ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ, ПРОТЕКАЮЩЕЙ ЧЕРЕЗ УЧАСТОК ТРУБЫ Российский патент 2022 года по МПК G01F1/66 

Область техники

Настоящее изобретение касается измерительного устройства для определения расхода текучей среды, протекающей через участок трубы. В частности, настоящее изобретение касается измерительного устройства для определения расхода текучей среды, протекающей через участок трубы, посредством ультразвуковых сенсоров методом разности времени распространения.

Уровень техники

При определении расхода текучей среды, протекающей через участок трубы, посредством ультразвуковых сенсоров методом разности времени распространения акустические сигналы посредством ультразвукового сенсора вводятся в измерительную трубку. Ультразвуковой приемник принимает сигнал в конце заданного участка пути сигнала. Из измеренного времени распространения сигнала по сравнению с измеренным временем распространения сигнала в состоянии, в котором текучая среда в измерительной трубке не течет, при знании геометрии измерительной трубки может определяться расход текущей текучей среды через измерительную трубку.

В отношении расположения ультразвуковых сенсоров на измерительной трубке принципиально различаются два вида. Во-первых, существуют измерительные устройства, у которых ультразвуковой сенсор крепится на наружной стороне измерительной трубки. Эти так называемые зажимные измерительные устройства могут реализовываться конструктивно сравнительно просто, однако имеют тот недостаток, что ультразвук должен направляться через стенку измерительной трубки, что, как правило, приводит к ослаблению измерительного сигнала.

У другой конструкции измерительного устройства в стенке измерительной трубки предусмотрены отверстия, в которых расположены ультразвуковые сенсоры, так что звук не должен вводиться в текучую среду через стенку трубки. Этот вид измерительного устройства дает очень хорошие результаты измерений, однако ставит сравнительно высокие требования к самому измерительному устройству, в частности к ультразвуковому сенсору и встраиванию ультразвукового сенсора в измерительную трубку. Так, во-первых, существуют особые проблемы плотности измерительного устройства. Ультразвуковой сенсор непосредственно подвержен влияниям текущей в измерительной трубке текучей среды. Наряду с тем фактом, что ультразвуковой сенсор приходит в соприкосновение с текучей средой, он подвергается также колебаниям давления и температуры, которые вызываются текучей средой.

Если ультразвуковой сенсор вставляется в предусмотренное в измерительной трубке отверстие с уплотнением, то существует опасность, что находящаяся под давлением текучая среда в измерительной трубке выдавит ультразвуковой сенсор наружу. Так как ультразвуковой сенсор тогда больше не будет находиться в надлежащем положении, это приведет к искажению результатов измерений.

Чтобы надежно удерживать ультразвуковые сенсоры в измерительной трубке, ультразвуковые сенсоры зачастую снабжаются резьбой и ввинчиваются в снабженное резьбой отверстие измерительной трубки.

Было установлено, что при этом виде крепления напряжения в измерительной трубке и/или колебания температуры и давления текучей среды передаются на ультразвуковой сенсор, что может приводить к нежелательным отклонениям значений измерений. Помимо этого, винтовые соединения менее подходят при применении измерительных трубок, снабженных порошковым покрытием, так как при ввинчивании ультразвукового сенсора в отверстие измерительной трубки возникала бы возможность повреждения порошкового покрытия, что затем приводит к подверженности мест крепления коррозии. Это играет роль, прежде всего, у измерительных устройств, которые применяются в условиях влажной окружающей среды, например, под открытым небом.

Кроме того, уже предпринимались попытки вставить ультразвуковой сенсор в предусмотренные в измерительной трубке отверстия так, чтобы находящаяся под давлением текучая среда в измерительной трубке не выдавливала ультразвуковой сенсор наружу. Однако это не так просто реализовать, так как при монтаже ультразвукового сенсора следует обращать внимание на то, чтобы ультразвуковой сенсор, в частности соединительный элемент, встраивался без напряжений. Сжатие соединительного элемента влияет на акустические свойства соединительного элемента и в крайнем случае даже повреждает соединительный элемент или, соответственно, ультразвуковой сенсор.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является предоставление измерительного устройства для определения расхода текучей среды, протекающей через участок трубы, посредством ультразвуковых сенсоров методом разности времени распространения, у которого ультразвуковые сенсоры надежно закреплены в отверстии измерительной трубки и предпочтительно не испытывают никаких внешних сил, которые приводят к повреждению ультразвукового сенсора, и у которого по возможности не возникает коррозия на измерительной трубке во влажных условиях окружающей среды.

В соответствии с изобретением задача решается с помощью измерительного устройства для определения расхода текучей среды, текущей через участок трубы, включающего в себя измерительную трубку, имеющую стенку трубки, по меньшей мере один ультразвуковой сенсор для передачи акустического сигнала и/или приема акустического сигнала, и удерживающий элемент, при этом в стенке трубки предусмотрено по меньшей мере одно отверстие первого рода, в которое может вводиться указанный по меньшей мере один ультразвуковой сенсор, и при этом измерительное устройство имеет смонтированное состояние, в котором удерживающий элемент кольцеобразно охватывает измерительную трубку и снаружи прилегает по меньшей мере к одному, вставленному в отверстие первого рода ультразвуковому сенсору.

При этом ультразвуковой сенсор может быть вставлен, ввинчен или каким-либо другим образом закреплен в отверстии.

Предлагаемое изобретением решение имеет то преимущество, что удерживающий элемент служит фиксатором для указанного по меньшей мере одного ультразвукового сенсора, когда текущая внутри измерительной трубки текучая среда оказывает давление на ультразвуковой сенсор. Также удерживающий элемент закреплен на измерительной трубке так, что нет необходимости ни в каких винтовых соединениях или подобных средствах крепления к самой измерительной трубке. Благодаря этому, например, удается избежать дополнительных сверлений или отверстий на измерительной трубке, которые могли бы ослабить измерительную трубку при длительном применении.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления удерживающий элемент без давления прилегает к верхней стороне ультразвукового сенсора. В рабочем состоянии, в котором протекающая через измерительную трубку текучая среда не оказывает давления на ультразвуковой сенсор, удерживающий элемент без давления прилегает к указанному по меньшей мере одному ультразвуковому сенсору, во избежание передачи на ультразвуковой сенсор напряжений вследствие крепления удерживающего элемента на измерительной трубке. Однако удерживающий элемент способствует тому, чтобы ультразвуковой сенсор оставался в своем положении, когда протекающая через измерительную трубку текучая среда в трубке оказывает давление на ультразвуковой сенсор.

Предпочтительно, чтобы измерительная трубка была выполнена без резьбы. В частности, при применении измерительной трубки из снабженного порошковым покрытием металла тем самым предотвращается возникновение повреждения порошкового покрытия при ввертывании конструктивных элементов. Благодаря этому измерительное устройство подходит также для применения во влажных условиях окружающей среды, так как удается избежать коррозии.

Как правило, ультразвуковые сенсоры имеют плоскую верхнюю сторону. Предпочтительно удерживающий элемент в смонтированном состоянии образует в поперечном сечении замкнутую линию, которая имеет очертание многоугольника, в частности шестиугольника. Благодаря этому поверхность прилегания между удерживающим элементом и ультразвуковым сенсором увеличивается по сравнению с круглым поперечным сечением удерживающего элемента. Вследствие этого удерживающий элемент может оказывать сравнительно большую противодействующую силу, когда протекающая внутри измерительной трубки текучая среда оказывает давление на ультразвуковой сенсор.

Особенно предпочтительно, когда удерживающий элемент в смонтированном состоянии имеет в поперечном сечении симметричную форму для достижения равномерного распределения сил.

Предпочтительно измерительная трубка имеет поверхности прилегания, и форма поперечного сечения удерживающего элемента комплементарна контуру, образованному из этих поверхностей прилегания на измерительной трубке. Поверхности прилегания могут быть образованы из самой стенки трубы, верхней стороны ультразвукового сенсора и верхней стороны измерительной трубки. При этом удерживающий элемент может крепиться на измерительной трубке без зазора или, соответственно, почти без зазора, и, тем не менее, в нормальном рабочем состоянии, в котором текущая внутри измерительной трубки текучая среда не оказывает давления на ультразвуковой сенсор, прилегать к ультразвуковому сенсору без давления.

Для простого монтажа предпочтительно, чтобы удерживающий элемент включал в себя по меньшей мере две удерживающие скобы, причем эти по меньшей мере две удерживающие скобы могут соединяться друг с другом.

Предпочтительно удерживающий элемент имеет удерживающую скобу, имеющую по меньшей мере два удерживающих участка, при этом удерживающие участки соединены друг с другом под заданным углом, чтобы можно было адаптировать удерживающий элемент к геометрии измерительной трубки. Предпочтительно удерживающая скоба выполнена неразъемной или, соответственно, цельной.

Для получения сравнительно большой поверхности прилегания для ультразвукового сенсора, имеющей плоскую верхнюю сторону, предпочтительно, чтобы по меньшей мере один удерживающий участок был выполнен пластинчатым. Размер, в частности ширина удерживающего участка, должен быть согласован с размером ультразвукового сенсора. Предпочтительно ширина удерживающего участка больше ширины ультразвукового сенсора.

Чтобы можно было просто соединять друг с другом два удерживающих элемента, предпочтительно, чтобы по меньшей мере один удерживающий участок имел крепежный фланец.

Особенно простой монтаж удерживающего элемента на измерительной трубке достигается таким образом, что удерживающий элемент имеет удерживающую скобу, у которой предусмотрены три удерживающих участка в виде основания и двух полок, причем эти полки расположены на противолежащих концах основания и направлены под заданным углом от основания, и при этом на свободном конце каждой полки предусмотрен крепежный фланец.

Благодаря этому удерживающий элемент может адаптироваться к заданной геометрии измерительной трубки и просто и надежно соединяться с другим удерживающим элементом. Например, два удерживающих элемента, у которых каждая из полок заключают с основанием угол 120°, могут охватывать измерительную трубку, имеющую шестиугольное поперечное сечение.

Отдельные удерживающие элементы могут быть соединены друг с другом, например, посредством винтовых соединений.

В одном из предпочтительных усовершенствований по меньшей мере в одном удерживающем участке предусмотрен проход, так что на измерительной трубке могут крепиться другие конструктивные элементы, такие как, например, сенсоры температуры или давления.

Чтобы получить крепление удерживающего элемента на измерительной трубке по возможности без зазора, для каждого удерживающего участка на измерительной трубке предназначена поверхность прилегания.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления стенка измерительной трубки имеет наружную сторону, которая имеет в поперечном сечении многоугольный контур и распространяющиеся в осевом направлении участки поверхности. Благодаря этому образуются поверхности прилегания для указанного по меньшей мере одного ультразвукового сенсора и удерживающего элемента.

При этом особенно предпочтительно, что измерительная трубка имеет по меньшей мере один участок поверхности первого рода, в котором предусмотрено указанное по меньшей мере одно отверстие первого рода для помещения указанного по меньшей мере одного ультразвукового сенсора, и по меньшей мере один участок поверхности второго рода, к которому отдельными участками прилегает удерживающий элемент.

В одном из вариантов осуществления, в котором, например, измеряются физические параметры текучей среды, протекающей через измерительную трубку, такие как температура или давление, предпочтительно, чтобы были предусмотрены измерительный сенсор, имеющий верхнюю сторону и по меньшей мере одно отверстие второго рода для помещения измерительного сенсора в стенке трубки, причем эта измерительная трубка имеет по меньшей мере один участок поверхности третьего рода, на котором расположен измерительный сенсор. Этот участок поверхности третьего рода может быть выполнен так, чтобы удерживающий элемент в смонтированном состоянии прилегал к верхней стороне измерительного сенсора. При этом даже в случае применения измерительного сенсора может сохраняться симметричная форма удерживающего элемента в поперечном сечении для равномерного распределения сил, действующих на ультразвуковой сенсор.

В случае, когда применяется несколько измерительных сенсоров, в одном из вариантов осуществления каждый участок поверхности второго рода может заменяться участком поверхности третьего рода.

В одном из предпочтительных усовершенствований предусмотрено несколько ультразвуковых сенсоров, причем каждые два ультразвуковых сенсора образуют пару из передатчика и приемника и расположены в осевом направлении измерительной трубки, и при этом предусмотрены по меньшей мере две пары из приемника и передатчика, которые расположены по периметру измерительной трубки. Наличие нескольких пар из приемника и передатчика способствует повышенной точности измерений, а также надежности измерений, так как ошибка в паре из приемника и передатчика может устанавливаться путем сравнения с остальными парами из приемника и передатчика.

Кратное описание чертежей

Предпочтительные варианты осуществления поясняются подробнее с помощью прилагаемых чертежей, на которых показано:

фиг.1: вид в перспективе измерительного устройства на покомпонентном изображении;

фиг.2: измерительная трубка на изображении в перспективе;

фиг.3: удерживающая скоба;

фиг.4: измерительная трубка в смонтированном состоянии;

фиг.5: поперечное сечение измерительного устройства в смонтированном состоянии и

фиг.6: измерительное устройство для определения расхода текучей среды, протекающей через участок трубы, в поперечном сечении, у которого предпочтительно применение удерживающих элементов.

На фиг.1 показано измерительное устройство для определения расхода текучей среды, протекающей через участок трубы, в покомпонентном изображении.

Осуществление изобретения и промышленная применимость

Измерительное устройство 10 включает в себя измерительную трубку 12, которая имеет стенку 14 трубки. На измерительной трубке 12 на двух концах расположены фланцы 15 трубки, чтобы можно было встраивать измерительную трубку 12 в существующую систему труб.

Измерительная трубка 12 состоит, например, из снабженного порошковым покрытием металла. Применение других материалов, таких как, например, полимерный материал или металл без покрытия, тоже возможно.

Кроме того, предусмотрены три пары ультразвуковых сенсоров 16, из которых, однако, на фиг.1 различимы только две. Каждая пара ультразвуковых сенсоров 16 состоит из ультразвукового сенсора 18 для передачи акустического сигнала и ультразвукового сенсора 20 для приема акустического сигнала. Пара ультразвуковых сенсоров 16 ориентирована соответственно по продольной оси измерительной трубки 12. Эти три пары 16 ультразвуковых сенсоров расположены по периметру измерительной трубки на расстоянии 120° эквидистантно друг от друга.

Помимо этого, измерительное устройство 10 включает в себя удерживающий элемент 22, имеющий удерживающие скобы 24.

В стенке 14 измерительной трубки 12 предусмотрены отверстия первого рода 28 для помещения ультразвуковых сенсоров 16, 18. Кроме того, в стенке 14 трубки выполнены отверстия второго рода 30 для помещения измерительных сенсоров 32, например, для измерения температуры и/или давления текучей среды, протекающей через измерительную трубку 12.

Ни отверстия первого рода 28, ни отверстия второго рода 30 не имеют резьбы. И на фланцах 15 трубки не предусмотрены отверстия, имеющие резьбу.

Как, в частности, можно различить на фиг.2 и 5, измерительная трубка 12 имеет стенку 14 трубки, имеющую наружную сторону, которая отличается в поперечном сечении многоугольным контуром. Конкретно речь идет о шестиугольном поперечном сечении, при этом длины сторон шестиугольника различны.

Кроме того, на наружной стороне измерительной трубки 12 предусмотрены участок поверхности первого рода 36, участок поверхности второго рода 38 и участок поверхности третьего рода 40, которые распространяются каждый в осевом направлении. В участке поверхности первого рода 36 выполнены отверстия первого рода 28 для ультразвуковых сенсоров 18, 20. В участке поверхности третьего рода 40 предусмотрены отверстия второго рода 30 для помещения измерительных сенсоров 32. В настоящем случае предусмотрены три участка поверхности первого рода 36, при этом между каждыми двумя участками поверхности первого рода 36 расположен один участок поверхности второго рода 38 или один участок поверхности третьего рода 40.

Внутри измерительная трубка 12 имеет круглое поперечное сечение.

На фиг.3 показана удерживающая скоба 24 на виде в перспективе. Удерживающая скоба 24 включает в себя три пластинчатых удерживающих участка, которые образуют основание 42 и две полки 44. Полки 44 расположены на противолежащих концах основания 42 и имеют относительно основания 42 угол 120°. На свободных концах каждой полки 44 предусмотрен крепежный фланец 46. Каждый из этих двух крепежных фланцев 46 направлен наружу. В полке 44 выполнен проход 48 для измерительной трубки 32. Удерживающие скобы 24 выполнены неразъемно или, соответственно, цельно и предпочтительно согнуты из одного металлического элемента. Альтернативно удерживающие скобы 24 могут быть также неразъемно или, соответственно, цельно изготовлены из полимерного материала или другого подходящего материала.

На фиг.4 показано измерительное устройство в смонтированном состоянии.

Ультразвуковые сенсоры 16, 18 вставлены в отверстие первого рода 28 и предпочтительно оперты плавающим образом. Под плавающей опорой понимается опора, при которой ультразвуковые сенсоры хотя и расположены в отверстии непроницаемо для текучих сред, но, тем не менее, удерживаются в отверстии с малым трением или, соответственно, только с небольшой зажимной силой. Один из примеров этого изображен на фиг.6.

Каждые две удерживающие скобы 24 соединены друг с другом своими крепежными фланцами 46 для образования удерживающего элемента 22. Каждый удерживающий элемент 22 образует своего рода кольцо, которое распространяется по периметру измерительной трубки 12. Указанные два удерживающих элемента 24 расположены на измерительной трубке 12 рядом друг с другом и на расстоянии друг от друга, при этом каждый удерживающий элемент 24 покрывает по меньшей мере один ультразвуковой сенсор 18, 20.

Так как ультразвуковые пары 16 находятся на измерительной трубке 12 на одной общей периметрической линии, двух удерживающих элементов 22 достаточно, чтобы фиксировать ультразвуковые сенсоры 18, 20 на измерительной трубке 12.

Только удерживающие скобы 24 соединены друг с другом. Прочного соединения с измерительной трубкой 12 нет. При этом не нужны никакие сверления или удерживающие средства на измерительной трубке 12 для крепления удерживающего элемента 33 к измерительной трубке 12. Фиксация удерживающего элемента 24 на измерительной трубке 12 осуществляется за счет многоугольной геометрии измерительной трубки 12 и удерживающего элемента 22 и благодаря наличию измерительного сенсора 32 в измерительной трубке, причем этой многоугольной геометрии измерительной трубки 12 и удерживающего элемента 22 достаточно, чтобы надежно фиксировать удерживающий элемент 22 на измерительной трубке 12.

На фиг.5 показано поперечное сечение смонтированного измерительного устройства 10. Оба удерживающих элемента 22 имеют в поперечном сечении форму шестиугольника. Этот шестиугольник выполнен симметричным, в частности правильным, с равными длинами сторон.

В изображенном варианте осуществления предусмотрен измерительный сенсор 32. Так как он вдается сквозь отверстие в удерживающем элементе 22, измерительный сенсор 32 задает ориентацию удерживающего элемента 22 на измерительной трубке 12. Полка 44, которая имеет проход 48 для измерительного сенсора 32, должна размещаться на участке поверхности третьего рода 40. Благодаря этому получается, что оставшиеся полки и участки основания размещаются на остальных участках поверхности в заданной удерживающим элементом 22 последовательности.

При этом удерживающий элемент 22 без давления ложится на верхнюю сторону 21 каждого ультразвукового сенсора 18, 20, когда удерживающий элемент 22 непосредственно ложится на участок поверхности. В области участка поверхности третьего рода 40 удерживающий элемент лежит на верхней стороне измерительного сенсора 32. Таким образом, в этом варианте осуществления верхняя сторона каждого ультразвукового сенсора 18, 20, участок поверхности второго рода 38 и верхняя сторона измерительного сенсора 32 образуют поверхности прилегания для удерживающего элемента 22.

В рабочем состоянии текучая среда течет через измерительную трубку. В случае, когда давление внутри измерительной трубки 12 возрастает, так что ультразвуковые сенсоры 18, 20 выдавливаются из их положения, удерживающий элемент 22 оказывает противодействующую силу или, соответственно, удерживающий элемент 22 препятствует смещению ультразвукового сенсора 18, 20 из его положения. Если предусмотрены несколько распределенных по периметру ультразвуковых пар 16, симметричная конструкция удерживающего элемента 22 способствует тому, чтобы каждый ультразвуковой сенсор 18, 20 надежно удерживался в своем положении.

Удерживающий элемент 22 изготовлен из материала, имеющего низкий коэффициент теплового расширения, чтобы даже при колеблющихся температурах окружающей среды надежно удерживать ультразвуковые сенсоры 18, 20 на измерительной трубке 12, даже когда текущая внутри измерительной трубки 12 текучая среда оказывает высокое давление на ультразвуковой сенсор 18, 20.

Также предпочтительно, чтобы поверхности прилегания первого рода 36 и поверхности прилегания второго рода 38 или, соответственно, третьего рода 40 были предусмотрены по периметру измерительной трубки 12 поочередно, чтобы препятствовать нагрузке от давления на отдельные ультразвуковые сенсоры 18, 20 в случае внутреннего давления текучей среды.

В одном из не изображенных вариантов осуществления удерживающий элемент может также иметь форму, отличающуюся от шестиугольной основной формы. Так, изобретение применимо также у измерительных трубок, которые являются круглыми или имеют отличающуюся от указанной многоугольную геометрию. Тогда форма поперечного сечения удерживающего элемента должна адаптироваться к круглой или многоугольной геометрии измерительной трубки. При этом могут также применяться удерживающие элементы, которые не имеют основания, отогнутых под углом полок или комбинаций основания, прямых полок и отогнутых под углом полок. Дополнительно или альтернативно могут соединяться друг с другом больше двух удерживающих элементов.

По возможности каждый участок удерживающей скобы удерживающего элемента должен был бы прилегать к верхней стороне измерительной трубки. Верхняя сторона измерительной трубки может быть образована участком поверхности измерительной трубки, верхней стороной ультразвукового сенсора, а также верхней поверхностью измерительного сенсора.

Но особенно предпочтительны варианты осуществления, в которых удерживающий элемент выполнен симметричным в поперечном сечении, и ультразвуковые сенсоры расположены эквидистантно вокруг измерительной трубки.

Если нет необходимости в применении измерительных сенсоров 32, поверхность третьего рода 40 может заменяться поверхностью второго рода 38.

На фиг.6 показано измерительное устройство 110 для определения расхода текучей среды, протекающей через участок трубы, в поперечном сечении, у которого особенно предпочтительно применение удерживающих элементов 22.

На фиг.6 показана ультразвуковая система 116 в измерительной трубке 112, имеющей внутреннюю трубку 114. Наружная стенка измерительной трубки 112 соответствует изображенной на фиг.1-5 наружной стенке измерительной трубки, так что измерительная трубка 112 имеет отверстие 118, в котором расположена ультразвуковая система 116. Отверстие 118 измерительной трубки 112 не имеет резьбы, так что ультразвуковая система вставлена в отверстие 118 измерительной трубки 112.

Ультразвуковая сенсорная система 116 включает в себя корпус 124, имеющий резервуар 126 и окружной край 128, причем этот резервуар 126 имеет открытую верхнюю сторону 130, а окружной край 128 на верхней стороне 130 резервуара 126 неразъемно закреплен на резервуаре, будучи сдвинут наружу. Кроме того, предусмотрен клиновидный соединительный элемент 132, на котором расположен пьезоэлектрический элемент. Корпус 124 наполнен заливочной массой 136, так что ультразвуковая сенсорная система 116 выполнена непроницаемой для текучих сред.

На нижней стороне 134 окружного края 128 предусмотрено гнездо 156 для элемента 158 компенсации допусков. Гнездо 156 для элемента 158 компенсации допусков распространяется в виде кольцевого паза по наружному периметру сдвинутого наружу края 128. Элемент 158 компенсации допусков выполнен в виде упругой кольцевой ленты.

Окружной край 128 посредством элемента 158 компенсации допусков прилегает к измерительной трубке 112. Элемент 158 компенсации допусков помещен в выполненное в виде паза гнездо 156, причем этот элемент 158 компенсации допусков имеет больший диаметр, чем глубина паза, так что элемент 158 компенсации допусков выдается наружу за нижнюю сторону 134 окружного края 128. Нижняя сторона окружного края расположена над измерительной трубкой с зазором или, соответственно, на небольшом расстоянии, в то время как элемент 158 компенсации допусков непосредственно прилегает к измерительной трубке 112 и образует соединение без зазора. Благодаря этому ультразвуковая сенсорная система 116 даже у измерительных трубок, имеющих обусловленные изготовлением допуски размеров, по существу без давления или, соответственно, без усилий удерживается в отверстии 118 измерительной трубки 112.

Между корпусом 124 и измерительной трубкой 112 в отверстии 118 предусмотрено уплотнительное кольцо 166, которое расположено под выступом 160 на наружной стороне корпуса. Это уплотнительное кольцо 166 способствует наличию плотного соединения между измерительной трубкой 112 и ультразвуковой сенсорной системой 116.

Нижняя сторона корпуса 124 адаптирована к геометрии измерительной трубки 112 и внутренней трубки 114, так что ультразвуковая сенсорная система 116 внутри измерительной трубки 112 ориентирована заподлицо с поверхностью внутренней стенки внутренней трубки 114.

В изображенном варианте осуществления ультразвуковая сенсорная система 116 встроена в измерительную трубку 112 без зазора и по существу без давления или, соответственно, усилий. Чтобы препятствовать выдавливанию ультразвуковой сенсорной системы 116 наружу находящейся под давлением текучей средой в измерительной трубке, удерживающие элементы 22, как описано на фиг.1-5, могут располагаться вне измерительной трубки 112.

Настоящее изобретение касается измерительного устройства для определения расхода текучей среды, протекающей через участок трубы, включающего в себя измерительную трубку (12; 112), имеющую стенку (14) трубки, по меньшей мере один ультразвуковой сенсор (18, 20; 116) для передачи акустического сигнала и/или приема акустического сигнала, имеющий верхнюю сторону (21) ультразвукового сенсора, и удерживающий элемент (22), при этом в стенке (24) трубки предусмотрено по меньшей мере одно отверстие первого рода (28; 116), в которое может вставляться указанный по меньшей мере один ультразвуковой сенсор (18, 20; 116), и при этом измерительное устройство (10; 110) имеет смонтированное состояние, в котором удерживающий элемент (22) кольцеобразно охватывает измерительную трубку (12; 112) и снаружи прилегает к указанному по меньшей мере одному вставленному в отверстие первого рода (28; 116) ультразвуковому сенсору (18, 20; 116). Технический результат - надежное закрепление ультразвуковых сенсоров в отверстии измерительной трубки и с возможностью не испытывают никаких внешних сил, которые приводят к повреждению ультразвукового сенсора, и у которого по возможности не возникает коррозия на измерительной трубке во влажных условиях окружающей среды. 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Измерительное устройство для определения расхода текучей среды, протекающей через участок трубы, включающее в себя

измерительную трубку (12; 112), имеющую стенку (14) трубки,

по меньшей мере один ультразвуковой сенсор (18, 20; 116) для передачи акустического сигнала и/или приема акустического сигнала, имеющий верхнюю сторону (21) ультразвукового сенсора, и

удерживающий элемент (22),

при этом в стенке (24) трубки предусмотрено по меньшей мере одно отверстие первого типа (28; 116), в которое вставляется указанный по меньшей мере один ультразвуковой сенсор (18, 20; 116), и при этом измерительное устройство (10; 110) имеет смонтированное состояние, в котором удерживающий элемент (22) кольцеобразно охватывает измерительную трубку (12; 112) и снаружи прилегает по меньшей мере к указанному по меньшей мере одному вставленному в отверстие первого типа (28; 116) ультразвуковому сенсору (18, 20; 116).

2. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что удерживающий элемент (22) прилегает к верхней стороне ультразвукового сенсора без давления.

3. Измерительное устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что измерительная трубка (12; 112) не имеет резьбы.

4. Измерительное устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что удерживающий элемент (22) в смонтированном состоянии образует в поперечном сечении замкнутую линию, которая имеет очертание многоугольника, в частности шестиугольника.

5. Измерительное устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что удерживающий элемент (22) в смонтированном состоянии имеет в поперечном сечении симметричную форму.

6. Измерительное устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что измерительная трубка имеет поверхности прилегания, и форма поперечного сечения удерживающего элемента (22) комплементарна контуру, образованному из этих поверхностей прилегания на измерительной трубке (12).

7. Измерительное устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что удерживающий элемент (22) включает в себя по меньшей мере две удерживающие скобы (24), при этом по меньшей мере две удерживающие скобы (24) могут соединяться друг с другом.

8. Измерительное устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что удерживающий элемент имеет удерживающую скобу, имеющую по меньшей мере два удерживающих участка, при этом удерживающие участки соединены друг с другом под заданным углом.

9. Измерительное устройство по п.8, отличающееся тем, что по меньшей мере один удерживающий участок выполнен пластинчатым.

10. Измерительное устройство по одному из пп.8 или 9, отличающееся тем, что по меньшей мере один удерживающий участок имеет крепежный фланец.

11. Измерительное устройство по одному из пп.8-10, отличающееся тем, что удерживающий элемент (22) имеет удерживающую скобу (24), у которой предусмотрены три удерживающих участка в виде основания (42) и двух полок, причем эти полки (44) расположены на противолежащих концах основания (42) и направлены под заданным углом от основания (42), и при этом на свободном конце каждой полки (44) предусмотрен крепежный фланец (46).

12. Измерительное устройство по одному из пп.8-11, отличающееся тем, что по меньшей мере в одном удерживающем участке предусмотрен проход (48).

13. Измерительное устройство по одному из пп.8-12, отличающееся тем, что измерительная трубка имеет поверхности прилегания, и для каждого удерживающего участка на измерительной трубке (12) предназначена поверхность прилегания.

14. Измерительное устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что стенка (14) измерительной трубки (12; 112) имеет наружную сторону, которая имеет в поперечном сечении многоугольный контур и распространяющиеся в осевом направлении участки поверхности.

15. Измерительное устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что измерительная трубка (12; 112) имеет по меньшей мере один участок поверхности первого типа (36), в котором предусмотрено указанное по меньшей мере одно отверстие первого типа (28; 116) для помещения указанного по меньшей мере одного ультразвукового сенсора (18, 20; 116), а также по меньшей мере один участок поверхности второго типа (38), к которому отдельными участками прилегает удерживающий элемент (22).

16. Измерительное устройство по п.15, отличающееся тем, что предусмотрены измерительный сенсор (32), имеющий верхнюю сторону (33), и по меньшей мере одно отверстие второго типа (30) для помещения измерительного сенсора (32) в стенке (14) трубки, причем эта измерительная трубка (12; 112) имеет по меньшей мере один участок поверхности третьего типа (40), на котором расположен измерительный сенсор (32).

17. Измерительное устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что предусмотрено несколько ультразвуковых сенсоров (18, 20; 116), причем каждые два ультразвуковых сенсора (18, 20; 116) образуют пару (16) из передатчика и приемника и расположены в осевом направлении измерительной трубки (12; 112), при этом предусмотрены по меньшей мере две пары (16) из приемника и передатчика, которые расположены по периметру измерительной трубки (12; 112).