УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР С ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМ БЛОКОМ, СОДЕРЖАЩИМ ПРИЕМНИК И КОЛЕНЧАТЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ
ULTRASONIC FLOWMETER WITH TRANSDUCER UNIT COMPRISING RECEIVER AND ELBOW CONNECTOR

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Данная заявка испрашивает приоритет патентной заявки США №12/683,049 «Ультразвуковой расходомер с преобразовательным блоком, содержащим поворотный приемник и коленчатый соединитель», поданной 06 января 2010 года и полностью включенной в настоящее описание посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002]
[0003] Различные примеры реализации относятся к ультразвуковому расходомеру и, в частности, к преобразовательным блокам, использованным в ультразвуковых расходомерах.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0004] После удаления углеводородов из земли происходит перемещение потока текучей среды (в жидкой или газовой фазе) с одного места к другому посредством трубопроводов. Необходимо точно знать объем текучей среды, протекающей в потоке, и, в частности, необходимо обеспечивать точность при перемещении текучей среды от одного пользователя к другому или при передаче данного продукта пользователю. Однако точность измерения необходимо обеспечивать даже при отсутствии передачи продукта потребителю, в таких ситуациях могут быть использованы ультразвуковые расходомеры.
[0005] Ультразвуковой расходомер содержит по меньшей мере два преобразовательных блока, каждый из которых закреплен в канале корпуса или патрубка расходомера. Для удержания перемещаемой текучей среды в расходомере концевой соединитель закреплен над внешним концом каждого из каналов преобразователя в патрубке. Таким образом, патрубок и концевые соединители создают границу давления, удерживающую флюид, протекающий через расходомер. Для измерения расхода текучей среды через расходомер пара преобразовательных блоков размещены в разъеме вдоль внутренней поверхности патрубка, так что каждый из преобразовательных блоков обращен друг к другу. Каждый из преобразовательных блоков содержит пьезоэлемент, а при приложении переменного тока к пьезоэлементу первого преобразовательного блока пьезоэлемент реагирует путем излучения ультразвуковой волны во флюиде, перемещаемом через расходомер. При падении волны на пьезоэлемент второго преобразовательного блока второй преобразовательный блок реагирует путем создания электрического сигнала. Через некоторое время происходит приложение переменного тока к пьезоэлементу второго преобразовательного блока, пьезоэлемент реагирует путем излучения ультразвуковой волны через флюид в расходомере. При падении волны на пьезоэлемент первого преобразовательного блока первый преобразовательный блок реагирует путем создания электрического сигнала. Таким образом, преобразовательные блоки выдают и принимают сигналы в обе стороны через флюидный поток.
[0006] Каждый из преобразовательных блоков присоединен к кабелю, проходящему через концевой соединитель к внешней части патрубка и удаленному положению, так, например, электронный блок обычно прикреплен к внешней части патрубка. Кабель передает сигналы, создаваемые пьезоэлементами, на плату приема данных, расположенную в электронном блоке, в котором сигнал может быть обработан и затем использован для определения расхода текучей среды через расходомер.
[0007] При отсутствии использования пьезоэлементы в преобразовательных блоках могут формировать электрический заряд. Электрический заряд соответствует риску для персонала, выполняющего техническое обслуживание расходомера. Для уменьшения риска для технического персонала каждый пьезоэлемент обычно присоединен к трансформатору, который, в дополнение к описанным далее функциям, обеспечивает путь разряда для электрического заряда, созданного пьезоэлементом.
[0008] Кроме того, трансформатор обеспечивает согласование импеданса между пьезоэлементом и приемным устройством, принимающим в итоге сигнал, сформированный пьезоэлементом. Таким образом, пьезоэлемент и трансформатор образуют пару. Таким образом, трансформатор обычно расположен в преобразовательном блоке. В большинстве обычных конструкций, в случае наличия необходимости в замене пьезоэлемента или трансформатора, весь преобразовательный блок удаляется из канала в патрубке, что часто приводит к нежелательному прерыванию потока текучей среды в патрубке при удалении концевого соединителя для доступа к преобразовательному блоку.
[0009] Кроме того, в большинстве обычных блоков преобразователей трансформатор в преобразовательном блоке и/или электрические соединения между трансформатором и пьезоэлементом подвержены воздействию условий, аналогичных условиям, которым подвержен пьезоэлемент. Такое воздействие нежелательно, если трансформатор или электрические соединения не выполнены для условий, аналогичных условиям для пьезоэлемента. Например, флюид, проходящий через расходомер, может представлять собой коррозийный флюид. Если пьезоэлемент может быть выполнен совместимым с коррозийными условиями, то трансформатор может не быть. В таких случаях коррозийный флюид может повредить трансформатор и соответствующую электропроводку.
[0010] Приспособления, улучшающие качество ультразвуковых сигналов, передаваемых флюиду, могут улучшить измерительную точность. Кроме того, истирание, износ и ухудшение свойств компонент (например, обусловленные коррозийной активностью измеряемой текучей среды) в отношении компонент расходомера могут существенно уменьшить срок службы устройства и, таким образом, было бы целесообразно использовать любое устройство, способы или системы, увеличивающие прочность и/или срок службы расходомера и его компонент. В итоге, ультразвуковые расходомеры могут быть установлены в агрессивных средах и, таким образом, было бы целесообразно использовать любое приспособление для уменьшения времени технического обслуживания и, если возможно, улучшения технических характеристик.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0011] Эти и другие недостатки уровня техники решены в одном из примеров реализации путем использования ультразвукового расходомера для измерения потока текучей среды через трубопровод. В одном из примеров реализации расходомер содержит патрубок, имеющий сквозное отверстие и канал преобразователя, проходящий от внешней поверхности патрубка к сквозному отверстию. Кроме того, расходомер содержит преобразовательный блок, расположенный в канале преобразователя. Преобразовательный блок имеет центральную ось и проходит между первым концом, являющимся ближним по отношению к сквозному отверстию патрубка, и вторым концом, являющимся дальним по отношению к сквозному отверстию патрубка. Преобразовательный блок содержит пьезоэлектрический модуль, расположенный в осевом направлении вплотную к первому концу и содержащий пьезоэлемент. Кроме того, преобразовательный блок содержит трансформаторный модуль, расположенный в осевом направлении между первым и вторым концами преобразовательного блока. Трансформаторный модуль содержит трансформатор и присоединен к пьезоэлектрическому модулю. Кроме того, преобразовательный блок содержит приемный модуль, расположенный в осевом направлении вплотную ко второму концу преобразовательного блока. Приемный модуль присоединен к преобразовательному блоку. Кроме того, приемный модуль содержит корпус приемника и приемник, расположенный в корпусе приемника соосно с ним и электрически присоединенный к трансформатору. Кроме того, приемник выполнен с возможностью поворота относительно приемного модуля между первым и вторым положениями.
[0012] Эти и другие недостатки уровня техники решены в еще одном примере реализации путем использования ультразвукового расходомера для измерения потока текучей среды через трубопровод. В одном из примеров реализации расходомер содержит патрубок, имеющий сквозное отверстие и канал преобразователя, проходящий от внешней поверхности патрубка к сквозному отверстию. Кроме того, расходомер содержит преобразовательный блок, размещенный в канале преобразователя, имеющий центральную ось и проходящий в осевом направлении между первым концом, являющимся ближним по отношению к сквозному отверстию патрубка, и вторым концом, являющимся дальним по отношению к сквозному отверстию патрубка. Преобразовательный блок содержит пьезоэлектрический модуль, расположенный в осевом направлении вплотную к первому концу и содержащий пьезоэлемент. Кроме того, преобразовательный блок содержит трансформаторный модуль, расположенный в осевом направлении между первым и вторым концами преобразовательного блока. Трансформаторный модуль содержит трансформатор и присоединен к пьезоэлектрическому модулю. Кроме того, преобразовательный блок содержит приемный модуль, расположенный в осевом направлении вплотную ко второму концу преобразовательного блока. Приемный модуль присоединен к трансформаторному модулю. Кроме того, преобразовательный блок содержит по меньшей мере одну цилиндрическую распорку, присоединенную к приемному модулю и трансформаторному модулю. Распорка расположена в осевом направлении между приемным модулем и трансформаторным модулем.
[0013] Эти и другие недостатки уровня техники решены в еще одном примере реализации путем использования способа сборки ультразвукового расходомера. В одном из примеров реализации способ включает (а) использование патрубка, имеющего сквозное отверстие и канал преобразователя, проходящий от внешней поверхности патрубка к сквозному отверстию. Кроме того, способ включает (b) сборку преобразовательного блока, имеющего центральную ось и проходящего в осевом направлении между первым и вторым концами. Преобразовательный блок содержит пьезоэлектрический модуль, расположенный в осевом направлении вплотную к первому концу преобразовательного блока. Пьезоэлектрический модуль содержит пьезоэлемент. Кроме того, преобразовательный блок содержит приемный модуль, расположенный в осевом направлении во втором конце преобразовательного блока. Кроме того, преобразовательный блок содержит трансформаторный модуль, расположенный в осевом направлении между приемным модулем и пьезоэлектрическим модулем. Трансформаторный модуль содержит трансформатор, электрически присоединенный к пьезоэлементу. Кроме того, способ включает (с) прикрепление преобразовательного блока к патрубку в канале преобразователя. Кроме того, способ включает (d) присоединение электрического соединения к приемному модулю после выполнения этапа (с). Кроме того, способ включает (е) поворот электрического соединения вокруг центральной оси после выполнения этапа (d).
[0014] Таким образом, примеры реализации, описанные в настоящей заявке, содержат сочетание особенностей и преимуществ, предназначенных для решения различных недостатков, связанных с конкретными устройствами, системами и способами уровня техники. После прочтения представленного далее подробного описания, приведенного согласно прилагаемым чертежам, для специалиста в данной области техники будут полностью очевидны различные особенности, описанные выше, и другие особенности.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0015] Далее будет приведено подробное описание пояснительных примеров реализации настоящего изобретения согласно прилагаемым чертежам.
[0016] На фиг.1А показан вид сверху в разрезе одного из примеров реализации ультразвукового расходомера.
[0017] На фиг.1В показан вид с торца расходомера по фиг.1А.
[0018] На фиг.1C схематически показан вид сверху расходомера по фиг.1А.
[0019] На фиг.2 показан перспективный вид одного из примеров реализации ультразвукового расходомера согласно принципам, описанным в настоящей заявке.
[0020] На фиг.3 показан увеличенный вид в частичном разрезе одного из примеров реализации газового ультразвукового преобразовательного блока, размещенного в одном из каналов преобразователей ультразвукового расходомера по фиг.2.
[0021] На фиг.4 показан увеличенный вид в частичном разрезе модуля газового ультразвукового преобразователя по фиг.3.
[0022] На фиг.5 и 6 показан увеличенный вид в разрезе пьезоэлектрического модуля по фиг.2.
[0023] На фиг.7 и 8 показан увеличенный вид в разрезе трансформаторного модуля по фиг.2.
[0024] На фиг.9 показан перспективный вид распорки трансформаторного модуля по фиг.2.
[0025] На фиг.10 показан разобранный вид приемного модуля по фиг.2.
[0026] На фиг.11 и 12 показан увеличенный вид в разрезе приемного модуля по фиг.2.
[0027] На фиг.13 показан перспективный вид с торца приемного модуля по фиг.2.
[0028] На фиг.14 показан частичный разрез одного из примеров реализации блока газового ультразвукового преобразователя, размещенного в одном из каналов преобразователя ультразвукового расходомера по фиг.2.
[0029] На фиг.15 показан увеличенный вид в разрезе пьезоэлектрического модуля по фиг.14.
[0030] На фиг.16 показан вид с торца пьезоэлектрического модуля по фиг.14.
[0031] На фиг.17 показан разрез одного из примеров реализации ультразвукового расходомера согласно принципам, описанным в настоящей заявке.
[0032] На фиг.18 показан разрез одного из примеров реализации ультразвукового расходомера согласно принципам, описанным в настоящей заявке.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0033] Далее приведено описание различных примеров реализации настоящего изобретения. Несмотря на то что по меньшей мере один из этих примеров реализации в настоящее время может представлять собой предпочтительный пример реализации, раскрытые примеры реализации не следует рассматривать в качестве ограничения объема настоящего изобретения, включающего формулу изобретения. Кроме того, специалисту в уровне техники ясно, что приведенное далее описание имеет широкое применение, а описание любого из примеров реализации приведено только для пояснения такого примера реализации и не предназначено для ограничения объема настоящего изобретения, определяемого формулой изобретения.
[0034] В настоящем описании и формуле изобретения использованы конкретные термины для обращения к конкретным элементам или компонентам. Специалисту в области техники будет понятно, что разные люди могут использовать различные названия для обращения к аналогичному элементу или компоненту. Данная заявка не предназначена для проведения различий между компонентами или элементами, которые имеют различное название, а не функцию. В масштабировании фигур на чертежах нет необходимости. Конкретные элементы и компоненты в настоящей заявке могут быть показаны в увеличенном масштабе или в некотором схематическом виде, а некоторые части обычных элементов могут быть не показаны для обеспечения ясности и краткости.
[0035] В приведенном далее описании и формуле изобретения термины "включающий" и "содержащий" использованы в неограничительной форме, поэтому их следует интерпретировать как "включающий, но не ограниченный...". Кроме того, термин "соединяют" или "соединяет" предназначен для описания косвенного или прямого соединения. Таким образом, если первое устройство соединено со вторым устройством, то такое соединение может быть выполнено путем прямого соединения или непрямого соединения посредством других устройств, компонент и соединений. Кроме того, использованные в данной заявке термины "осевой" и "в осевом направлении" в общем смысле означают вдоль или параллельно центральной оси (например, центральной оси корпуса или канала), а термины "радиальный" и "радиально" в общем смысле означают перпендикулярно относительно центральной оси. Например, осевое расстояние относится к расстоянию, измеренному вдоль или параллельно центральной оси, а радиальное расстояние соответствует расстоянию, измеренному перпендикулярно центральной оси.
[0036] На фиг.1А и 1В показан один из примеров реализации ультразвукового расходомера 10 для пояснения его различных компонент и взаимосвязей. Патрубок 11, подходящий для расположения между частями трубопровода, имеет предварительно определенный размер и задает центральный проход, через который течет измеряемый флюид (например, газ и/или жидкость). Показанная пара преобразователей 12 и 13 и их соответствующие корпуса 14 и 15 расположены вдоль длины патрубка 11. Преобразователи 12 и 13 представляют собой акустические приемопередатчики и, в частности, ультразвуковые приемопередатчики, что означает, что они создают и принимают акустическую энергию с частотами, составляющими примерно более 20 кГц. Акустическая энергия может быть создана и принята пьезоэлементом в каждом из преобразователей. Для создания акустического сигнала пьезоэлемент электрически возбужден посредством синусоидального сигнала и реагирует путем вибрации. Вибрация пьезоэлемента создает акустический сигнал, который совершает перемещение через измеряемый флюид к соответствующему преобразователю из пары преобразователей. Аналогично, после приема акустической энергии (то есть акустического сигнала и других шумовых сигналов) принимающий пьезоэлемент совершает вибрации и создает синусоидальный электрический сигнал, определяемый, оцифровываемый и анализируемый посредством электронных устройств, связанных с расходомером.
[0037] Путь 17, иногда называемый "хордой", проходит между показанными преобразователями 12 и 13 под углом 9 к центральной оси 20. Длина "хорды" 17 соответствует расстоянию между торцом преобразователя 12 и торцом преобразователя 13. Точки 18 и 19 определяют положения, в которых акустические сигналы, создаваемые преобразователями 12 и 13, входят в флюид, протекающий через патрубок 11, и выходят из него (то есть вход в отверстие патрубка). Положение преобразователей 12 и 13 может быть определено углом 9, первой длиной L, измеренной между преобразователями 12 и 13, второй длиной X, соответствующей осевому расстоянию между точками 18 и 19, и третьей длиной d, соответствующей трубному внутреннему диаметру. В большинстве случаев расстояния d, Х и L точно определены при производстве расходомера. Кроме того, преобразователи, такие как преобразователи 12 и 13, в целом расположены на конкретном расстоянии соответственно от точек 18, 19 вне зависимости от размера расходомера (то есть размера патрубка). Флюид, такой как природный газ, течет в направлении 22 со скоростным профилем 23. Векторы скорости 24-29 показывают, что происходит увеличение скорости газа через патрубок 11 по направлению к центральной оси 20.
[0038] Первоначально, преобразователь 12, расположенный ниже по потоку, создает акустический сигнал, распространяющийся через флюид в патрубке 11, а затем после падения происходит его определение преобразователем 13, расположенным выше по потоку. Через короткий промежуток времени (например, через в пределах пары миллисекунд) преобразователь 13, расположенный выше по потоку, создает отраженный акустический сигнал, распространяющийся обратно через флюид в патрубке 11, а после падения происходит его определение посредством преобразователя 12, расположенного ниже по потоку. Таким образом, преобразователи 12 и 13 выполняют функцию "питчера и кетчера" в отношении сигналов 30, проходящих по хордовому пути 17. При работе данная последовательность может произойти тысячи раз в минуту.
[0039] Время передачи акустического сигнала 30 между преобразователями 12 и 13 зависит отчасти от перемещения акустического сигнала 30 вверх по потоку или вниз по потоку относительно потока текучей среды. Время перемещения акустического сигнала вниз по потоку (то есть в направлении, аналогичном направлению потока текучей среды) менее времени его перемещения вверх по потоку (то есть против направления потока текучей среды). Время перемещения вверх и вниз по потоку может быть использовано для расчета средней скорости по пути сигнала и скорости звука в измеряемом флюиде.
[0040] Ультразвуковые расходомеры могут иметь один и более путь акустического сигнала. На фиг.1В показан вид в вертикальном разрезе одного из концов ультразвукового расходомера 10. Согласно фиг.1В ультразвуковой расходомер 10 фактически имеет четыре хордовых пути А, В, С и D на различных уровнях патрубка 11. Каждый из хордовых путей A-D соответствует паре преобразователей, функционирующих попеременно в качестве передатчика и приемника. Кроме того, на фиг.1В показан блок 40 электронных устройств, электронные устройства которого получают и обрабатывают данные от четырех хордовых путей A-D. На фиг.1В не показаны четыре пары преобразователей, соответствующих хордовым путям A-D.
[0041] Конструкцию, содержащую четыре пары преобразователей, можно более легко понять согласно фиг.1C. Четыре пары каналов преобразователей размещены в патрубке 11. Каждая пара каналов преобразователей соответствует одному хордовому пути по фиг.1В. Первая пара каналов 14 и 15 преобразователей содержит преобразователи 12 и 13 (фиг.1А). Преобразователи размещены под неперпендикулярным углом 9 к центральной оси 20 патрубка 11. Еще одна пара каналов 34 и 35 преобразователей (показаны только частично) и соответствующие преобразователи размещены таким образом, что их хордовый путь в общих чертах формирует форму буквы "X" относительно хордового пути каналов 14 и 15 преобразователей. Аналогично, каналы 38 и 39 преобразователей расположены параллельно каналам 34 и 35 преобразователей, однако на разном "уровне" (то есть имеют различное радиальное положение в трубе или патрубке расходомера). На фиг.1C не в явном виде показаны четыре пары преобразователей и каналов преобразователей. Согласно 1В и 1C пары преобразователей расположены таким образом, что верхние две пары преобразователей, соответствующих хордам А и В, формируют букву "X", и нижняя пара преобразователей, соответствующих хордам С, D, также формируют букву "X". Скорость потока текучей среды может быть определена в каждой из хорд A-D для получения скоростей хордового потока, а при комбинировании скоростей хордового потока может быть определена средняя скорость потока по всей трубе. На основании значения средней скорости потока может быть определен объем текучей среды в патрубке и, таким образом, в трубопроводе.
[0042] На фиг.2 и 3 соответственно показаны перспективные виды в частичном разрезе ультразвукового расходомера 100 для измерения расхода текучей среды в трубопроводе. Ультразвуковой расходомер 100 содержит корпус или патрубок 105, ультразвуковые преобразовательные блоки 200 расхода газа, электропровод или кабель 125, проходящий от каждого из преобразовательных блоков 200 до электронного блока 40, соединенного с верхней частью патрубка 105, и съемное кабельное покрытие 120.
[0043] Патрубок 105 представляет собой корпус для ультразвукового расходомера 100 и выполнен с возможностью размещения между частями трубопровода. Патрубок 105 имеет центральную ось 110 и первый или впускной конец 105а, второй или выпускной конец 105b, проход для потока текучей среды или сквозное отверстие 130, проходящее между концами 105а, 105b, и каналы 165 преобразователей, проходящие от внешней поверхности патрубка 105 к сквозному отверстию 130. В данном примере реализации каждый из концов 105а, b имеет выступ, соединяющий патрубок 105 в осевом направлении встык между отдельными трубными частями трубопровода. Горизонтальная основная плоскость 111 проходит через центральную ось 110 и в целом делит патрубок 105 на верхнюю и нижнюю половины.
[0044] Согласно фиг.2 патрубок 105 также содержит кабельные лотки 135 преобразователя, проходящие в целом вертикально вдоль их внешней периферии. Каждый из лотков 135 расположен таким образом, что он пересекает радиальные внешние концы 165b двух каналов 165 преобразователей, расположенных по вертикали на расстоянии друг от друга. Каждый из кабелей 125 проходит в одном из лотков 135 от одного из преобразовательных блоков 200 до электронного блока 40. Поскольку два канала 165 преобразователей пересекают каждый из лотков 135, то два кабеля 125 проходят вертикально в каждом из лотков 135.
[0045] Каждый из лотков 135 преобразователя дополнительно содержит углубленное дно 140, стенки 145, 150 и стеночные пазы 155, 160. Дно 140 и стенки 145, 150 задают между собой карман 175, принимающий кабели 125. Стеночные пазы 155, 160 проходят соответственно вдоль поверхностей стенок 145, 150, обращенных друг к другу, и кармана 175. С использованием кабелей 125, размещенных в кармане 175 лотка 135 преобразователя, боковые стенки кабельного покрытия 120 вставлены в пазы 155, 160 и продвинуты в них путем перемещения с обеспечением, таким образом, закрытия кабелей 125 и их защиты от окружающей среды с внешней стороны патрубка 105. Примеры подходящих покрытий раскрыты в патентной заявке США "Кабельное покрытие для ультразвукового расходомера" №11/763,783, поданной 15 июня 2007 года и полностью включенной в настоящую заявку посредством ссылки.
[0046] В некоторых примерах реализации патрубок 105 представляет собой корпус, в котором механически выполнены каналы 165 преобразователей. Кроме того, карманы 175 сформированы путем механической обработки до необходимых размеров. Ширина дна 140 превышает диаметр каналов 165 преобразователей. Глубина кармана 175 выполнена достаточной для обеспечения выполнения стеночных пазов 155, 160 в стенках 145, 150 лотка 135 преобразователя и непосредственно самого кармана 175 и достаточной для приема кабелей 125. В некоторых примерах реализации стеночные пазы 155, 160 представляют собой трехсторонние пазы с прямыми углами. В еще одних примерах реализации стеночные пазы 155, 160 могут представлять собой полутрапецеидальные пазы только с двумя стенками, в которых первая стенка расположена параллельно дну 140 лотка 135 преобразователя, а вторая стенка расположена под углом, составляющим менее 90 градусов от первой стенки. Кроме того, в примерах реализации, в которых стеночные пазы 155, 160 представляют собой полутрапецеидальные пазы, угол расположения стенок 145, 150 относительно дна 140 может составлять менее или более 90 градусов.
[0047] Согласно фиг.3 один из преобразовательных блоков 200 размещен в каждом из каналов 165 преобразователя. Каждый из каналов 165 преобразователя имеет центральную ось 166 и проходит через патрубок 105 от радиального внутреннего (относительно оси 110) или первого конца 165а в сквозном отверстии 130 до радиального внешнего (относительно оси 110) или второго конца 165b во внешней поверхности патрубка 105. В данном примере реализации каждый из каналов 165 преобразователя в целом выполнен горизонтальным. Другими словами, центральная ось 166 каждого из каналов 165 преобразователя расположена в плоскости, в целом параллельной основной плоскости 111. Несмотря на то что проекция центральной оси 166 каждого из каналов 165 преобразователя необязательно может пересекать центральную ось 110 патрубка 105, то для упрощения радиальные положения различных элементов и компонент могут быть описаны относительно оси 110, обычно следует понимать, что понятие "радиально внутренний" (относительно оси 110) имеет отношение к положениям, в целом являющимся ближними по отношению к оси 110 и отверстию 130, а понятие "радиально внешний" (относительно оси 110) имеет отношение к положениям, в целом являющимся дальними по отношению к оси 110 и отверстию 130.
[0048] Внутренняя поверхность каждого из каналов 165 преобразователя имеет кольцевой уступ 167 между концами 165а, b и внутренние резьбовые соединения 169, расположенные в осевом направлении (относительно оси 166) между уступом 167 и первым концом 165а. Согласно приведенному далее подробному описанию уступ 167 способствует размещению преобразовательного блока 200 в канале 165, а резьбовые соединения 169 взаимодействуют с соответствующими резьбовыми соединениями в преобразовательном блоке 200, обеспечивая таким образом присоединение преобразовательного блока 200 посредством резьбовых соединений к каналу 165 и патрубку 105.
[0049] Согласно фиг.2 и 3 при использовании флюид течет через трубопровод и сквозное отверстие 130. Преобразовательные блоки 200 отправляют акустические сигналы вперед и обратно через поток текучей среды в сквозном отверстии 130. В частности, преобразовательные блоки 200 расположены таким образом, что акустический сигнал при перемещении от одного из преобразовательных блоков 200 к другим пересекает поток текучей среды, протекающий через расходомер 100 под острым углом относительно центральной оси 110. Электронный блок 40 соединен с верхней частью патрубка 105, подает энергию к преобразовательным блокам 200 и принимает сигналы от них посредством кабелей 125, проходящих между ними. После приема сигналов от преобразовательных блоков 200 электронный блок обрабатывает сигналы для определения расхода текучей среды, проходящего через отверстие 130 расходомера 100.
[0050] Согласно фиг.3 газовый ультразвуковой преобразовательный блок 200 размещен в канале 165 соосно с ним и проходит от сквозного отверстия 130 к карману 175 лотка 135. Таким образом, преобразовательный блок 200 имеет центральную или продольную ось 205, в целом соответствующую центральной оси 166 канала 165 при присоединении преобразовательного блока 200 к патрубку 105 в канале 165. Совершая радиально перемещение по направлению наружу от сквозного отверстия 130 патрубка 105, преобразовательный блок 200 содержит пьезоэлектрический модуль 210, держатель 230 преобразователя, трансформаторный модуль 250, распорки 270 трансформаторного модуля, приемный модуль 300 и электрическое соединение 290. Пьезоэлектрический модуль 210, держатель 230 преобразователя, трансформаторный модуль 250, распорки 270 трансформаторного модуля и приемный модуль 300 соединены встык в осевом направлении и расположены соосно относительно осей 166, 205. Таким образом, каждый из пьезоэлектрического модуля 210, держателя 230 преобразователя, трансформаторного модуля 250, распорок 270 трансформаторного модуля и приемного модуля 300 имеет центральную ось, в целом соответствующую осям 205, 166. Для обеспечения краткости, оси 166, 205 использованы в настоящей заявке для задания осевых положений различных элементов и компонентов преобразовательного блока 200, следует понимать, что каждый отдельный компонент имеет центральную ось, в целом соответствующую оси 205 при сборке в преобразовательный блок 200, и соответствующую оси 166 при установке в канал 165.
[0051] Согласно фиг.3-6 пьезоэлектрический модуль 210 имеет радиальный внутренний (относительно оси 110) или первый конец 210а, являющийся ближним по отношению к отверстию 130, радиальный внешний (относительно оси 110) или второй конец 210b, являющийся дальним по отношению к отверстию 130, и содержит корпус 211, пьезоэлемент 212, согласующий слой 214 и электрический соединитель 216. На фиг.3-5 показан пьезоэлектрический модуль 210 с согласующим слоем 214 (например, после размещения согласующего слоя 214), а на фиг.6 пьезоэлектрический модуль 210 показан без согласующего слоя 214 (например, перед введением согласующего слоя 214).
[0052] Корпус 211 проходит в осевом направлении (относительно оси 205) между концами 120а, b и, таким образом, может быть также описан как корпус, имеющий первый и второй концы 211а, b, в целом соответствующие концам 210а, b. Первые концы 210а, 211а соответственно пьезоэлектрического модуля 210 и корпуса 211 проходят в осевом направлении (относительно осей 166, 205) относительно отверстия 130 и подвержены воздействию текучей среды, протекающей в сквозном отверстии 130. Кроме того, первый конец 211а корпуса 211 содержит глухое отверстие 213, проходящее в осевом направлении (относительно оси 205) от первого конца 211а. Пьезоэлемент 212 размещен в глухом отверстии 213 соосно с ним, являющимся ближним по отношению к первому концу 211а и отверстию 130. Пьезоэлемент 212 представляет собой пьезоэлектрический материал, создающий электрический потенциал в ответ на приложенное механическое усилие и создающий механическое усилие и/или напряжение в ответ на приложенное электрическое поле. В частности, пьезоэлемент 212 создает электрический потенциал и соответствующий ток в ответ на акустический сигнал и создает акустический сигнал в ответ на приложенный электрический потенциал и соответствующий ток. Обычно пьезоэлемент 212 может содержать любой подходящий пьезоэлектрический материал, такой как пьезоэлектрический кристалл или керамика. Однако в данном примере реализации пьезоэлемент 212 представляет собой пьезоэлектрический кристалл.
[0053] Согласующий слой 214 наполняет оставшуюся часть глухого отверстия 213 и полностью окружает или охватывает пьезоэлемент 212. Согласующий слой (например, согласующий слой 214) может содержать любой подходящий материал(ы), включая, без ограничения, пластик, металл, стекло, керамику, эпоксидный клей, порошкообразный эпоксидный клей, резину или порошкообразную резину. В данном примере реализации согласующий слой 214 содержит эпоксидный клей, введенный в глухое отверстие 213 и расположенный вокруг пьезоэлемента 212 и над ним в жидкой форме с обеспечением возможности его высыхания и затвердевания. Независимо от материала согласующего слоя (например, согласующего слоя 214) согласующий слой обеспечивает акустическую связь между пьезоэлементом (например, пьезоэлементом 212) и флюидом, протекающим через расходомер (например, флюидом, протекающим в отверстии 130 расходомера 100). Согласно конкретным примерам реализации, раскрытым в настоящей заявке, акустический согласующий слой, расположенный между пьезоэлементом и флюидом в расходомере, имеет акустический импеданс. Вследствие наличия у согласующего слоя, расположенного между пьезоэлементом и флюидом в расходомере, акустического импеданса происходит улучшение качества ультразвукового сигнала (например, увеличение амплитуды и ускорение нарастания импульса).
[0054] Согласно фиг.3-6 согласующий слой 214 и пьезоэлемент 212 присоединены к корпусу 211 в глухом отверстии 213. Обычно согласующий слой 214 может быть присоединен к корпусу 211 посредством каких-либо подходящих средств, включая, без ограничения, прикрепление, взаимодействие или упругую установку, взаимодействие совместимых резьб, акустическую соединяющую масляную краску, смазку или клей. В данном примере реализации согласующий слой 214 присоединен непосредственно к внутренней цилиндрической поверхности глухого отверстия 213 корпуса 211 посредством адгезионного соединения из эпоксидного клея.
[0055] Согласно фиг.5 и 6 электрический соединитель 216 расположен во втором конце 210b пьезоэлектрического модуля 210 и присоединен ко второму концу 211b корпуса 211. В частности, второй конец 211b корпуса 211 содержит глухое отверстие 215, проходящее в осевом направлении (относительно оси 205) от второго конца 211b. Электрический соединитель 216 представляет собой поверхность, прикрепленную к печатной плате 217, расположенной в глухом отверстии 215, и проходящую от нее в осевом направлении (относительно оси 205). В данном примере реализации электрический соединитель 216 представляет собой гнездовой коаксиальный приемник или гнездовой разъем. Обычно "коаксиальные" соединители (например, штыревые коаксиальные соединители, гнездовые коаксиальные соединители, коаксиальные разъемы, коаксиальные приемники и т.п.) представляют собой соединители, выполненные с возможностью использования коаксиальных кабелей и соединений. Коаксиальные кабели и соединения содержат внутренний электрический проводник, окруженный трубчатым изолирующим слоем, обычно выполненным из гибкого материала, с высокодиэлектрической проницаемостью, причем все из них окружены электрически проводящем слоем (обычно из тонкого плетеного провода для обеспечения гибкости или тонкой металлической фольги) и покрыты тонким изолирующим слоем на внешней стороне. Таким образом, коаксиальные кабели и соединения содержат радиальный внутренний проводник и радиальный внешний проводник, расположенный соосно с внутренним проводником и радиально удаленный от него посредством трубчатого изолирующего слоя.
[0056] Два вывода или провода (не показаны) электрически присоединяют пьезоэлемент 212 к монтажной плате 217 и электрическому соединителю 216. Монтажная плата 217 в пьезоэлектрическом модуле 210 предпочтительно содержит резистор между двумя пьезоэлектрическими выводами для обеспечения электрических зарядов в пьезоэлементе 212 для безопасного заряда при отсоединении пьезоэлектрического модуля 210 от трансформаторного модуля 250. В данном примере реализации монтажная плата 217 содержит резистор (не показан) с сопротивлением, составляющим 1 МОм, между двумя пьезоэлектрическими выводами для обеспечения безопасного разряда электрических зарядов в пьезоэлементе 212 при отсоединении пьезоэлектрического модуля 210 от трансформаторного модуля 250.
[0057] Монтажная плата 217 и электрический соединитель 216 жестко закреплены на месте относительно корпуса 211 посредством наполнителя 218, заполняющего оставшуюся часть глухого отверстия 215 и расположенного на периферии электрического соединителя 216. На фиг.5 показан пьезоэлектрический модуль 210 с наполнителем 218 (например, после введения наполнителя 218 в глухое отверстие 213), и на фиг.6 показан пьезоэлектрический модуль 210 без наполнителя 218 (например, до введения наполнителя 218 в глухое отверстие 213). Обычно наполнитель (например, наполнитель 218) может содержать любой подходящий материал, такой как пластик или эпоксидный клей. Наполнитель 218 предпочтительно формирует адгезионное соединение с монтажной платой 217, электрическим соединителем 216, любыми резисторами и проводными выводами в глухом отверстии 215 и корпусом 211 для жесткого удержания на месте каждого из этих компонент. В данном примере реализации наполнитель 218 представляет собой жесткий эпоксидный клей аналогично согласующему слою 214.
[0058] Согласно фиг.3-6 радиальная внешняя поверхность корпуса 211 (относительно оси 205) содержит внешние резьбы 221 во втором конце 211b, кольцевой выступ 222 между концами 211a, b и кольцевую выемку или канавку 223, расположенную в осевом направлении (относительно оси 205) вплотную к выступу 222 между резьбами 221 и выступом 222. Согласно фиг.3 и 4 кольцевая канавка 223 и расположенное в ней кольцевое уплотнение 225 задают уплотнительный блок 227, расположенный в радиальном направлении (относительно оси 205) между корпусом 211 и держателем 230 преобразователя. Уплотнительный блок 227 формирует кольцевое уплотнение между корпусом 211 и держателем 230 преобразователя и ограничивает и/или предотвращает осевой поток текучей среды (например, относительно оси 205) между держателем 230 преобразователя и корпусом 211. Например, уплотнительный блок 227 ограничивает и/или предотвращает протекание текучей среды в отверстии 130 между корпусом 211 и держателем 230 преобразователя. В данном примере реализации кольцевое уплотнение 225 представляет собой упругое кольцевое уплотнение, выполненное радиально сжатым между корпусом 211 и держателем 230 преобразователя после сборки.
[0059] Согласно фиг.3 и 4 держатель 230 преобразователя имеет радиальный внутренний (относительно оси 110) или первый конец 230а, являющийся ближним по отношению к отверстию 130, и радиальный внешний (относительно оси 110) или второй конец 230b, являющийся дальним по отношению к отверстию 130. Каждый конец 230а, b содержит соответственно глухое отверстие 231, 233 с соответствующими внутренними резьбами 232, 234. Глухие отверстия 231, 233 проходят в осевом направлении (относительно оси 205) соответственно от концов 230а, 230b. Второй конец 210b пьезоэлектрического модуля 210 принят глухим отверстием 231 со вставкой в него путем совмещения резьб 221, 232, и согласно приведенному далее описанию трансформаторный модуль 250 принят глухим отверстием 233 путем вставки в него. Взаимодействия совместимых резьб 221, 232 предпочтительно достаточно для противодействия потенциальным силам, возникающим от захваченных флюидов под давлением, которые со временем могут проникать через уплотнительный блок, что нежелательно. Такое жесткое взаимодействие резьб 221, 232 может быть важно при удалении держателя 230 преобразователя и пьезоэлектрического модуля 210 из канала 165 или при уменьшении давления в отверстии 130. Любой газ, захваченный между держателем 230 преобразователя и пьезоэлектрическим модулем 210, может быть выпущен вокруг уплотнительного блока 227 при вывинчивании пьезоэлектрического модуля 210 из держателя 230 преобразователя.
[0060] Электрическое соединение 235 размещено в сквозном отверстии 236 соосно с ним, проходящем в аксиальном направлении (относительно оси 205) через держатель 230 преобразователя между глухими отверстиями 231, 233. Соединение 235 имеет концы 235a, b, присоединенные соответственно к пьезоэлектрическому модулю 210 и трансформаторному модулю 250. Соединение 235 электрически соединяет пьезоэлектрический модуль 210 и трансформаторный модуль 250 и обеспечивает возможность передачи данных, относящихся к флюиду, протекающему в отверстии 130, от пьезоэлектрического модуля 210 к трансформаторному модулю 250. В данном примере реализации электрическое соединение 235 выполнено коаксиальным или представляет собой коаксиальное соединение, содержащее коаксиальные соединители на каждом из концов 235a, b. Согласно приведенному далее подробному описанию в данном примере реализации каждый из коаксиальных соединителей на концах 235a, b представляет собой штыревой коаксиальный соединитель, совмещаемый и взаимодействующий с соответствующими гнездовыми коаксиальными соединителями в пьезоэлектрическом модуле 210 и трансформаторном модуле 250.
[0061] Согласно фиг.3 и 4 кольцевое уплотнение 242 сформировано между электрическим соединением 235 и держателем 230 преобразователя, ограничивая и/или предотвращая таким образом осевой поток флюидов (относительно оси 205) между соединением 235 и держателем 230 преобразователя. Кольцевое уплотнение 242, сформированное между соединением 235 и держателем 230 преобразователя, предпочтительно выполнено достаточным для выдерживания ожидаемых давлений флюидов в отверстии 130, обычно составляющих примерно от 1 пси до 10000 пси. Таким образом, в том случае если флюид, расположенный под давлением в отверстии 130, со временем проникает или проходит через уплотнительный блок 227, то кольцевое уплотнение 242 обеспечивает еще один барьер для ограничения и/или предотвращения достижения флюидом, расположенным в отверстии 130, трансформаторного модуля 250, распорок 270, приемного модуля 300 и окружающей среды, расположенной с внешней стороны расходомера 100. В данном примере реализации уплотнение 242 представляет собой стеклянное уплотнение, расположенное между соединением 235 и держателем 230 преобразователя.
[0062] Внешняя в радиальном направлении (относительно оси 205) поверхность держателя 230 преобразователя содержит кольцевой уступ 237, являющийся ближним по отношению ко второму концу 230b, внешние резьбовые соединения 238, расположенные между уступом 237 и первым концом 230а, и кольцевые выемки или пазы 239, расположенные в осевом направлении (относительно оси 205) между внешними резьбовыми соединениями 238 и первым концом 230а. Кольцевое уплотнение 241 размещено в каждом пазе 239. Пазы 239 и размещенные в них уплотнения 241 задают уплотнительные блоки 240, расположенные радиально (относительно оси 205) между держателем 230 преобразователя и патрубком 105. Уплотнительные блоки 240 ограничивают и/или предотвращают осевой поток текучей среды (относительно оси 205) между держателем 230 преобразователя и патрубком 105. Таким образом, уплотнительные блоки ограничивают и/или предотвращают протекание текучей среды в отверстии 130 между держателем 230 преобразователя и патрубком 105. В данном примере реализации каждое кольцевое уплотнение 241 представляет собой упругое кольцевое уплотнение, которое радиально сжато между патрубком 105 и держателем 230 преобразователя после выполнения сборки.
[0063] Согласно приведенному выше описанию уплотнительный блок 227 ограничивает и/или предотвращает поток текучей среды (например, текучей среды, протекающей в отверстии 130) между держателем 230 преобразователя и корпусом 211, а кольцевое уплотнение 242 ограничивает и/или предотвращает осевой поток флюидов (относительно оси 205) между соединением 235 и держателем 230 преобразователя, а уплотнительные блоки 240 ограничивают и/или предотвращают поток текучей среды между держателем 230 преобразователя и патрубком 105. Таким образом, уплотнительный блок 227, уплотнительные блоки 240 и уплотнение 242 ограничивают и/или предотвращают выход из отверстия 130 протекающих в нем потенциально опасных, загрязняющих или агрессивных флюидов через канал 165. Ограничение и/или предотвращение потока текучей среды между отверстием 130 через канал 165 может быть исключительно важно в ситуациях, в которых флюид в отверстии 130 содержит токсичные и/или ядовитые вещества (например, флюид представляет собой углеводородный поток, содержащий сероводород). Кроме того, уплотнительный блок 227, уплотнительные блоки 240 и уплотнение 242 поддерживают разность давлений между внешним патрубком 105, подверженным воздействиям внешней среды, и флюидом, протекающим в отверстии 130 под давлением. Таким образом, несмотря на то что пьезоэлектрический модуль 210 подвержен воздействию текучей среды в отверстии 130 и соответствующих давлений, трансформаторный модуль 250, распорки 270 и приемный модуль 300 изолированы от текучей среды и давления в отверстии 130. В частности, трансформаторный модуль 250, распорки 270 и приемный модуль 300 подвержены только воздействию атмосферных давлений с внешней стороны патрубка 105.
[0064] Держатель 230 преобразователя присоединен посредством резьбового соединения к патрубку 105 путем совмещения резьбовых соединений 169, 238, а кольцевой уступ 237 держателя 230 преобразователя взаимодействует с кольцевым уступом 167 разъема 165. При выполнении сборки держатель 230 преобразователя снабжен резьбой и продвинут в осевом направлении в канал 165 (относительно оси 166) до взаимодействия уступов 167, 237, предотвращая таким образом непрерывное осевое продвижение держателя 210 преобразователя (и преобразовательного блока 200) в канале 165. Таким образом, уступ 167 в канале 165 задает осевое положение держателя 230 преобразователя (и преобразовательного блока 200) в канале 165.
[0065] Согласно фиг.3, 4, 7 и 8, 9 трансформаторный модуль 250 имеет радиальный внутренний (относительно оси 110) или первый конец 250а, радиальный внешний (относительно оси 110) или второй конец 250b и содержит корпус 251, трансформатор 252 и электрический соединитель 253. Корпус 251 проходит в осевом направлении (относительно оси 205) между концами 250а, b и, таким образом может быть также описан в качестве корпуса, имеющего первый и второй концы 251а, b, соответствующие концам 250а, b. Кроме того, корпус 251 имеет сквозное отверстие 254, проходящее в осевом направлении (относительно оси 205) между концами 251а, b.
[0066] Согласно фиг.7 и 8 электрический соединитель 253 расположен в первом конце 250а трансформаторного модуля 250 и присоединен к первому концу 251а корпуса 251. В частности, электрический соединитель 253 прикреплен к поверхности печатной платы 255, расположенной в сквозном отверстии 254, и проходит от нее в осевом направлении (относительно оси 205). В данном примере реализации электрический соединитель 253 представляет собой гнездовой коаксиальный приемник или гнездовой разъем. Первая пара выводов или проводов (не показаны) электрически присоединяют трансформатор 252 к монтажной плате 255 и электрическому соединителю 253, а вторая пара выводов или проводов (не показаны) электрически соединяют трансформатор 252 и приемный модуль 300. Обычно трансформатор 252 согласовывает импеданс пьезоэлемента 212 и электронных устройств.
[0067] Монтажная плата 255 и электрический соединитель 253 жестко закреплены на месте относительно корпуса 251 в сквозном отверстии 254 посредством наполнителя 256, заполняющего оставшуюся часть сквозного отверстия 254. На фиг.7 показан трансформаторный модуль 250 с наполнителем 256 (например, после введения наполнителя 256 в сквозное отверстие 254), и на фиг.8 трансформаторный модуль 250 показан без наполнителя 256 (например, до введения наполнителя 256 в сквозное отверстие 254). Обычно наполнитель (например, наполнитель 256) может содержать любой подходящий материал, такой как пластик или эпоксидный клей. Наполнитель 256 предпочтительно формирует адгезионное соединение между монтажной платой 255, электрическим соединителем 253, проволочными выводами и корпусом 251, достаточное для жесткого удержания на месте этих компонент. В данном примере реализации наполнитель 256 представляет собой жесткий эпоксидный клей аналогично согласующему слою 214.
[0068] Согласно фиг.3, 4, 7 и 8 внешняя в радиальном направлении (относительно оси 205) поверхность корпуса 251 содержит паз или выемку 257 во втором конце 251b, внешние резьбы 258 между концами 251a, b и плоские поверхности 259, являющиеся ближними по отношению к первому концу 251а. В частности, внешние резьбы 258 расположены в осевом направлении (относительно оси 205) между вторым концом 251b и плоскими поверхностями 259, а плоские поверхности 259 расположены в осевом направлении (относительно оси 205) между внешними резьбами 258 и первым концом 251а. В данном примере реализации на корпусе 251 выполнены две плоские поверхности 259, расположенные на угловом расстоянии друг от друга, составляющем 180 градусов. Обычно плоскости 259 обеспечивают противолежащие плоские поверхности для взаимодействия и зажимания трансформаторного модуля 250 с использованием ключа, который может быть использован для поворота трансформаторного модуля 250 относительно других компонент. Внутренняя в радиальном направлении поверхность корпуса 251 (относительно оси 205) содержит внутренние резьбы 261 во втором конце 251b.
[0069] Согласно фиг.3 и 4 и приведенному ранее описанию электрическое соединение 235 расположено в сквозном отверстии 236 и проходит между пьезоэлектрическим модулем 210 и трансформаторным модулем 250. Концы 235а, b коаксиального соединения взаимодействуют и совмещены соответственно с электрическими соединителями 216, 253 с обеспечением, таким образом, электрического соединения пьезоэлектрического модуля 210 и трансформаторного модуля 250. В частности, трансформаторный модуль 250 продвинут резьбовым способом в глухое отверстие 233 держателя 230 преобразователя путем совмещения резьб 234, 258 до надлежащего приема и размещения штыревого коаксиального соединителя 235b в совместимом электрическом соединителе 253. Аналогично, второй конец 210b пьезоэлектрического модуля 210 продвинут резьбовым способом в глухое отверстие 231 держателя 230 преобразователя путем совмещения резьб 221, 232 до надлежащего приема и размещения штыревого коаксиального соединителя 235а в совместимом электрическом соединителе 216. Таким образом, пьезоэлектрический модуль 210 и трансформаторный модуль 250 отделены друг от друга в осевом направлении (относительно оси 205) посредством электрического соединения 235.
276
276
[0070] Согласно фиг.3, 4 и 9 каждая в целом цилиндрическая распорка 270 имеет радиальный внутренний (относительно оси 110) или первый конец 270а, радиальный внешний (относительно оси 110) или второй конец 270b и содержит сквозное отверстие 271, проходящее между концами 270а, b. Первый конец 270а содержит внешние резьбы 272, а второй конец 270b содержит внутренние резьбы 273. Кроме того, внешняя в радиальном направлении поверхность каждой распорки 270 (относительно оси 205) содержит выемку или паз 274, плоские поверхности 275 и краевое кольцо или выступ 276. Паз 274 и плоские поверхности 275 расположены во втором конце 270b, а кольцевой выступ 276 является ближним по отношению к первому концу 270а. Каждое из паза 274 и плоских поверхностей 275 проходит в осевом направлении (относительно оси 205) от второго конца 270b. В данном примере реализации на каждой распорке 270 обеспечены две плоские поверхности 275, расположенные на угловом расстоянии друг от друга, составляющем 180 градусов. Обычно плоскости 275 обеспечивают противолежащие плоские поверхности для взаимодействия и зажимания распорок 270 с использованием ключа, который может быть использован для поворота распорки 270 относительно других компонент. Согласно фиг.9 выступ 276 имеет высоту Н, измеренную радиально (относительно оси 205) и превышающую его ширину W, измеренную в осевом направлении (относительно оси 205), и, таким образом, также может быть описан в качестве «тонкого» кольца или выступа. Согласно приведенному далее описанию выступ 276 каждой распорки 270 выполнен «тонким», так что он может быть деформирован и загнут в совместимый паз (например, паз 274 или паз 257, описанный ранее). Несмотря на то что на фиг.9 подробно показана только одна распорка 270, каждая из распорок 270 выполнена аналогичным образом. Однако осевая длина каждой распорки 270, при необходимости, может быть выполнена различной.
[0071] Согласно фиг.3 и 4 каждая распорка 270 присоединена резьбовым способом к соседнему компоненту в преобразовательном блоке 200. Для последующего описания самая правая распорка 270 по фиг.3 и 4 будет названа "первой распоркой 270", самая левая распорка 270 на фиг.3 и 4 будет названа "второй распоркой 270." В данном примере реализации первый конец 270а первой распорки 270 принят резьбовым способом сквозным отверстием 254 трансформаторного модуля 250 во втором конце 250b, а первый конец 270а второй распорки 270 принят резьбовым способом сквозным отверстием 271 во втором конце 270b первой распорки 270. В частности, первая распорка 270 продвинута резьбовым способом в сквозное отверстие 254 путем совмещения резьб 261, 272 до взаимодействия выступа 276 первой распорки 270 со вторым концом 250b трансформаторного модуля 250 или упора в него, а вторая распорка 270 продвинута резьбовым способом через отверстие 271 во втором конце 270b второй распорки 270 путем совмещения резьб 272, 273 до взаимодействия выступа 276 второй распорки 270 со вторым концом 270b первой распорки 270 или упора в него. После взаимодействия выступа 276 первой распорки 270 со вторым концом 250b трансформаторного модуля 250 выступ 276 деформирован и загнут до взаимодействия с совместимым пазом 257 трансформаторного модуля 250 с обеспечением, таким образом, ограничения и/или предотвращения поворота распорки 270 относительно трансформаторного модуля 250. Аналогично, после взаимодействия выступа 276 второй распорки 270 со вторым концом 270b первой распорки 270 выступ 276 деформирован и загнут до взаимодействия с совместимым пазом 274 первой распорки 270 с обеспечением, таким образом, ограничения и/или предотвращения поворота второй распорки 270 относительно первой распорки 270. Для обеспечения возможности деформации и загиба выступа 276 каждая трансформаторная распорка 270 предпочтительно содержит гибкий металл, такой как алюминий или медь. Кроме того, каждая распорка 270 может быть выполнена никелированной или анодированной для улучшения коррозионной стойкости. Согласно приведенному далее описанию, хотя в преобразовательном блоке 200 по фиг.3 показаны две трансформаторные распорки 270, обычно в каждом газовом ультразвуковом преобразовательном блоке 200 может быть использовано любое количество трансформаторных распорок 270.
[0072] Согласно фиг.3 и 10-13 приемный модуль 300 содержит корпус 310, удерживающее приспособление 320, держатель 330 и приемник 340. Корпус 310, удерживающее приспособление 320, держатель 330 и приемник 340 расположены концентрически и соосно, причем каждый центрирован вокруг общей центральной оси (например, оси 205). В частности, удерживающее приспособление 320 радиально расположено в корпусе 310, держатель 330 радиально расположен в удерживающем приспособлении 320, а приемник 340 расположен радиально в держателе 330.
[0073] Корпус 310 имеет радиальный внешний (относительно оси 110) или первый конец 310а, радиальный внешний (относительно оси 110) или второй конец 310b и имеет сквозное отверстие 311, проходящее в осевом направлении (относительно оси 205) между концами 310a, b. Внутренняя в радиальном направлении поверхность корпуса 310 (относительно оси 205), заданная сквозным отверстием 311, содержит кольцевой уступ 313, расположенный в осевом направлении (относительно оси 205) между концами 310a, b. Кроме того, внутренняя поверхность корпуса 310 имеет плоские поверхности 314, расположенные на угловом расстоянии друг от друга, составляющем 180 градусов, и криволинейные или формованные карманы или выемки 315, расположенные на угловом расстоянии друг от друга, составляющем 180 градусов. Каждая плоская поверхность 314 расположена на угловом расстоянии от каждого кармана 315, составляющем 90 градусов, так что каждая плоская поверхность 314 расположена по периферии между двумя карманами 315. Каждый из плоских поверхностей 314 и карманов 315 проходит в осевом направлении (относительно оси 205) от уступа 313 к первому концу 310а. Согласно фиг.12 и 13 проволочный вывод 345 электрически присоединен к внутренней поверхности корпуса 310 в сквозном отверстии 311 между одной из плоских поверхностей 314 и первым концом 310а. В данном примере реализации проволочный вывод 345 присоединен к корпусу 310 посредством приводного винта 346.
[0074] Согласно фиг.3 и 10-13 внешняя в радиальном направлении поверхность корпуса 310 (относительно оси 205) содержит внешние резьбы 316 в первом конце 310а и плоские поверхности 317 во втором конце 310b. В данном примере реализации обеспечено шесть плоских поверхностей 317, равномерно расположенных на угловом расстоянии друг от друга с заданием, таким образом, шестигранной конструкции. Обычно плоские поверхности 317 обеспечивают множество вариантов противолежащих плоских поверхностей для взаимодействия и зажимания корпуса 310 с использованием ключа, который может быть использован для поворота корпуса 310 относительно других компонент. Кроме того, внешняя в радиальном направлении поверхность корпуса 310 содержит тонкое краевое кольцо или выступ 318, расположенный в осевом направлении (относительно оси 205) между резьбами 316 и плоскими поверхностями 317.
[0075] Согласно фиг.3 первый конец 310а корпуса 310 принят резьбовым способом сквозным отверстием 271 распорки 270 во втором конце 270b. В частности, корпус 310 продвинут резьбовым способом в сквозное отверстие 271 путем совмещения резьб 273, 316 до взаимодействия выступа 318 корпуса 310 со вторым концом 270b распорки 270 или упора в него. После взаимодействия выступа 318 корпуса 310 со вторым концом 270b распорки 270 выступ 318 деформирован и загнут до взаимодействия с совместимым пазом 274 распорки 270 с обеспечением, таким образом, ограничения и/или предотвращения поворота корпуса 310 относительно распорки 270. Для обеспечения возможности деформации и загиба выступа 318 корпус 310 предпочтительно содержит гибкий металл, такой как алюминий или медь. Кроме того, корпус 310 может быть выполнен никелированным для улучшения коррозийной стойкости.
[0076] Согласно фиг.3 и 10-13 удерживающее приспособление 320 имеет радиальный внутренний (относительно оси 110) или первый конец 320а, радиальный внешний (относительно оси 110) или второй конец 320b и имеет сквозное отверстие 321, проходящее в осевом направлении (относительно оси 205) между концами 320a, b. Внутренняя в радиальном направлении поверхность удерживающего приспособления 320 (относительно оси 205), заданная сквозным отверстием 321, содержит кольцевой уступ 322, расположенный в осевом направлении (относительно оси 205) между концами 320а, b и являющийся ближним по отношению к первому концу 320а.
[0077] Внешняя в радиальном направлении поверхность удерживающего приспособления 320 (относительно оси 205) содержит плоские поверхности 323 и выступы 324, проходящие радиально по направлению наружу (относительно оси 205). В данном примере реализации обеспечены две плоские поверхности 323, расположенные на угловом расстоянии друг от друга, составляющем 180 градусов. Каждая плоская поверхность 323 проходит полностью от первого конца 320а ко второму концу 320b и имеет размер и выполнена с возможностью подвижного взаимодействия и совмещения с одной из плоских поверхностей 314 корпуса 310. Кроме того, в данном примере реализации в первом конце 320а обеспечены два выступа 324, расположенные на угловом расстоянии друг от друга, составляющем 180 градусов. Каждый выступ 324 имеет размер и выполнен с возможностью подвижного взаимодействия и совмещения с одним из карманов 315 корпуса 310. Согласно фиг.11 и 12 удерживающее приспособление 320 расположено в корпусе 310 соосно с ним. Выступы 324 удерживающего приспособления 320 расположены в совместимых карманах 315 корпуса 310, а плоские поверхности 323 удерживающего приспособления 320 взаимодействуют с совместимыми плоскими поверхностями 314 корпуса 310 с формированием, таким образом, шпоночного взаимодействия, которое ограничивает и/или предотвращает поворот удерживающего приспособления 320 относительно корпуса 310. Кроме того, выступы 324 взаимодействуют с уступом 313 корпуса 310 или происходит их упор в него с обеспечением, таким образом, осевого размещения (относительно оси 205) удерживающего приспособления 320 относительно корпуса 310.
325
325
325
325
325
[0078] Согласно фиг.10-12 удерживающее приспособление 320 также содержит сквозной разъем 325, проходящий радиально через удерживающее приспособление 320 (относительно оси 205) от внешней поверхности к внутренней поверхности удерживающего приспособления 320. Разъем 325 выравнен в осевом направлении с осью 205 и имеет радиальный внутренний (относительно оси 205) или первый конец 325а и радиальный внешний (относительно оси 205) или второй конец 325b. Согласно фиг.10 и 11 разъем 325 имеет длину L, измеренную в осевом направлении (относительно оси 205) между концами 325a, b, ширину W, измеренную по периферии между боковыми сторонами разъема 325, и глубину D, измеренную радиально (относительно оси 205) между внешней и внутренней в радиальном направлении поверхностями удерживающего приспособления 320. Длина L разъема 325 больше его ширины W и, таким образом, разъем 325 может быть назван "удлиненным" разъемом.
326
325
326
325
326
325
326
[0079] Разъем 325 имеет размер и выполнен с возможностью приема шара 326 с радиусом R. Согласно фиг.10 и 11 длина L разъема 325 в четыре раза больше радиуса R (то есть больше двух диаметров шара 326), ширина W разъема 325 несколько больше двух радиусов R (то есть несколько больше диаметра шара 326), а глубина D разъема 325 меньше двух радиусов R (то есть меньше диаметра шара 326). Таким образом, шар 326 совершает свободное перемещение в осевом направлении в разъеме 325 между концами 325a, b и ограничен в перемещении по периферии или в сторону относительно разъема 325 и проходит радиально (относительно оси 205) от разъема 325.
[0080] Согласно фиг.3 и 10-13 держатель 330 имеет радиальный внутренний (относительно оси 110) или первый конец 330а, радиальный внешний (относительно оси 110) или второй конец 330b и имеет сквозное отверстие 331, проходящее в осевом направлении (относительно оси 205) между концами 330a, b. Сквозное отверстие 331 в целом выполнено цилиндрическим и имеет внутренние резьбы 332, проходящие в осевом направлении (относительно оси 205) между концами 330a, b. Кроме того, внешняя в радиальном направлении поверхность держателя 330 (относительно оси 205) содержит кольцевой выступ 333 в первом конце 330а, кольцевую канавку или выемку 334 во втором конце 330b и спиральную канавку или выемку 335, расположенную в осевом направлении (относительно оси 205) между концами 330a, b.
336
334a
336
336
334a
336
[0081] Согласно фиг.11 и 12 в данном примере реализации кольцевая выемка 334 выполнена прямоугольной в сечении и имеет цилиндрическое основание 334а, в целом ориентированное параллельно оси 205, и пару кольцевых боковых стенок 334b, расположенных в осевом направлении на расстоянии друг от друга (относительно оси 205) и расположенных в целом перпендикулярно оси 205. Каждая боковая стенка проходит радиально по направлению наружу (относительно оси 205) от основания 334а до внешней поверхности держателя 330. Кольцевая выемка 334 имеет размер и выполнена с возможностью совмещения со стопором или защелкой 336, расположенной вокруг держателя 330 в выемке 334. Согласно фиг.10 стопор 336 имеет концы 336a, b и в целом сформирован как открытое кольцо. Концы 336a, b расположены на угловом расстоянии друг от друга, составляющем более 180 градусов (относительно оси 205). Согласно фиг.10 и 11 стопор 336 имеет внутренний диаметр D, который по существу соответствует диаметру D цилиндрического основания 334а выемки 334 или несколько больше его. Однако поскольку концы 336a, b расположены на угловом расстоянии друг от друга, составляющем более 180 градусов (относительно оси 205), то наиболее короткое расстояние L между концами 336a, b меньше внутреннего диаметра D и меньше внешнего диаметра D. Таким образом, при прикреплении стопора 336 к держателю 330 в выемке 334 происходит проталкивание концов 336a, b или их отталкивание, поскольку держатель 330 проходит между концами 336a, b, а затем зацепляет или пружинит назад в свое исходное положение и расстояние L, поскольку они совершают перемещение в нижнюю половину держателя 330 и выемки 334. Кроме того, в данном примере реализации распорное кольцо или прокладка 337 размещена вокруг держателя 330 и расположена в осевом направлении соответственно (относительно оси 205) между стопором 336 и вторыми концами 310b, 320b корпуса 310 и удерживающим приспособлением 320. Посредством стопора 336, надлежащим образом установленного в выемке 334, концы 336a, b ограничивают и/или предотвращают радиальное перемещение (относительно оси 205) стопора 336 относительно держателя 330.
335
335
335
326
335
326
325
[0082] Согласно фиг.10 спиральная канавка 335 имеет первый конец 335а и второй конец 335b, расположенный в осевом направлении (относительно оси 205) на расстоянии от первого конца 335а. Кроме того, спиральная канавка 335 проходит по периферии полностью вокруг держателя 330. В частности, при перемещении вдоль спиральной канавки 335 от конца 335а к концу 335b спиральная канавка 335 проходит на угловое расстояние, составляющее или превышающее 360 градусов. Кроме того, согласно фиг.11 и 12 спиральная канавка 335 выполнена дугообразной или криволинейной в поперечном сечении и имеет радиус R кривизны и глубину D. Радиус R кривизны спиральной канавки 335 по существу аналогичен радиусу R шара 326 или несколько больше его, а глубина D спиральной канавки 335 меньше радиуса R шара 326 (то есть меньше половины диаметра шара 326). Таким образом, канавка 335 имеет размер и выполнена с возможностью приема шара 326. Разъем 325 проходит в осевом направлении (относительно оси 205) поперек спиральной канавки 335. Длина L разъема 325 достаточна для прохождения разъема 325 в осевом направлении (относительно оси 205) над концами 335а, b спиральной канавки 335. Кроме того, шар 326 расположен в разъеме 325 и канавке 335. Вследствие размера шара 326, разъема 325 и спиральной канавки 335 происходит ограничение перемещения шара 326 в радиальном направлении (относительно оси 205) из положения взаимодействия с разъемом 325 и канавкой 335 посредством внутренней поверхности корпуса 310.
[0083] Согласно фиг.3 и 10-13 держатель 330 расположен в удерживающем приспособлении 320 соосно с ним. В частности, внешняя в радиальном направлении поверхность (относительно оси 205) держателя 330 подвижно взаимодействует с внутренней в радиальном направлении поверхностью удерживающего приспособления 320, заданного сквозным отверстием 321. Другими словами, держатель 330 и удерживающее приспособление 320 не соединены вместе резьбовым способом. Перемещение держателя 330 в осевом направлении (относительно оси 205) относительно удерживающего приспособления 320 ограничено посредством стопора 336 и уступа 322 удерживающего приспособления 320. В частности, кольцевой выступ 333 держателя 330 взаимодействует с уступом 322 удерживающего приспособления 320, а стопор 336 взаимодействует с боковыми стенками 334b выемки 334 и прокладки 337. Однако держатель 330 свободно совершает поворот относительно удерживающего приспособления 320 вокруг оси 205. При повороте держателя 330 вокруг оси 205 стопор 336 подвижно взаимодействует с прокладкой 337, а шар 326 свободно совершает поворотное перемещение в разъеме 325 и канавке 335. Согласно приведенному ранее описанию происходит ограничение и/или предотвращение выхода шара 326 из разъема 325 и спиральной канавки 335. Кроме того, поворот держателя 330 относительно удерживающего приспособления 320 ограничен взаимодействием шара 326 с концом 335а или концом 335b спиральной канавки 335. Другими словами, пока держатель 330 вращается в первом направлении вокруг оси 205, то шар 326 совершает перемещение в канавке 335 до его взаимодействия с одним из концов 335а, b канавки 335, обеспечивая, таким образом, ограничение и/или предотвращение непрерывного поворота держателя 330 относительно удерживающего приспособления 320 в первом направлении. Аналогично, пока держатель 330 вращается вокруг оси 205 во втором направлении, противоположном первому направлению, то шар 326 совершает перемещение в канавке 335 до его взаимодействия с ее другим концом 335а, b, обеспечивая, таким образом, ограничение и/или предотвращение непрерывного поворота держателя 330 относительно удерживающего приспособления 320 во втором направлении. Поскольку концы 335а, b расположены на угловом расстоянии друг от друга, составляющем более 360 градусов, то держатель 330 свободно совершает поворот по меньшей мере на 360 градусов вокруг оси 205 от каждого конца 335а, b до взаимодействия с другим концом 335а, b. Таким образом, спиральная канавка 335 выполнена с обеспечением возможности полного поворота держателя 330 на 360 градусов относительно удерживающего приспособления 320, однако предотвращает поворот намного более 360 градусов.
[0084] Приемник 340 расположен в держателе 330 соосно с ним и имеет радиальный внутренний (относительно оси 110) или первый конец 340а и радиальный внешний (относительно оси 110) или второй конец 340b. Внешняя в радиальном направлении поверхность (относительно оси 205) приемника 340 имеет внешние резьбы 341, проходящие между концами 340а, b. Зажимная гайка 342 с внутренними резьбами 343 расположена вокруг держателя 330 и является ближней по отношению ко второму концу 340b. В частности, зажимная гайка 342 присоединена резьбовым способом к держателю 330 путем совмещения резьб 341, 343. Кроме того, второй конец 340b содержит соединитель 344, соединенный с соединением 290. Соединитель 344 электрически присоединен к проводам (не показаны), проходящим в осевом направлении (относительно оси 205) от первого конца 340а через сквозное отверстие 271 каждой распорки 270 к трансформатору 252 с обеспечением, таким образом, электрического соединения и возможности обмена данными с трансформатором 252 с использованием электрического соединения 290 и кабеля 125. В данном примере реализации соединитель 344 представляет собой гнездовой коаксиальный соединитель, принимающий электрическое соединение 290.
[0085] Согласно фиг.11-13 приемник 340 расположен в держателе 330 соосно с ним. В частности, приемник 340 размещен резьбовым способом в сквозном отверстии 331 и держатель330 относительно удерживающего приспособления 320 ограничен взаимодействием шара 326 с концом 335а или концом 335b спиральной канавки 335. Другими словами, пока держатель 330 вращается в первом направлении вокруг оси 205, то шар 326 совершает перемещение в канавке 335 до его взаимодействия с одним из концов 335а, b канавки 335, обеспечивая, таким образом, ограничение и/или предотвращение непрерывного поворота держателя 330 относительно удерживающего приспособления 320 в первом направлении. Аналогично, пока держатель 330 вращается вокруг оси 205 во втором направлении, противоположном первому направлению, то шар 326 совершает перемещение в канавке 335 до его взаимодействия с ее другим концом 335а, b, обеспечивая, таким образом, ограничение и/или предотвращение непрерывного поворота держателя 330 относительно удерживающего приспособления 320 во втором направлении. Поскольку концы 335а, b расположены на угловом расстоянии друг от друга, составляющем более 360 градусов, то держатель 330 свободно совершает поворот по меньшей мере на 360 градусов вокруг оси 205 от каждого конца 335а, b до взаимодействия с другим концом 335а, b. Таким образом, спиральная канавка 335 выполнена с обеспечением возможности полного поворота держателя 330 на 360 градусов относительно удерживающего приспособления 320, однако предотвращает поворот на много более 360 градусов.
[0084] Приемник 340 расположен в держателе 330 соосно с ним и имеет радиальный внутренний (относительно оси 110) или первый конец 340а и радиальный внешний (относительно оси 110) или второй конец 340b. Внешняя в радиальном направлении поверхность (относительно оси 205) приемника 340 имеет внешние резьбы 341, проходящие между концами 340а, b. Зажимная гайка 342 с внутренними резьбами 343 расположена вокруг держателя 330 и является ближней по отношению ко второму концу 340b. В частности, зажимная гайка 342 присоединена резьбовым способом к держателю 330 путем совмещения резьб 341, 343. Кроме того, второй конец 340b содержит соединитель 344, соединенный с соединением 290. Соединитель 344 электрически присоединен к проводам (не показаны), проходящим в осевом направлении (относительно оси 205) от первого конца 340а через сквозное отверстие 271 каждой распорки 270 к трансформатору 252 с обеспечением, таким образом, электрического соединения и возможности обмена данными с трансформатором 252 с использованием электрического соединения 290 и кабеля 125. В данном примере реализации соединитель 344 представляет собой гнездовой коаксиальный соединитель, принимающий электрическое соединение 290.
[0085] Согласно фиг.11-13 приемник 340 расположен в держателе 330 соосно с ним. В частности, приемник 340 размещен резьбовым способом в сквозном отверстии 331 и продвинут в осевом направлении (относительно оси 205) в сквозное отверстие 331 или из него путем совмещения резьб 332, 341. Зажимная гайка 342 привинчена к приемнику 340 и взаимодействует со вторым концом 330b держателя 330 с обеспечением, таким образом, ограничения и/или предотвращения относительного осевого перемещения (относительно оси 205) между держателем 330 и приемником 340.
[0086] Согласно фиг.10-12 приемный модуль 300 может быть собран путем вставки в осевом направлении (относительно оси 205) первого конца 340а приемника 340 в сквозное отверстие 331 во втором конце 330b держателя 330 и вставки приемника 340 в сквозное отверстие 331 путем совмещения резьб 332, 341 до выравнивания концов 330а, 340а (относительно оси 205) в осевом направлении или являются ближним по отношению друг к другу. Затем зажимная гайка 342 навинчена на приемник 340 от второго конца 340b до взаимодействия со вторым концом 330b с обеспечением, таким образом, ограничения и/или предотвращения относительного осевого и поворотного перемещения (относительно оси 205) между держателем 330 и приемником 340. Затем второй конец 330b держателя 330 (включая приемник 340) вставлен в сквозное отверстие 321 в первом конце 320а удерживающего приспособления 320 и продвинут в осевом направлении (относительно оси 205) в удерживающее приспособление 320 до взаимодействия кольцевого выступа 333 держателя 330 с уступом 322 удерживающего приспособления 320. Разъем 325 в удерживающем приспособлении 320 и спиральная канавка 335 держателя 330 выполнены такого размера и размещены таким образом, что они перекрывают друг друга при упоре выступа 333 в уступ 322. Кроме того, шар 326 размещен в разъеме 325 своей радиально нижней частью (относительно оси 205), взаимодействующей со спиральной канавкой 335. При надлежащем размещении шара 326 в разъеме 325 и спиральной канавке 335 выступы 324 и плоские поверхности 323 удерживающего приспособления 320 выравнены по периферии соответственно с карманами 315 и плоскими поверхностями 314 корпуса 310, а второй конец 320b удерживающего приспособления 320 вставлен и продвинут в осевом направлении в сквозное отверстие 311 корпуса 310 в первом конце 310а до взаимодействия кольцевых выступов 324 с уступом 313. Согласно приведенному ранее описанию при взаимодействии выступов 324 с карманами 315 и плоских поверхностей 323 с плоскими поверхностями 314 происходит ограничение и/или предотвращение поворота (вокруг оси 205) удерживающего приспособления 320 и корпуса 310 относительно друг друга. Кроме того, согласно приведенному ранее описанию при расположении корпуса 310 вокруг удерживающего приспособления 320 и держателя 330 происходит ограничение и/или предотвращение выхода шара 326 из разъема 325 и спиральной канавки 335 посредством внутренней в радиальном направлении поверхности (относительно оси 205) корпуса 310. Кроме того, вторые концы 340b, 330b соответственно приемника 340 и держателя 330 вставлены в прокладку 337, а прокладка 337 продвинута в осевом направлении (относительно оси 205) через приемник 340 и держатель 330 до взаимодействия со вторыми концами 320b, 310b соответственно удерживающего приспособления 320 и корпуса 310. При надлежащем размещении прокладки 337 стопор 336 расположен вокруг держателя 330 в выемке 334 с обеспечением, таким образом, ограничения и/или предотвращения относительного осевого перемещения (относительно оси 205) между держателем 330, удерживающим приспособлением 320 и корпусом 310. Однако согласно приведенному ранее описанию держателю 330 и, таким образом, приемнику 340 предоставлена возможность совершения поворота относительно удерживающего приспособления 320, что обеспечено возможностью взаимодействия шара 326 и спиральной канавки 335.
[0087] Согласно фиг.3 электрическое соединение 290 содержит первый конец 290а, присоединенный к приемнику 340, и второй конец 290b, присоединенный к кабелю 125. В данном примере реализации соединение 290 представляет собой 90-градусный защелкивающийся разъем с концами 290a, b, в целом расположенными на угловом расстоянии друг от друга, составляющем 90 градусов. Кроме того, в данном примере реализации первый конец 290а представляет собой штыревой коаксиальный соединитель, совмещаемый с гнездовым коаксиальным соединителем 344. Таким образом, соединение 290 электрически соединяет кабель 125 с приемником 340 и преобразовательным блоком 200 с обеспечением, таким образом, возможности обмена данными между ними. Кабель 125 проходит от второго конца 290b электрического соединения 290 до электронного блока 40, принимающего данные от всех блоков газовых ультразвуковых преобразователей и рассчитывающего расход потока текучей среды в отверстии 130 патрубка 105.
[0088] Согласно фиг.3 90-градусное защелкивающееся разъемное соединение 290 предпочтительно расположено и ориентировано таким образом, что первый конец 290а проходит в осевом направлении (относительно оси 166) в отверстие 165 вблизи приемника 344, а второй конец 290b проходит радиально (относительно оси 166) по направлению вверх в кармане 175 лотка 135. В частности, первый конец 290а предпочтительно проходит в осевом направлении (относительно оси 166) в отверстие 165, являющееся ближним по отношению к приемнику 344 для обеспечения возможности вставки первого конца 290а в совместимый коаксиальный приемник 344. Кроме того, второй конец 290b предпочтительно проходит радиально (относительно оси 166) по направлению вверх в кармане 175 лотка 135, так что (а) кабель 125 и соединение 290 закрыты и защищены посредством покрытия 120, и (b) кабель 125 проходит вверх по направлению к электронному блоку 40, расположенному на верхней части патрубка 105. Согласно приведенному ранее описанию держатель 330 и приемник 340 могут быть повернуты на 360 градусов относительно удерживающего приспособления 320 с обеспечением, таким образом, возможности поворота защелкивающегося разъемного соединения 290 на 360 градусов для обеспечения надлежащего выравнивания второго конца 290b в кармане 175. Однако поворот приемника 340 и удерживающего приспособления 320 ограничен взаимодействием концов 335а, b спиральной канавки и шара 326 и, таким образом, ограничен и/или предотвращен чрезмерный поворот защелкивающегося разъемного соединения 290 и нежелательное чрезмерное скручивание кабеля 125.
[0089] Согласно фиг.3, 4 и 10-12 порядок сборки различных компонент преобразовательного блока 200 может быть различным. Однако преобразовательный блок 200 предпочтительно собран до вставки в канал 165 и, кроме того, первый сборочный узел, содержащий трансформаторный модуль 250, распорки 270 и приемный модуль 300, предпочтительно собран до присоединения трансформаторного модуля 250 к держателю 230 преобразователя. Кроме того, пьезоэлектрический модуль 210 может быть присоединен к держателю 230 преобразователя до присоединения первого сборочного узла (содержащего трансформаторный модуль 250, распорки 270 и приемный модуль 300) к держателю 230 преобразователя или после него. Однако уплотненное электрическое соединение 235 размещено (относительно оси 205) в сквозном отверстии 236 держателя 230 преобразователя до присоединения резьбовым способом пьезоэлектрического модуля 210 и сборочного узла (содержащего трансформаторный модуль 250, распорки 270 и приемный модуль 300) к держателю 230 преобразователя.
[0090] Далее согласно фиг.3, 4 и 10-12 будет описан примерный способ сборки газового преобразовательного блока 200. Первый сборочный узел, содержащий трансформаторный модуль 250, распорки 270 и приемный модуль 300, может быть собран путем соединения трансформаторного модуля 250, распорок 270 и приемного модуля 300 в любом конкретном порядке. В примерном способе сборки, описанном далее, эти компоненты будут собраны в порядке перемещения от левой стороны в правую сторону согласно фиг.3. Пара трансформаторных вторичных проводов (не показаны) с концами, присоединенными к монтажной плате 255 трансформаторного модуля 250, проведена в осевом направлении (относительно оси 205) полностью через сквозное отверстие 271 первой распорки 270. Затем первая распорка 270 присоединена к трансформаторному модулю 250 путем вставки в осевом направлении (относительно оси 205) первого конца 270а первой распорки 270 в глухое отверстие 254 трансформаторного модуля 250 и вставки первого конца 270а в глухое отверстие 254 путем совмещения резьб 261, 272 до взаимодействия выступа 276 со вторым концом 250b трансформаторного модуля 250. Плоские поверхности 275 на втором конце 270b первой распорки 270 и плоские поверхности 259 на первом конце 250а трансформаторного модуля 250 могут быть использованы для поворота первой распорки 270 относительно трансформаторного модуля 250. При надлежащем размещении первого конца 270а первой распорки 270 в глухом отверстии 254 выступ 276 деформирован и загнут в паз 257 трансформаторного модуля 250 с обеспечением, таким образом, ограничения и/или предотвращения поворота (и дальнейшей вставки или удаления) первой распорки 270 относительно трансформаторного модуля 250. Затем пара трансформаторных вторичных проводов (не показаны), имеющих концы, присоединенные к монтажной плате 255 трансформаторного модуля 250, и проходящих через сквозное отверстие 271 первой распорки 270, проведена в осевом направлении (относительно оси 205) полностью через сквозное отверстие 271 второй распорки 270. Кроме того, вторая распорка 270 присоединена к первой распорке 270 путем вставки в осевом направлении (относительно оси 205) первого конца 270а второй распорки 270 в сквозное отверстие 271 первой распорки 270 во втором конце 270b и вставки первого конца 270а второй распорки 270 в сквозное отверстие 271 первой распорки 270 путем совмещения резьб 272, 273 до взаимодействия выступа 276 второй распорки 270 со вторым концом 270b первой распорки 270. Плоские поверхности 275 на втором конце 270b второй распорки 270 и плоские поверхности 275 на втором конце 270b первой распорки 270 (или плоские поверхности 259 на первом конце 250а трансформаторного модуля 250) могут быть использованы для поворота второй распорки 270 относительно первой распорки 270 и трансформаторного модуля 250. При надлежащем размещении первого конца 270а второй распорки 270 в сквозном отверстии 271 первой распорки 270 выступ 276 второй распорки 270 деформирован и загнут в паз 274 первой распорки 270 с обеспечением, таким образом, ограничения и/или предотвращения поворота (и дальнейшей вставки или удаления) второй распорки 270 относительно первой распорки 270 и трансформаторного модуля 250.
[0091] Один из концов заземляющего провода (не показан) прижат к проволочному выводу 345, прикрепленному к корпусу 310 посредством приводного винта 346. Другой конец заземляющего провода (не показан) припаян к первому выводу (например, выводу 1), проходящему от первого конца 340а приемника 340. Кроме того, пара трансформаторных вторичных проводов (не показаны), имеющих концы, присоединенные к монтажной плате 255 трансформаторного модуля 250, и проходящих через сквозные отверстия 271 первой распорки 270 и второй распорки 270, припаяны соответственно ко второму и третьему выводам (например, выводам 2 и 3), проходящим от первого конца 340а приемника 340.
[0092] Кроме того, приемный модуль 300 присоединен ко второй распорке 270 путем вставки в осевом направлении (относительно оси 205) первого конца 310а корпуса 310 в сквозное отверстие 271 второй распорки 270 во втором конце 270b и вставки первого конца 310а корпуса 310 в сквозное отверстие 271 второй распорки 270 путем совмещения резьб 273, 316 до взаимодействия выступа 318 корпуса 310 со вторым концом 270b второй распорки 270. Плоские поверхности 317 на втором конце 310b корпуса 310 и плоские поверхности 275 на втором конце 270b второй распорки 270 (или плоские поверхности 275 на втором конце 270b первой распорки 270 или плоские поверхности 259 на первом конце 250а трансформаторного модуля 250) могут быть использованы для поворота корпуса 310 относительно второй распорки 270, первой распорки 270 и трансформаторного модуля 250. При надлежащем размещении первого конца 310а корпуса 310 в сквозном отверстии 271 второй распорки 270 выступ 318 корпуса 310 деформирован и загнут в паз 274 второй распорки 270 с обеспечением, таким образом, ограничения и/или предотвращения поворота (и дальнейшей вставки или удаления) корпуса 310 относительно второй распорки 270, первой распорки 270 и трансформаторного модуля 250.
[0093] После сборки первый сборочный узел, содержащий приемный модуль 300, распорки 270 и трансформаторный модуль 250, может быть присоединен к держателю 230 преобразователя путем вставки в осевом направлении (относительно оси 205) первого конца 251а трансформаторного модуля 250 в глухое отверстие 233 держателя 230 преобразователя и вставки трансформаторного модуля 250 в глухое отверстие 233 путем совмещения резьб 234, 258 до надлежащего размещения трансформаторного модуля 250 в глухом отверстии 233. До присоединения первого сборочного узла к держателю 230 преобразователя или после него пьезоэлектрический модуль 210 может быть присоединен к держателю 230 преобразователя. Пьезоэлектрический модуль 210 присоединен к держателю 230 преобразователя путем вставки в осевом направлении (относительно оси 205) второго конца 210b пьезоэлектрического модуля 210 в глухое отверстие 231 держателя 230 преобразователя и вставки второго конца 210b в глухое отверстие 231 путем совмещения резьб 221, 232 до надлежащего размещения второго конца 210b в глухом отверстии 231. Согласно приведенному выше описанию уплотненное электрическое соединение 235 размещено в глухом отверстии 236 держателя 230 преобразователя до вставки первого сборочного узла и пьезоэлектрического модуля 210 в соответствующие глухие отверстия 233,231. Трансформаторный модуль 250 и пьезоэлектрический модуль 210 предпочтительно уплотнены в соответствующих глухих отверстиях 233, 231, так что штыревые коаксиальные соединители 235а, b уплотненного электрического соединения 235 надлежащим образом взаимодействуют с соответствующими совместимыми электрическими соединителями 216, 253 соответственно пьезоэлектрического модуля 210 и трансформаторного модуля 250.
[0094] На фиг.14 показан один из примеров реализации газового ультразвукового преобразовательного блока 500, расположенного в канале 465 патрубка 405 соосно каналу, по существу соответствующем каналу 165 и патрубку 105, описанным ранее. Преобразовательный блок 500 имеет центральную или продольную ось 505, которая в целом совпадает с центральной осью 466 канала 465 при присоединении преобразовательного блока 500 к патрубку 405 в канале 465. Преобразовательный блок 500 аналогичен преобразовательному блоку 200, описанному ранее. В частности, преобразовательный блок 500 содержит трансформаторный модуль 550, который изолирован путем уплотнения от флюидов, протекающих в сквозном отверстии 430 патрубка 405, и давлений в сквозном отверстии 430. Однако в данном примере реализации трансформаторный держатель и пьезоэлектрический модуль по существу совмещены в одну цельную конструкцию и, кроме того, соединение со штыревыми выводами (по сравнению с коаксиальным соединением) использовано для электрического соединения трансформатора и пьезоэлемента.
[0095] При перемещении по направлению наружу от сквозного отверстия 430 патрубка 405 преобразовательный блок 500 содержит пьезоэлектрический модуль 510 и трансформаторный модуль 550. Согласно приведенному ранее описанию к трансформаторному модулю 550 могут быть присоединены по меньшей мере одна распорка 270 трансформаторного модуля, приемный модуль 300 (не показан) и электрическое соединение 290 (не показано). Пьезоэлектрический модуль 510 и трансформаторный модуль 550 (и любая из распорок 270 трансформаторного модуля, приемный модуль 300 и электрическое соединение 290) соединены встык в осевом направлении и ориентированы соосно относительно осей 466, 505. Для обеспечения упрощения оси 466, 505 использованы в настоящем описании для задания осевых положений различных элементов и компонент преобразовательного блока 500, и следует понимать, что каждый отдельный компонент имеет центральную ось, в целом соответствующую оси 505 при сборке в преобразовательный блок 500 и в целом соответствующую оси 466 при установке в канал 465.
[0096] Согласно фиг.14-16 пьезоэлектрический модуль 510 имеет радиальный внутренний (относительно оси 110) или первый конец 510а, радиальный внешний (относительно оси 110) или второй конец 510b и содержит корпус 511, пьезоэлемент 512 и согласующий слой 514. Корпус 511 проходит в осевом направлении (относительно оси 505) между концами 510а, b и, таким образом, может быть описан в качестве корпуса с первым и вторым концами 511а, b, соответствующими концам 510а, b. Первые концы 510а, 511а соответственно пьезоэлектрического модуля 510 и корпуса 511 проходят в осевом направлении (относительно осей 466, 505) до сквозного отверстия 430 и подвержены воздействию текучей среды, протекающей в сквозном отверстии 430. Кроме того, первый конец 511а корпуса 511 содержит глухое отверстие 513, проходящее в осевом направлении (относительно оси 505) от конца 511а, а второй конец 511b корпуса 511 содержит глухое отверстие 517, проходящее в осевом направлении (относительно оси 505) от конца 511b. Два сквозных отверстия 536 проходят в осевом направлении через корпус 511 между глухими отверстиями 513, 517. Одно электрическое соединение 535 расположено в каждом сквозном отверстии 536 соосно с ним, а соединения 535 имеют концы 535а, b. В данном примере реализации каждое электрическое соединение 535 представляет собой вытянутый штырь, проходящий через одно из сквозных отверстий 536. Между каждым соединением 535 и корпусом 511 использовано кольцевое уплотнение 542 с обеспечением, таким образом, ограничения и/или предотвращения осевого потока флюидов (относительно оси 505) между соединением 535 и корпусом 511. Уплотнение 542, сформированное между соединением 535 и корпусом 511, предпочтительно достаточно для выдерживания флюидных давлений в отверстии 430, которые обычно превышают атмосферное давление. В данном примере реализации каждое уплотнение 542 представляет собой стеклянное уплотнение.
[0097] Пьезоэлемент 512 размещен в глухом отверстии 513 и является ближним по отношению к первому концу 511a и отверстию 430 и окружен согласующим слоем 514 или заключен в него. Аналогично пьезоэлементу 212, описанному ранее, пьезоэлемент 512 представляет собой пьезоэлектрический материал, создающий электрический потенциал в ответ на прикладываемое механическое напряжение и создающий механическое напряжение и/или натяжение в ответ на прикладываемое электрическое поле. Обычно пьезоэлемент 512 может содержать подходящий пьезоэлектрический материал, такой как пьезоэлектрический кристалл или керамика. Однако в данном примере реализации пьезоэлемент 512 представляет собой пьезоэлектрический кристалл.
[0098] Согласующий слой 514 обычно заполняет глухое отверстие 513 и окружает пьезоэлемент 512. После установки в глухое отверстие 513 согласующий слой 514 проходит в осевом направлении (относительно оси 505) от внутреннего в радиальном направлении (относительно оси 110) или первого конца 514а, являющегося ближним по отношению к отверстию 430 (с 510а), и внешнего в радиальном направлении (относительно оси 110) или второго конца 514b, являющегося дальним по отношению к отверстию 430 и смежным сквозным отверстиям 536. В данном примере реализации пара разъемов или приемников 516 расположена в согласующем слое 514, а каждый разъем 516 в целом выравнен с одним из сквозных отверстий 536 и соединений 535. В частности, в данном примере реализации каждый разъем 516 представляет собой гнездовой приемник, принимающий конец 535а одного из соединений 535. Два вывода или провода (не показаны) электрически присоединяют пьезоэлемент 512 к гнездовым разъемам 516. Гнездовые разъемы 516 жестко закреплены на месте относительно корпуса 511 посредством согласующего слоя 514, который в целом заполняет глухое отверстие 513 и окружает пьезоэлемент 512.
[0099] Согласно фиг.14-16 согласующий слой 514 и пьезоэлемент 512 присоединены к корпусу 511 в глухом отверстии 513. В данном примере реализации согласующий слой 514 присоединен непосредственно к внутренней цилиндрической поверхности глухого отверстия 513 корпуса 511. Согласующий слой (например, согласующий слой 514) может содержать любой подходящий материал, такой как пластик, металл, стекло, керамика, эпоксидный клей, порошковый эпоксидный клей, резина или порошковая резина. В данном примере реализации согласующий слой 514 содержит эпоксидный клей, введенный в глухое отверстие 514 и расположенный вокруг пьезоэлемента 512 и над ним, два вывода или провода (не показаны), электрически присоединяющие пьезоэлемент 512 к гнездовым разъемам 516, каждый разъем 516 и каждое соединение 535. Вне зависимости от материала согласующего слоя (например, согласующего слоя 514) согласующий слой обеспечивает акустическое соединение между пьезоэлементом (например, пьезоэлементом 512) и флюидом, протекающим через расходомер. Согласно конкретным примерам реализации, раскрытым в настоящей заявке, акустический согласующий слой имеет акустический импеданс между пьезоэлементом и флюидом в расходомере. При наличии акустического импеданса у согласующего слоя между пьезоэлементом и флюидом в расходомере происходит улучшение качества ультразвукового сигнала (например, увеличение амплитуды и ускорение нарастания импульса).
[0100] Согласно фиг.14 и 15 внешняя в радиальном направлении поверхность корпуса 511 (относительно оси 505) содержит кольцевой уступ 537, являющийся ближним по отношению к концу 510b, внешние резьбы 538, расположенные между уступом 537 и внутренним концом 510а, и кольцевую выемку или канавку 539, расположенную в осевом направлении (относительно оси 505) между внешними резьбами 538 и внутренним концом 510а. Кольцевое уплотнение 541 расположено в канавке 539. Канавка 539 и расположенное в ней уплотнение 541 формируют уплотнительный блок 540, расположенный радиально (относительно оси 505) между пьезоэлектрическим модулем 510 и патрубком 405. Уплотнительный блок 540 формирует кольцевое уплотнение между пьезоэлектрическим модулем 510 и патрубком 405 с обеспечением, таким образом, ограничения и/или предотвращения потока текучей среды (например, текучей среды, протекающей в отверстии 430) между пьезоэлектрическим модулем 510 и патрубком 405. В данном примере реализации кольцевое уплотнение 541 представляет собой упругое кольцевое уплотнение, которое радиально сжато между патрубком 405 и пьезоэлектрическим модулем 510 после сборки.
[0101] Согласно приведенному ранее описанию уплотнительный блок 540 ограничивает и/или предотвращает поток текучей среды (например, текучей среды, протекающей в отверстии 430) между пьезоэлектрическим модулем 510 и патрубком 405, а кольцевые уплотнения 542 ограничивают и/или предотвращают осевой поток флюидов (относительно оси 505) между каждым соединением 535 и корпусом 511. Уплотнительный блок 540 и уплотнение 542 ограничивают и/или предотвращают выход потенциально опасных, загрязняющих или коррозийных флюидов из отверстия 430 через канал 465. Кроме того, уплотнительный блок 540 и кольцевое уплотнение 542 поддерживают разность давлений между окружающими условиями внешнего патрубка 405 и флюидом под давлением, протекающим в отверстии 430. Таким образом, несмотря на то что пьезоэлектрический модуль 510 подвержен воздействию текучей среды и давлений в отверстии 430, трансформаторный модуль 550 (и любые распорки 270 и присоединенный к ним приемный модуль 300) изолирован от текучей среды и давления в отверстии 430.
[0102] Пьезоэлектрический модуль 510 и преобразовательный блок 500 присоединены резьбовым способом к патрубку 405 путем совмещения резьб 169, 538, а кольцевой уступ 537 корпуса 511 взаимодействует с кольцевым уступом 167 канала 465. При выполнении сборки пьезоэлектрический модуль 510 вставлен и продвинут в осевом направлении в канал 465 до взаимодействия уступов 167, 537 с предотвращением, таким образом, непрерывного осевого продвижения пьезоэлектрического модуля 510 (и преобразовательного блока 500) в канал 465. Таким образом, уступ 167 в канале 465 задает в нем осевое положение пьезоэлектрического модуля 510 (и преобразовательного блока 500).
[0103] Согласно фиг.14 трансформаторный модуль 550 имеет радиальный внутренний (относительно оси 110) или первый конец 550а, радиальный внешний (относительно оси 110) или второй конец 550b и содержит корпус 551, трансформатор 552 и пару гнездовых разъемов или приемников 553. Корпус 551 проходит в осевом направлении (относительно оси 505) от внешнего в радиальном направлении (относительно оси 110) или первого конца 551b, соответствующего концу 550b, к внутреннему в радиальном направлении (относительно оси 110) или второму концу 551а, являющемуся ближним по отношению к концу 550а. Кроме того, корпус 551 содержит сквозное отверстие 554, проходящее между концами 551a, b.
[0104] Каждый гнездовой разъем 553 расположен в первом конце 550а трансформаторного модуля 550 и присоединен к первому концу 551а корпуса 551. Каждый гнездовой разъем 553 электрически соединен с трансформатором 552. Обычно трансформатор (например, трансформатор 552) согласовывает импеданс пьезоэлемента (например, пьезоэлемент 512) с системой электронных устройств. Гнездовые разъемы 553 и трансформатор 552 жестко закреплены на месте относительно корпуса 551 в сквозном отверстии 554 посредством наполнителя 556, наполняющего оставшуюся часть сквозного отверстия 554. Обычно наполнитель (например, наполнитель 256) может содержать любой подходящий материал, такой как пластик, эпоксидный клей или керамика. Наполнитель 556 формирует адгезионное соединение между трансформатором 552, проволочными выводами (не показаны) трансформатора 552 и гнездовыми разъемами 553 для жесткого удержания этих компонент на месте. В данном примере реализации наполнитель 556 представляет собой жесткий эпоксидный клей.
[0105] Аналогично ранее описанному корпусу 251 внешняя в радиальном направлении (относительно оси 505) поверхность корпуса 551 содержит паз или выемку 557 во втором конце 551b. Внутренняя в радиальном направлении (относительно оси 205) поверхность корпуса 551 имеет внутренние резьбы 561 во втором конце 551b.
[0106] Согласно фиг.14 и приведенному ранее описанию соединения 535 проходят в осевом направлении через сквозные отверстия 536 между пьезоэлектрическим модулем 510 и трансформаторным модулем 550. Концы 535а, b каждого соединения взаимодействуют и совмещены с соответствующими гнездовыми разъемами 516, 553 с обеспечением, таким образом, электрического соединения пьезоэлемента 512 и трансформатора 552.
[0107] Большинство обычных газовых ультразвуковых преобразователей используют прямые проводные соединения, проходящие в осевом направлении (относительно центральной оси канала) от патрубка и в дальнейшем загнутые по направлению вверх для направления проводных кабелей к электронному блоку. Для предотвращения потенциального повреждения проводов путем обжатия или скручивания расположенных в нем проводов большинство из таких проводов выполнено с относительно большим радиусом кривизны по сравнению с 90-градусным защелкивающимся разъемным соединением. Таким образом, большинство таких обычных проводных соединений проходят дальше от корпуса патрубка по сравнению с примерами реализации, описанными в настоящей заявке. Вследствие такого большего протяжения от корпуса патрубка большинство обычных проводных соединений занимает больше пространства, причем их может быть сложнее закрыть и защитить и они могут быть больше подвержены повреждениям (например, при перевозке, жевании животными или столкновении с ними и т.п.) по сравнению с примерами реализации, описанными в настоящей заявке.
[0108] Использование 90-градусного защелкивающегося разъемного соединения (например, 90-градусного защелкивающегося разъемного соединения 290) в примерах реализации, описанных в настоящей заявке, для электрического присоединения газового ультразвукового преобразователя (например, газового ультразвукового преобразовательного блока 200) к электронному блоку обеспечивает возможность для улучшения защиты кабеля (например, кабеля 125), проходящего между газовым ультразвуковым преобразователем и электронным блоком. В частности, 90-градусное защелкивающееся разъемное соединение обеспечивает поворот с относительно небольшим радиусом между преобразовательным блоком, расположенным в патрубке, и кабелем, проходящим вдоль внешней части патрубка к электронному блоку, с обеспечением, таким образом, возможности размещения кабелей вплотную или очень близко к корпусу патрубка в кабельном лотке (например, лотке 135) и соответствующем кармане (например, кармане 175).
[0109] Следует понимать, что простая замена обычного прямого проводного соединения на 90-градусное коленчатое разъемное проводное соединение не может надлежащим образом устранить недостатки большинства обычных прямых проводных соединений. Например, такая модификация может привести к нежелательной прокладке кабелей вследствие наличия ограниченного управления поворотной ориентацией 90-градусного коленчатого разъемного проводного соединения после его установки. В частности, большинство обычных проводных соединений (прямых или других) используют два разъема, совмещаемых с двумя выводами, проходящими от приемника преобразовательного блока. Важно, что каждый из выводов присоединен к конкретному разъему в проводном соединении. Для достижения правильного соединения приемник преобразовательного блока обычно приведен в соответствии с проводным соединением. Таким образом, ориентация преобразовательного блока и приемника преобразовательного блока (и его двух выводов) определяет ориентацию совместимого проводного соединения. Кроме того, большинство обычных газовых ультразвуковых преобразователей поворотно соединены с патрубком путем вставки преобразователя в совместимый канал в патрубке до достижения преобразовательным блоком нижнего предела и надлежащего положения пьезоэлемента. Таким образом, поворотную ориентацию преобразовательного блока относительно канала патрубка и, вследствие этого, приемных штырей и 90-градусного коленчатого разъемного проводного соединения относительно канала патрубка сложно определить, и может происходить ее изменение от канала к каналу после установки в области действия. Таким образом, во многих случаях 90-градусное коленчатое разъемное проводное соединение не может быть ориентировано таким образом, что его дальний конец проходит вверх по направлению к электронному блоку. В тех случаях, в которых 90-градусное коленчатое разъемное проводное соединение не проходит вверх по направлению к электронному блоку, выступание проводов из патрубка, возникающее вследствие перегиба и направления проводных кабелей вверх к электронному блоку, может быть больше, чем обычное прямое проводное соединение. Однако примеры реализации, описанные в настоящей заявке, содержащие приемник (например, приемник 340), свободно совершающий поворот относительно оставшейся части преобразовательного блока (например, преобразовательного блока), обеспечивают возможность поворота 90-градусного защелкивающегося разъемного соединения (например, 90-градусного защелкивающегося разъемного соединения 290) после установки преобразовательного блока в его совместимый канал (например, канал 165) с обеспечением, таким образом, возможности оптимальной ориентации и поворота кабелей (например, кабелей 125) по относительно прямолинейному пути от преобразовательного блока к электронному блоку независимо от поворотной ориентации преобразовательного блока (например, преобразовательного блока 200) относительно канала патрубка.
[0110] Кроме того, простая замена обычного прямого проводного соединения на 90-градусное коленчатое разъемное проводное соединение не может быть реализована на практике, если преобразовательный блок не проходит по внешней части патрубка. В частности, если преобразовательный блок не проходит по внешней части патрубка (то есть длина канала патрубка больше длины преобразовательного блока), то не может быть обеспечена возможность достижения преобразовательного блока 90-градусным коленчатым разъемным проводным соединением и взаимодействие с ним. Большинство каналов преобразователя расположены в группах по два горизонтально проходящих канала, которые расположены по вертикали на расстоянии друг от друга в патрубке. С учетом кривизны патрубка каждый канал в сформированной группе часто имеет различную длину. Например, первый горизонтальный канал с центральной осью, пересекающей центральную ось отверстия патрубка, короче второго горизонтального канала, размещенного параллельно первому каналу и расположенного по вертикали на расстоянии от первого канала. Таким образом, газовый ультразвуковой преобразователь, проходящий через первый горизонтальный канал от отверстия патрубка до его внешней поверхности, может не проходить от отверстия патрубка до внешней поверхности патрубка при размещении во втором горизонтальном канале. Это представляет собой одну из причин, по которой прямые провода обычно использованы для учета изменений в длине канала. Однако примеры реализации, описанные в настоящей заявке, обеспечивают возможность регулирования общей длины преобразовательного блока (например, преобразовательного блока 200) путем использования распорок (например, распорок 270) для достижения надлежащего положения 90-градусного защелкивающегося гнездового приемника (например, приемника 340), являющегося ближним по отношению к лотку (например, лотку 135).
[0111] В примерах реализации, описанных в настоящей заявке, распорки (например, распорки 270) могут быть использованы для регулирования общей длины преобразовательного блока, так что он проходит от отверстия патрубка (например, отверстия 130) к кабельному лотку (например, лотку 135) с обеспечением, таким образом, надлежащего размещения приемника (например, приемника 340), являющегося ближним по отношению к кабельному лотку (например, лотку 135). Обычно для достижения необходимой длины преобразовательного блока может быть использовано любое подходящее количество распорок и/или длина распорок. Количество и длина распорок предпочтительно выбраны таким образом, что приемник расположен в осевом направлении (относительно центральной оси блока) на 0.25 дюймов лотка.
[0112] На фиг.17 и 18 показаны соответственно различные примеры реализации газовых ультразвуковых преобразовательных блоков 700, 800 в соответствии с принципами, описанными в настоящей заявке. Каждый из преобразовательных блоков 700, 800 выполнен по существу аналогичным преобразовательному блоку 200, описанному ранее, за исключение количества и длины распорок. На фиг.17 преобразовательный блок 700 содержит пьезоэлектрический модуль 210, трансформаторный держатель 230, трансформаторный модуль 250, приемный модуль 300 и 90-градусное защелкивающееся электрическое соединение 290, описанное ранее. Однако в данном примере реализации преобразовательный блок 700 не содержит трансформаторную распорку (например, распорку 270). Приемный модуль 700 присоединен непосредственно к трансформаторному модулю 250. Приемный модуль 300 присоединен к трансформаторному модулю 250 путем вставки в осевом направлении (относительно оси 205) первого конца 310а корпуса 310 в глухое отверстие 254 трансформаторного модуля 250 и вставки первого конца 310а в глухое отверстие 254 путем совмещения резьб 261, 316 до взаимодействия выступа 318 корпуса 310 со вторым концом 250b трансформаторного модуля 250. Плоские поверхности 317 приемного модуля 300 и плоские поверхности 259 трансформаторного модуля 250 могут быть использованы для поворота приемного модуля 300 относительно трансформаторного модуля 250. При надлежащем размещении первого конца 310а корпуса 310 в глухом отверстии 254 выступ 318 деформирован и загнут в паз 257 трансформаторного модуля 250 с обеспечением, таким образом, ограничения и/или предотвращения поворота (и дальнейшей вставки или удаления) корпуса 310 относительно трансформаторного модуля 250. Согласно приведенному ранее описанию после присоединения приемного модуля 300 к трансформаторному модулю 250 они могут быть присоединены к держателю 230 преобразователя, каналу 165 и патрубку 405. Согласно примеру реализации по фиг.17 преобразовательный блок 700 не содержит распорку, которая в целом выполнена для относительно небольших отверстий в патрубке.
[0113] Согласно фиг.18 преобразовательный блок 800 содержит пьезоэлектрический модуль 210, держатель преобразователя 230, трансформаторный модуль 250, приемный модуль 300 и 90-градусное защелкивающееся электрическое соединение 290, описанное ранее. Однако в данном примере реализации преобразовательный блок 800 содержит только одну трансформаторную распорку 270. Согласно приведенному ранее описанию приемный модуль 300 и трансформаторный модуль 250 присоединены к распорке 270. Кроме того, согласно приведенному ранее описанию после соединения приемного модуля 300, распорки 270 и трансформаторного модуля 250 они могут быть присоединены к держателю 230 преобразователя, каналу 165 и патрубку 405. Согласно примеру реализации по фиг.15 преобразовательный блок 800 содержит только одну распорку 270, которая в целом выполнена для канала со средней длиной.
[0114] Согласно приведенному ранее описанию количество и длина распорок предпочтительно выбраны таким образом, что приемник расположен в осевом направлении (относительно центральной оси блока) на 0.25 дюймов лотка. Путем использования распорок (например, распорок 270) с различными длинами общая длина преобразовательного блока, при необходимости, может быть различна. Для уменьшения и/или минимизации количества распорок с различной длиной (например, для поддержания товарно-материальных запасов) распорки могут быть выполнены с двумя или тремя различными длинами, таким образом распорки могут быть установлены в различных сочетаниях для достижения необходимой общей длины преобразовательного блока.
[0115] В примерах реализации, описанных в настоящей заявке, компоненты преобразовательного блока (например, преобразовательного блока 200), который обязательно должен быть подвержен воздействию текучей среды, протекающей в отверстии (например, отверстии 130) патрубка, расположены в осевом направлении на расстоянии друг от друга и герметично изолированы от компонент преобразовательного блока, которые необязательно следует подвергать воздействию текучей среды, протекающей в отверстии, или соответствующего давления. Например, согласно фиг.3 и 4 пьезоэлектрический модуль 210 подвержен воздействию текучей среды в отверстии 130, а трансформаторный модуль 250, распорки 270 и приемный модуль 300 расположены на расстоянии от пьезоэлектрического модуля 210 (относительно оси 205) и герметично изолированы от пьезоэлектрического модуля 210 посредством уплотнительного блока 227, уплотнительных блоков 240 и уплотнения 242. Обычно уплотненное изолирование этих компонент, которые не следует подвергать воздействию текучей среды, протекающей в отверстии патрубка (и тех компонент, которые обязательно должны быть подвержены воздействию протекающей текучей среды), обеспечивает возможность увеличения срока службы преобразовательного блока. В частности, предотвращение и/или ограничение воздействия протекающей текучей среды на выбранные компоненты уменьшает воздействие коррозийных, вредных и/или загрязняющих веществ в протекающем флюиде и воздействие давлений, возникающих в отверстии патрубка, которые могут со временем привести к преждевременному повреждению компонент.
[0116] Кроме того, расположение в осевом направлении на расстоянии друг от друга и герметичное изолирование компонент преобразовательного блока, которые обязательно должны быть подвержены воздействию протекающей текучей среды, от компонент преобразовательного блока, которые не следует подвергать воздействию текучей среды, протекающей в отверстии, обеспечивает возможность улучшения эксплуатационной надежности и технического обслуживания. В частности, компоненты, изолированные от протекающей текучей среды и соответствующих давлений, могут быть удалены и заменены без удаления всего преобразовательного блока и пьезоэлемента. Кроме того, при удалении компонент, изолированных от протекающей текучей среды, нет необходимости в остановке потока текучей среды в отверстии патрубка. Например, согласно фиг.3 и 4 приемный модуль 300, распорки 270, трансформаторный модуль 250 или их сочетания могут быть отсоединены от держателя 230 преобразователя и удалены из канала 165 без удаления пьезоэлектрического модуля 210. Кроме того, поскольку уплотнительные блоки 227, 240 и уплотненное электрическое соединение 235 ограничивают и/или предотвращают поток текучей среды из отверстия 130 через канал 165, то нет необходимости прерывания потока текучей среды через отверстие 130 для удаления и замены приемного модуля 300, распорки 270, трансформаторного модуля 250 или их сочетания.
[0117] Несмотря на то что в настоящей заявки показаны и описаны предпочтительные примеры реализации, специалист в уровне техники может выполнить их модификации в рамках объема настоящего изобретения. Примеры реализации, описанные в настоящей заявке, представляют собой только пояснительные и неограничивающие примеры реализации. В рамках объема настоящего изобретения возможны многие варианты и модификации систем, устройств и процессов, описанных в настоящей заявке. Например, возможны различные относительные размеры различных частей, материалы, из которых выполнены эти части, и другие параметры. Таким образом, объем защиты не ограничен примерами реализации, описанными в настоящей заявке, однако ограничен прилагаемой формулой изобретения, которая включает все эквиваленты объекта.