[发明专利]用于测量流体通过管路流动的超声波流量计

说明书

本发明是申请日为2011年1月3日、申请号为201180012589.1、发明名称为“具有端口覆盖组件的超声波流量计”的发明专利申请的分案申请。关于联邦政府出资的研究或开发的声明

不适用

技术领域

所公开的实施方式涉及超声波流量计，并且更具体地涉及用于联接于超声波流量计中的换能器组件的端口覆盖组件。

背景技术

在从地面上已经移除碳氢化合物之后，流体流(无论液相还是气相)经由管路从一个地方运输至另一地方。理想的是，精确了解流体流中流动的流体的量，并且当流体被转手时或者在“密闭转移”期间，要求特别的精度。然而，即使在不发生密闭转移的地方，也希望得到测量精度，并且在这些情况下，可以使用超声波流量计。

超声波流量计包括两个或者更多个换能器组件，每一个均固定于流量计的本体或筒管件中的端口的内部。为了将输送的流体保持在流量计内，端部连接器固定在筒管件中的每个换能器端口的外端部上。因此，筒管件和端部连接器产生压力边界，该压力边界容纳流过流量计的流体。

为了测量流过流量计的流体，一对换能器组件沿筒管件的内表面定位，从而使得每个换能器组件面对另一个。每个换能器组件包括压电元件。当交流电作用于第一换能器组件的压电元件时，该压电元件作出如下响应:发射超声波到正输送通过流量计的流体中。当该波射入在第二换能器组件的压电元件上时，第二换能器组件作出如下响应：产生电信号。稍后，交流电作用于第二换能器组件的压电元件，并且该压电元件作出如下响应：发射超声波通过流量计中的流体。当该波射入在第一换能器组件的压电元件上时，第一换能器组件作出如下响应：产生电信号。以此方式，换能器组件传送和接受往复地穿过流体流的信号。

每个换能器组件连接到电缆，该电缆延伸穿过端部连接器至筒管件外部远程位置，例如，通常安装至筒管件外部的电子器件基座封围件。电缆将由压电元件产生的信号输送至定位在电子器件基座封围件内的采集板，在采集板处对信号进行处理并且随后用于判定通过流量计的流体的流动速率。

当不使用时，换能器组件中的压电元件能够积累电荷。电荷对于执行流量计的维护的人员存在危害。为了降低对于维护人员的危险，每个压电元件通常联接于变压器，该变压器除了下文中讨论的功能之外还为压电元件产生的电荷提供了放电路径。

变压器还提供在压电元件和最终接收由压电元件产生的信号的采集装置之间匹配的阻抗。因此，压电元件和变压器是成对的。变压器通常定位在换能器组件内。对于最传统的设计来说，当压电元件或者变压器需要更换时，需将整个换能器组件从筒管件中的端口移除，由于必要时移除端部连接器以接近换能器组件，所以通常必须不期望地中断通过筒管件的流体流。

此外，在许多传统的换能器组件中，换能器组件内的变压器和/或变压器和压电元件之间的电连接件易于暴露在与压电元件所经受的条件相同的条件下。当变压器或者电连接件未设计成用于与压电元件相同的条件时，这种暴露是不良的。例如，通过流量计的流体可能是腐蚀性的。尽管压电元件可以适合腐蚀性条件，但是变压器不适合。在这种环境下，腐蚀性流体可能损坏变压器以及相关的电线。

提高给予流体的超声波信号的质量的机构可提高测量精度。而且，(例如，由被测量的流体的腐蚀性导致的)流量计的部件上的磨损、撕裂以及部件的退化能够大大降低装置的寿命。因此，期望增加流量计及其部件的耐用性和/或寿命的任何设备、方法或系统。最后，超声波流量计可能会安装在恶劣环境中。因此，期望得到能降低维护时间，以及，如果可能，提高性能的任何机构。

发明内容

一种用于测量流体通过管路流动的超声波流量计。在一些实施方式中，超声波流量计包括筒管件、换能器组件和端口覆盖组件。该筒管件包含通孔和在通孔与筒管件的外表面之间延伸的换能器端口。换能器组件设置在换能器端口内并且包括变压器、压电元件和它们之间的电联接件。端口覆盖组件联接于换能器组件并且接收联接于换能器组件的电缆。该端口覆盖组件被弹簧加载，以朝向换能器组件偏压端口覆盖组件，从而阻止电缆与换能器组件脱离电联接。在其他实施方式中，端口覆盖组件具有至少两个闭锁件，该至少两个闭锁件可操作以可释放地接合筒管件，由此限定端口覆盖组件相对于筒管件的移动。