TWI823406B - 外扣式管路量測裝置及其固定結構 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種外扣式管路量測裝置之固定結構，包含：扣具以及對位件，扣具沿管路之外表面之軸線可拆卸地固定於管路之外表面，對位件設置於扣具，其中與管路之外表面相切於軸線之平面定義為安裝基準面。於拆卸及固定扣具之過程，對位件沿安裝基準面之法線方向移動：於扣具固定於管路之外表面後，對位件抵接管路之外表面之至少二線段，二線段與安裝基準面之距離相同。本發明提供包含上述固定結構之外扣式管路量測裝置。

Description

外扣式管路量測裝置及其固定結構

本發明係有關於一種量測裝置之固定結構，且特別有關一種外扣式管路量測裝置及其固定結構。

全時量測管路及其輸送物料的狀態已是產業的必要事項，以裝設方式區分，管路量測裝置包含嵌入式及外扣式，嵌入式管路量測裝置(例如電磁式流量計)的準確度較高，但裝設的時期受到限制且裝設成本較高；外扣式管路量測裝置(例如時差式超音波流量計)的準確度較低，但具有可在任何時期規劃且裝設成本較低的優點，成為管路量測技術的主要發展趨勢。

圖8A及圖8B為習知外扣式管路量測裝置之夾具之徑向示意圖。如圖8A所示，習知外扣式管路量測裝置之夾具8包含上夾具81、下夾具82、螺絲83及螺母84，以螺絲83及螺母84將上夾具81及下夾具82固定於管路100的外表面的相對二側，再以螺絲將裝設有感測元件(例如超音波探頭、溫度感測器、振動感測器)的載台(未圖示)固定於上夾具81(或上/下夾具81,82)。由於相同標稱管徑(例如：1-1/2”吋管)在不同管路規範有 不同的基準外徑(例如：48至50mm)及公差(例如：±0.15至0.4mm)，夾具8夾合管路的徑向尺寸須預留餘隙(Residual)，在不同外徑尺寸的管路上安裝外扣式管路量測裝置時，就需使用螺絲83及螺母84減縮夾具8的餘隙(如圖8A中虛線所示)，以緊固夾具8與管路100,100’，接著再以螺絲緊固載台與夾具8，使感測元件的感測面面可貼附在不同外徑尺寸的管路100,100’的外表面上。如圖8B所示，在固定夾具及載台的過程，若螺絲施力不均、螺絲施力過度、或夾具的載台固定機構的中心線與管路的軸向不平行或不在同一平面上，很容易造成夾具偏斜或翹曲(一側或二側沿管路徑向凹陷)，使得載台內的感測元件無法貼緊管路外表面或未準確對位；在固定載台的過程，因螺絲的槓桿力矩極大，若螺絲施力不均或施力過度，很容易造成載台偏斜或翹曲。安裝夾具及載台不良不僅會產生錯誤的量測數據，還可能損壞外扣式管路量測裝置。

即使感測元件未正確地安裝在管路外表面，現有外扣式管路量測裝置通常仍產生感測訊號及量測數據，導致使用者無法察覺安裝及量測的錯誤，不僅無法達成全時量測的目的，甚至影響生產成本及工廠安全。因此，如何提高安裝外扣式管路量測裝置的便利性與正確性，即為發展本發明的主要目的。

為達上述目的，本發明提供一種外扣式管路量測裝置之固定結構，包含：扣具以及對位件，扣具沿管路之外表面之軸線可拆卸地固定於管路之外表面，對位件設置於扣具，其中與管路之外表面相切於軸線之 平面定義為安裝基準面；於拆卸及固定扣具之過程，對位件沿安裝基準面之法線方向移動；於扣具固定於管路之外表面後，對位件抵接管路之外表面之至少二線段，二線段與安裝基準面之距離相同。

於一實施例，上述扣具包含載台及扣件，載台設置於上述安裝基準面上，扣件可環繞上述管路之外表面而連接載台。

於一實施例，上述對位件設置於上述載台，上述對位件沿上述安裝基準面之法線方向移動之距離正比於上述管路之外徑大小。

於一實施例，上述對位件設置於上述扣件，上述對位件沿上述安裝基準面之法線方向移動之距離反比於上述管路之外徑大小。

於一實施例，上述外扣式管路量測裝置之固定結構進一步包含外徑量測單元，設置於上述載台，於拆卸及固定上述扣具之過程，外徑量測單元沿上述安裝基準面之法線方向移動，且外徑量測單元沿上述安裝基準面之法線方向移動之距離正比於上述管路之外徑大小。

於一實施例，上述對位件包含滑塊，滑塊具有凸出之二臂，二臂之間的表面為單角形、多角形、平面形或弧形。

於一實施例，上述對位件進一步包含彈性件，彈性件之二端分別嵌入上述扣具與上述滑塊，用以產生上述對位件沿上述安裝基準面之法線方向移動之彈力。

本發明提供一種外扣式管路量測裝置，包含上述固定結構及感測元件，上述固定結構包含上述扣具及上述對位件，其中上述扣具可拆卸地固定於管路之外表面，上述對位件設置於上述扣具；感測元件設置於上述扣具，具有感測面；當管路之外表面抵接感測面時，上述扣具固定於 管路之外表面，上述對位件抵接上述管路之外表面之至少二線段，二線段與感測面之距離相同。

於一實施例，上述扣具包含載台及扣件，上述對位件設置於載台或扣件。

於一實施例，上述感測元件為超音波探頭、溫度感測器及振動感測器之至少一者。

本發明之外扣式管路量測裝置之固定結構包含扣具及對位件，對位件可適用於不同管徑的管路，特別是相同標稱管徑不同管路規範的管路，在固定扣具及管路的過程，對位件沿通過管路外表面軸線的切平面的法線方向移動，可使扣具的中心線對準管路外表面的軸線；扣具固定於管路外表面後，對位件抵接管路外表面與安裝基準面等距離的至少二線段，可保持扣具及感測元件在正確的安裝位置，使感測元件的感測面設置於管路外表面的軸線的切平面上。本發明之外扣式管路量測裝置減少使用螺絲調整扣具與管路之間的餘隙，有效防止扣具、管路及感測元件因安裝不當發生偏移、翹曲、變形及損壞的問題，提高安裝的便利性且確保量測的正確性。

1,1’,1”,2,3,4,5,6,7:外扣式管路量測裝置之固定結構

10:感測元件

11,21,31,41,51,61,71:扣具

12,12’,12,’,22,22’,32,42,62,72:對位件

20:顯示螢幕

52,52’:第一對位件

53:第二對位件

54:外徑量測單元

55:限位件

100,100’:管路

A1,A2:軸線

P”:安裝基準面

L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8,L9,L10,L11:線段

H1,H2,H3,H4,H5,H6,H7,H8,H9,H10,H11:距離

S:感測面

111,211,311,411,511,611,711:載台

112,212,312,412,512,612,712:扣件

121,121’,221,321,421:滑塊

122:導塊

123,222,3124,322:彈性件

223,223’,323,533:止擋塊

422,522:調整件

521:第一滑塊

531:第二滑塊

532,523:彈性件

541:測距軸

542:位移感測器

551:凸塊

1111,2111,3111,4111,5111:扣座

1112,2112,3112,5112:對位槽

1121:弧形座

1122:螺栓

2113:插孔

2114,5212:導溝

2211,3211,5311,51211’:容置槽

2212,4211,5211:滑槽

2231:底端

2232:頭端

3121:多角座

3122,4122,5122:螺管

3123,4123,5123:螺絲

4121,5121,5121’:底座

41211,51211:螺孔

4221,5221:旋鈕

4222,5222:螺牙段

5113:測距槽

5212:導溝

D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7:長度

8:習知外扣式管路量測裝置之夾具

81:上夾具

82:下夾具

83:螺絲

84:螺母

圖1A為本發明第一實施例之外扣式管路量測裝置之固定結構之側視圖，圖1B為圖1A所示外扣式管路量測裝置之固定結構未固定於管路之徑向剖視圖，圖1C為圖1A所示外扣式管路量測裝置之固定結構固定於 管路之徑向剖視圖，圖1D為本發明第一實施例之其他對位件之徑向示意圖；圖2A為本發明第二實施例之外扣式管路量測裝置之固定結構之側視圖，圖2B為圖2A所示外扣式管路量測裝置之固定結構未固定於管路時之徑向視圖，圖2C為圖2A所示外扣式管路量測裝置之固定結構固定於管路時之徑向視圖，圖2D為本發明第二實施例之其他對位件之徑向示意圖；圖3A為本發明第三實施例之外扣式管路量測裝置之固定結構之側視圖，圖3B為圖3A所示外扣式管路量測裝置之固定結構之上側剖視圖，圖3C為圖3A所示外扣式管路量測裝置之固定結構未固定於管路時之徑向剖視圖，圖3D為圖3A所示外扣式管路量測裝置之固定結構固定於管路時之徑向剖視圖；圖4A為本發明第四實施例之外扣式管路量測裝置之固定結構之側視圖，圖4B為圖4A所示外扣式管路量測裝置之固定結構之下視圖，圖4C為圖4A所示外扣式管路量測裝置之固定結構之徑向剖視圖；圖5A為本發明第五實施例之外扣式管路量測裝置之固定結構之側視圖，圖5B為圖5A所示外扣式管路量測裝置之固定結構之上視圖，圖5C為圖5A所示外扣式管路量測裝置之固定結構未固定於管路時之徑向剖視圖，圖5D為圖5A所示外扣式管路量測裝置之固定結構固定於管路之徑向剖視圖，圖5E為本發明第五實施例之其他對位件之徑向示意圖；圖6A為本發明第六實施例之外扣式管路量測裝置之固定結構之側視圖，圖6B為圖6A所示外扣式管路量測裝置之固定結構之軸向視圖；以 及圖7A為本發明第七實施例之外扣式管路量測裝置之固定結構之側視圖，圖7B為圖7A所示外扣式管路量測裝置之固定結構之徑向視圖；圖8A及圖8B為習知外扣式管路量測裝置之夾具之徑向示意圖。

以下配合圖式及元件符號對本發明的實施方式做更詳細的說明，俾使熟習本發明所屬技術領域中之通常知識者在研讀本說明書後可據以實施本發明。本文所用術語僅用於闡述特定實施例，而並非旨在限制本發明。除非上下文中清楚地另外指明，否則本文的用語包含單數及複數形式，用語「及/或」包含相關所列項其中一或多者的任意及所有組合。

管路的外表面為圓柱形，外扣式管路量測裝置的感測元件的感測面為平板形，在管路及感測元件不變形的條件下，安裝外扣式管路量測裝置的正確位置是感測面為管路外表面的切平面，感測面接觸管路外表面的軸線。圖1A為本發明第一實施例之外扣式管路量測裝置之固定結構之側視圖，圖1B為圖1A所示外扣式管路量測裝置之固定結構未固定於管路之徑向剖視圖，圖1C為圖1A所示外扣式管路量測裝置之固定結構固定於管路之徑向剖視圖。如圖1A、1B及1C所示，外扣式管路量測裝置之固定結構1包含：扣具11以及對位件12，扣具11沿管路100外表面的軸線A1(如圖1A中X軸方向)可拆卸地固定於管路100的外表面，對位件12設置於扣具11，其中與管路100外表面相切於軸線A1的平面(切平面tangent plane)定義為安裝基準面P(如圖1A中X-Y平面上)；於拆卸及固定扣具11的過程，對位件 12沿安裝基準面P的法線(如圖1A中Z軸方向)方向移動；於扣具11固定於管路100的外表面後，對位件12抵接管路100的外表面的至少二線段L1,L2，線段L1,L2與安裝基準面P的距離H1,H2相同。

於本實施例，扣具11包含載台111及扣件112，載台111可用塑料或合金模塑製成，載台111大致呈矩形體，可裝設感測元件10、處理電路(未圖示)、電源(未圖示)、顯示螢幕20等，感測元件10例如超音波探頭、溫度感測器、振動感測器等，感測元件10的數量可為一或複數，複數感測元件10可沿載台111的長邊方向設置於載台111內，載台111的長邊二側具有扣座1111及對位槽1112；扣件112包含弧形座1121及螺栓1122，可環繞管路100的外表面而連接載台111的扣座1111；對位件12的數量可為一或複數，單一對位件12設置於載台111長邊的中央，二對位件12設置於載台111長邊的二側，對位件12包含滑塊121，導塊122及彈性件123，滑塊121大致呈Λ形，導塊122一端連接滑塊121的中心，導塊122的另一端嵌入位於載台111的短邊中央的對位槽1112，彈性件123(例如但不限於彈簧、簧片及橡膠)二端分別連接對位槽1112的內壁及導塊122，彈性件123可產生移動滑塊121的彈力及防止滑塊121移出載台111的拉伸力，對位件12依據可能需要使用管路100的外徑範圍於對位槽1112朝向或遠離載台111移動0.1公釐至10公分的距離。

在管路100的外表面安裝扣具11的流程包含：將管路100放置於弧形座1121，以載台111的長邊沿管路100的軸向放置於管路100相對弧形座1121的外表面上，使對位件12的滑塊121抵接管路100外表面軸線A1相對二側的四個線段；將螺栓1122穿過載台111二側的扣座1111旋入弧形座1121 的螺孔，使載台111與弧形座1121相向移動夾合管路100相對二側外表面，同時管路100外表面推擠對位件12沿垂直安裝基準面P的法線(如圖1C中Z軸方向)方向逐步朝載台111移動，由於對位件12的彈性件123受壓產生彈力使滑塊121抵接管路100外表面相對二側線段L1,L2且移動過程保持與安裝基準面P的距離相同，從而載台111的底面(載台朝向管路的表面定義為載台的底面)中心線(載台的底面二側短邊的中心點連線)可對準且不偏離管路100外表面軸線A1；當螺栓1122旋入弧形座1121至管路100外表面的軸線A1接觸感測元件10的感測面S，且扣具11不會沿管路100的軸向移動或沿管路100的圓周轉動，代表扣具11已正確地固定於管路100的外表面上(即載台111底面的中心線對齊管路100的外表面軸線A1且感測元件10的感測面S設置於安裝基準面P上)。

對位件的主要作用在於隨扣具拆卸及固定的過程移動且抵接管路外表面至少二線段，因此，滑塊具有凸出的二臂，其形狀不限於上述例示的Λ形，二臂之間的凹部的表面可為單角形、多角形、平面形或弧形。圖1D為第一實施例之其他對位件之徑向示意圖。如圖1D所示，外扣式管路量測裝置之固定結構1’,1”包含：扣具11以及對位件12’,12”，對位件12’的滑塊121’大致呈拱門形，對位件12”的滑塊121”大致呈拱橋形，對位件12’,12”與上述對位件12具有相同的作用及功效。

圖2A為本發明第二實施例之外扣式管路量測裝置之固定結構之側視圖，圖2B為圖2A所示外扣式管路量測裝置之固定結構未固定於管路時之徑向視圖，圖2C為圖2A所示外扣式管路量測裝置之固定結構固定於管路時之徑向視圖。如圖2A、2B及2C所示，外扣式管路量測裝置之固定結 構2包含：扣具21以及對位件22，扣具21沿管路100外表面的軸線A1(如圖2A中X軸方向)可拆卸地固定於管路100的外表面，對位件22設置於扣具21，其中通過軸線A1的切平面定義為安裝基準面P(如圖2A中X-Y平面上)；於扣具21固定於管路100的外表面後，對位件22抵接管路100的外表面的至少二線段L3,L4，線段L3,L4與安裝基準面P的距離H3,H4相同。

於本實施例，扣具21包含載台211及扣件212，載台211可用塑料或合金模塑製成，載台211大致呈矩形體，可裝設感測元件10、處理電路(未圖示)、電源(未圖示)、顯示螢幕(未圖示)等，載台211的長邊二側具有扣座2111、對位槽2112及插孔2113；扣件212包含U形螺絲及螺母，可環繞管路100的外表面而連接載台211的長邊二側；二對位件22設置於載台211的長邊二側，對位件22包含滑塊221、彈性件222及止擋塊223，滑塊221大致呈Λ形，Λ形的中心對準載台211短邊的中心點，Λ形的二臂內形成容置槽2211，彈性件222的二端分別嵌入對位槽2112及容置槽2211，彈性件222(例如但不限於彈簧、簧片及橡膠)可產生移動滑塊221的彈力與保持滑塊221對稱接觸管路100的外表面二側的抗力，止擋塊223的底端2231固定於載台211的插孔2113，止擋塊223的頭端2232嵌入滑塊221中央的滑槽2212，頭端2232的表面略比感測元件10的感測面S凹陷，當滑塊221沿遠離載台211方向移動時，止擋塊223可阻擋對位件22移出載台211。如圖2B及2C所示，扣具21未固定於管路時，滑塊221凸出於載台211底面的長度D1，扣具21固定於管路100外表面後，滑塊221凸出載台211底面的長度D2，滑塊221沿安裝基準面P的法線方向朝向或遠離載台211移動的距離(D1-D2)介於0.1公釐至10公分。

對位件的止擋塊不限於上述形式，圖2D為本發明第二實施例之其他對位件之徑向示意圖。如圖2D所示，對位件22’包含滑塊221、彈性件222及止擋塊223’，載台211容置對位件22’的內壁具有導溝2114，止擋塊223’形成於滑塊221的二側壁且嵌入導溝2114，當滑塊221沿遠離載台211方向移動時，止擋塊223’亦可止擋對位件22’移出載台211。

在管路100的外表面安裝扣具21的流程包含：以載台211的長邊沿管路100的軸向放置於管路100的外表面上，使對位件22的滑塊221抵接管路100外表面軸線A1相對二側的四個線段；將扣件212的U形螺絲環繞管路100的外表面而穿過載台211的扣座2111，以螺母旋入U形螺絲使載台211與U型螺絲相向移動夾合管路100相對二側外表面，同時帶動管路100外表面推擠對位件22沿垂直安裝基準面P的法線(如圖2C中Z軸方向)方向逐步朝載台211移動，由於對位件22的滑塊221抵接管路100外表面的軸線A1相對二側線段L3,L4且移動過程保持與安裝基準面P的距離相同，從而載台211的底面的中心線可對準且不偏離管路100外表面的軸線A1；當螺母旋入U形螺絲至管路100外表面的軸線A1接觸感測元件10的感測面S且扣具21不會沿管路100的軸向移動或沿管路100的圓周轉動，代表扣具21已正確地固定於管路100的外表面上(即載台211底面的中心線對齊管路100外表面的軸線A1且感測元件10的感測面S設置於安裝基準面P上)。相較於現有技術中載台與夾具分離的結構，本實施例的載台211屬於扣具21的一部，減少會造成載台或夾具變形的螺絲-餘隙結構，大幅降低安裝不良及裝置失效的可能性。

在固定扣具21與管路100的過程，由於先將對位件22的滑塊221放置於管路100的外表面上，管路的外徑越小，滑塊221越靠近Λ形中間 部分接觸管路100的外表面，固定扣具21所需移動管路100的外表面與感測元件10的感測面S之間的距離越短；管路100的外徑越大，滑塊221越靠近Λ形開口部分接觸管路100的外表面，固定扣具21所需移動管路100的外表面與感測元件10的感測面S之間的距離越長；因此，本實施例的對位件22在安裝扣具21的過程沿安裝基準面P的法線方向移動的距離(D1-D2)正比於管路100的外徑大小。

圖3A為本發明第三實施例之外扣式管路量測裝置之固定結構之側視圖，圖3B為圖3A所示外扣式管路量測裝置之固定結構之上側剖視圖，圖3C為圖3A所示外扣式管路量測裝置之固定結構未固定於管路時之徑向剖視圖，圖3D為圖3A所示外扣式管路量測裝置之固定結構固定於管路時之徑向剖視圖。如圖3A、3B、3C及3D所示，外扣式管路量測裝置之固定結構3包含：扣具31以及對位件32，扣具31沿管路100外表面的軸線A1可拆卸地固定於管路100的外表面，對位件32設置於扣具31，其中通過軸線A1的切平面定義為安裝基準面P；於扣具31固定於管路100的外表面後，對位件32抵接管路100的外表面的至少二線段L5,L6，線段L5,L6與安裝基準面P的距離H5,H6相同。

於本實施例，扣具31包含載台311及扣件312，載台311可用塑料或合金模塑製成，載台311大致呈矩形體，可裝設感測元件10、處理電路(未圖示)、電源(未圖示)、顯示螢幕(未圖示)等，感測元件10例如超音波探頭、溫度感測器、振動感測器等，感測元件10的數量可為一或複數，複數感測元件10可沿載台311的長邊方向設置於載台311內，載台311的長邊二側具有扣座3111及對位槽3112；扣件312包含多角座3121、螺管3122、 螺絲3123及彈性件3124，可環繞管路100的外表面而連接載台311的扣座3111，多角座3121大致呈M形，M形的二臂具有通道，螺管3122的一側嵌入多角座3121的通道，螺管3122的二側內壁具有可與螺絲3123嚙合的螺紋，螺絲3123例如但不限於等高螺絲，彈性件3124(例如但不限於彈簧、簧片及橡膠)設置於多角座3121與螺絲3123之間；二對位件32設置於載台311的長邊二側，對位件32包含滑塊321、彈性件322及止擋塊323，滑塊321大致呈ㄇ形，ㄇ形的中心對準載台311短邊的中心點，ㄇ形的二臂內形成容置槽3211，彈性件322的二端分別嵌入載台311的對位槽3112與滑塊321的容置槽3211，當滑塊321沿遠離載台311方向移動時，止擋塊323可阻擋對位件32移出載台311。如圖3C及3D所示，扣具31未固定於管路時，滑塊321凸出於載台311底面的長度D3，扣具31固定於管路100外表面後，滑塊321凸出載台311底面的長度D4，滑塊321沿安裝基準面P的法線方向朝向或遠離載台311移動的距離(D3-D4)介於0.1公釐至10公分。

在管路100的外表面安裝扣具31的流程包含：將螺絲3123穿過載台311的扣座3111，以載台311的長邊沿管路100的軸向放置於管路100的外表面上，使對位件32的滑塊321抵接管路100外表面的軸線A1相對二側的四個線段；將螺管3122嵌入多角座3121二臂的通道，以扣件312的多角座3121及螺管3122環繞管路100的外表面；螺絲3123分別旋入螺管3122二側，使彈性件3124推頂多角座3121與載台311相向移動夾合管路100相對二側外表面，同時帶動管路100外表面推擠對位件32沿垂直安裝基準面P的法線(如圖3C中Z軸方向)方向逐步朝載台311移動，由於對位件32的滑塊321抵接管路100外表面的軸線A1相對二側線段L5,L6且移動過程保持與安裝基準面P 的距離相同，從而載台311的底面的中心線可對準且不偏離管路100外表面的軸線A1；當螺絲3123旋至管路100外表面的軸線A1接觸感測元件10的感測面S且載台311及多角座3121不會沿管路100的軸向移動或沿管路100的圓周轉動，代表扣具31已正確地固定於管路100的外表面上(即載台311底面的中心線對齊管路100外表面的軸線A1且感測元件10的感測面S設置於安裝基準面P上)。

在固定扣具31與管路100的過程，由於先將對位件32的滑塊321放置於管路100的外表面上，管路100的外徑越小，管路100外表面的軸線A1與感測元件10的感測面S之間的距離越短，移動滑塊321至固定位置的距離越短；管路100的外徑越大，管路100外表面的軸線A1與感測元件10的感測面S之間的距離越長，移動滑塊321至固定位置的距離越長；因此，對位件32在安裝扣具31的過程沿安裝基準面P的法線方向移動的距離正比於管路100的外徑大小。值得說明的是，本實施例之滑塊321的ㄇ形設計在固定扣具31的過程中除了可確保對位件32沿安裝基準面P的法線移動的方向及靈敏度，還可有效防止固定扣具31的過程管路100發生轉動。

圖4A為本發明第四實施例之外扣式管路量測裝置之固定結構之側視圖，圖4B為圖4A所示外扣式管路量測裝置之固定結構之下視圖，圖4C為圖4A所示外扣式管路量測裝置之固定結構固定於管路時之徑向剖視圖。如圖4A、4B及4C所示，外扣式管路量測裝置之固定結構4包含：扣具41以及對位件42，扣具41沿管路100外表面的軸線A1可拆卸地固定於管路100的外表面，對位件42設置於扣具41，其中通過軸線A1的切平面定義為安裝基準面P；於扣具41固定於管路100的外表面後，對位件42抵接管路100的 外表面的至少二線段L7,L8，線段L7,L8與安裝基準面P的距離H7,H8相同。

於本實施例，扣具41包含載台411及扣件412，載台411可用塑料或合金模塑製成，載台411大致呈矩形體，可裝設感測元件10、處理電路(未圖示)、電源(未圖示)、顯示螢幕20等，感測元件10例如超音波探頭、溫度感測器、振動感測器等，感測元件10的數量可為一或複數，複數感測元件10可沿載台411的長邊方向設置於載台411內，載台411的長邊二側具有扣座4111；扣件412包含底座4121、螺管4122及螺絲4123，可環繞管路100的外表面而連接載台411的扣座4111，底座4121為開口殼體，底座4121的中央形成螺孔41211；對位件42設置於扣件412的底座4121，包含滑塊421及調整件422，滑塊421大致呈M形，M形的中心對準底座4121的中心，調整件422包含旋鈕4221及螺牙段4222，旋鈕4221設置於底座4121相對滑塊421的一側，螺牙段4222穿過底座4121的螺孔41211連接滑塊421的M形中心，滑塊421的M形的二臂具有可供螺管4122及螺絲4123穿過的滑槽4211，滑塊421可依據可能需要使用管路100的外徑大小沿螺管4122朝向或遠離載台411移動0.1公釐至10公分的距離。

在管路100的外表面安裝扣具41的流程包含：將載台411和扣件412放置於管路100外表面的相對二側，以管路100外表面的軸線A2對準底座4121的中心，將管路100放置於對位件42的滑塊421上，管路100外表面的軸線A1及A2位於管路100同一半圓截面上；以螺絲4123分別穿過扣座4111及底座4121的通孔旋入螺管4122二側固定載台411與扣件412；旋轉調整件422使滑塊421沿螺管4122(垂直安裝基準面P的法線方向，如圖4C中Z軸方向)逐步朝載台411移動而推頂管路100外表面的軸線A1抵接感測元件10的 感測面S；當扣具41不會沿管路100的軸向移動或沿管路100的圓周轉動，代表扣具41已正確地固定於管路100的外表面上(即載台411底面的中心線對齊管路100外表面的軸線A1且感測元件10的感測面S設置於安裝基準面P上)。

在固定扣具41與管路100的過程，由於先將管路100放置於對位件42的滑塊421上，管路100的外徑越小，管路100外表面的軸線A1與感測元件10的感測面S之間的距離越長，移動滑塊421推頂管路100至固定位置的距離越長；管路100的外徑越大，管路100外表面的軸線A1與感測元件10的感測面S之間的距離越短，移動滑塊421推頂管路100至固定位置的距離越短；以滑塊421由底座4121移動的起點至固定管路100的定點之間的長度D5作為對位件42在安裝扣具41的過程沿安裝基準面P的法線方向移動的距離，對位件42在安裝扣具41的過程沿安裝基準面P的法線方向移動的距離反比於管路100的外徑大小。值得說明的是，以螺管4122及螺絲4123固定載台411與扣件412時，載台411與扣件412不會擠壓管路100；選用機械強度弱於管路100及載台411的材料製作滑塊421，以對位件42抵接管路100外表面的二側來固定扣具41與管路100，即使施力過大，也僅會使扣件412張大，確保載台411與扣件412不會擠壓管路100，且調整件422在滑塊421的中心點施力，不會發生施力不均，防止扣具41及管路100偏移、翹曲或變形。

圖5A為本發明第五實施例之外扣式管路量測裝置之固定結構之側視圖，圖5B為圖5A所示外扣式管路量測裝置之固定結構之上視圖，圖5C為圖5A所示外扣式管路量測裝置之固定結構未固定於管路之徑向剖視圖，圖5D為圖5A所示外扣式管路量測裝置之固定結構固定於管路之徑向剖 視圖，圖5E為本發明第五實施例之其他對位件之徑向示意圖。如圖5A、5B、5C及5D所示，外扣式管路量測裝置之固定結構5包含：扣具51、第一對位件52、第二對位件53、外徑量測單元54及限位件55，扣具51沿管路100外表面的軸線A可拆卸地固定於管路100的外表面，其中通過軸線A1的切平面定義為安裝基準面P；於扣具51固定於管路100的外表面後，第一對位件52抵接管路100的外表面的至少二線段L7,L8，第二對位件53抵接管路100的外表面的至少二線段L5,L6，線段L7,L8與安裝基準面P的距離H7,H8相同，線段L5,L6與安裝基準面P的距離H5,H6相同。

於本實施例，扣具51包含載台511及扣件512，載台511的材料、功能如上述實施例之載台411，載台511可裝設感測元件10、處理電路(未圖示)、電源(未圖示)、顯示螢幕等，載台511的長邊二側具有扣座5111及對位槽5112，載台511一側具有測距槽5113，扣座5111的中央形成通孔；扣件512包含底座5121、螺管5122及螺絲5123，可環繞管路100的外表面而連接載台511的扣座5111，底座5121為開口殼體，底座5121的中央形成螺孔51211；第一對位件52設置於扣件512的底座5121，包含第一滑塊521及調整件522，第一滑塊521大致呈M形，M形的中心對準底座5121的中心，調整件522包含旋鈕5221及螺牙段5222，旋鈕5221設置於底座5121相對第一滑塊521的一側，螺牙段5222穿過底座5121中央的螺孔51211連接第一滑塊521的M形中心，M形的二臂具有滑槽5211及導溝5212，第一滑塊521可依據可能需要使用管路100的外徑大小沿螺管5122朝向或遠離載台511移動0.1公釐至10公分的距離；第二對位件53設置於載台511長邊二側，包含第二滑塊531、彈性件532及止擋塊533，第二滑塊531大致呈ㄇ形，ㄇ形的中心對準載台511 短邊的中心點，ㄇ形的二臂內形成容置槽5311，彈性件532(例如但不限於彈簧、簧片及橡膠)的二端分別嵌入對位槽5112及容置槽5311，第二滑塊531亦可依據可能需要使用管路100的外徑大小沿安裝基準面P的法線方向朝向或遠離載台511移動0.1公釐至10公分的距離，止擋塊533可阻擋第二對位件53移出載台511；外徑量測單元54包含測距軸541及位移感測器542，測距軸541一端固定於第二滑塊531，測距軸541的另一端嵌入載台511的測距槽5113，測距軸541於測距槽5113內隨第二滑塊531移動，位移感測器542設置於載台511內鄰接測距槽5113，可產生測距軸541位移數據的訊號；限位件55設置於扣座5111與第一滑塊521之間，具有凸塊551，凸塊551嵌入第一滑塊521的導溝5212，可限制第一對位件52沿安裝基準面P法線方向移動至載台511的距離，使四支螺絲5123可均勻旋緊但不會發生過鎖問題。

在管路100的外表面安裝扣具51的流程包含：將螺管5122嵌入限位件55，以螺絲5123穿過底座5121及第一滑塊521旋入螺管5122一側而結合底座5121、第一對位件52及限位件55；將載台511和扣件512放置於管路100外表面的相對二側，使管路100放置於第一對位件52的第一滑塊521上，以螺絲5123通過扣座5111旋入螺管5122而連接載台511及扣件512；旋轉調整件522使第一滑塊521沿螺管5122及凸塊551(垂直安裝基準面P的法線方向，如圖5C中Z軸方向)推頂管路100外表面接觸第二滑塊531，第一滑塊521及第二滑塊531夾持管路100外表面至少四線段；繼續旋轉調整件522使第一滑塊521及第二滑塊531夾持管路100沿垂直安裝基準面P的法線方向移動至管路100外表面軸線A1抵接感測元件10的感測面S；當扣具51不會沿管路100的軸向移動或沿管路100的圓周轉動，代表扣具51已正確地固定於管 路100的外表面上(即載台511底面的中心線對齊管路100外表面的軸線A1且感測元件10的感測面S設置於安裝基準面P上)。

移動第一滑塊521的手段不限於上述螺栓形式的調整件，圖5E為本發明第五實施例之其他對位件之徑向示意圖。如圖5E所示，第一對位件52’設置於扣件512的底座5121’，第一對位件52’包含第一滑塊521及彈性件523，底座5121’的中心具有容置槽51211’，彈性件523(例如但不限於彈簧、簧片及橡膠)設置於底座5121’中心的容置槽51211’而連接第一滑塊521，彈性件523可提供第一滑塊521推頂管路100的彈力。由於彈性件523的彈力將第一滑塊521頂出底座5121’一段長度，第一對位件52’與第二對位件53之間垂直方向的最大距離不大於管路100的外徑，將載台511與扣件512相對放置管路100二側，使第一滑塊521與第二滑塊531抵接管路外表面相對二側，以螺絲5123分別旋入螺管5122二側固定載台511與扣件512，管路100會擠壓第一滑塊521朝底座5121’及第二滑塊531朝載台511移動至管路100外表面軸線A1抵接感測元件10的感測面S，彈性件523,532受擠壓所產生的彈力使第一滑塊521與第二滑塊531緊密地夾持管路外表面相對二側，而將扣具51固定於管路100的外表面。

在固定扣具51與管路100的過程，由於先將管路100放置於第一對位件52的第一滑塊521上，管路100的外徑越小，旋轉調整件522移動第一滑塊521使管路100外表面接觸第二滑塊531或旋轉螺絲5123使第一滑塊521朝底座5121’移動的距離越長，而管路100外表面接觸第二滑塊531時，移動第二滑塊531至管路100外表面抵接感測元件10的感測面S的距離越短；管路100的外徑越大，旋轉調整件522移動第一滑塊521使管路100外表面接觸 第二滑塊531或旋轉螺絲5123使第一滑塊521朝底座5121’移動的距離越短，而管路100外表面接觸第二滑塊531時，移動第二滑塊531至管路100外表面抵接感測元件10的感測面S的距離越長；以第一滑塊521遠離底座5121或朝向底座5121’移動的起點至固定管路100的定點之間的長度D6,D7作為第一對位件52,52’在安裝扣具51的過程沿安裝基準面P的法線方向移動的距離，第一對位件52,52’在安裝扣具51的過程沿安裝基準面P的法線方向移動的距離反比於管路100的外徑大小；以第二滑塊531由未接觸管路100外表面時凸出載台511底面的長度至固定時凸出載台511底面的長度的差作為第二對位件53在安裝扣具51的過程沿安裝基準面P的法線方向移動的距離，第二對位件53在安裝扣具51的過程沿安裝基準面P的法線方向移動的距離正比於管路100的外徑大小。利用對位件線性移動的距離正比或反比管路的外徑大小，外徑量測單元54的測距軸541與第二對位件53連動且設有光學或磁性元件，外徑量測單元54的位移感測器542感測測距軸541的移動距離，進而可換算出管路的外徑尺寸，供外扣式管路量測裝置作為計算管路內流體的流速、流量、溫度等物理量的基礎參數。

值得說明的是，以螺管5122及螺絲5123固定載台511及扣件512與以第一對位件52固定扣具51及管路100時，設置於載台511的扣座5111與第一對位件52的第一滑塊521之間的限位件55可防止個別螺絲5123及第一對位件52的過度施力、與不同螺絲5123及第一對位件52的施力不均，確保扣具51及管路100不會發生偏斜、翹曲或變形。

在固定扣具與管路的過程，由於對位件可保持扣具與管路沿安裝基準面的法線方向上相對移動至感測元件的感測面固定於管路外表面 的軸線上，本發明不限於使用螺絲、螺母、螺管、螺絲等螺鎖方式。

圖6A為本發明第六實施例之外扣式管路量測裝置之固定結構之側視圖，圖6B為圖6A所示外扣式管路量測裝置之固定結構之軸向視圖。如圖6A及6B所示，外扣式管路量測裝置之固定結構6包含扣具61及對位件62，扣具61包含載台611及扣件612，載台611及對位件62的材料、結構及功能如第一至三實施例所述，對位件62設置於載台611；於拆卸及固定扣具61的過程，對位件62沿安裝基準面P的法線方向移動；於扣具61固定於管路100的外表面後，對位件62抵接管路100的外表面的至少二線段L9，二線段L9與安裝基準面P的距離H9相同。於本實施例，扣件612為束帶，環繞管路100外表面連接載台611的扣座6111，使扣具61固定於管路100上。

圖7為本發明第七實施例之外扣式管路量測裝置之固定結構之側視圖，圖7B為圖7A所示外扣式管路量測裝置之固定結構之徑向視圖。如圖7A及7B所示，外扣式管路量測裝置之固定結構7包含扣具71及對位件72，扣具71包含載台711及扣件712，載台711及對位件72的材料、結構及功能如第一至三實施例所述，對位件72設置於載台711，於拆卸及固定扣具71的過程，對位件72沿安裝基準面P的法線方向移動，於扣具71固定於管路100的外表面後，對位件72抵接管路100的外表面的至少二線段L10,L11，線段L10,L11與安裝基準面P的距離H10,H11相同。於本實施例，扣件712為管夾，連接載台711的扣座7111可夾合管路100外表面，使扣具71固定於管路100的外表面上。

值得說明的是，上述實施例繪示及說明感測元件設置於載台、載台設置於管路外表面的一側；然而，感測元件設置於扣件，或管路 外表面相對二側均設有載台，複數感測元件設置於二載台，扣件環繞管路外表面而連接二載台的實施方式亦屬本發明之技術內容。

本發明提供一種外扣式管路量測裝置，包含如上述實施例所述固定結構及感測元件，固定結構包含扣具及對位件，其中扣具可拆卸地固定於管路之外表面，對位件設置於扣具；感測元件設置於扣具，具有感測面，當管路之外表面抵接感測面時，扣具固定於管路之外表面，對位件抵接管路之外表面至少二線段，二線段與感測面的距離相同。如上述第一至第七實施例所述固定結構，扣具包含載台及扣件，對位件設置於載台或扣件，感測元件為超音波探頭、溫度感測器及振動感測器之至少一者。

綜上所述，於本發明之外扣式管路量測裝置之固定結構，對位件可適用於不同管徑的管路，特別是相同標稱管徑不同管路規範的管路，在固定扣具及管路的過程，對位件沿通過管路外表面軸線的切平面的法線方向移動，可使扣具的中心線對準管路外表面的軸線；扣具固定於管路外表面後，對位件抵接管路外表面與安裝基準面等距離的至少二線段，可保持扣具在正確的安裝位置，使感測元件的感測面設置於管路外表面的軸線的切平面上。本發明之外扣式管路量測裝置減少使用螺絲調整扣具與管路之間的餘隙，有效防止扣具、管路及感測元件因安裝不當發生偏移、翹曲、變形及損壞的問題，提高安裝的便利性且確保外扣式管路量測裝置量測的正確性。

上述實施例僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項專業之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾、組合與改變。因此，舉凡所屬技術領域中具 有此項專業知識者，在未脫離本發明所揭示之精神與技術原理下所完成之一切等效修飾、組合或改變，仍應由本發明之申請專利範圍所涵蓋。

1:外扣式管路量測裝置之固定結構

10:感測元件

11:扣具

12:對位件

20:顯示螢幕

100:管路

111:載台

112:扣件

1111:扣座

1121:弧形座

1122:螺栓

A1:軸線

P:安裝基準面

L1:線段

Claims (10)

1. 一種外扣式管路量測裝置之固定結構，包含：扣具，沿管路之外表面之軸線可拆卸地固定於該管路之外表面，該扣具包含載台；以及對位件，設置於該扣具，其中與該管路之外表面相切於該軸線之平面定義為安裝基準面，該對位件包含滑塊、彈性件，該彈性件的兩端分別嵌入該載台的對位槽及該滑塊的容置槽，藉由該彈性件的作用致使該滑塊相對於該載台向該管路移動並貼緊該管路的外表面；其中，於拆卸及固定該扣具之過程，該對位件沿該安裝基準面之法線方向移動；於該扣具固定於該管路之外表面後，該對位件抵接該管路之外表面之至少二線段，該等線段與該安裝基準面之距離相同。
2. 如請求項1所述外扣式管路量測裝置之固定結構，其中該扣具包含扣件，該載台設置於該安裝基準面上，該扣件可環繞該管路之外表面而連接該載台。
3. 如請求項2所述外扣式管路量測裝置之固定結構，其中該對位件設置於該載台，該對位件沿該安裝基準面之法線方向移動之距離正比於該管路之外徑大小。
4. 如請求項2所述外扣式管路量測裝置之固定結構，其中該對位件設置於該扣件，該對位件沿該安裝基準面之法線方向移動之距離反比於該管路之外徑大小。
5. 如請求項4所述外扣式管路量測裝置之固定結構，進一步包含外徑量測單元，設置於該載台，於拆卸及固定該扣具之過程，該外徑量測 單元沿該安裝基準面之法線方向移動，且該外徑量測單元沿該安裝基準面之法線方向移動之距離正比於該管路之外徑大小。
6. 如請求項1所述外扣式管路量測裝置之固定結構，其中該滑塊具有凸出之二臂，該二臂之間的表面為單角形、多角形、平面形或弧形。
7. 如請求項6所述外扣式管路量測裝置之固定結構，其中該彈性件之二端分別嵌入該扣具與該滑塊，用以產生該對位件沿該安裝基準面之法線方向移動之彈力。
8. 一種外扣式管路量測裝置，包含：如請求項1所述固定結構，包含：扣具及對位件，其中該扣具可拆卸地固定於管路之外表面，該對位件設置於該扣具；以及感測元件，設置於該扣具，具有感測面；當該管路之外表面抵接該感測面時，該扣具固定於該管路之外表面，該對位件抵接該管路之外表面之至少二線段，該等線段與該感測面之距離相同。
9. 如請求項8所述外扣式管路量測裝置，其中該扣具包含載台及扣件，該對位件設置於該載台及/或該扣件。
10. 如請求項8所述外扣式管路量測裝置，其中該感測元件為超音波探頭、溫度感測器及振動感測器之至少一者。

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