TW202040104A - 超音波式流量測定裝置 - Google Patents

Abstract

本發明的課題係在於提供一種容易對於管體的外側裝設來測定流量之超音波式流量測定裝置。在本發明所提供之超音波式流量測定裝置中，一對管體保持部2、3係藉由軸部來對於基體1開閉自如地連結，於各管體保持部2、3內，超音波傳送接收部4、5在斜方向對向地配置。當打開管體保持部2、3來將管體P插入於形成於夾持部2a、3a之保持凹部2b、3b間，且將管體保持部2、3予以閉合來夾持管體P時，將超音波傳送接收元件4a、5a密貼在超音波傳送接收部4、5之後端面的超音波傳達體4b、5b則成為超音波傳達體4b、5b的前端面幾乎密貼於管體P之表面的兩側之狀態。 在流量測定時，從超音波傳送接收部4、5之一方傳送到管體P內之流體中的超音波束B係交互地重複在管體P內於斜方向傳播且在超音波傳送接收部4、5的另一方接收之情形。求出超音波束B對於流體的往時間與返時間之傳播時間差以求出流速。

Description

超音波式流量測定裝置

本發明係關於一種鉗(clamp-on)型超音波式流量測定裝置，係裝設於管體的外側，用以向管體內的流體傳播超音波束(ultrasonic beam)來測定流體之流量。

於專利文獻1、2係揭示有以下的鉗式型的超音波式流量測定裝置：安裝在既有已設置之管體的外側，在管體內於斜方向傳播超音波束來測定在管體內流動之流體的流量。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平10-221137號公報。 [專利文獻2]日本特開2003-75219號公報。

[發明所欲解決之課題]

但是，在這些鉗型的超音波式流量測定裝置中，必須藉由複雜且需花時間的組裝作業將配合管體之形狀的一對超音波傳送接收部予以安裝。因此，在測定時要將超音波式流量測定裝置迅速且正確地裝設於管體是很困難的事情。

本發明之目的係在於提供一種超音波式流量測定裝置，能夠消除上述的課題，且能夠對於管體簡便地裝設且裝設在正確的位置。 [發明功效]

根據本發明之超音波式流量測定裝置，能夠以幾乎一觸(one touch)對管體正確地裝設，且能夠將管體內的流體之流量予以測定。

基於圖示的實施例來詳細地說明本發明。 圖1是實施例之超音波式流量測定裝置的分解立體圖，圖2是裝設於管體的外側之狀態的立體圖，圖3是於水平方向切斷的剖視圖，圖4是將管體保持部打開之狀態的立體圖。

實施例之超音波式流量測定裝置的主要構件係由基體1、管體保持部2、3、超音波傳送接收部4、5及鎖定構件6所構成，這些主要是合成樹脂製。而且，管體P係由流動欲測定之流體的具有可撓性之合成樹脂材所構成。

在框體狀的基體1之左右的兩側部上設置有彼此一對的軸孔部1a、1b及1c、1d。插通在這些軸孔部1a至1d的軸部7a至7d係被插裝在左右一對的厚板狀之管體保持部2、3的插通孔，且管體保持部2、3係經由軸部7a至7d以分別在兩側打開預定角度的方式與基體1連結。

在圖2所示的管體保持部2、3之閉合狀態中，屬於管體保持部2、3之自由端緣的夾持部2a、3a係彼此分離少許而對向地配置。為了從兩側夾住保持管體P，於夾持部2a、3a之沿著長邊方向的對向面係分別形成有：實施例般的剖面矩形狀或是剖面半圓弧狀的保持凹部2b、3b，係具有與管體P之外徑近似的大小。

又，如圖4所示，夾持部2a、3a之下緣2c、3c係在管體保持部2、3打開了預定角度的狀態下彼此抵接，在該位置將管體保持部2、3彼此卡合，且被設成在該打開角度中能夠將管體P插入保持凹部2b、3b間。

於管體保持部2、3係在斜方向且與管體保持部2、3的表面平行地分別設有面對保持凹部2b、3b內的插入孔2d、3d，且略圓柱狀的超音波傳送接收部4、5係插裝、固定在這些插入孔2d、3d。在管體保持部2、3已閉合的狀態下，超音波傳送接收部4、5係彼此在斜方向對向地配置，俾使從超音波傳送接收部4、5所傳送的超音波束B會在管體P內於斜方向橫切。

超音波傳送接收部4、5係分別由超音波傳送接收元件4a、5a與超音波傳達體4b、5b所構成。超音波傳送接收元件4a、5a是由例如壓電(piezo)元件所構成的圓板狀體。超音波傳達體4b、5b是比管體P之直徑更大徑的圓柱狀，於斜方向被切斷的前端面4b’、5b’係成為超音波束B對管體P的傳送接收面。後端面4b”、5b”是與圓柱狀的超音波傳達體4b、5b之中心線正交的方向的平面，於後端面4b”、5b”係貼附有超音波傳送接收元件4a、5a。

超音波傳達體4b、5b的前端面4b’、5b’係在管體保持部2、3的保持凹部2b、3b內稍微突出。又，前端面4b’、5b’是與保持凹部2b、3b的內面平行之平面，且能夠從斜方向的兩側方將管體P的表面予以夾持。

於超音波傳送接收元件4a、5a係連接有導線(lead wire)4c、5c，導線4c、5c係分別被拉出到管體保持部2、3之外部。超音波傳送接收部4、5係經由導線4c、5c與運算控制部8連接，又運算控制部8的輸出係與顯示部9連接。

在管體保持部2、3打開的方向側之管體保持部2、3的外表面上，合起來時外周會成為正圓形之半圓狀的突起半部2e、3e係分別朝向上方突出。又，於突起半部2e、3e各自的外方之預定位置係分別豎設有圓柱狀的鎖定用突起部2f、3f，且鎖定用突起部2f、3f的根源部2g、3g係被設成細徑。

另一方面，為了用突起半部2e、3e及鎖定用突起部2f、3f來將閉合狀態的管體保持部2、3予以鎖定，附設有單獨分開的圓環狀之鎖定構件6。鎖定構件6係具有楕圓狀的楕圓環6a，在楕圓環6a的周圍係設有四角形的板體6b。又，在楕圓環6a的中央部設有正圓狀的圓環6c，楕圓環6a與圓環6c係藉由上部的旋鈕(knob)6d在楕圓長軸方向連結。又，在楕圓環6a的下部係形成有：凸緣(flange)部6e，係朝向內側，與鎖定用突起部2f、3f的根源部2g、3g卡合。

另外，在楕圓環6a之楕圓長軸方向上的凸緣部6e之內徑係比在管體保持部2、3彼此閉合之狀態下的鎖定用突起部2f、3f之外側間的距離更大，在楕圓短軸方向上的凸緣部6e之內徑係設成與鎖定用突起部2f、3f的根源部2g、3g卡合的大小。

要裝設管體P，就要在經由軸部7a至7d來將管體保持部2、3的夾持部2a、3a向上方提起的狀態下，也就是如圖4所示般，在使夾持部2a、3a的下緣2c、3c彼此卡合而將管體保持部2、3的夾持部2a、3a分別打開預定角度的狀態下，將管體P插入於保持凹部2b、3b間。

在這之後，從上方將夾持部2a、3a的上部強力地壓入，將管體保持部2、3閉合來設成如圖2所示的平行狀態，藉此保持凹部2b、3b彼此的間隔縮窄，管體P係被保持夾持在保持凹部2b、3b間。

此時，超音波傳送接收部4、5之超音波傳達體4b、5b的前端面4b’、5b’係如上述般為平面狀且為平行狀態，且在保持凹部2b、3b內於斜方向對向而定位。藉由管體保持部2、3的閉合，前端面4b’、5b’從兩側強力地按壓具可撓性的管體P，藉此將管體P部分地變形成扁平狀。

在該狀態下，由於管體P、基體1、管體保持部2、3及超音波傳達體4b、5b是合成樹脂製，故因合成樹脂所擁有的彈力之作用，基體1、管體保持部2、3及超音波傳送接收部4、5相互地對於管體P互按而不會動。但是，為了要長期間維持該管體保持部2、3的閉合狀態，例如使用鎖定構件6來設成鎖定狀態會更安全。

因此，較佳為在用管體保持部2、3夾持管體P後，使用單獨分開的鎖定構件6來進行將管體保持部2、3對於管體P之閉合狀態的位置關係予以維持的鎖定。如圖5所示，在鎖定構件6的楕圓環6a之楕圓長軸內，與嵌入管體保持部2、3的兩個鎖定用突起部2f、3f同時地將鎖定構件6之中央的圓環6c與因閉合而重合且圓周為圓形狀的突起半部2e、3e之外側予以嵌合，進行一次鎖定。

在此，拿著旋鈕6d將鎖定構件6以圓環6c作為中心而轉動時，則將鎖定用突起部2f、3f夾入之楕圓環6a的凸緣部6e之內徑會隨著鎖定構件6的轉動而變窄。如圖6所示，楕圓環6a的楕圓短軸到達鎖定用突起部2f、3f的位置時，則凸緣部6e會將鎖定用突起部2f、3f的根源部2g、3g夾入。

藉此，鎖定用突起部2f、3f係藉由楕圓環6a的凸緣部6e所緊固，進行管體保持部2、3的二次鎖定。在該狀態下，由於凸緣部6e係與根源部2g、3g卡合，因此只要鎖定構件6的轉動不復原，鎖定機構就不會意外地脫落。另外，管體保持部2、3的鎖定機構並不限於實施例的構造。

在測定時，較佳為使剖面圓形的管體P變形成扁平狀態的理由是：為了分別使超音波傳送接收部4、5之超音波傳達體4b、5b的前端面4b’、5b’密貼於管體P的表面。要使超音波束B效率佳地在管體P射入射出，則必須正確地使超音波傳達體4b、5b與管體P的外表面重合。存在尺寸上的差異的話，管體P與超音波傳達體4b、5b之間會產生間隙，變成超音波束B無法良好地傳達。

在本實施例中，藉由屬於超音波傳達體4b、5b之平面的前端面4b’、5b’將管體P從兩側按壓來將管體P扁平化，藉此前端面4b’，5b係密貼於管體P的表面，因此得以良好地傳達超音波束B。

在流量測定時，如圖3所示般在管體P流動欲測定的流體F。藉由運算控制部8的訊號，將超音波傳送接收部4、5的超音波傳送接收元件4a、5a之超音波束B交互地傳送接收。超音波束B係在超音波傳達體4b、5b的中心方向直線前進，經由前端面4b’、5b’而將超音波束B對於管體P於斜方向射入射出。所傳送的超音波束B係於斜方向橫切管體P內的流體F而傳播，在超音波傳送接收部5、4之另一方的超音波傳達體5b、4b、超音波傳送接收元件5a、4a被接收，接收訊號係輸入至運算控制部8。

如此，藉由用超音波傳送接收部4、5交互地重複超音波束B的傳送接收，用運算控制部8求出往的時間與返的時間之傳播時間差，該往的時間是超音波束B從流體F的上游側到達下游側的時間，該返的時間是超音波束B從流體F的下游側到達上游側的時間。基於該傳播時間差，於運算控制部8中用周知的方法算出流體F的流速。

運算控制部8係求出流體F的流速，且將該流速乘以管體P的內部截面積來算出流量值。但是，由於管體P因管體保持部2、3、超音波傳達體4b、5b所造成的按壓等而變形，故在超音波束B傳播的位置上的管體P之截面積多為不明。因此，較佳為事先在該狀態下對管體P流動預定量的流量來把流量值校正好。而且，將所得的流量值顯示在顯示部9。

另外在實際上，由於管體P在流體F開始流動時有管體P因為流體F的壓力而截面積擴大的傾向，因此正確的流量是在流體F開始流動後經過少許時間後得到的。

在測定完成要將超音波式流量測定裝置從管體P取下時，只要轉動鎖定構件6，將鎖定構件6取下，打開管體保持部2、3並從管體P卸下即可。

另外，在本說明書中，前後方向、上下方向、左右方向是指針對實施例的圖式之說明，實際的構件並非為這些用語所限定。

1:基體 1a,1b,1c,1d:軸孔部 2,3:管體保持部 2a,3a:夾持部 2b,3b:保持凹部 2c,3c:下緣 2d,3d:插入孔 2e,3e:突起半部 2f,3f:鎖定用突起部 2g,3g:根源部 4,5:超音波傳送接收部 4a,5a:超音波傳送接收元件 4b,5b:超音波傳達體 4b’,5b’:前端面 4b”,5b”:後端面 4c,5c:導線 6:鎖定構件 6a:楕圓環 6b:板體 6c:圓環 6d:旋鈕 6e:凸緣部 7a,7b,7c,7d:軸部 8:運算控制部 9:顯示部 B:超音波束 F:流體 P:管體

[圖1]是實施例之超音波式流量測定裝置的分解立體圖。 [圖2]是插裝於管體之狀態的立體圖。 [圖3]是於水平方向切斷的剖視圖。 [圖4]是將管體保持部打開之狀態的立體圖。 [圖5]是鎖定構件所致之一次鎖定狀態的立體圖。 [圖6]是鎖定構件所致之二次鎖定狀態的立體圖。

2,3:管體保持部

2d,3d:插入孔

4,5:超音波傳送接收部

4a,5a:超音波傳送接收元件

4b,5b:超音波傳達體

4c,5c:導線

7a,7b,7c,7d:軸部

8:運算控制部

9:顯示部

B:超音波束

F:流體

P:管體

Claims (7)

1. 一種超音波式流量測定裝置，係在流體所流動之管體的外側裝卸自如，且將於斜方向橫切前述管體中而傳播的超音波束交互地傳送接收以測定前述流體的流量； 前述超音波式流量測定裝置係具備： 框體狀的基體； 一對管體保持部，係分別沿著前述基體的兩側部所配置，且經由軸部而開閉自如；以及 一對超音波傳送接收部，係於前述管體保持部內分別在斜方向對向地配置； 一對前述管體保持部係分別具有： 夾持部，係藉由閉合來夾持前述管體；以及 保持凹部，係沿著前述夾持部而對向地設置； 一對前述超音波傳送接收部係分別具有： 超音波傳送接收元件，係傳送接收前述超音波束；以及 超音波傳達體，係將前端面密貼於前述管體且將後端面密貼於前述超音波傳送接收元件，以將前述超音波束從斜方向往前述管體內射入射出。
2. 如請求項1所記載之超音波式流量測定裝置，其中前述管體保持部係分別在兩側打開預定角度來裝卸於前述管體。
3. 如請求項1所記載之超音波式流量測定裝置，其中將前述管體保持部打開來將前述管體插入於前述保持凹部間，將前述管體保持部閉合來用前述夾持部夾持前述管體，且用前述保持凹部將前述管體予以保持。
4. 如請求項1所記載之超音波式流量測定裝置，其中前述超音波傳達體之前述前端面係設成平面狀，且前述前端面係在前述保持凹部內稍微突出。
5. 如請求項4所記載之超音波式流量測定裝置，其中前述超音波傳達體之前述前端面係將具有可撓性的前述管體從兩側按壓而變形成扁平狀。
6. 如請求項1所記載之超音波式流量測定裝置，其中將前述管體保持部彼此對於前述管體的閉合狀態用鎖定構件予以鎖定。
7. 如請求項6所記載之超音波式流量測定裝置，其中前述鎖定構件係具有橢圓環，且用前述橢圓環的轉動將分別被設置於一對前述管體保持部的一對突起部夾進橢圓短軸間來鎖定。

Images