УСТРОЙСТВО БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ПОТОКА В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ТРУБЕ Российский патент 2023 года по МПК G01F1/66 G01P5/24 G21C17/22 

Ссылка на родственные заявки

[1] По настоящей заявке испрашивается преимущество по дате подачи и приоритет Заявки на патент США №62/697,101, поданной 12 июля 2018 г., раскрытие которой в полном объеме включено в настоящую заявку посредством отсылки.

[2] По настоящей заявке также испрашивается преимущество по дате подачи и приоритет Заявки на патент США №16/508,544, поданной 11 июля 2019 г., раскрытие которой в полном объеме включено в настоящую заявку посредством отсылки.

Область техники, к которой относится изобретение

[3] Настоящее раскрытие в целом относится к расходометрии и, в частности, к устройству, системам и способам измерения расхода потока в высокотемпературной трубе.

Краткое описание чертежей

[4] Более полное представление о различных вариантах осуществления настоящего раскрытия можно получить из нижеследующего раздела «Осуществление изобретения» и прилагаемых чертежей различных вариантов осуществления раскрытия. Аналогичные номера позиций на чертежах могут обозначать идентичные или функционально схожие элементы.

[5] Фиг. 1 - схема, иллюстрирующая систему, содержащую пару волноводов, соединенных с трубой, пару преобразователей, соединенных с волноводами, и блок управления с возможностью осуществления связи с парой преобразователей по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[6] Фиг. 2А - вид с торца первого варианта реализации системы на Фиг. 1, в котором пара волноводов механически обработана для сопряжения с наружной поверхностью трубы по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[7] Фиг. 2В - вид с торца второго варианта реализации системы на Фиг. 1, в котором наружная поверхность трубы механически обработана для сопряжения с парой волноводов по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[8] Фиг. 3А - вид в аксонометрии первого варианта реализации одного из волноводов на Фиг. 1 по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[9] Фиг. 3В - вид в аксонометрии второго варианта реализации одного из волноводов на Фиг. 1 по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[10] Фиг. 3С - вид в аксонометрии третьего варианта реализации одного из волноводов на Фиг. 1 по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[11] Фиг. 3D - вид в аксонометрии четвертого варианта реализации одного из волноводов на Фиг. 1 по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[12] Фиг. 4А - вид в аксонометрии пятого варианта реализации одного из волноводов на Фиг. 1, в котором один из преобразователей на Фиг. 1 соединен с указанным волноводом соединительным кольцом по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[13] Фиг. 4В - вид сверху в плане волновода, преобразователя и соединительного кольца на Фиг. 4А по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[14] Фиг. 4С - боковая вертикальная проекция слева волновода, преобразователя и соединительного кольца на Фиг. 4А по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[15] Фиг. 4D - передняя вертикальная проекция волновода, преобразователя и соединительного кольца на Фиг. 4А по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия

[16] Фиг. 4Е - вид в аксонометрии волновода на Фиг. 4А по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[17] Фиг. 4F - вид в аксонометрии соединительного кольца на Фиг. 4А по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[18] Фиг. 5 - схематический вид блока управления, выполненного с возможностью осуществления связи с одним или несколькими компонентами (или субкомпонентами) системы на Фиг. 1, по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[19] Фиг. 6 - схема, иллюстрирующая другую систему, содержащую пару волноводов, соединенных с трубой, пару преобразователей, соединенных с волноводами и блок управления с возможностью осуществления связи с парой преобразователей по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[20] Фиг. 7 - схема, иллюстрирующая еще одну систему, содержащую пару волноводов, соединенных с трубой, пару преобразователей, соединенных с волноводами, и блок управления с возможностью осуществления связи с парой преобразователей по одному или нескольким вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[21] Фиг. 8 - блок-схема способа измерения расхода потока текучей среды в трубе по другому иллюстративному варианту.

[22] Фиг. 9 - схема, иллюстрирующая вычислительное устройство для реализации одного или нескольких примеров осуществления настоящего раскрытия.

Раскрытие сущности и осуществление изобретения

[23] В одном примере осуществления, проиллюстрированном на Фиг. 1, система проиллюстрирована схематически и в целом обозначена номером позиции 100. Система 100 содержит преобразователь 105 (например, преобразователь ультразвуковых волн), волновод 110 (например, ультразвуковой волновод), трубу 115, волновод 120 (например, ультразвуковой волновод), преобразователь 125 (например, преобразователь ультразвуковых волн) и блок 130 управления. Труба 115 представляет собой трубчатый элемент с наружной поверхностью 135 и внутренним каналом 140 с возможностью протекания в нем текучей среды, как указано стрелками 145. В нескольких примерах осуществления текучая среда 145, текущая в трубе 115, представляет собой расплав соли. В нескольких примерах осуществления температура текучей среды 145, протекающей в трубе 115, не ниже приблизительно (т.е. от +/- 5% до +/- 10%) 600°С. В нескольких примерах осуществления температура текучей среды 145, протекающей в трубе 115, не ниже приблизительно 700°С. В нескольких примерах осуществления температура текучей среды 145, протекающей в трубе 115, не ниже приблизительно 750°С. Труба 115 имеет внутренний диаметр D и толщину Т стенки. Система 100 функционально выполнена с возможностью измерения скорости потока (и, тем самым, массового или объемного расхода) текучей среды 145, протекающей в трубе 115, как подробнее раскрыто ниже. В нескольких примерах осуществления волноводы 110 и 120, преобразователи 105 и 125 и блок 130 управления образуют комплект с возможностью применения для измерения скорости потока и массового/объемного расхода текучей среды, протекающей в трубах переменных диаметров, в том числе - в трубе 115.

[24] Преобразователь 105 соединен с волноводом 110, в свою очередь, соединенным с трубой 115. Аналогичным образом, преобразователь 125 соединен с волноводом 120, в свою очередь, соединенным с трубой 115. Блок 130 управления связан с преобразователями 105 и 125, например, проводами 146 и 148, соответственно. Дополнительно или в качестве альтернативы, блок 130 управления может быть связан с преобразователями 105 и 125 не (не только) проводами 146 и 148, соответственно, а быть выполнен с возможностью осуществления беспроводной связи с преобразователями 105 и 125, как показано на Фиг. 2А и 2В. В варианте на Фиг. 1 преобразователи 105 и 125 разнесены продольно по трубе 115 и расположены на одной оси на одной и той же стороне трубы 115.

[25] Преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125 выполнен (выполнены) с возможностью испускания и приема сигналов ультразвуковых волн (например, коротких ультразвуковых импульсов), проходящих по волноводам 110 и 120, через трубу 115 и текучую среду 145, протекающую в трубе 115. В примере на Фиг. 1 преобразователи 105 и 125 выполнены с возможностью испускания и приема сигналов ультразвуковых волн (например, коротких ультразвуковых импульсов), проходящих по волноводам 110 и 120, через трубу 115 и текучую среду 145, протекающую в трубе 115. В варианте на Фиг. 1 происходит отражение сигналов ультразвуковых волн от внутренней стенки трубы 115 напротив преобразователей 105 и 125. Из-за течения текучей среды 145 в трубе 115, время прохождения сигналов ультразвуковых волн от преобразователя 105 до преобразователя 125 (как указано стрелками 150) короче времени прохождения сигналов ультразвуковых волн от преобразователя 125 до преобразователя 105 (как указано стрелками 155), и данная разность времени прохождения позволяет получить точное измерение скорости потока и массового/объемного расхода по пути сигналов 150 и 155 ультразвуковых волн, как подробнее раскрыто ниже.

[26] Так как разность времени прохождения может быть очень мала при некоторых диаметрах трубы (например, порядка наносекунд), важно, чтобы блок 130 управления мог обеспечить разрешение по времени, необходимое для получения точного измерения скорости потока и массового/объемного расхода текучей среды 145, протекающей в трубе 115. В нескольких примерах осуществления блок 130 управления, который может быть выполнен с возможностью отправки управляющих сигналов, инициирующих обмен сигналами ультразвуковых волн между преобразователями 105 и 125, и оценки сигналов ультразвуковых волн, принятых преобразователями 105 и 125, способен обеспечить необходимое разрешение по времени. В нескольких примерах осуществления преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125 выполнен (выполнены) с возможностью обмена (т.е. передачи и приема) сигналами ультразвуковых волн в частотном диапазоне, настолько низком, насколько это возможно с одновременным сохранением разрешения по времени, необходимом для конкретного диаметра трубы (например, для 1-дюймового (25,4 мм) диаметра трубы, минимально необходимая частота может находиться в диапазоне от 500 кГц до 10 МГц). В нескольких примерах осуществления преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125 и блок 130 управления выполнены с возможностью сбора данных о колебаниях ультразвукового сигнала в форме стандартной А-развертки в продольном режиме, в которой амплитуда отраженного сигнала и время прохождения отображены на простой сетке, где ось ординат представляет амплитуду, ось абсцисс представляет время.

[27] В нескольких примерах осуществления преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125 представляют собой емкостные преобразователи. В нескольких примерах осуществления диаметр преобразователя (преобразователей) 105 и/или 125 составляет приблизительно дюйма (12,7 мм). В нескольких примерах осуществления преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125 выполнены с возможностью передачи и/или приема сигналов ультразвуковых волн частотой 1 МГц. В нескольких примерах осуществления преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125 выполнены с возможностью передачи и/или приема сигналов ультразвуковых волн частотой 2,25 МГц. В нескольких примерах осуществления преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125 помещен (помещены) в оболочку (оболочки) с резьбой, подходящую для создания хорошего акустического контакта с изолирующими волноводами 110 и 120, соответственно, как подробнее раскрыто ниже на примерах Фиг. 4A-4F. В нескольких примерах осуществления преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125 встроен (встроены) в материал изолирующих волноводов 110 и 120, соответственно. В нескольких примерах осуществления преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125 представляет (представляют) собой угловой преобразователь (преобразователи) марки «Olympus Centrascan» с возможностью передачи и/или приема сигналов ультразвуковых волн частотой 1,00 МГц, диаметром элемента (элементов) дюйма (12,7 мм), в миниатюрном резьбовом корпусе (т.е. модели «Olympus» артикул C539-SM).

[28] В нескольких примерах осуществления на Фиг. 2А, 3А и 3В, форма волновода (волноводов) 110 и/или 120 изменена для обеспечения возможности сопряженного соединения между волноводом (волноводами) 110 и/или 120 и трубой 115. В нескольких примерах осуществления волновод (волноводы) 110 и/или 120 механически обработаны с образованием поверхности (поверхностей) 160 (например, криволинейных поверхностей) с возможностью создания сопряженного соединения с наружной поверхностью 135 трубы 115. В других вариантах на Фиг. 2В, 3С и 3D наружная поверхность 135 трубы 115 механически обработана с образованием поверхности (поверхностей) 165 (например, плоской поверхности (поверхностей) и/или криволинейной поверхности (поверхностей)) с возможностью создания сопряженного соединения с соответствующей поверхностью (поверхностями) 170 (например, плоской поверхностью (поверхностями) и/или криволинейной поверхностью (поверхностями)) волновода (волноводов) 110 и/или 120. В одном таком опытном варианте, в котором внутренний диаметр D трубы 115 достаточно мал (например, равен или меньше 3 дюймов (76,2 мм)) по сравнению с зоной соприкосновения между волноводом (волноводами) 110 и/или 120 и трубой 115, механическая обработка наружной поверхности 135 трубы 115 для создания плоской поверхности (поверхностей) 165 усиливает передачу сигнала ультразвуковой волны в трубу 115 приблизительно в 10 раз. Дополнительно или в качестве альтернативы, путем механической обработки наружной поверхности 135 трубы 115 можно нанести дополнительный материал на наружную поверхность 135 трубы 115 для формирования поверхности (поверхностей) (не показано, но, например, плоской поверхности (плоских поверхностей) и/или криволинейной поверхности (криволинейных поверхностей)) с возможностью создания сопряженного соединения с соответствующей поверхностью (соответствующими поверхностями), например, плоской поверхностью (плоскими поверхностями) и/или криволинейной поверхностью (криволинейными поверхностями) волновода (волноводов) 110 и/или 120).

[29] Вернемся к Фиг. 1, а далее перейдем к примерам на Фиг. 2А-В и 3A-D: сопряженное соединение между волноводом (волноводами) 110 и/или 120 и трубой 115 обеспечивает правильное положение и ориентацию волновода (волноводов) 110 и/или 120 относительно трубы 115 для оптимальной работы системы 100. В частности, преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125 закреплен (закреплены) на волноводах 110 и 120 так, чтобы облегчить испускание и прием сигналов ультразвуковых волн по волноводам 110 и 120 под углом ϕ¹ к продольной оси трубы 115. Любое изменение угла ϕ¹ влечет соответствующее изменение угла ϕ², под которым сигналы ультразвуковых волн проходят через стенку трубы 115, и угла ϕ³, под которым сигналы ультразвуковых волн проходят через текучую среду 145, протекающую в трубе 115. В нескольких примерах осуществления угол ϕ¹ больше или равен приблизительно 70 градусов. В нескольких примерах осуществления угол ϕ¹ больше или равен приблизительно 40 градусов и меньше или равен приблизительно 70 градусов. В нескольких примерах осуществления угол ϕ² меньше угла ϕ¹. В нескольких примерах осуществления угол ϕ³ больше угла ϕ².

[30] Угол ϕ¹ аккуратно задают для оптимизации акустической передачи сигналов ультразвуковых волн по волноводам 110 и 120 и между ними, трубой 115 и текучей средой 145, протекающей в трубе 115; причем под оптимальным углом понимают угол максимальной передачи. Угол максимальной передачи зависит по меньшей мере частично от внутреннего диаметра D трубы 115, толщины Т стенки трубы 115, размера и формы волновода (волноводов) 110 и/или 120, соответствующих скоростей распространения звука в волноводе (волноводах) 110 и/или 120, трубе 115 и текучей среде 145, протекающей в трубе 115, возможности преобразования мод на границе между каждым волноводом 110 и 120 и наружной поверхностью 135 трубы 115, и/или возможности преобразования мод на границе между трубой 115 и текучей средой 145, протекающей в трубе 115.

[31] В примере осуществления на Фиг. 3A-D с отсылкой к Фиг. 1 и 2 изоляционные и акустические свойства волноводов 110 и 120 обусловлены по меньшей мере частично габаритами (т.е. формой и размером) волноводов 110 и 120 между высокотемпературной трубой 115 и преобразователями 105 и 125. Если рабочая температура преобразователей 105 и 125 превысит критический порог, произойдет отказ преобразователей 105 и 125. Также, если затухание сигнала ультразвуковой волны в волноводах 110 и 120 будет слишком большим, преобразователи 105 и 125 не смогут детектировать сигнал ультразвуковой волны. Волноводы 110 и 120 выполнены такой формы, чтобы изолировать преобразователи 105 и 125 от высокотемпературной трубы 115 во избежание превышения рабочей температурой преобразователей 105 и 125 критического порога с одновременным поддержанием естественного затухания сигналов ультразвуковых волн в волноводах 110 и 120 на приемлемом уровне. В нескольких примерах осуществления волновод (волноводы) 110 и/или 120 выполнен (выполнены) в форме прямоугольной призмы, как показано на Фиг. 3A-D. Волновод (волноводы) 110 и/или 120 также могут быть выполнены сужающимися для уменьшения горячей зоны соприкосновения между волноводом (волноводами) 110 и/или 120 и высокотемпературной трубой 115, как показано на Фиг. 3В и 3D.

[32] Несмотря на то, что волновод (волноводы) 110 и/или 120 изображены и раскрыты как выполненные в форме либо прямоугольной призмы, либо усеченной прямоугольной призмы, они могут быть выполнены в форме круглой призмы (т.е. цилиндра), усеченного круглого цилиндра, треугольной призмы, усеченной треугольной призмы, пятиугольной призмы, усеченной пятиугольной призмы, другой округлой призмы, другой усеченной округлой призмы, другой многоугольной призмы, другой усеченной многоугольной призмы или их комбинации.

[33] В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части волновода (волноводов) 110 и/или 120 выполнены из высокотемпературного керамического материала. В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части волновода (волноводов) 110 и/или 120 выполнены из материала на основе силиката кальция. В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части волновода (волноводов) 110 и/или 120 выполнены из технической керамики на основе силиката кальция, реализуемой под торговой маркой Duratec^® (например, Duratec^® 750). В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части волновода (волноводов) 110 и/или 120 выполнены из материала с эксплуатационной температурой до приблизительно 1000°С. В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части волновода (волноводов) 110 и/или 120 выполнены из материала с удельной теплопроводностью приблизительно 0,49 ватт на метр на кельвин (Вт/м*К) или ниже при температуре около 750°С. В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части волновода (волноводов) 110 и/или 120 выполнены из поддающегося механической обработке материала (т.е. который можно обрабатывать инструментом для механической обработки) или иным образом пригодного для придания ему нужной формы. В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части волновода (волноводов) 110 и/или 120 выполнены из материала со скоростью распространения звука в диапазоне приблизительно от 2200 до 3500 метров в секунду (м/с). В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части волновода (волноводов) 110 и/или 120 выполнены из материала со скоростью распространения звука приблизительно 2270 метров в секунду (м/с) ( +/- 75 м/с).

[34] В примере осуществления на Фиг. 4A-4F, преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125 помещен (помещены) в оболочку (оболочки) с резьбой, подходящую (подходящие) для создания хорошего акустического контакта с изолирующими волноводами 110 и/или 120, соответственно. В частности, преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125 по отдельности соединен (соединены) с волноводом (волноводами) 110 и/или 120, соответственно, соединительным кольцом 171. В нескольких примерах осуществления соединительное кольцо 171 представляет собой, включает в себя или входит в состав волновода (волноводов) 110 и/или 120. В примере осуществления на Фиг. 4Е сформировано углубление 172 в концевой части волновода (волноводов) 110 и/или 120 напротив поверхности, соединенной с трубой 115 (например, поверхности 160 и/или 170). Углубление 172, сформированное в волноводе (волноводах) 110 и/или 120, вмещает соединительное кольцо 171 и преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125, как показано на Фиг. 4A-4D. В примере осуществления на Фиг. 4F соединительное кольцо 171 по существу трубчатое и имеет наружную поверхность 173 и соединение 174 с внутренней резьбой. В нескольких примерах осуществления соединительное кольцо 171 своей наружной поверхностью 173 посажено (например, способом прессовой посадки, посадки с натягом, посадки с зазором, горячепрессовой посадки и т.п. или с применением какой-либо их комбинации) в углубление 172 с возможностью удержания соединительного кольца 171 в углублении 172. Например, фрикционное сопряжение между наружной поверхностью 173 соединительного кольца 171 и волноводом (волноводами) 110 и/или 120 позволяет по меньшей мере частично удерживать соединительное кольцо 171 в углублении 172. В другом примере по меньшей мере частично удерживать соединительное кольцо 171 в углублении 172 может адгезив (не показан). В еще одном примере по меньшей мере частично удерживать соединительное кольцо 171 в углублении 172 может удерживающее кольцо (не показано). В нескольких примерах соединительное кольцо 171 выполнено из материала, более пластичного и/или менее хрупкого, чем материал волновода (волноводов) 110 и/или 120. Как показано на Фиг. 4A-4D, после того, как соединительное кольцо 171 будет закреплено в углублении 172, преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125 ввинчивают в соединительное кольцо 171, тем самым прикрепляя преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125 к волноводу (волноводам) 110 и/или 120.

[35] Во время работы, в примере осуществления на Фиг. 1 блок 130 управления отправляет управляющий сигнал (например, высоковольтный импульс) преобразователю 105 (например, беспроводным способом или по проводу 146) и ожидает ответ от преобразователя 125 (например, беспроводным способом или по проводу 148). Под действием управляющего сигнала, отравленного преобразователю 105 блоком 130 управления, преобразователь 105 испускает сигнал ультразвуковой волны по пути 150. В частности, преобразователь 105 испускает сигнал ультразвуковой волны под углом ϕ¹ в волновод 110. Сигнал ультразвуковой волны, испущенный в волновод 110 под углом ϕ¹, проходит по волноводу 110 и пересекает границу между волноводом 110 и наружной поверхностью 135 трубы 115. После пересечения границы между волноводом 110 и наружной поверхностью 135 трубы 115, сигнал ультразвуковой волны проходит через стенку трубы 115 под углом ϕ². Пройдя через стенку трубы 115, сигнал ультразвуковой волны проходит в текучую среду 145, протекающую в трубе 115, под углом ср³. Далее происходит отражение сигнала ультразвуковой волны от внутренней стенки трубы 115 напротив преобразователей 105 и 125, после чего он таким же образом проходит через текучую среду 145, протекающую в трубе 115, через стенку трубы 115, через границу между наружной поверхностью 135 трубы 115 и волноводом 120, по волноводу 120 и в преобразователь 125. Преобразователь 125 отправляет (например, беспроводным способом или по проводу 148) ответ, в основе которого лежит сигнал ультразвуковой волны, блоку 130 управления. Блок 130 управления принимает ответ от преобразователя 125 и усиливает/фильтрует ответ, принятый от приемного преобразователя 125.

[36] До, во время и после отправки (например, беспроводным способом или по проводу 146) блоком 130 управления управляющего сигнала преобразователю 105 и во время ожидания ответа (например, беспроводным способом или по проводу 148) от преобразователя 125, блок 130 управления отправляет (например, беспроводным способом или по проводу 148) управляющий сигнал (например, высоковольтный импульс) преобразователю 125 и ожидает ответ (например, беспроводным способом или по проводу 146) от преобразователя 105. Под действием управляющего сигнала, отравленного преобразователю 125 блоком 130 управления, преобразователь 125 испускает сигнал ультразвуковой волны по пути 155 так же, как раскрыто выше в отношении сигнала ультразвуковой волны, испущенного по пути 150 преобразователем 120, и не будет раскрываться дополнительно. Когда сигнал ультразвуковой волны пройдет по пути 155, преобразователь 105 отправит (например, беспроводным способом или по проводу 146) блоку 130 управления ответ, в основе которого лежит сигнал ультразвуковой волны. Блок 130 управления принимает ответ от преобразователя 105 и усиливает/фильтрует ответ, принятый от приемного преобразователя 105. Далее контроллер 130 вычисляет время прохождения и разность времени прохождения сигнала ультразвуковой волны, прошедшего по пути 150, и сигнала ультразвуковой волны, прошедшего по пути 155, для определения скорости потока (и, следовательно, массового или объемного расхода) текучей среды 145, протекающей в трубе 115.

[37] В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части волновода (волноводов) 110 и/или 120 выполнены по размеру, форме и/или из материала (материалов) с приемлемыми акустическими и изоляционными свойствами так, чтобы при эксплуатации можно было обеспечить: (i) возможность закрепления преобразователя (преобразователей) 105 и/или 125 на волноводе (волноводах) 110 и/или 120, соответственно, (ii) возможность закрепления волновода (волноводов) 110 и/или 120 на наружной поверхности 135 высокотемпературной трубы 115 и (iii) возможность применения преобразователя (преобразователей) 105 и/или 125 для бесконтактного и точного измерения расхода текучей среды 145, протекающей в трубе 115, несмотря на высокую температуру (например, ≥600°С, ≥700°С и/или ≥750°С) текучей среды 145, протекающей в трубе 115. В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части волноводов 110 и 120 выполнены по размеру, форме и/или из материала (материалов) с приемлемыми акустическими и изоляционными свойствами так, чтобы при эксплуатации можно было обеспечить возможность отправки друг другу и приема друг от друга сигналов ультразвуковых волн преобразователями 105 и 125. В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части волновода (волноводов) 110 и/или 120 выполнены по размеру, форме и/или из материала (материалов) с приемлемыми акустическими и изоляционными свойствами так, чтобы, при эксплуатации, высокая температура (например, ≥600°С, ≥700°С, и/или ≥750°С) текучей среды 145, протекающей в трубе 115, не оказывала отрицательное влияние на способность преобразователей 105 и 125 осуществлять обмен сигналами ультразвуковых волн. В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части волновода (волноводов) 110 и/или 120 выполнены по размеру, форме и/или из материала (материалов) с приемлемыми акустическими и изоляционными свойствами так, чтобы при эксплуатации преобразователь (преобразователи) 105 и/или 125 не работали как теплопоглотитель (теплопоглотители), отбирающий (отбирающие) избыточное тепло из трубы 115.

[38] В число неограничивающих примеров размера (размеров) и/или формы (форм), по которым могут быть выполнены по меньшей мере соответствующие части волновода (волноводов) 110 и/или 120 для придания им приемлемых акустических и изоляционных свойств, речь о которых шла выше, входят размер (размеры) и/или форма (формы) на Фиг. 3A-3D и 4A-4F. В число неограничивающих примеров материала (материалов), из которого могут быть выполнены по меньшей мере соответствующие части волновода (волноводов) 110 и/или 120 для придания им приемлемых акустических и изоляционных свойств, речь о которых шла выше, входят высокотемпературный керамический материал (материалы), материал (материалы) на основе силиката кальция, техническая керамика на основе силиката кальция, материал (материалы) с эксплуатационной температурой до приблизительно 1000°С, материал (материалы) с удельной теплопроводностью не выше приблизительно 0,49 ватт на метр на кельвин (Вт/м*К) при температуре около 750°С, материал (материалы), пригодный (пргодные) для механической обработки, материал (материалы) со скоростью распространения звука в диапазоне приблизительно от 2200 до 3500 метров в секунду (м/с) (например, со скоростью распространения звука приблизительно 2270 метров в секунду (м/с) (+/- 75 м/с)), или любая их комбинация. В число неограничивающих примеров важных акустические свойства материала (материалов), из которых могут быть выполнены по меньшей мере соответствующие части волновода (волноводов) 110 и/или 120 для придания им приемлемых акустических и изоляционных свойств, речь о которых шла выше, входят акустическое затухание, которое должно быть достаточно малым для обеспечения возможности прохождения сигналов ультразвуковых волн от одного из преобразователей 105 или 125 по волноводам 110 и 120 и возможности их детектирования другим из преобразователей 105 или 125.

[39] В нескольких примерах осуществления управляющий сигнал (сигналы), отправляемые преобразователю (преобразователям) 105 и/или 125 блоком 130 управления, представляет собой одномодовый высоковольтный импульс (импульсы). В одном таком варианте провода 146 и 148 от блока 130 управления к преобразователям 105 и 125 выполнены с возможностью физического переключения для измерения времени прохождения сигналов ультразвуковых волн по ходу и против хода потока текучей среды 145, протекающей в трубе 115 (т.е. по путям 150 и 155, соответственно). В нескольких примерах осуществления управляющий сигнал (сигналы), отправляемые преобразователю (преобразователям) 105 и/или 125 блоком 130 управления, представляет (представляют) собой высокоамплитудный импульс (импульсы) приблизительно 250В.

[40] В других вариантах управляющий сигнал (сигналы), отправляемые преобразователю (преобразователям) 105 и/или 125 блоком 130 управления, содержат последовательность высоковольтных волновых импульсов (например, 5-10 колебаний) для обеспечения возможности более точного измерения разности времен между сигналами ультразвуковых волн по ходу и против хода потока текучей среды 145, протекающей в трубе 115 (т.е. по путям 150 и 155, соответственно). Известная частота последовательности высоковольтных волновых импульсов облегчает детектирование сигналов ультразвуковых волн приемным преобразователем (преобразователями) 105 и/или 125. В нескольких примерах осуществления последовательность высоковольтных волновых импульсов, отправляемых преобразователю (преобразователям) 105 и/или 125 блоком 130 управления, содержит высокоамплитудные импульсы до приблизительно 300В. Для обеспечения возможности генерирования последовательности высоковольтных волновых импульсов, блок 130 управления содержит электронные средства (например, аппаратные и/или программные) с возможностью электропитания от универсальной последовательной шины (USB, англ. Universal Serial Bus) или настенной розетки переменного тока и генерирования последовательности высокочастотных (например, 1 МГц или иной частоты, соответствующей частоте преобразователя (преобразователей) 105 и/или 125) высоковольтных волновых импульсов. Блок 130 управления также может содержать электронные средства (например, аппаратные и/или программные) с возможностью автоматического перехода в режим отправки или приема, и наоборот, что устраняет необходимость в изменении физического соединения (соединений) для измерения времени прохождения сигналов ультразвуковых волн, проходящих в противоположных направлениях относительно потока текучей среды 145 в трубе 115 (т.е. по путям 150 и 155). Блок 130 управления также может содержать электронные средства (например, аппаратные и/или программные) с возможностью определения скорости (и, соответственно, массового или объемного расхода) потока текучей среды 145 в трубе 115 по разности времен прохождения сигналов ультразвуковых волн в противоположных направлениях относительно потока текучей среды текучей среды 145 в трубе 115 (т.е. по путям 150 и 155).

[41] В одном примере осуществления, проиллюстрированном на Фиг. 5 с отсылкой к Фиг. 1, 2А-В, 3A-D и 4A-F, блок 130 управления содержит процессор 175 и функционально соединенный с ним долговременный машиночитаемый носитель 180. Долговременный машиночитаемый носитель 180 содержит множество инструкций с возможностью доступа к ним и исполнения их процессором 175. В нескольких примерах осуществления на Фиг. 1, 2А-В и 5, блок 130 управления выполнен с возможностью осуществления связи с преобразователями 105 и 125. В нескольких примерах осуществления долговременный машиночитаемый носитель 180 содержит множество инструкций или компьютерную программу (программы) с возможностью доступа к ним и исполнения их одним или несколькими процессорами (например, процессором 175). В нескольких примерах осуществления один или несколько процессоров (например, процессор 175) исполняют множество инструкций (компьютерную программу (программы)) для осуществления всех или части операций в раскрытых выше вариантах. В нескольких примерах осуществления один или несколько процессоров (например, процессор 175) входит (входят) в состав блока 130 управления, одного или нескольких других вычислительных устройств или их комбинации. В нескольких примерах осуществления долговременный машиночитаемый носитель 180 входит в состав блока 130 управления, одного или нескольких других вычислительных устройств или их комбинации.

[42] На Фиг. 6В схематически проиллюстрирован один пример осуществления системы, в целом обозначенной номером позиции 200. Система 200 содержит один или несколько признаков/компонентов, по существу идентичных соответствующим признакам/компонентам системы 100, при этом по существу идентичным признакам/компонентам присвоены аналогичные номера позиций. При этом волновод 120 и преобразователь 125 не входят в состав системы 200, которая вместо них содержит волновод 205 (например, ультразвуковой волновод) и преобразователь 210 (например, преобразователь ультразвуковых волн). Преобразователь 210 соединен с волноводом 205, в свою очередь, соединенным с трубой 115. Блок 130 управления выполнен с возможностью осуществления беспроводной связи с преобразователями 105 и 210, как показано на Фиг. 6. Дополнительно или в качестве альтернативы, будучи выполнен с возможностью осуществления беспроводной связи с преобразователями 105 и 210, блок 130 управления выполнен с возможностью осуществления связи с преобразователями 105 и 210 по проводам (не показанным, но по существу идентичным, например, проводам 146 и 148 на Фиг. 1). Преобразователи 105 и 210 разнесены продольно по трубе 115 и расположены со смещением по диагонали друг от друга на противоположных сторонах трубы 115. В нескольких примерах осуществления волновод 205 и преобразователь 210 системы 200 по существу идентичны волноводу 120 и преобразователю 125, соответственно, системы 100, за исключением их отличающихся положений на трубе 115.

[43] Преобразователь (преобразователи) 105 и/или 210 системы 200 выполнен (выполнены) с возможностью испускания и приема сигналов ультразвуковых волн, проходящих по волноводам 110 и 205, через трубу 115 и текучую среда 145, протекающую в трубе 115. В примере на Фиг. 6 преобразователи 105 и 210 системы 200 выполнены с возможностью испускания и приема сигналов ультразвуковых волн, проходящих по волноводам 110 и 205, через трубу 115 и текучую среду 145, протекающую в трубе 115. В варианте на Фиг. 6 рассматриваемые сигналы ультразвуковых волн не отражаются от внутренней стенки трубы 115 напротив преобразователя 105, а проходят через текучую среду 145 непосредственно от внутренней стенки трубы 115 вблизи преобразователя 105 к внутренней стенке трубы 115 вблизи преобразователя 210. Из-за течения текучей среды 145 в трубе 115, время прохождения сигналов ультразвуковых волн от преобразователя 105 к преобразователю 210 (как указано стрелками 215) короче времени прохождения сигналов ультразвуковых волн от преобразователя 210 к преобразователю 105 (как указано стрелками 220), и данная разность времени прохождения позволяет получить точное измерение скорости потока и массового/объемного расхода по пути сигналов ультразвуковых волн 215 и 220.

[44] Работа системы 200 по существу идентична работе системы 100, за исключением того, что, вместо отражения от внутренней стенки трубы 115 напротив преобразователей 105 и 125 и прохождения через текучую среду 145, протекающую в трубе 115 по путям 150 и 155, сигналы ультразвуковых волн, сгенерированные преобразователем (преобразователями) 105 и/или 210, проходят через текучую среду 145 непосредственно от внутренней стенки трубы 115 вблизи преобразователя 105 к внутренней стенке трубы 115 вблизи преобразователя 210 по путям 215 и 220. Поэтому работа системы 200 не будет раскрываться более подробно.

[45] На Фиг. 7В схематически проиллюстрирован один пример осуществления системы, в целом обозначенной номером позиции 250. Система 250 содержит один или несколько признаков/компонентов, по существу идентичных соответствующим признакам/компонентам системы 100, при этом по существу идентичным признакам/компонентам присвоены аналогичные номера позиций. При этом волноводы 110 и 120 и преобразователи 105 и 125 исключены из системы 250 и заменены волноводами 255 и 260 (например, ультразвуковыми волноводами) и преобразователями 265 и 270 (например, преобразователями ультразвуковых волн). Преобразователь 265 соединен с волноводом 255, в свою очередь, соединенным с трубой 115. Аналогичным образом, преобразователь 270 соединен с волноводом 260, в свою очередь, соединенным с трубой 115. В частности, в варианте на Фиг. 7 труба 115 содержит U-образный изгиб, образующий противоположные углы 275а и 275b, в которых волноводы 255 и 260, соответственно, соединены с наружной поверхностью 135 трубы 115. Блок 130 управления выполнен с возможностью осуществления беспроводной связи с преобразователями 255 и 260, как показано на Фиг. 7. Дополнительно или в качестве альтернативы, будучи выполнен с возможностью осуществления беспроводной связи с преобразователями 255 и 260, блок 130 управления выполнен с возможностью осуществления связи с преобразователями 255 и 260 по проводам (не показанным, но по существу идентичным, например, проводам 146 и 148 на Фиг. 1). Преобразователи 255 и 260 разнесены по трубе 115 и расположены на одной оси в противоположных углах 275а и 275b трубы 115. В нескольких примерах осуществления волноводы 255 и 260 и преобразователи 265 и 270 системы 250 по существу идентичны волноводам 110 и 120 и преобразователям 105 и 125, соответственно, системы 100, и/или волноводам 110 и 205 и преобразователям 105 и 210, соответственно, системы 200, за исключением различающихся положений на трубе 115.

[46] Преобразователь (преобразователи) 265 и/или 270 системы 250 выполнен (выполнены) с возможностью испускания и приема сигналов ультразвуковых волн, проходящих по волноводам 255 и 260, через трубу 115 и текучую среду 145, протекающую в трубе 115. В примере на Фиг. 7 преобразователи 265 и 270 системы 250 выполнены с возможностью испускания и приема сигналов ультразвуковых волн, проходящих по волноводам 255 и 260, через трубу 115 и текучую среду 145, протекающую в трубе 115. При этом в варианте на Фиг. 7 рассматриваемые сигналы ультразвуковых волн не отражаются от внутренней стенки трубы 115 и не проходят по диагонали через текучую среду 145, протекающую в трубе 115. При этом рассматриваемые сигналы ультразвуковых волн проходят через текучую среду 145 непосредственно от внутренней стенки трубы 115 в углу 275а вблизи преобразователя 265 к внутренней стенке трубы 115 в углу 275b вблизи преобразователя 270. Из-за течения текучей среды 145 в трубе 115, время прохождения сигналов ультразвуковых волн от преобразователя 265 к преобразователю 270 (как указано стрелкой 280) короче времени прохождения сигналов ультразвуковых волн от преобразователя 270 к преобразователю 265 (как указано стрелкой 285), и эта разность времени прохождения позволяет получить точное измерение скорости потока и массового/объемного расхода по пути сигналов ультразвуковых волн 280 и 285. В нескольких примерах осуществления сигналы ультразвуковых волн 280 и 285 проходят в области, параллельной потоку текучей среды 145 в трубе 115, на протяжении по меньшей мере части их пути между внутренней стенкой трубы 115 в углу 275а вблизи преобразователя 265 и внутренней стенкой трубы 115 в углу 275b вблизи преобразователя 270.

[47] Работа системы 250 по существу идентична работе системы 200, за исключением того, что вместо прохождения через текучую среду 145 непосредственно от внутренней стенки трубы 115 вблизи преобразователя 105 к внутренней стенке трубы 115 вблизи преобразователя 210 по путям 215 и 220 сигналы ультразвуковых волн, сгенерированные преобразователем (преобразователями) 265 и/или 270, проходят через текучую среду 145 непосредственно от внутренней стенки трубы 115 в углу 275а вблизи преобразователя 265 к внутренней стенке трубы 115 в углу 275b вблизи преобразователя 270 по путям 280 и 285. Поэтому работа системы 250 не будет раскрываться более подробно.

[48] В одном примере осуществления, проиллюстрированном на Фиг. 8с отсылкой к Фиг. 1, 2А-В, 3A-D, 4A-F, 5, 6 и 7, способ в целом обозначен номером позиции 300. В нескольких примерах осуществления способ 300 включает в себя этапы, на которых: соединяют первый и второй преобразователи (например, 105 и 125, 105 и 210 или 265 и 270) с первым и вторым волноводами на этапе 305, соединяют первый и второй волноводы (например, 110 и 120, 110 и 205 или 255 и 260) с трубой 115 на этапе 310 и осуществляют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями, при этом указанные сигналы ультразвуковых волн проходят через первый и второй волноводы, трубу 115 и текучую среду 145, протекающую в трубе 115, на этапе 315. В нескольких примерах осуществления температура текучей среды 145, протекающей в трубе 115, превышает приблизительно 600°С. В нескольких примерах осуществления первый и второй волноводы изолируют первый и второй преобразователи от трубы 115 и проводят сигналы ультразвуковых волн между трубой 115 и первым и вторым преобразователями, соответственно, с возможностью предотвращения отрицательного влияния температуры текучей среды 145, протекающей в трубе 115, на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн. В нескольких примерах осуществления способ 300 также включает в себя этап, на котором размещают блок 130 управления с возможностью осуществления связи с первым и вторым преобразователями на этапе 320, осуществляют отправку, посредством блока 130 управления, управляющих сигналов первому и второму преобразователям, при этом указанные управляющие сигналы инициируют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями на этапе 325, осуществляют прием, посредством блока 130 управления, данных от первого и второго преобразователей на основании обмена сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями на этапе 330 и определяют, посредством блока 130 управления, расход текучей среды 145, протекающей в трубе 115, на основании данных, принятых от первого и второго преобразователей, на этапе 335.

[49] В нескольких примерах осуществления каждая из систем 100, 200, 250 и способ 300 подходят для измерения расходов (и, следовательно, объемных расходов) при высоких температурах без проведения механических измерений внутри трубы 115. Таким образом, любая из систем 100, 200, 250 и способ 300 позволяют преодолеть механические ограничения, обусловленные высокими температурами, и осуществлять акустические измерения расходов при высоких температурах благодаря наличию волноводов 110 и 120, 110 и 205, или 255 и 260 и их свойствам.

[50] В одном примере осуществления, проиллюстрированном на Фиг. 9 с отсылкой к Фиг. 1, 2А-В, 3A-D, 4A-F, 5, 6, 7 и 8, раскрыто вычислительное устройство 400 для реализации одного или нескольких вариантов одной или нескольких из раскрытых выше систем (100, 200 и/или 250), блоков управления (например, 130), способов (например, 300) и/или этапов (например, 305, 310, 315, 320, 325, 330 и/или 335), и/или их комбинаций. Вычислительное устройство 400 содержит микропроцессор 400а, устройство 400b ввода, устройство 400 с хранения, видеоконтроллер 400d, системную память 400е, дисплей 400f и устройство 400g связи, взаимно соединенные одной или несколькими шинами 400h. В нескольких примерах осуществления устройство 400с хранения может включать в себя дисковод гибких дисков, дисковод жестких дисков, дисковод для чтения постоянных запоминающих устройств на компакт-дисках (CD-ROM), оптический дисковод, устройство хранения какого-либо другого типа и/или их комбинацию. В нескольких примерах осуществления устройство 400 с хранения может включать в себя и/или быть выполненным с возможностью приема гибкого диска, диска типа CD-ROM, постоянного запоминающего устройства на цифровом универсальном диске (DVD-ROM) или машиночитаемого носителя другого типа, могущего содержать исполнимые инструкции. В нескольких примерах осуществления устройство 400д связи может включать в себя модем, сетевую плату или любое другое устройство, обеспечивающее возможность связи вычислительного устройства с другими вычислительными устройствами. В нескольких примерах осуществления любое вычислительное устройство представляет собой множество взаимно соединенных (по интрасети или по сети Интернет) вычислительных систем, в том числе, помимо прочих, персональных компьютеров, центральных ЭВМ, карманных персональных компьютеров (КПК, англ. Personal Digital Assistant (PDA)), смартфонов или сотовых телефонов.

[51] В нескольких примерах осуществления один или несколько из компонентов раскрытых выше вариантов осуществления включает в себя по меньшей мере вычислительное устройство 400 и/или его компоненты, и/или одно или несколько вычислительных устройств, по существу схожих с вычислительным устройством 400 и/или его компонентами. В нескольких примерах осуществления один или несколько из раскрытых выше компонентов вычислительного устройства 400 включает в себя соответствующие множества одних и тех же компонентов.

[52] В нескольких примерах осуществления вычислительная система обычно содержит по меньшей мере аппаратные средства, выполненные с возможностью исполнения машиночитаемых инструкций, а также программные средства для осуществления действий (обычно машиночитаемых инструкций), приводящих к желаемому результату. В нескольких примерах осуществления вычислительная система может включать в себя гибридные аппаратно-программные средства, а также вычислительные подсистемы.

[53] В нескольких примерах осуществления аппаратные средства обычно включают в себя по меньшей мере платформы с возможностями процессора, например, клиентские машины (также именуемые «персональные компьютеры» или «серверы») и портативные процессорные устройства (например, смартфоны, планшетные компьютеры, карманные персональные компьютеры (КПК) или персональные вычислительные устройства (ПВУ, англ. Personal Computing Devices (PCD)), например). В нескольких примерах осуществления аппаратные средства могут включать в себя любое физическое устройство с возможностью содержания машиночитаемых инструкций, например, запоминающее устройство или иные устройства хранения данных. В нескольких примерах осуществления в число других типов аппаратных средств входят аппаратные подсистемы, в том числе - передающие устройства, например, модемы, модемные платы, порты и платы портов.

[54] В нескольких примерах осуществления программные средства содержат любой машинный код в любой памяти, например, в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ, англ. Random Access Memory (RAM)) или ПЗУ, и машинный код, содержащийся на других устройствах (например, гибких дисках, флэш-памяти или диске типа CD-ROM). В нескольких примерах осуществления программные средства могут включать в себя исходный или объектный код. В нескольких примерах осуществления программные средства содержат любой набор инструкций с возможностью исполнения в вычислительном устройстве, например, клиентской машине или сервере.

[55] В нескольких примерах осуществления также возможно применение комбинаций программных и аппаратных средств для увеличения функциональных возможностей и улучшения рабочих характеристик в некоторых вариантах осуществления настоящего раскрытия. В примере осуществления программные функциональные средства могут быть выполнены за одно целое с кремниевым кристаллом. Таким образом, следует понимать, что комбинации аппаратных и программных средств также подпадают под определение «вычислительная система» и представляют собой возможные эквивалентные структуры и способы, предусмотренные настоящим раскрытием.

[56] В нескольких примерах осуществления в число машиночитаемых носителей входят, например, пассивное устройство хранения данных, например, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), а также устройство полупостоянного хранения данных, например, постоянное запоминающее устройство на компакт диске (CD-ROM). Один или несколько вариантов осуществления настоящего раскрытия могут быть реализованы в ОЗУ компьютера для преобразования стандартного компьютера в новую специализированную вычислительную машину. В нескольких примерах осуществления под структурами данных понимают формы организации данных, позволяющие реализовать пример осуществления настоящего раскрытия. В примере осуществления структура данных может обеспечивать организацию данных или организацию исполняемого кода.

[57] В нескольких примерах осуществления любые сети и/или одна или несколько их частей могут быть выполнены с возможностью работы на основе какой-либо определенной архитектуры. В примере осуществления одна или несколько частей любых сетей могут быть реализованы в обособленным компьютере, локальных вычислительных сетях, клиент-серверных сетях, глобальных вычислительных сетях, в сети Интернет, карманных или иных портативных и беспроводных устройствах и сетях.

[58] В нескольких примерах осуществления база данных может представлять собой любое стандартное или закрытое программное обеспечение баз данных. В нескольких примерах осуществления база данных может содержать поля, записи, данные и иные элементы базы данных, связанные посредством специализированного программного обеспечения базы данных. В нескольких примерах осуществления можно осуществлять отображение данных. В нескольких примерах осуществления отображение - это процесс связывания одной записи данных с другой записью данных. В примере осуществления данные, содержащиеся в месте расположения символьного файла, можно отобразить на поле во второй таблице. В нескольких примерах осуществления физическое местоположение базы данных не является ограничивающим, при этом база данных может быть распределена. В примере осуществления база данных может быть расположена удаленно от сервера и работать на отдельной платформе. В примере осуществления база данных может быть выполнена с возможностью доступа к ней по сети Интернет. В нескольких примерах осуществления может быть реализовано несколько баз данных.

[59] В нескольких примерах осуществления множество инструкций на долговременном машиночитаемом носителе может исполнять один или несколько процессоров, что побуждает один или несколько процессоров к выполнению или реализации, полностью или частично, раскрытого выше управления любым из раскрытых выше вариантов осуществления системы 100, системы 200, системы 250, способа 300 и/или любой их комбинацией. В нескольких примерах осуществления процессор может включать в себя один или несколько микропроцессоров 400а, процессор 175 и/или любую их комбинацию, при этом долговременный машиночитаемый носитель может включать в себя устройство 400с хранения, системную память 400е, машиночитаемый носитель 180, и/или может быть распределен по одному или нескольким компонентам системы 100, системы 200 и/или системы 250. В нескольких примерах осуществления процессор может исполнять множество инструкций во взаимодействии с виртуальной вычислительной системой. В нескольких примерах осуществления множество инструкций выполнено с возможностью осуществления связи непосредственно с одним или несколькими процессорами и/или взаимодействия с одной или несколькими операционными системами, межплатформенным программным обеспечением, аппаратно-реализованным программным обеспечением, иными приложениями и/или любыми их комбинациями для побуждения одного или нескольких процессоров к исполнению этих инструкций.

[60] В настоящем раскрытии предложено устройство, содержащее: первый и второй волноводы, выполненные с возможностью соединения с трубой; а также первый и второй преобразователи, выполненные с возможностью соединения с первым и вторым волноводами, соответственно, и с возможностью обмена сигналами ультразвуковых волн через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе; причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С; причем, когда первый и второй преобразователи соединены с первым и вторым волноводами, соответственно, а первый и второй волноводы соединены с трубой, первый и второй волноводы изолируют первый и второй преобразователи от трубы и могут проводить сигналы ультразвуковых волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно, с возможностью предотвращения отрицательного влияния температуры текучей среды, протекающей в трубе, на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн. В нескольких примерах осуществления устройство дополнительно содержит блок управления, выполненный с возможностью осуществления связи с первым и вторым преобразователями; причем блок управления также выполнен с возможностью, во время осуществления связи с первым и вторым преобразователями, отправки управляющих сигналов первому и второму преобразователям, при этом указанные управляющие сигналы инициируют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями, с возможностью приема данных от первого и второго преобразователей на основании обмена сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями и с возможностью определения расхода текучей среды, протекающей в трубе, на основании данных, принятых от первого и второго преобразователей. В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части первого и второго волноводов выполнены из высокотемпературного керамического материала. В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части первого и второго волноводов выполнены из технической керамики на основе силиката кальция. В нескольких примерах осуществления, когда первый и второй преобразователи соединены с первым и вторым волноводами, соответственно, а первый и второй волноводы соединены с трубой, первый и второй волноводы служат опорой для первого и второго преобразователей с обеспечением возможности прохождения сигналов ультразвуковых волн через первый и второй волноводы под углом большим или равным приблизительно 40 градусов и меньшим или равным приблизительно 70 градусов к продольной оси трубы. В нескольких примерах осуществления каждый из первого и второго волноводов выполнен в форме призмы. В нескольких примерах осуществления каждый из первого и второго волноводов выполнен сужающимся, так что зоны соприкосновения между каждым из первого и второго волноводов и трубой меньше зон соприкосновения между первым и вторым волноводами и первым и вторым преобразователями, соответственно. В нескольких примерах осуществления каждый из первого и второго волноводов механически обработан с образованием поверхности, обеспечивающей возможность сопряженного соединения с наружной поверхностью трубы. В нескольких примерах осуществления устройство дополнительно включает в себя трубу, причем либо наружная поверхность трубы механически обработана с образованием поверхностей, обеспечивающих возможность сопряженного соединения с первым и вторым волноводами; либо на наружную поверхность трубы нанесен дополнительный материал для формирования поверхностей, обеспечивающих возможность сопряженного соединения с первым и вторым волноводами. В нескольких примерах осуществления первый преобразователь соединен с первым волноводом соединительным кольцом; углубление, в котором проходит соединительное кольцо, сформировано в части первого волновода; при этом соединительное кольцо: выполнено из материала, более пластичного и/или менее хрупкого, чем материал, из которого выполнена указанная часть первого волновода, и/или содержит соединение с внутренней резьбой с возможностью вхождения в резьбовое зацепление с первым преобразователем. В нескольких примерах осуществления устройство дополнительно включает в себя трубу, причем труба содержит U-образный изгиб, образующий противоположные первый и второй углы, в которых первый и второй волноводы, соответственно, соединены с трубой; причем сигналы ультразвуковых волн могут проходить через текучую среду, протекающую в трубе, непосредственно от первой внутренней стенки трубы в первом углу ко второй внутренней стенке трубы во втором углу. В нескольких примерах осуществления сигналы ультразвуковых волн могут проходить параллельно потоку текучей среды в трубе на протяжении по меньшей мере части их пути между первой внутренней стенкой трубы в первом углу и второй внутренней стенкой трубы во втором углу.

[61] В настоящем раскрытии также предложена система, содержащая: долговременный машиночитаемый носитель; и множество инструкций, сохраненных на долговременном машиночитаемом носителе и выполненных с возможностью исполнения их одним или несколькими процессорами, при этом множество инструкций включает в себя: инструкции, побуждающие один или несколько процессоров к отправке управляющих сигналов первому и второму преобразователям, при этом указанные управляющие сигналы инициируют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями, при этом указанные сигналы ультразвуковых волн могут проходить через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе; инструкции, побуждающие один или несколько процессоров к приему данных от первого и второго преобразователей на основании обмена сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями; и инструкции, побуждающие один или несколько процессоров к определению расхода текучей среды, протекающей в трубе, на основании данных, принятых от первого и второго преобразователей; причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С. В нескольких примерах осуществления система дополнительно включает в себя первый и второй волноводы, выполненные с возможностью соединения с трубой; и первый и второй преобразователи, выполненные с возможностью соединения с первым и вторым волноводами, соответственно; причем первый и второй волноводы изолируют первый и второй преобразователи от трубы и могут проводить сигналы ультразвуковых волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно, с возможностью предотвращения отрицательного влияния температуры текучей среды, протекающей в трубе, на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн. В нескольких примерах осуществления система дополнительно содержит блок управления, включающий в себя долговременный машиночитаемый носитель и указанные один или несколько процессоров, при этом блок управления выполнен с возможностью осуществления связи с первым и вторым преобразователями. В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части первого и второго волноводов выполнены из высокотемпературного керамического материала. В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части первого и второго волноводов выполнены из технической керамики на основе силиката кальция. В нескольких примерах осуществления каждый из первого и второго волноводов выполнен в форме призмы. В нескольких примерах осуществления каждый из первого и второго волноводов выполнен сужающимся, так что зоны соприкосновения между каждым из первого и второго волноводов и трубой меньше зон соприкосновения между первым и вторым волноводами и первым и вторым преобразователями, соответственно. В нескольких примерах осуществления первый преобразователь соединен с первым волноводом соединительным кольцом; углубление, в котором проходит соединительное кольцо, сформировано в части первого волновода; при этом соединительное кольцо: выполнено из материала, более пластичного и/или менее хрупкого, чем материал, из которого выполнена указанная часть первого волновода, и/или содержит соединение с внутренней резьбой с возможностью вхождения в резьбовое зацепление с первым преобразователем. В нескольких примерах осуществления система дополнительно включает в себя трубу, причем труба содержит U-образный изгиб, образующий противоположные первый и второй углы, в которых первый и второй волноводы, соответственно, соединены с трубой; причем сигналы ультразвуковых волн могут проходить через текучую среду, протекающую в трубе, непосредственно от первой внутренней стенки трубы в первом углу ко второй внутренней стенке трубы во втором углу. В нескольких примерах осуществления сигналы ультразвуковых волн могут проходить параллельно потоку текучей среды в трубе на протяжении по меньшей мере части их пути между первой внутренней стенкой трубы в первом углу и второй внутренней стенкой трубы во втором углу.

[62] В настоящем раскрытии также предложен способ, включающий в себя этапы, на которых: соединяют первый и второй преобразователи с первым и вторым волноводами, соответственно; соединяют первый и второй волноводы с трубой; и осуществляют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями, при этом указанные сигналы ультразвуковых волн проходят через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе; причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает приблизительно 600°С; причем первый и второй волноводы изолируют первый и второй преобразователи от трубы и проводят сигналы ультразвуковых волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно, с возможностью предотвращения отрицательного влияния температуры текучей среды, протекающей в трубе, на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн. В нескольких примерах осуществления способ дополнительно включает в себя этапы, на которых: размещают блок управления с возможностью осуществления связи с первым и вторым преобразователями; осуществляют отправку, посредством блока управления, управляющих сигналов первому и второму преобразователям, при этом указанные управляющие сигналы инициируют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями; осуществляют прием, посредством блока управления, данных от первого и второго преобразователей на основании обмена сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями; и определяют, посредством блока управления, расход текучей среды, протекающей в трубе, на основании данных, принятых от первого и второго преобразователей. В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части первого и второго волноводов выполнены из высокотемпературного керамического материала. В нескольких примерах осуществления по меньшей мере соответствующие части первого и второго волноводов выполнены из технической керамики на основе силиката кальция. В нескольких примерах осуществления способ дополнительно предусматривает опирание первого и второго преобразователей с возможностью прохождения сигналов ультразвуковых волн через первый и второй волноводы под углом большим или равным приблизительно 40 градусов и меньшим или равным приблизительно 70 градусов к продольной оси трубы. В нескольких примерах осуществления каждый из первого и второго волноводов выполнен в форме призмы. В нескольких примерах осуществления каждый из первого и второго волноводов выполнен сужающимся, так что зоны соприкосновения между каждым из первого и второго волноводов и трубой меньше зон соприкосновения между первым и вторым волноводами и первым и вторым преобразователями, соответственно. В нескольких примерах осуществления способ дополнительно включает в себя этап, на котором осуществляют механическую обработку первого и второго волноводов с образованием поверхности, обеспечивающей возможность сопряженного соединения с наружной поверхностью трубы. В нескольких примерах осуществления способ дополнительно включает в себя этапы, на которых либо: осуществляют механическую обработку наружной поверхности трубы с образованием поверхностей, обеспечивающих возможность сопряженного соединения с первым и вторым волноводами; либо наносят дополнительный материал на наружную поверхность трубы для формирования поверхностей, обеспечивающих возможность сопряженного соединения с первым и вторым волноводами. В нескольких примерах осуществления при выполнении соединения первого и второго волноводов с трубой соединяют первый преобразователь с первым волноводом соединительным кольцом; причем соединительное кольцо: проходит в углублении, сформированном в первом волноводе, и содержит соединение с внутренней резьбой с возможностью вхождения в резьбовое зацепление с ним первого преобразователя, и/или выполнено из материала, более пластичного и/или менее хрупкого, чем материал, из которого выполнена указанная часть первого волновода. В нескольких примерах осуществления при выполнении соединения первого и второго волноводов с трубой соединяют первый и второй волноводы с трубой в противоположных первом и втором углах, соответственно, образованных U-образным изгибом трубы, с возможностью прохождения сигналов ультразвуковых волн через текучую среду, протекающую в трубе, непосредственно от первой внутренней стенки трубы в первом углу ко второй внутренней стенке трубы во втором углу. В нескольких примерах осуществления сигналы ультразвуковых волн проходят параллельно потоку текучей среды в трубе на протяжении по меньшей мере части их пути между первой внутренней стенкой трубы в первом углу и второй внутренней стенкой трубы во втором углу.

[63] В тексте настоящего раскрытия слово «приблизительно» характеризует непосредственно следующее за ним значение, однако также может обозначать диапазон значений выше или ниже указанного значения (например, +/-1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10%, 15%, 20% или 25%).

[64] Следует понимать, что в раскрытые выше варианты осуществления могут быть внесены изменения без отступления от объема настоящего раскрытия.

[65] В нескольких примерах осуществления можно комбинировать все или некоторые признаки или идеи различных вариантов в некоторых или во всех вариантах осуществления. Кроме того, один или несколько признаков и идей различных вариантов можно опустить по меньшей мере частично и/или скомбинировать по меньшей мере частично с одним или несколькими из других признаков или идей различных вариантов осуществления.

[66] Любые пространственные указания, например, «верхний», «нижний», «над», «под», «между», «низ», «вертикальный», «горизонтальный», «угловой», «вверх», «вниз», «бок о бок», «слева направо», «справа налево», «сверху вниз», «снизу вверх», «вверх», «восходящий», «нисходящий» и т.п. служат исключительно для иллюстрирования, а не для ограничения конкретной ориентации или расположения раскрытой выше конструкции.

[67] Несмотря на то, что в нескольких примерах осуществления различные этапы, процессы и процедуры раскрыты в качестве отдельных действий, один или несколько этапов, процессов и/или процедур также можно выполнять в другом порядке, одновременно и/или последовательно. В нескольких примерах осуществления эти этапы, процессы и/или процедуры можно объединять в один или несколько этапов, процессов и/или процедур.

[68] В нескольких примерах осуществления один или несколько функциональных этапов в любом варианте осуществления можно опустить. Более того, в некоторых случаях, некоторые признаки настоящего раскрытия можно применять без соответствующего применения остальных признаков. Кроме того, один или несколько из раскрытых выше вариантов осуществления и/или разновидностей можно комбинировать, полностью или частично, с любым одним или несколькими из остальных раскрытых выше вариантов осуществления и/или разновидностей.

[69] Несмотря на то, что выше были детально раскрыты несколько примеров осуществления, они носят исключительно иллюстративный, но не ограничивающий характер, при этом специалистам в данной области техники будет очевидно, что в эти варианты могут быть внесены многочисленные модификации, изменения и/или замены без существенного отступления от новых идей и преимуществ настоящего раскрытия. Таким образом, следует понимать, что все подобные модификации, изменения и/или замены входят в объем настоящего раскрытия, определенный нижеследующей формулой изобретения. Любые ее пункты «средство плюс функция» охватывают раскрытые в настоящем документе конструкции как выполняющие указанные функции, а также не только их структурные эквиваленты, но и эквивалентные структуры. Кроме того, заявитель явным образом выражает намерение не применять пункт 6 §112 Раздела 35 Свода законов США в отношении каких-либо ограничений каких-либо притязаний по настоящему документу, за исключением случаев, когда пункт формулы явным образом содержит слово «средство» вместе с соответствующей функцией.

Решение относится к устройству измерения расхода потока в высокотемпературной трубе. Устройство содержит первый и второй волноводы, выполненные с возможностью соединения с трубой; и первый и второй преобразователи, выполненные с возможностью соединения с первым и вторым волноводами, соответственно, и с возможностью обмена сигналами ультразвуковых волн через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе; причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает 600°С. Причем первый и второй волноводы выполнены так и имеют такую форму, что: (i) изолируют первый и второй преобразователи от трубы; и (ii) обеспечивают возможность прохождения сигналов ультразвуковых волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно, при этом удерживая акустическое затухание в первом и втором волноводах на приемлемом уровне, который является достаточно малым для обеспечения возможности прохождения сигналов ультразвуковых волн от одного из преобразователей через волноводы и детектирования их другим преобразователем, так что температура текучей среды, протекающей в трубе, не оказывает отрицательного влияния на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн. Технический результат – повышение точности и безотказности работы устройства измерения расхода в высокотемпературной трубе. 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство измерения расхода потока в высокотемпературной трубе, содержащее:

первый и второй волноводы, выполненные с возможностью соединения с трубой; и

первый и второй преобразователи, выполненные с возможностью соединения с первым и вторым волноводами, соответственно, и с возможностью обмена сигналами ультразвуковых волн через первый и второй волноводы, трубу и текучую среду, протекающую в трубе;

причем температура текучей среды, протекающей в трубе, превышает 600°С;

причем первый и второй волноводы выполнены так и имеют такую форму,

что:

(i) изолируют первый и второй преобразователи от трубы; и

(ii) обеспечивают возможность прохождения сигналов ультразвуковых волн между трубой и первым и вторым преобразователями, соответственно, при этом удерживая акустическое затухание в первом и втором волноводах на приемлемом уровне, который является достаточно малым для обеспечения возможности прохождения сигналов ультразвуковых волн от одного из преобразователей через волноводы и детектирования их другим преобразователем, так что температура текучей среды, протекающей в трубе, не оказывает отрицательного влияния на способность первого и второго преобразователей к обмену сигналами ультразвуковых волн.

2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее блок управления, выполненный с возможностью осуществления связи с первым и вторым преобразователями;

причем блок управления также выполнен с возможностью, во время осуществления связи с первым и вторым преобразователями, отправки управляющих сигналов первому и второму преобразователям, при этом указанные управляющие сигналы инициируют обмен сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями, с возможностью приема данных от первого и второго преобразователей на основании обмена сигналами ультразвуковых волн между первым и вторым преобразователями и с возможностью определения расхода текучей среды, протекающей в трубе, на основании данных, принятых от первого и второго преобразователей.

3. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере соответствующие части первого и второго волноводов выполнены из высокотемпературного керамического материала.

4. Устройство по п. 3, в котором по меньшей мере соответствующие части первого и второго волноводов выполнены из технической керамики на основе силиката кальция.

5. Устройство по п. 1, в котором, когда первый и второй преобразователи соединены с первым и вторым волноводами, соответственно, а первый и второй волноводы соединены с трубой, первый и второй волноводы служат опорой для первого и второго преобразователей с обеспечением возможности прохождения сигналов ультразвуковых волн через первый и второй волноводы под углом большим или равным приблизительно 40 градусов и меньшим или равным приблизительно 70 градусов к продольной оси трубы.

6. Устройство по п. 1, в котором каждый из первого и второго волноводов механически обработан с образованием поверхности, обеспечивающей возможность сопряженного соединения с наружной поверхностью трубы.

7. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее трубу, в котором либо:

наружная поверхность трубы механически обработана с образованием поверхностей, обеспечивающих возможность сопряженного соединения с первым и вторым волноводами; либо

на наружную поверхность трубы нанесен дополнительный материал для формирования поверхностей, обеспечивающих возможность сопряженного соединения с первым и вторым волноводами.