsrater så lave som 0,03 liter/time (f.eks.0,05; 1; 2; 3; 4; 5; 10; 15 eller 20 liter/time), og så høye som 120 liter/time. I den foreliggende utførelsesformen innbefatter det akustiske isolasjonssystemet 544 en tredje akustisk isolerende ring 574 (f.eks. en PEEK-ring) for å absorbere ultralydbølger generert av transduseren 566 og 568. Ringen 574 er anordnet aksialt mellom transduserene 566 og 568, slik at den absorberer ultralydbølgeenergi som forplanter seg gjennom kanalveggen 564. Selv om de foreliggende utførelsesformene illustrerer én enkelt tredje ring 574, kan det i andre utførelsesformer være flere ringer mellom transduserene 566 og 568. For eksempel kan det være 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 eller 10 ringer mellom transduserene 566 og 568. I tillegg kan hver av disse ringene variere i tykkelse og eller type absorberende materiale i forhold til de andre ringene. I den foreliggende utførelsesformen kan trykkutlikningsmekanismen 500 (f.eks. stempel/sylinderenheten 501) la et andre fluid fylle kammeret 552 som omgir kanalen 558 slik at det andre fluidet er isolert fra det første fluidet som strømmer gjennom kanalen 548. Det andre fluidet kan velges spesifikt basert på akustiske dempningsegenskaper; f.eks. kan det andre fluidet være en beskyttende væske som ikke vil korrodere huset 540, PEEK-ringene 572 og 574 eller på annen måte virke uheldig inn på systemet. For eksempel kan det andre fluidet inkludere olje. I noen utførelsesformer kan det andre fluidet hensiktsmessig inkludere finpartikler som fremmer akustisk dempning (f.eks. sand, perler, skum etc.).

[0071] Strømningsmåleren 120 kan også innbefatte trykkbalanseringssystemet 546. Trykkbalanseringssystemet 546 inkluderer kammeret 552, kanalen 558, trykkutlikningsmekanismen 500 (f.eks. stempel/sylinder-enheten 501) og den elektriske koblingspluggen 576. Trykkbalanseringssystemet 546 gjør at ultralydmålesystemet 542 kan operere i trykkområder fra omtrent 0 til 3447,4 bar, mens strømningsratene kan variere fra omtrent 0,01 til 1000 liter/time. For eksempel kan strømningsmåleren være innrettet for å måle små strømningsrater lavere enn omtrent 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1; 2; 3; 4; 5; 10; 15; 20 eller 25 liter/time, mens den opererer under trykk opp til eller over 344,8 bar, 689,5 bar, 1034,2 bar, 1379,0 bar, 1723,7 bar, 2068,4 bar, 2757,9 bar eller 3447,4 bar.

[0072] I den illustrerte utførelsesformen er trykkutlikningsmekanismen 500 (f.eks. stempel/sylinder-enheten 501) radialt forskjøvet fra fluidkammeret 552, men er forbundet både med fluidkammeret 552 og fluidstrømningsveien gjennom strømningsmåleren 120. For eksempel innbefatter den illustrerte trykkutlikningsmekanismen 500 første og andre kanaler eller gjennomganger 578 og 580, som er forbundet med de første og andre fluidkamrene 526 og 528 i sylinderen 504. På den måten kommuniserer gjennomgangen 578 fluid mellom fluidkamrene 526 og 552, slik at kamrene 526 og 552 har tilnærmet samme trykk som hverandre.

Likeledes kommuniserer gjennomgangen 580 fluid mellom fluidkammeret 528 og gjennomgangen 556, slik at kammeret 528 og gjennomgangen 556 har tilnærmet samme trykk som hverandre. Som en forstår inkluderer stempelet 502 tetningene 506 og 508 for å isolere fluidet i gjennomgangen 556 fra fluidet i kammeret 552. Følgelig kan fluidene være de samme eller forskjellige fra hverandre. Stempelet 502 beveger seg også langs aksen 520 til sylinderen 504 for å trykkbalansere fluidet i gjennomgangen 556 med fluidet i kammeret 552.

[0073] Ved en trykkøkning i gjennomgangen 556 går således fluidet gjennom gjennomgangen 580 og inn i fluidkammeret 528, og presser med det stempelet 502 til å bevege fra kammeret 528 mot kammeret 526 inntil en trykkbalanse er nådd mellom kamrene 526 og 528 (og således mellom gjennomgangen 556 og kammeret 552). Tilsvarende, ved en trykksenkning i gjennomgangen 556, går fluidet gjennom gjennomgangen 578 og inn i fluidkammeret 526, og presser med det stempelet 502 til å bevege fra kammeret 526 mot kammeret 528 inntil en trykkbalanse er nådd mellom kamrene 526 og 528 (og således mellom gjennomgangen 556 og kammeret 552). Endelig innbefatter trykkbalanseringssystemet 546 en elektrisk koblingsplugg 576. Den elektriske koblingspluggen 576 muliggjør elektrisk kommunikasjon mellom transduserene 566 og 568 og styringsenheten 122, samtidig som den opprettholder en fluidtett forsegling under betydelig trykk.

[0074] Figur 11 er et lengdesnitt gjennom en utførelsesform av en ultralydstrømningsmåler for lav strømning 120 med en trykkutlikningsmekanisme 600. For eksempel kan trykkutlikningsmekanismen 600 innbefatte en stempel/sylinderenhet 601 med et stempel 602 anordnet i en sylinder 604. I den illustrerte utførelsesformen inkluderer stempelet 602 én eller flere tetninger, så som første og andre ringtetninger eller ringer 606 og 608, som er anordnet i respektive ringformede tetningsspor 610 og 612. Stempelet 602 kan være laget av et hvilket som helst passende materiale, så som metall, plast, keramisk, kermet eller en hvilken som helst kombinasjon av disse. For eksempel kan stempelet 602 være laget av et rustfritt stål. Videre kan tetningene 606 og 608 være laget av et hvilket som helst passende materiale, så som metall, plast, tekstil eller en hvilken som helst kombinasjon av disse. I noen utførelsesformer kan stempelet 602 være uten tetningene 606 og 608 og de tilhørende tetningssporene 610 og 612. Noen utførelsesformer kan også anvende et belegg 614 anbragt langs en utvendig overflate 616 av stempelet 602 og/eller en innvendig overflate 618 i sylinderen 604. Belegget 614 kan inkludere et korrosjonsbestandig belegg, et slitasjebestandig belegg, et lavfriksjonsbelegg eller en hvilken som helst kombinasjon av dette. For eksempel kan belegget 614 inkludere et lavfriksjonsbelegg, så som polytetrafluoroetylen (PTFE) eller Teflon. Som et ytterligere eksempel kan belegget 614 inkludere et slitasjebestandig belegg, så som wolframkarbid.

[0075] I den illustrerte utførelsesformen beveger stempelet 602 seg langs en akse 620 til sylinderen 604 mellom motsatte første og andre ender 622 og 624 av sylinderen 604 som reaksjon på trykkendringer mellom respektive motstående første og andre fluidkamre 626 og 628. Spesielt er det første fluidkammeret 626 avgrenset mellom den første enden 622 av sylinderen 604 og en første ende 630 av stempelet 602, mens det andre fluidkammeret 628 er avgrenset mellom den andre enden 624 av sylinderen 604 og en andre ende 632 av stempelet 602. Etter hvert som trykket endrer seg i de første og andre fluidkamrene 626 og 628 beveger stempelet 602 seg langs aksen 620 til sylinderen 604 for å trykkbalansere de første og andre fluidkamrene 626 og 628. I den illustrerte utførelsesformen har stempelet 602 et sylindrisk legeme 634, som kan være massivt eller hult.

Tilsvarende har sylinderen 604 en sylindrisk geometri 636 for å romme det sylindriske legemet 634 til stempelet 602. Imidlertid kan andre utførelsesformer av stempelet 602 og sylinderen 604 ha andre geometriske fasonger, så som ovale, rektangulære, mangekantede osv. Videre kan noen utførelsesformer av trykkutlikningsmekanismen 600 innbefatte et flertall stempler 602 anordnet i sylinderen 604, eller et flertall stempel/sylinder-enheter 601 som hver har minst ett stempel 602 anordnet i en sylinder 604. I andre utførelsesformer kan stempelet 604 være erstattet med en belg, membran eller en annen trykkbalanseringsmekanisme i sylinderen 604. Som vil bli beskrevet nedenfor er stempel/sylinder-enheten 601 innrettet for å sørge for trykkbalanse for å øke det tillatte området av driftstrykk for ultralyd-strømningsmåleren for lav strømning 120.

[0076] I tillegg innbefatter ultralyd-strømningsmåleren for lav strømning 120 i figur 11 et hus 640, et ultralyd målesystem 642, et akustisk isolasjonssystem 644 og en trykkbalanseringssystemet 646. I den illustrerte utførelsesformen inkluderer huset 640 et deksel 648 som er koblet til en legemeandel 650. Sammen avgrenser dekselet 648 og legemeandelen 650 et kammer 652. Som illustrert definerer hver av dekselet 648 og legemeandelen 650 en gjennomgang som lar fluid passere gjennom strømningsmåleren 120. Spesifikt definerer dekselet 648 en første gjennomgang 654 mens legemet 650 definerer en andre gjennomgang 656. I én utførelsesform er den første gjennomgangen 654 en inngang mens den andre gjennomgangen 656 er en utgang. I en annen utførelsesform er den første gjennomgangen 654 er en utgang mens den andre gjennomgangen 656 er en inngang. Gjennomgangene 654 og 656 er forbundet med en kanal 658.

[0077] Som illustrert innbefatter ultralyd-målesystemet 642 transdusere 666 og 668 og tilhørende elektriske ledninger og styringsenhet, som beskrevet i detalj over i forbindelse med figur 10. Ultralyd-transduserene 666 og 668 kan sende ut eller motta ultralydbølger til/fra den motstående transduseren gjennom fluidet som strømmer i kanalen 658. Styringsenheten 122 mottar utsendings- og mottakstidspunktene for ultralydbølgene fra transduserene 666 og 668 gjennom elektriske ledninger, som den så bruker til å regne ut fluidhastigheten i kanalen 658. Som angitt over er det slik at jo fortere et fluid strømmer i kanalen 658, jo raskere vil en bølge forplante seg fra oppstrømstransduseren 668 til nedstrømstransduseren 666, eller omvendt. Likeledes vil et hurtigstrømende fluid sakke en bølge som forplanter seg mot strømmen fra nedstrømstransduseren 666 til oppstrømstransduseren 668, eller omvendt. Med denne informasjonen er styringsenheten 122 i stand til å bestemme strømningsraten av fluidet ved å sammenlikne hastigheten til bølgen i strømningsmåleren med en kjent hastighet for bølgen i et stillestående fluid.

[0078] Som videre illustrert i figur 11 innbefatter strømningsmåleren 120 det akustiske isolasjonssystemet 644. Det akustiske isolasjonssystemet 644 anvender akustisk isolerende ringer 672 for å hindre transduserene 666 og 668 i å kommunisere med hverandre bortsett fra gjennom fluidet som strømmer i kanalen 658. For eksempel kan de akustisk isolerende ringene 672 være laget av et akustisk isolerende materiale, så som PEEK, og ringene 672 kan således beskrives som PEEK-ringer 672. Det akustiske isolasjonssystemet 644 kan tjenlig muliggjøre nøyaktig måling av strømningsrater så lave som 0,03 liter/time (f.eks.

0,05; 1; 2; 3; 4; 6; 10; 15 eller 20 liter/time), og så høye som 120 liter/time. I den foreliggende utførelsesformen innbefatter det akustiske isolasjonssystemet 644 en tredje akustisk isolerende ring 674 (f.eks. en PEEK-ring) for å absorbere ultralydbølger generert av transduseren 666 og 668. Ringen 674 er anordnet aksialt mellom transduserene 666 og 668, slik at den absorberer ultralydbølgeenergi som forplanter seg gjennom kanalveggen 664. Selv om de foreliggende utførelsesformene illustrerer én enkelt tredje ring 674, kan det i andre utførelsesformer være flere ringer mellom transduserene 666 og 668. For eksempel kan det være 1, 2, 3, 4, 6, 6, 7, 8, 9 eller 10 ringer mellom transduserene 666 og 668.

Videre kan hver av disse ringene variere i tykkelse og eller type absorberende materiale i forhold til de andre ringene. I den foreliggende utførelsesformen kan trykkutlikningsmekanismen 600 (f.eks. stempel/sylinder-enheten 601) la et andre fluid fylle kammeret 652 som omgir kanalen 658 slik at det andre fluidet er isolert fra det første fluidet som strømmer gjennom kanalen 648. Det andre fluidet kan velges spesifikt basert på akustiske dempningsegenskaper; f.eks. kan det andre fluidet være en beskyttende væske som ikke vil korrodere huset 640, PEEK-ringene 672 og 674 eller på annen måte virke uheldig inn på systemet. For eksempel kan det andre fluidet inkludere olje. I noen utførelsesformer kan det andre fluidet hensiktsmessig inkludere finpartikler som fremmer akustisk dempning (f.eks. sand, perler, skum etc.).

[0079] Strømningsmåleren 120 kan også innbefatte trykkbalanseringssystemet 646. Trykkbalanseringssystemet 646 inkluderer kammeret 652, kanalen 658 og trykkutlikningsmekanismen 600 (f.eks. stempel/sylinder-enheten 601). Trykkbalanseringssystemet 646 gjør at ultralyd-målesystemet 642 kan operere i trykkområder fra omtrent 0 til 3447,4 bar, mens strømningsratene kan variere fra omtrent 0,01 til 1000 liter/time. For eksempel kan strømningsmåleren være innrettet for å måle små strømningsrater lavere enn omtrent 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1; 2; 3; 4; 5; 10; 15; 20 eller 25 liter/time, mens den opererer under trykk opp til eller over 344,8 bar, 689,5 bar, 1034,2 bar, 1379,0 bar, 1723,7 bar, 2068,4 bar, 2757,9 bar eller 3447,4 bar.

[0080] I den illustrerte utførelsesformen er trykkutlikningsmekanismen 600 (f.eks. stempel/sylinder-enheten 601) radialt forskjøvet fra fluidkammeret 652, men er forbundet både med fluidkammeret 652 og fluidstrømningsveien gjennom strømningsmåleren 120. For eksempel inkluderer den illustrerte trykkutlikningsmekanismen 600 en første og en andre kanal eller gjennomgang 678 og 680, som er forbundet med det første og det andre fluidkammeret 626 og 628 i sylinderen 604. Følgelig kommuniserer gjennomgangen 678 fluid mellom fluidkamrene 626 og 652, slik at kamrene 626 og 652 har tilnærmet samme trykk som hverandre. Likeledes kommuniserer gjennomgangen 680 fluid mellom fluidkammeret 628 og gjennomgangen 656, slik at kammeret 628 og gjennomgangen 656 har tilnærmet samme trykk som hverandre. Som en forstår har stempelet 602 tetningene 606 og 608 for å isolere fluidet i kanalen 656 fra fluidet i kammeret 652. Fluidene kan således være de samme eller forskjellige fra hverandre. Stempelet 602 beveger seg også langs aksen 620 til sylinderen 604 for å trykkbalansere fluidet i gjennomgangen 656 med fluidet i kammeret 652.

[0081] Ved en trykkøkning i gjennomgangen 656 går således fluidet gjennom gjennomgangen 680 og inn i fluidkammeret 628, og presser med det stempelet 602 til å bevege seg fra kammeret 628 mot kammeret 626 inntil en trykkbalanse er nådd mellom kamrene 626 og 628 (og således mellom gjennomgangen 656 og kammeret 652). Likeledes, ved en trykksenkning i gjennomgangen 656, går fluidet gjennom gjennomgangen 678 og inn i fluidkammeret 626, og presser med det stempelet 602 til å bevege seg fra kammeret 626 mot kammeret 628 inntil en trykkbalanse er nådd mellom kamrene 626 og 628 (og således mellom gjennomgangen 656 og kammeret 652).

[0082] Selv om oppfinnelsen kan realiseres med forskjellige modifikasjoner og i alternative former, er konkrete utførelsesformer vist som et eksempel i tegningene og beskrevet i detalj her. Imidlertid må det forstås at oppfinnelsen ikke er ment begrenset til de konkrete formene som er vist. Tvert imot skal oppfinnelsen dekke alle modifikasjoner, ekvivalenter og alternativer som faller innenfor de følgende vedføyde kravene.

Claims

PATENTKRAV

1. System, omfattende:

en ultralyd-strømningsmåler, omfattende:

en kanal omfattende en kanalvegg anordnet rundt en indre gjennomgang, hvor kanalen er innrettet for strømning av et fluid gjennom den indre gjennomgangen;

et hus anordnet rundt kanalen for å definere et fluidkammer rundt kanalen, hvor fluidkammeret står i fluidkommunikasjon med kanalen; og

en første ultralyd-transduser anordnet i fluidkammeret, en andre ultralyd-transduser anordnet i fluidkammeret, hvor de første og andre ultralyd-transduserene er innrettet for å kommunisere ultralydlydbølger mellom hverandre, og videre omfattende en akustisk isolerende struktur anordnet mellom de første og andre ultralyd-transduserene,

hvor den første ultralyd-transduseren omfatter en første ringformet ultralyd-transduser anordnet rundt kanalen i en første posisjon langs en lengdeakse til kanalen, den andre ultralyd-transduseren omfatter en andre ringformet ultralyd-transduser anordnet rundt kanalen i en andre posisjon langs kanalens lengdeakse, den akustisk isolerende strukturen omfatter en ringformet akustisk isolerende struktur anordnet rundt kanalen i en tredje posisjon langs kanalens lengdeakse, og den tredje posisjonen er beliggende aksialt mellom den første og den andre posisjonen.

2. System ifølge krav 1, hvor den første ultralyd-transduseren omfatter en første ringformet ultralyd-transduser innkapslet i et akustisk isolerende materiale.

3. System ifølge krav 2, hvor det akustisk isolerende materialet som innkapsler transduseren omfatter polyetereterketon (PEEK).

4. System ifølge krav 1, hvor den akustisk isolerende strukturen omfatter en struktur av polyetereterketon (PEEK).

5. System ifølge krav 1, hvor den første ringformede ultralyd-transduseren er innkapslet i et første polyetereterketon- (PEEK-) materiale, den andre ringformede ultralyd-transduseren er innkapslet i et andre polyetereterketon- (PEEK-) materiale, og den ringformede akustisk isolerende strukturen omfatter et tredje polyetereterketon- (PEEK-) materiale.

6. System ifølge krav 1, omfattende en mineralutvinningskomponent med ultralyd-strømningsmåleren.