用于超聲波流量測量頭的測量頭卡夾裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]按照本發(fā)明的用于超聲波流量測量頭的測量頭卡夾裝置的技術(shù)方案涉及超聲波流量測量技術(shù)的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]—對超聲波測量頭在外部放置在圓管上。超聲波脈沖利用測量變換器交替地在兩個測量頭中產(chǎn)生并在通過管壁和管中介質(zhì)后分別被另一個測量頭接收。通過所測得的渡越時間差(順著或逆著介質(zhì)的流動)、管參數(shù)和流動剖面，在測量變換器中計算出流量。
[0003]這種測量的前提是:超聲波脈沖能從測量頭可靠地傳遞到管壁中。這一點通過合適的耦聯(lián)部件、測量頭沿著管軸線相對于彼此對齊的取向和通過將測量頭壓緊到管壁上來實現(xiàn)。測量頭的取向和壓緊是測量頭卡夾裝置的任務(wù)。
[0004]目前超聲波測量頭大多利用軌道式固定系統(tǒng)來裝配，它們通過金屬的帶箍或鏈條固定在管上。
[0005]除了用于接納一對或多對測量頭的軌道式系統(tǒng)以外，還存在具有用于接納單個測量頭的接納部的固定系統(tǒng)。測量頭通過固定系統(tǒng)定位，并且在大多數(shù)情況下測量頭通過彈簧部件彈性地壓緊到管壁上。
[0006]例如已知用于超聲波流量計的測量頭固定裝置，所述測量頭固定裝置保證規(guī)定的壓緊力。測量頭固定裝置被設(shè)計用于固定的安裝，并且提供測量頭在管上的連續(xù)的、保持不變的壓緊。
[0007]在外夾式流量測量中，兩個用于產(chǎn)生聲路徑所需的聲換能器這樣設(shè)置在管上，使得聲路徑在管的直徑上延伸。為此，這兩個聲換能器可以設(shè)置在管的相對側(cè)上。這就是所謂的直接布置結(jié)構(gòu)(DE 102011005170 B4，DE 102005047790 A1)。另選地能夠?qū)崿F(xiàn)反射布置結(jié)構(gòu)，其中聲換能器設(shè)置在測量管的同一側(cè)上且聲信號在相對置的管內(nèi)側(cè)上反射一次(DE102008029772 A1)。
[0008]在DE 102008034411 A1中描述了一種方法和測量系統(tǒng)，用于利用至少兩個超聲波測量頭確定和/或監(jiān)控通過測量管的測量介質(zhì)的流量。此外還公開了用于裝配這種測量系統(tǒng)的方法。為此，測量系統(tǒng)具有測量頭保持裝置，該測量頭保持裝置通過固定機(jī)構(gòu)可拆卸地固定在測量管上。測量頭殼體連同超聲波測量頭形成一個可固定在傳感器保持裝置上并且可從傳感器保持裝置拆松的單元。超聲波測量頭在裝配時以預(yù)先給定的力頂壓到測量管上。固定板作為傳感器保持裝置的組成部分在面對測量管的側(cè)上具有棱柱形鼓起部，該鼓起部可以制造成固定板的彎曲部。固定板在其前端和后端上利用U形卡箍或者帶箍直接固定在測量管上。
[0009]在專利文獻(xiàn)US 5131278 A中，傳感器保持裝置利用帶箍借助螺栓和螺母固定在測量管上。
[0010]在US 6397683 B1中，測量傳感器固定在軌道上并借助于兩個管夾固定在測量管上。為了調(diào)整這兩個傳感器之間的距離，至少一個傳感器從管松開。同樣也松開其固定帶。二者在重新定向后再次固定。
[0011]EP 1840528 B1公開了一種用于在測量管上以可移動的方式固定超聲波測量頭的軌道。
[0012]在DE 102005052550 B3中公開了一種固定裝置，用于在支架上固定用于保持測量變換器的保持裝置。固定裝置由棘輪裝置和基體組成，該基體通過滾花螺母固定在棘輪裝置上。用于對中的裝置由一個槽組成，一個凸起部導(dǎo)引到該槽中，以使導(dǎo)向框架能可靠地在縱向上對準(zhǔn)管。
[0013]US 5001936 A以相同的方式示出，保持裝置配備有兩個腿部，該保持裝置不易于適配于所有可能的管徑。在US 20120085164 A1中示出一個視圖，由該視圖可知，管徑越小，測量頭越緊密地貼放在管上。導(dǎo)向元件不能變化地取向。
[0014]在DE 102004052489 A1中公開了一種能夠?qū)鞲衅髦苯訅旱焦艿郎系难b置。為此在傳感器與管道之間設(shè)有由彈性體或金屬箔組成的耦聯(lián)墊。這種結(jié)構(gòu)用于實現(xiàn)提高的傳感器壓緊力。
[0015]W0 1998017980 A1示出通過間隔件對應(yīng)于管曲率匹配測量裝置的距離的可能方案。間隔件配有銷子并且能在夾緊裝置放到管上之前安裝在不同的位置上。由此能夠一定地適配于不同的管徑，但是不能無級地適配。
[0016]尤其是氣體測量對于足夠大的測量頭擠壓提出更高的要求，這是因為此時在管壁上裝配有緩沖部件，以使干擾聲在管壁中最小。為了盡管具有緩沖部件也達(dá)到足夠好的信號耦入，在此，測量頭壓到管上的足夠高的壓緊力是特別重要的。
[0017]大多數(shù)現(xiàn)有的技術(shù)方案不滿足規(guī)定的壓緊力的要求，該壓緊力與使用者的知識和技巧無關(guān)地被達(dá)到。如果使用者例如以過小的壓緊力固定測量頭卡夾裝置，則產(chǎn)生測量頭在管上的不良耦聯(lián)乃至不足夠的耦聯(lián)，并由此導(dǎo)致不會有好的信號耦入?；蛘邷y量頭卡夾裝置以過大的壓緊力被固定，由此對于所使用的零部件造成太大的負(fù)荷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目的在于，使已知的用于超聲波流量計的測量頭固定裝置對于作為便攜式卡夾裝置所需的功能而言可在不同的直徑(例如大的管道或小的軟管)上發(fā)揮功能，并且使操作簡化。這包括以盡可能少的致動元件無工具地進(jìn)行的裝配、能選擇兩個不同大小的壓緊力的選項、選擇可以再使用的夾緊部件(其能夠節(jié)省空間地進(jìn)行包裝，且同時具有大的斷裂載荷)的選項。本發(fā)明的另一目的是，能夠在不中斷管道且沒有泄漏隱患的情況下將流量測量頭裝配在運轉(zhuǎn)的設(shè)備上，同時還具有被固定地安裝的測量裝置的運行可靠性和魯棒性。
[0019]所述便攜式測量頭卡夾裝置應(yīng)通過僅一個致動元件保證在測量管上的對中、夾緊和規(guī)定的壓緊力。在此困難是，由于測量頭卡夾裝置在管上對中，管頂點與測量頭卡夾裝置(用于接納彈簧部件的)的基準(zhǔn)點之間的距離根據(jù)管徑而改變。因此必需存在一個避開這個關(guān)聯(lián)性的功能部件。
[0020]按照本發(fā)明的用于超聲波流量測量頭的測量頭卡夾裝置具有導(dǎo)向元件以及與導(dǎo)向元件連接的至少一個夾緊單元和與夾緊單元連接的夾緊部件，其中，該導(dǎo)向元件用于接納至少一個測量頭保護(hù)殼體，該至少一個測量頭保護(hù)殼體用于至少一個測量頭，該夾緊部件用于在測量管上以可拆卸的方式固定導(dǎo)向元件，其中，所述導(dǎo)向元件力鎖合地和/或形狀鎖合地與至少一個用于使導(dǎo)向元件在測量管上對中和夾緊的裝置相連接，由此所述導(dǎo)向元件平行于測量管頂點地且以相對于測量管頂點的規(guī)定間距地、與管徑無關(guān)地取向和固定。按照本發(fā)明，所述用于使導(dǎo)向元件對中和夾緊的裝置包括對中元件、間隔元件和夾緊單元，所述對中元件、間隔元件和夾緊單元通過一連接元件不僅相互連接而且與導(dǎo)向元件相連接。
[0021]對于一種實施例，所述間隔元件包括兩個相互平行的功能面，所述功能面相互間具有規(guī)定的距離，其中，第一功能面含有自由的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，該轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)與測量管相對地設(shè)置并且形成用于接納所述連接元件的接口，第二功能面貼放在測量管上。所述間隔元件與導(dǎo)向元件通過固定的、不可動的連接部直接連接。
[0022]在一實施例中，所述對中元件由矩形成型的部件組成，所述對中元件在其遠(yuǎn)端上配備有自由的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，該轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)與測量管相對地設(shè)置并且形成用于接納所述連接元件的接口。所述對中元件在其面對測量管的端部上居中地具有一凹口，該凹口用作功能面，以使導(dǎo)向元件與測量管的在管表面上的表面直線平行地取向。所述對中元件的關(guān)于管頂點對稱的所述凹口具有燕尾的形狀。功能面的其它實施形式也能夠?qū)崿F(xiàn)為兩個球、兩個圓柱體的形式或者是棱柱形的凹口。
[0023]所述對中元件設(shè)置在滑動的支承件中并且僅可在徑向方向上相對于測量管運動。
[0024]所述夾緊單元包括圓筒形壓簧、拉緊栓(尤其是拉緊螺栓)、拉緊件、夾緊螺栓、支座銷、夾緊部件和所述連接元件。所述拉緊件與拉緊栓力鎖合地連接，并且所述夾緊部件插入到拉緊件中以對稱地夾緊導(dǎo)向元件。所述連接元件在其中心點處支承在設(shè)置在拉緊栓上的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)中，該轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)同時用于接納支座銷。所述壓簧相對于支座銷設(shè)置在遠(yuǎn)端，并且所述壓簧一方面頂壓夾緊螺栓，而另一方面沿徑向朝向測量管地作用在支座銷上，其中，所述拉緊栓通過支座銷來導(dǎo)引。
[0025]所述連接元件被設(shè)計成搖桿，該搖桿在其兩個端部上分別松動地安放在一可移動的關(guān)節(jié)支承件上，所述關(guān)節(jié)支承件被實施成間隔元件的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和對中元件的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。
[0026]所述測量頭保護(hù)殼體與蓄力器連接，該蓄力器本身與導(dǎo)向元件作用連接。
[0027]所述夾緊單元的尺寸被設(shè)計成能以規(guī)定的壓緊力進(jìn)行固定。對此的前提是，存在離管表面具有規(guī)定的距離的接口。該距離在測量頭卡夾裝置足夠好地對中時與管徑無關(guān)地實現(xiàn)。
[0028]本發(fā)明的主要優(yōu)點在于，通過