[实用新型]超声流量计

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年3月25日提交且题为“Ultrasonic Flow Meter with a Liquid Drainage System(具有液体排放系统的超声流量计)”的美国临时专利申请第No.61/317,313号的优先权，该申请据此整体通过引用并入。 

关于联邦资助研究或开发的声明

不适用。 

技术领域

本实用新型总体上涉及超声流量计。更具体地说，本实用新型涉及用于超声流量计的液体排放系统。 

背景技术

在从地面取出烃之后，通过管路将流体流(液相或气相)到处输送。希望准确地知道流体流中流动的流体的量，且当流体正转手或“保管输送”时需要特定的精确性。然而，即使在不进行保管输送的情况下，也期望流体流率测量精度，且在这些情形可以使用超声流量计。 

超声流量计包括两个或多个换能器组件，每个固定在流量计的主体中的端口的内部。流量计的主体也可被称为管段。为了在流量计内容纳所输送的流体，在管段的每个换能器端口的外端上固定了连接器。因此，管段和端部连接器形成压力边界和容纳流过流量计的流体的壳体。 

为了测量穿过流量计的流体流量，沿管段的内表面设置了一对换 能器组件，使得在流体流穿过管段的孔洞的相对侧上两个换能器组件相互面对。每个换能器组件包括压电元件。当对换能器组件对中的第一换能器组件的压电元件施加交流电时，压电元件通过辐射超声波穿过流过流量计的流体而做出响应。当该波入射在该对中的第二换能器组件的压电元件上时，第二换能器组件通过产生电信号而响应。一段时间之后，对第二换能器组件的压电元件施加交流电，且第二压电元件通过辐射超声波穿过流量计中的流体到第一换能器组件而做出响应。当该波入射在第一换能器组件的压电元件上时，该换能器组件通过产生电信号而响应。这样，换能器组件发送并接收来回跨过流体流的信号。 

每个换能器组件连接到缆线，缆线穿过端部连接器延伸到管段的外部和远距离位置，例如通常安装在管段外侧的电子设备基底外壳。缆线将由特定换能器组件的压电元件产生的电信号携带到定位在电子设备基底外壳内的采集板，信号在该采集板处能被处理并随后用于确定穿过流量计的流体流率。 

在大部分应用中，往往在流过流量计的气体流中有较少量的液体。随着时间的推移，一些液体能收集或积聚在换能器端口内。但是，过量的液体在换能器端口内的积聚能不利地影响由布置在端口内的换能器组件发送和/或接收的信号。具体地，所积聚的液体能使来自布置在端口内的换能器组件的声信号在声学上缩短。换句话说，由换能器组件产生的声信号能穿入液体和/或流量计主体而不是只穿过通过流量计主体流到匹配的换能器组件的流体。结果，声信号将不到达匹配的换能器组件，从而使流量测量出错。此外，液体在换能器端口内的积聚可能还会引起换能器组件的电线或其他电气元件的短路或腐蚀，可能导致换能器组件出故障。 

为了最小化流体在换能器端口内的积聚及相关问题，通常以特定方位安装超声流量计，其允许换能器端口内所积聚的液体在重力作用 下自排放回到流量计主体的主流动孔洞中。例如，利用了穿过流量计的在一对换能器组件之间的流动孔洞的换能器信号路径的超声流量计通常被推荐安装在水平管路(即，与管路的水平部分一致)并定位成使得换能器端口水平定向。只要端口的直径沿其长度均匀或端口的直径朝流量计主体的主流动孔洞移动而增加，换能器端口的水平定向允许积聚在端口内的液体在重力作用下自排放回到流量计主体的主流动孔洞中。作为另一示例，利用了从流量计的内表面弹开的换能器路径的超声流量计通常被推荐安装在水平管路中(即，与管路的水平部分一致)，且换能器端口定位在流量计的上侧，且垂直地定向或以与垂直成小于90°的角度定向。换能器端口在流量计主体的上侧上的垂直或接近垂直的定向允许积聚在端口中的任何液体在重力作用下向下自排放回到流量计主体的主流动孔洞中。 

在前面提到的方式中，为了减少液体在换能器端口中的积聚，通常以特定的方式定位并定向流量计及相关的换能器端口。结果，流量计沿管路的放置可被限制到管路为水平的那些具体位置。但是，在某些应用中，按所推荐的来定向流量计可能是不可能的、不方便的或不是成本有效的。因此，需要能以更多种位置和方位安装且同时最小化液体在一个或多个换能器端口中的积聚的超声流量计。 

实用新型内容