一种适用于高压条件下的传感器在线更换装置及方法与流程

1.本发明涉及气体流量计装置领域，尤其涉及一种适用于高压条件下的传感器在线更换装置及方法。


背景技术：

2.超声波流量计的传感器，一般是插入固定在运输管道上的基座内，再将空心内六角拧接在基座上，将传感器卡住，传感器上本身设置了密封圈，卡住之后本身就具有了良好的气密性。
3.目前使用的超声波流量计的传感器遇到损坏时，需要先切断流量计所在管路的输气工作，然后将管路内气体进行放空、置换后再对传感器进行更换，或者将整台流量计拆下后，对其进行维修更换，这样的操作方式使超声波流量计的传感器更换或维护的过程复杂、程序繁琐，极大的减缓了工作效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种适用于高压条件下的传感器在线更换装置及方法。
5.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种适用于高压条件下的传感器在线更换装置，包括基座，从基座内侧探入运输管道的传感器，以及与基座拧接、并将传感器夹持在基座上的空心内六角，所述传感器后端设置安装外螺纹，所述基座上设置紧固螺纹孔，包括手动球阀与管套组件，所述手动球阀一侧通过固定座与基座可拆卸方式连接，另一侧连接所述管套组件，在所述手动球阀开启状态时，所述手动球阀内部形成贯通开口，所述贯通开口与固定座内腔、基座内腔形成气室；所述管套组件包括外套筒、一号内套筒、二号内套筒及内芯杆，所述外套筒与手动球阀拧接，依次在所述外套筒内设置一号内套筒、二号内套筒、内芯杆，所述外套筒、一号内套筒、二号内套筒、内芯杆之间相互可抽拉，且相互之间气密性封闭，所述一号内套筒外径小于所述手动球阀开启时内部的贯通开口半径，所述二号内套筒前端设置与所述空心内六角相互匹配的外六角，所述内芯杆前端内腔设置与所述安装外螺纹相互匹配的安装内螺纹，所述手动球阀后端侧面设置球阀开孔，在所述手动球阀开启状态时，所述球阀开孔与气室连通，所述球阀开孔外侧连接设置压力控制检测部件，通过手动球阀，相互之间可抽动且相互之间密封的管套组件，在传感器外部搭建密封空间，并通过一号内套筒、二号内套筒、内芯杆相互协调，对传感器及空心内六角进行拆卸及安装，在线带压更换传感器，输气过程无需中断，且无需对管道内的气体进行放空、置换，更换时间短，工作效率高。
6.进一步的，所述固定座与基座之间通过固定螺栓密封紧固，所述固定座贯穿设置与紧固螺纹孔适应的第二紧固螺纹孔，所述手动球阀与固定座之间通过螺纹结构旋拧密封连接，充分利用基座原有结构，通过固定座转接手动球阀，不破坏传感器接口处外部结构，方便安装结束之后线路还原。
7.进一步的，所述一号内套筒前段为光滑柱状圆筒结构，后段外圈包裹设置拉伸螺纹，所述拉伸螺纹侧边做切割处理，所述拉伸螺纹长度长于气室长度；所述一号内套筒前端设置向外侧凸起的第一限位部，所述一号内套筒外侧中间段设置第一凹槽并在第一凹槽内设置第一密封圈，所述第一限位部外径与气室最大内径、外套筒内径都相适应；所述外套筒后端开口处垫设半圆形限位垫，所述外套筒后端开口与限位垫围合的形状，与所述一号内套筒后段拉伸螺纹截面形状相适应，还设置与所述拉伸螺纹相适应的拉伸螺纹把手，一号内套筒的独特半圆形限位垫和切割处理的拉伸螺纹的独特结构，可以在一号内套筒不发生转动的情况下，人工手工旋转拉伸螺纹把手，并带动内芯杆从基座中拔出传感器，充分考虑到传感器与基座粘结处过于紧密而无法拔出的现象。
8.进一步的，所述二号内套筒前段、紧邻外六角后侧设置向外侧凸起的第二限位部，所述第二限位部外径大于所述一号内套筒内径，所述二号内套筒外径与所述一号内套筒内径相适应；所述二号内套筒外侧中间段设置第二凹槽并在第二凹槽内设置第二密封圈，所述二号内套筒后端设置方形转动部，所述方形转动部截面对角线长度小于所述二号内套筒内径，二号内套筒适应空心内六角结构，方便空心内六角拔出。
9.进一步的，所述二号内套筒内侧中间段设置第三凹槽并在第三凹槽设置第三密封圈；所述内芯杆外径与所述二号内套筒内径相适应，所述内芯杆后端设置向外侧凸起的第三限位部，所述第三限位部外径大于所述方形转动部开口内径，所述第三限位部横向设置贯穿孔，并设置可插入贯穿孔的、横置的旋拧把手，内芯杆后端旋拧把手的可拆卸设置方式，既方便与传感器拧接时省力，同时可以作为伸螺纹把手的限位部，拖拽出传感器及空心内六角，设计结构巧妙且省力。
10.进一步的，所述压力控制检测部件包括串联在环路中并通过三通连接在球阀开孔的控制器、电磁阀、高压氮气瓶、压力测量仪表、指针压力表、高压氮气瓶，所述高压氮气瓶使用三通连接在电磁阀一侧。
11.进一步的，所述球阀开孔为1/4npt内螺纹开孔。
12.一种适用于高压条件下的传感器在线更换方法：包括以下步骤：s1：装配手动球阀：将手动球阀通过固定座安装在基座上，先将固定座与基座通过第二紧固螺纹孔、紧固螺纹孔采用螺栓进行固定并紧固，再将手动球阀拧接在固定座上；s2：组合管套组件：将一号内套筒拉伸螺纹一端从外套筒前端推入到外套筒中，并将拉伸螺纹一端从带有限位垫的后端推出，保证一号内套筒在外套筒中不会转动；将二号内套筒方形转动部一端从一号内套筒前端推入到一号内套筒中，并将方形转动部从一号内套筒后端推出；将内芯杆的安装内螺纹一端从二号内套筒后端推入二号内套筒，并从外六角一端推出，将拉伸螺纹把手拧在拉伸螺纹后端，将旋拧把手插在贯穿孔中；组合完成后检查第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈在管套组件中密闭性并确保良好； s3：装配管套组件：将管套组件中外套筒前端拧接在手动球阀后端并紧固；s4：拆前检查并注氮：通过控制器保持电磁阀关闭，打开手动球阀，通过高压氮气瓶充入氮气，当压力值到达1mpa后，关闭高压氮气瓶，通过控制器打开电磁阀，放空球阀开孔连接空间；打开高压氮气瓶向球阀开孔连接空间充入氮气，观察压力表与压力测量仪表显示的压力值，当压力值到达运输管道内同等气压后，关闭高压氮气瓶：控制器持续采集压力测量仪表的信号，当压力保持稳定，在设定固定时间内压力
的下降值低于预设阈值，表明系统的密封性能良好，拆前检查完成，注氮完成；s5：管套组件连接传感器：将一号内套筒推入到气室内部，使拉伸螺纹把手紧贴外套筒后端，将二号内套筒推到气室最前端，使外六角嵌入空心内六角，将内芯杆推入到气室最前端，并将内芯杆顺时针旋转使安装内螺纹拧接入安装外螺纹；s6：拆卸传感器：逆时针旋转二号内套筒，带动空心内六角缓缓转动，将空心内六角从基座上拧下；缓慢旋转拉伸螺纹把手，使拉伸螺纹从外套筒后端缓缓抽出，一号内套筒后端抵住旋拧把手，并带动内芯杆及传感器后移，传感器抵住空心内六角并带动二号内套筒后移，一号内套筒、传感器、空心内六角整体后移出气室，并将传感器抽至外套筒后端端部，关闭手动球阀；s7：拆后检查：通过控制器打开电磁阀，放空球阀开孔连接空间，控制器持续采集压力测量仪表的信号，当压力保持稳定，在设定固定时间内压力的上升值低于预设阈值，表明系统的密封性能良好，无漏气现象，拆后检查完成；s8：更换传感器：将管套组件从手动球阀上拆下，将原传感器拆下，安装上新的传感器，并将管套组件重新拧接在手动球阀后端，并检查拧接处密封性，并确保密封性良好；缓慢打开手动球阀，将一号内套筒推入到气室内部，将二号内套筒、内芯杆推入到气室内部前端，顺时针旋转二号内套筒，外六角带动空心内六角旋入基座并拧接紧固，将内芯杆逆时针旋转使安装内螺纹与安装外螺纹脱离，缓缓将一号内套筒、二号内套筒、内芯杆抽离气室，缓缓关闭手动球阀；s9：装后检查：通过控制器打开电磁阀，放空球阀开孔连接空间，控制器持续采集压力测量仪表的信号，当压力保持稳定，通过控制器关闭电磁阀，在设定固定时间内查看压力值是否有上升，若压力值无上升，表明系统的密封性能良好，无漏气现象，装后检查完成；s10：传感器恢复：将固定座从基座上拆下，恢复传感器的接线，完成传感器更换过程。
13.进一步的，所述s4中，通过高压氮气瓶在气室内充入氮气，当压力值到达1mpa后，关闭高压氮气瓶，通过控制器打开电磁阀，放空气室内气体，此步骤重复操作2-3次，拆前检查并注氮步骤，注入并置换成氮气的方式，使拆卸传感器及空心内六角的过程，可能因为长时间未旋转导致的金属碰撞产生火花引燃的风险降到最低，增加安装过程的安全性；。
14.进一步的，在所述s4、s7中，在设定固定时间内压力的下降值低于预设阈值，所述阈值在控制器上进行设定或修改。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果为：一种适用于高压条件下的传感器在线更换装置中：（1）通过手动球阀，相互之间可抽动且相互之间密封的管套组件，在传感器外部搭建密封空间，并通过一号内套筒、二号内套筒、内芯杆相互协调，对传感器及空心内六角进行拆卸及安装，在线带压更换传感器，输气过程无需中断，且无需对管道内的气体进行放空、置换，更换时间短，工作效率高；（2）充分利用基座原有结构，通过固定座转接手动球阀，不破坏传感器接口处外部结构，方便安装结束之后线路还原；（3）一号内套筒的独特半圆形限位垫和切割处理的拉伸螺纹的独特结构，可以在一号内套筒不发生转动的情况下，人工手工旋转拉伸螺纹把手，并带动内芯杆从基座中拔出传感器，充分考虑到传感器与基座粘结处过于紧密而无法拔出的现象；（4）内芯杆后端旋拧把手的可拆卸设置方式，既方便与传感器拧接时省力，同时可以作为伸螺纹把手的限位部，拖拽出传感器及空心内六角，设计结
构巧妙且省力；一种适用于高压条件下的传感器在线更换方法中：（5）一号内套筒、二号内套筒、内芯杆相互协调，先后对空心内六角及传感器拆卸和安装，安装步骤操作简单，更换时间短，工作效率高；（6）利用手动球阀上球阀开孔，在拆卸前，拆卸后，安装完成后分别对气室进行气密性监测，保证安装过程中安全，安装成果可靠；（7）拆前检查并注氮步骤，注入并置换氮气的方式，使拆卸传感器及空心内六角的过程，可能因为长时间未旋转导致的金属碰撞产生火花引燃的风险降到最低，增加安装过程的安全性。
附图说明
16.图1为本发明实施例1的整体拆分爆炸图；图2为本发明实施例1的整体拼装图；图3为本发明实施例1的基座与固定座连接示意图；图4为本发明实施例1的外套筒示意图；图5为本发明实施例1的一号内套筒示意图；图6为本发明实施例1的内芯杆示意图；图7为本发明实施例1的压力控制检测部件连接示意图；图8为本发明实施例2的方法流程示意图；标号说明：1基座，11紧固螺纹孔，2传感器，21外螺纹，22空心内六角，3手动球阀，31固定座，32第二紧固螺纹孔，33球阀开孔，4外套筒，5一号内套筒，51拉伸螺纹，52第一限位部，53第一凹槽，54第一密封圈，55限位垫，56拉伸螺纹把手，6二号内套筒，61外六角，62第二限位部，63方形转动部，7内芯杆，71安装内螺纹，72第三限位部，73贯穿孔，74旋拧把手。
具体实施方式
17.为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
18.实施例1，如图1-6所示，一种适用于高压条件下的传感器2在线更换装置，在原运输管道上，设置有与运输管道连接的基座1，从基座1内侧探入运输管道的传感器2，以及与基座1拧接、并将传感器2夹持在基座1上的空心内六角22，传感器2后端设置安装外螺纹21，基座1上设置紧固螺纹孔11。
19.本实施例中装置包括手动球阀3与管套组件，手动球阀3一侧通过固定座31与基座1可拆卸方式连接，另一侧连接管套组件，在手动球阀3开启状态时，手动球阀3内部形成贯通开口，贯通开口与固定座31内腔、基座1内腔形成气室；管套组件包括外套筒4、一号内套筒5、二号内套筒6及内芯杆7，外套筒4与手动球阀3拧接，依次在外套筒4内设置一号内套筒5、二号内套筒6、内芯杆7，外套筒4、一号内套筒5、二号内套筒6、内芯杆7之间相互可抽拉，且相互之间气密性封闭，一号内套筒5外径小于手动球阀3开启时内部的贯通开口半径，二号内套筒6前端设置与空心内六角22相互匹配的外六角61，内芯杆7前端内腔设置与安装外螺纹21相互匹配的安装内螺纹71，手动球阀3后端侧面设置球阀开孔33，在手动球阀3开启状态时，球阀开孔33与气室连通，球阀开孔33外侧连接设置压力控制检测部件。
20.作为本实施例优选，固定座31与基座1之间通过固定螺栓密封紧固，固定座31贯穿设置与紧固螺纹孔11适应的第二紧固螺纹孔32，手动球阀3与固定座31之间通过螺纹结构旋拧密封连接。
21.在本实施例中，如果直接将基座1与手动球阀3连接，将会改变基座1结构或对手动球阀3做较大改进，不利于拆装传感器2完毕之后对传感器2的恢复。
22.作为本实施例优选，一号内套筒5前段为光滑柱状圆筒结构，后段外圈包裹设置拉伸螺纹51，拉伸螺纹51侧边做切割处理，拉伸螺纹51长度长于气室长度；一号内套筒5前端设置向外侧凸起的第一限位部52，一号内套筒5外侧中间段设置第一凹槽53并在第一凹槽53内设置第一密封圈54，第一限位部52外径与气室最大内径、外套筒4内径都相适应；外套筒4后端开口处垫设半圆形限位垫55，外套筒4后端开口与限位垫55围合的形状，与一号内套筒5后段拉伸螺纹51截面形状相适应，还设置与拉伸螺纹51相适应的拉伸螺纹把手56。
23.在本实施例中，拉伸螺纹51的截面形状、外套筒4后端开口与限位垫55围合的形状，两者相适应，这样的限位结构，使拉伸螺纹把手56在拉伸螺纹51上旋转时，挤压在外套筒4后端，使一号内套筒5不会跟转，而是会在外套筒4内部抽动；同时一号内套筒5前端设置向外侧凸起的第一限位部52，这样的结构与第一凹槽53内设置的第一密封圈54维持一个相对平整的前环形内圈，一号内套筒5前端探进入气室时，一号内套筒5前端不会晃动。
24.作为本实施例优选，二号内套筒6前段、紧邻外六角61后侧设置向外侧凸起的第二限位部62，第二限位部62外径大于一号内套筒5内径，二号内套筒6外径与一号内套筒5内径相适应；二号内套筒6外侧中间段设置第二凹槽并在第二凹槽内设置第二密封圈（未示出），二号内套筒6后端设置方形转动部63，方形转动部63截面对角线长度小于二号内套筒6内径。
25.在本实施例中，外六角61与空心内六角22之间仅为套接、镶嵌的关系，所述设置第二限位部62可以有效的解决，由于二号内套筒6缩入一号内套筒5内，导致外六角61与空心内六角22相互脱落的问题。
26.作为本实施例优选，二号内套筒6内侧中间段设置第三凹槽并在第三凹槽设置第三密封圈（未示出）；内芯杆7外径与二号内套筒6内径相适应，内芯杆7后端设置向外侧凸起的第三限位部72，第三限位部72外径大于方形转动部63开口内径，第三限位部72横向设置贯穿孔73，并设置可插入贯穿孔73的、横置的旋拧把手74。
27.在本实施例中，内芯杆7后端的旋拧把手74即可以作为省力部件，用于对内芯杆7旋转，对传感器2进行拆卸，同时也是作为拉伸螺纹把手56限位，并带动内芯杆7从基座1中拔出传感器2，充分考虑到传感器2与基座1粘结处过于紧密而无法拔出的现象。
28.在本实施例中，管套组件中设置的第一密封圈54、第二密封圈、第三密封圈在安装过程中会涂抹润滑油，从而在保证管套组件中一号内套筒5、二号内套筒6、内芯杆7在抽拉过程中即可以保证相互之间的密闭，也不会因为太干涩而无法抽拉。
29.作为本实施例优选，如图7所示，压力控制检测部件包括串联在环路中并通过三通连接在球阀开孔33的控制器、电磁阀、高压氮气瓶、压力测量仪表、指针压力表、高压氮气瓶，高压氮气瓶使用三通连接在电磁阀一侧。
30.本实施例中，控制器监测压力测量仪表实时测量的压力值，控制器还控制电磁阀开合，从而控制电磁阀对球阀开孔33连接空间进行封闭或放空，指针压力表实时测量环路
中压力值，高压氮气瓶为球阀开孔33连接空间进行充氮。
31.作为本实施例优选，球阀开孔33为1/4npt内螺纹开孔，与压力控制检测部件接口想适应。
32.实施例2，如图8所示，一种适用于高压条件下的传感器2在线更换方法，本实施例所叙述方法依赖于实施例1中装置，在此不做累述，本实施例包括以下步骤：s1：装配手动球阀3：将手动球阀3通过固定座31安装在基座1上，先将固定座31与基座1通过第二紧固螺纹孔32、紧固螺纹孔11采用螺栓进行固定并紧固，再将手动球阀3拧接在固定座31上；s2：组合管套组件：将一号内套筒5拉伸螺纹51一端从外套筒4前端推入到外套筒4中，并将拉伸螺纹51一端从带有限位垫55的后端推出，保证一号内套筒5在外套筒4中不会转动；将二号内套筒6方形转动部63一端从一号内套筒5前端推入到一号内套筒5中，并将方形转动部63从一号内套筒5后端推出；将内芯杆7的安装内螺纹71一端从二号内套筒6后端推入二号内套筒6，并从外六角61一端推出，将拉伸螺纹把手56拧在拉伸螺纹51后端，将旋拧把手74插在贯穿孔73中；组合完成后检查第一密封圈54、第二密封圈、第三密封圈在管套组件中密闭性并确保良好； s3：装配管套组件：将管套组件中外套筒4前端拧接在手动球阀3后端并紧固；s4：拆前检查并注氮：通过控制器保持电磁阀关闭，打开手动球阀3，通过高压氮气瓶充入氮气，当压力值到达1mpa后，关闭高压氮气瓶，通过控制器打开电磁阀，放空球阀开孔33连接空间；打开高压氮气瓶向球阀开孔33连接空间充入氮气，观察压力表与压力测量仪表显示的压力值，当压力值到达运输管道内同等气压后，关闭高压氮气瓶：控制器持续采集压力测量仪表的信号，当压力保持稳定，在设定固定时间内压力的下降值低于预设阈值，表明系统的密封性能良好，拆前检查完成，注氮完成；s5：管套组件连接传感器2：将一号内套筒5推入到气室内部，使拉伸螺纹把手56紧贴外套筒4后端，将二号内套筒6推到气室最前端，使外六角61嵌入空心内六角22，将内芯杆7推入到气室最前端，并将内芯杆7顺时针旋转使安装内螺纹71拧接入安装外螺纹21；s6：拆卸传感器2：逆时针旋转二号内套筒6，带动空心内六角22缓缓转动，将空心内六角22从基座1上拧下；缓慢旋转拉伸螺纹把手56，使拉伸螺纹51从外套筒4后端缓缓抽出，一号内套筒5后端抵住旋拧把手74，并带动内芯杆7及传感器2后移，传感器2抵住空心内六角22并带动二号内套筒6后移，一号内套筒5、传感器2、空心内六角22整体后移出气室，并将传感器2抽至外套筒4后端端部，关闭手动球阀3；s7：拆后检查：通过控制器打开电磁阀，放空球阀开孔33连接空间，控制器持续采集压力测量仪表的信号，当压力保持稳定，在设定固定时间内压力的上升值低于预设阈值，表明系统的密封性能良好，无漏气现象，拆后检查完成；s8：更换传感器2：将管套组件从手动球阀3上拆下，将原传感器2拆下，安装上新的传感器2，并将管套组件重新拧接在手动球阀3后端，并检查拧接处密封性，并确保密封性良好；缓慢打开手动球阀3，将一号内套筒5推入到气室内部，将二号内套筒6、内芯杆7推入到气室内部前端，顺时针旋转二号内套筒6，外六角61带动空心内六角22旋入基座1并拧
接紧固，将内芯杆7逆时针旋转使安装内螺纹71与安装外螺纹21脱离，缓缓将一号内套筒5、二号内套筒6、内芯杆7抽离气室，缓缓关闭手动球阀3；s9：装后检查：通过控制器打开电磁阀，放空球阀开孔33连接空间，控制器持续采集压力测量仪表的信号，当压力保持稳定，通过控制器关闭电磁阀，在设定固定时间内查看压力值是否有上升，若压力值无上升，表明系统的密封性能良好，无漏气现象，装后检查完成；s10：传感器2恢复：将固定座31从基座1上拆下，恢复传感器2的接线，完成传感器2更换过程。
33.作为本实施例优选，s4中，通过高压氮气瓶在气室内充入氮气，当压力值到达1mpa后，关闭高压氮气瓶，通过控制器打开电磁阀，放空气室内气体，此步骤重复操作2-3次。
34.反复的操作氮气冲入与放空，可以将气室内及管套组件内的氧气置换为氮气，在拆卸传感器2及空心内六角22时，如果产生了火花，不会引起事故。
35.作为本实施例优选，在s4、s7中，在设定固定时间内压力的下降值低于预设阈值，阈值在控制器上进行设定或修改。
36.阈值的设定，需要考虑运输管道中的具体气体的参数，以及管套组件的尺寸进行设定。
37.本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。