Сенсорное устройство
Изобретение относится к сенсорному устройству для монтажа на пронизываемом средой объекте, прежде всего на трубопроводе. Сенсорное устройство (2) включает в себя преобразовательное устройство (4) с гибким преобразовательным элементом (6), имеющим электропроводящий проводниковый элемент и для сегментарного покрытия объекта переводимым в рабочее положение, в котором он частично расположен вокруг продольной оси (10) объекта и плотно прилегает к поверхности объекта. Преобразовательное устройство (4) имеет возвратное устройство (12), имеющее энергоаккумулятор (44) и расположенный на преобразовательном элементе (6) передаточный элемент (14). Возвратное устройство (12) предусмотрено для установки и/или возврата преобразовательного элемента (6) в рабочее положение при изменениях диаметра объекта в смонтированном состоянии сенсорного устройства (2). Достигается повышение эксплуатационной надежности монтируемого сенсорного устройства. 23 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к сенсорному устройству для монтажа на пронизываемом средой объекте, прежде всего на трубопроводе. Сенсорное устройство включает в себя по меньшей мере одно преобразовательное устройство по меньшей мере с одним гибким преобразовательным элементом. Преобразователь имеет по меньшей мере один электропроводящий проводниковый элемент и для сегментарного (т.е. на отдельных участках) покрытия объекта выполнен с возможностью перевода в рабочее положение, в котором он, по меньшей мере, частично расположен вокруг продольной оси.
В рабочем положении гибкий преобразовательный элемент плотно прилегает к поверхности объекта, так что проводниковый элемент имеет по существу постоянное расстояние до объекта. При этом преобразовательный элемент может непосредственно прилегать к поверхности объекта или, например, за счет промежуточного изолятора находиться на расстоянии от объекта. В рабочем положении преобразовательный элемент, по меньшей мере, частично охватывает объект вдоль его периметра.
Подобное сенсорное устройство известно из публикации DE 102011015677 А1, где раскрывается акустический расходомер. При этом вокруг трубы наматывается оснащенная электрическим проводником пленка или плоский ленточный кабель, причем проводник расположен в виде меандра. После монтажа преобразовательного устройства преобразовательный элемент удерживается на месте посредством удерживающего устройства.
При эксплуатации сенсорного устройства преобразовательное устройство служит для преобразования сигнала. При этом проводниковый элемент и пронизываемый средой объект воздействуют друг на друга. Такие сенсорные устройства находят применение для генерирования или для обнаружения звуковых волн, например, для измерения скоростей потока или дефектов материала объекта. Для этого согласно уровню техники используются магнитные поля, которые пронизывают объект.
Пронизываемые средой объекты, такие как трубопроводы, при эксплуатации могут нагреваться соответственно температуре протекающей среды. Следствием такого повышения температуры является расширение материала, из которого состоит объект. У трубопроводов это расширение, как правило, вызывает увеличение диаметра трубопровода.
Вышеназванные сенсорные устройства с удерживающим устройством, которое удерживает преобразовательный элемент в его рабочем состоянии, могут обеспечивать надежное функционирование только при остающемся постоянным диаметре трубы. Поскольку удерживающее устройство фиксирует преобразовательный элемент в заданном при монтаже положении, изменение формы объекта приводит к отделению преобразовательного элемента от удерживающего устройства или к повреждению преобразовательного устройства. Следовательно, прежде всего при уменьшении диаметра объекта, не может быть обеспечено жесткое позиционирование преобразовательного элемента в рабочем положении, которое делает возможным оптимальное функционирование сенсорного устройства.
Другим недостатком известных сенсорных устройства является их конструкция, за счет которой к монтажу предъявляются жесткие требования, и их детали ограничены применением на объектах со специфическим поперечным сечением.
Задачей настоящего изобретения является разработки просто монтируемого сенсорного устройства с повышенной эксплуатационной надежностью.
Эта задача решена в сенсорном устройстве для монтажа на пронизываемом средой объекте, прежде всего на трубопроводе, включающем в себя по меньшей мере одно преобразовательное устройство по меньшей мере с одним гибким преобразовательным элементом, имеющим по меньшей мере один электропроводящий проводниковый элемент и для сегментарного покрытия объекта переводимым в рабочее положение, в котором он, по меньшей мере, частично расположен вокруг продольной оси объекта и плотно прилегает к поверхности объекта. При этом в соответствии с изобретением преобразовательное устройство имеет возвратное устройство, имеющее энергоаккумулятор и по меньшей мере один расположенный на преобразовательном элементе передаточный элемент, причем возвратное устройство предусмотрено для установки и/или возврата преобразовательного элемента в рабочее положение при изменениях диаметра объекта в смонтированном состоянии сенсорного устройства.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения, а также в последующем описании.
Передаточный элемент передает на преобразовательный элемент силу для его позиционирования в рабочее положение. Сила действует на преобразовательный элемент в виде тяговой силы или сжимающей силы и, предпочтительно, по меньшей мере пропорционально в тангенциальном относительно продольной оси направлении, то есть сила направлена относительно круговой траектории вокруг продольной оси в тангенциальном направлении. Факультативно, сила действует на преобразовательный элемент в радиальном направлении. При этом сам передаточный элемент выполнен эластичным или жестким. Возвратное устройство расположено на преобразовательном устройстве или другой детали сенсорного устройства.
Продольная ось в рабочем положении преобразовательного элемента совпадает с продольной центральной осью пронизываемого средой объекта. Прежде всего, она простирается параллельно главному направлению потока. В рабочем положении форма по меньшей мере одной детали поверхности преобразовательного элемента соответствует форме участка поверхности объекта, на котором монтируется сенсорное устройство. Этот участок поверхности покрывается преобразовательным элементом в такой степени, что он или непосредственно прилегает в поверхности объекта или находится от него на расстоянии, причем проводниковый элемент на преобразовательном элементе, предпочтительно, имеет по существу постоянное расстояние от участка поверхности.
Проводниковый элемент в рабочем положении преобразовательного элемента, по меньшей мере, сегментарно простирается в окружном направлении относительно продольной оси. При этом проводниковый элемент простирается на преобразовательном элементе, прежде всего, в полной мере вокруг продольной оси или в виде меандра.
При монтаже сенсорного устройства участок поверхности объекта покрывается преобразовательным элементом, и передаточный элемент расположен на преобразовательном элементе. При монтаже возвратное устройство обеспечивает надежную установку преобразовательного элемента в рабочее положение. При этом преобразовательный элемент жестко прилегает к поверхности объекта непосредственно или опосредованно, то есть с созданным посредством прокладки расстоянием от объекта. При изменениях диаметра объекта в смонтированном состоянии сенсорного устройства, возможно, при уменьшении диаметра объекта, возвратное устройство приводит к возврату преобразовательного элемента в рабочее положение. С другой стороны, имеет место податливость системы преобразовательного элемента, когда диаметр пронизываемого средой объекта увеличивается.
За счет возвратного устройства сенсорное устройство отличается повышенной эксплуатационной надежностью, поскольку оптимальное позиционирование преобразовательного элемента в рабочем положении гарантируется также при относительно перемещении объекта. Кроме того, преобразовательный элемент посредством возвратного устройства по существу самостоятельно устанавливается в рабочее положение, что упрощает монтаж сенсорного устройства.
Предпочтительно, преобразовательный элемент является изгибно-упругим. Благодаря этому преобразовательный элемент или преобразовательное устройство может многократно применяться и на объектах с разными диаметрами и формами. Кроме того, упругость облегчает возврат в рабочее положение преобразовательного элемента и, тем самым, повышает его эксплуатационную надежность.
На преобразовательном устройстве может быть разъемно закреплено поддерживающее устройство для опоры сенсорного устройства на объект, а преобразовательное устройство может быть, по меньшей мере, частично окружено (охвачено) корпусом, причем поддерживающее устройство может иметь по меньшей мере одно зажимное устройство для разъемного крепления сенсорного устройства на объекте, выполненное с возможностью перевода в зажимное положение и включающее в себя по меньшей мере два зажимных элемента, а также по меньшей мере два зажимных ребра для опоры зажимного устройства на объект.
Поддерживающее устройство при монтаже сенсорного устройства закрепляется на объекте. Оно предотвращается относительное перемещение объекта и сенсорного устройства в параллельном продольной оси направлении. Разъемное закрепление преобразовательного устройства на поддерживающем устройстве упрощает монтаж преобразовательного устройства в том отношении, что преобразовательное устройство опирается на поддерживающее устройство, и за счет того, что сегментарно (участками) покрывающий объект преобразовательный элемент не перегружается. Прежде всего, отдельные детали сенсорного устройства могут монтироваться друг за другом. Кроме того, модульная конструкция сенсорного устройства из преобразовательного устройства и поддерживающего устройства делает возможным простую замену отдельных компонентов сенсорного устройства и, тем самым, повышает эксплуатационную надежность. Прежде всего, поддерживающие устройства, использование которых в решающей степени зависит от формы и размеров объекта, могут комбинироваться с разными преобразовательными устройствами, выбор которых, в свою очередь, зависит от подлежащей измерению величины и, возможно, свойств материалов объекта.
Корпус защищает сенсорное устройство от воздействий окружающей среды. Он частично охватывает преобразовательное устройство в том отношении, что по меньшей мере одна область преобразовательного устройства находится между двумя участками корпуса. Корпус имеет цельную или составную конструкцию и, прежде всего, по меньшей мере, частично выполнен вместе с поддерживающим устройством. Преобразовательное устройство, по меньшей мере, частично расположено между корпусом и объектом. Корпус служит для защиты от окружающей среды сенсорного устройства и, таким образом, его функциональных элементов. Благодаря тому, что преобразовательное устройство и корпус выполнены отдельно друг от друга, они могут особо простым образом монтироваться на объекте друг за другом.
Предпочтительно, корпус выполнен для охвата преобразовательного устройства и продольной оси в окружном направлении по меньшей мере на 180°, так что воображаемая, расположенная под прямым углом к продольной оси и пересекающая ее прямая пересекает корпус с двух сторон от продольной оси. Предпочтительно, корпус охватывает преобразовательное устройство полностью. Благодаря этому выполнению корпуса преобразовательное устройство особо надежно защищается от влияний окружающей среды.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения корпус имеет в направлении продольной оси большую протяженность, чем поддерживающее устройство. При этом корпус образован, по меньшей мере, не исключительно посредством поддерживающего устройства. Большая протяженность корпуса в направлении продольной оси делает возможным полный охват им преобразовательного элемента также в аксиальном относительно продольной оси направлении, причем корпус может прилегать на торцевых сторонах сенсорного устройства к объекту. За счет этой формы корпуса преобразовательное устройство особо хорошо изолировано от окружающей среды, и влияния окружающей среды минимизируются.
Предпочтительно, поддерживающее устройство имеет, по меньшей мере, частично охватывающее преобразовательное устройство крепежное устройство. Преобразовательное устройство поддерживается крепежным устройством, посредством формы которого преобразовательное устройство охватывается по меньшей мере на одном участке. Предпочтительно, крепежное устройство имеет U-образное поперечное сечение, и преобразовательное устройство разъемно закреплено на крепежном устройстве. Благодаря частичному охвату закрепление преобразующего устройства на крепежном устройстве он защищается механически особо эффективно. Кроме того, закрепление преобразовательного устройства на крепежном устройстве делает возможным снятие нагрузки с преобразовательного устройства, что продляет его срок службы.
Предпочтительно, корпус выполнен совместно с крепежным устройством поддерживающего устройства. При этом крепежное устройство граничит с окружающей средой и за счет своего двойного функционирования, в качестве детали корпуса и для опоры преобразовательного устройства, снижает затраты на монтаж корпуса и размер и/или число необходимых для этого других деталей.
Особо предпочтительно, посредством преобразовательного устройства и поддерживающего устройства, прежде всего крепежного устройства, образовано устройство направления преобразовательного устройства. Посредством него преобразовательное устройство и поддерживающее устройство, прежде всего крепежное устройство, являются перемещаемыми друг друга параллельно продольной оси и закрепляемыми. Кроме того, в одном предпочтительном варианте осуществления преобразовательное устройство и поддерживающее устройство являются перемещаемыми в другом направлении перпендикулярно продольной оси и закрепляемыми. Особо предпочтительно, устройство направления преобразовательного устройства имеет по меньшей мере один продольный паз с направляющим штифтом и/или винтом. За счет этого преобразовательное устройство устанавливается на поддерживающем устройстве в переменное положение. Оптимальное положение преобразовательного устройства, в котором его эксплуатационная надежность является наибольшей, может просто устанавливаться при монтаже преобразовательного устройства посредством устройства направления преобразовательного устройства. Прежде всего, преобразовательное устройство после закрепления поддерживающего устройства на объекте остается с возможностью изменяющегося позиционирования в аксиальном направлении.
Предпочтительно, внутри корпуса расположено теплоизоляционное изолирующее средство. Изолирующее средство состоит преимущественно из PVC (поливинилхлорида), стеклянных волокон или стеклянной ваты, минеральной ваты, алюминия, каучука или пены. За счет изолирующего средства ограничивается нагревание корпуса при повышенной температуре объекта, благодаря чему корпус подвергается меньшей нагрузке. Кроме того, преобразовательное устройство защищается изолирующим средством. За счет этого повышается эксплуатационная надежность сенсорного устройства.
Как указано выше, зажимное устройство может содержать по меньшей мере два зажимных элемента. Зажимные элементы прилегают непосредственно к объекту и, предпочтительно, приводят к соединению с силовым замыканием между объектом и зажимным устройством. За счет закрепления поддерживающего устройства на объекте монтаж сенсорного устройства является особо простым. Соединение с силовым замыканием допускает неразрушающее прикрепление сенсорного устройства и делает возможным надежное функционирование как сенсорного устройства, так и объекта. Сначала может монтироваться зажимное устройство, после чего затем могут монтироваться другие детали.
Предпочтительно, поддерживающее устройство имеет по меньшей мере два зажимных устройства, которые расположены на расстоянии друг от друга в аксиальном направлении относительно продольной оси. За счет этого сенсорное устройство является особо стабильно закрепляемым на объекте, и его функционирование является особо надежным.
Предпочтительно, первый зажимающий элемент расположен с возможностью поворота относительно второго зажимающего элемента. Таким образом, зажимное устройство является отделяемым от объекта без того, что зажимные элементы должны быть полностью отсоединены друг от друга. Поворот первого зажимного элемента относительно второго делает возможным особо простым монтаж, а также демонтаж сенсорного устройства. Предпочтительно, при этом ось поворота расположена параллельно продольной оси сенсорного устройства, чтобы сделать возможным наименьший минимальный угол поворота для демонтажа сенсорного устройства и, тем самым, минимизировать затраты труда.
Предпочтительно, зажимное устройство включает в себя фиксирующее относительно друг друга зажимные элементы после их перевода в зажимающее положение фиксирующее устройство. После достаточного поворота зажимных элементов относительно друг друга и вокруг объекта оно обеспечивает вхождение в зацепление относительно друг друга зажимных элементов, как только они находятся в зажимающем положении или примерно соответствующей зажимающему положению позиции. Вхождение в зацепление по меньшей мере предотвращает поворот в обратном направлении до приложения в определенной степени силы. За счет этого упрощается монтаж зажимного устройства на объекте.
Особо предпочтительно, зажимающее устройство факультативно или дополнительно включает в себя предварительно зажимающее зажимные элементы устройство предварительного зажима. За счет этого создается или обеспечивается зажимное положение посредством предварительного зажима зажимных элементов относительно друг друга. Предпочтительно, для этого служит винт, посредством которого зажимное устройство жестко устанавливается с самоторможением. Благодаря устройству предварительного зажима обеспечивается особо надежное позиционирование сенсорного устройства на объекте.
Как указано выше, зажимное устройство может содержать по меньшей мере два зажимных ребра для опоры зажимного устройства на объект. Зажимные ребра расположены на обращенных к объекту поверхностях зажимного устройства, и в зажимающем положении прилегают к объекту. Одновременно зажимные ребра являются единственными элементами зажимного устройства, которые контактируют с объектом. В зажимающем положении зажимные ребра имеют относительно всего поддерживающего устройства наименьшее расстояние до продольной центральной оси объекта или продольной оси. Предпочтительно, каждый зажимной элемент имеет точно два зажимных ребра. Они расположены соответственно в областях зажимного элемента, которые граничат в окружном направлении с другим зажимным элементом. Таким образом, в зажимающем положении два зажимных ребра находятся по соседству друг с другом и напротив двух других зажимных ребер, причем находящиеся по соседству зажимные ребра образованы разными зажимными элементами. За счет них возможно локально ограниченное приложение зажимным устройством силы к объекту при хорошей стабильности зажимания. Благодаря этому зажимное устройство позиционируется особо надежно и является нечувствительным к изменениям размера объекта.
Предпочтительно, зажимное устройство и крепежное устройство образуют направляющую крепежное устройство конструкцию, посредством которой они являются перемещаемыми друг друга параллельно продольной оси и закрепляемыми. Прежде всего, они дополнительно являются перемещаемыми поперек продольной оси. Предпочтительно, направляющая крепежная структура выполнена посредством продольного паза, а также направляющего штифта и/или винта. Перемещаемость зажимного устройства относительно крепежного устройства облегчает монтаж сенсорного устройства в том отношении, что зажимное устройство может монтироваться на объекте со значительным допуском в аксиальном относительно продольной оси направлении без того, что из-за этого является зависимым точное положение преобразовательного элемента. За счет этого монтаж происходит особо быстро и с использованием локально оптимального участка поверхности объекта.
Предпочтительно, сенсорное устройство имеет по меньшей мере одно намагничивающее устройство для создания статического или квазистатического магнитного поля. Под квазистатическим магнитным полем понимается магнитное поле, которое в расчетах по сравнению с создаваемым посредством проводникового элемента, к которому при эксплуатации подключается источник переменного тока, высокочастотного магнитного поля может рассматриваться в качестве статического. Прежде всего, квазистатическое магнитное поле изменяется с частотной <200 Гц, предпочтительно <10 Гц. Так, например, в качестве статических могут рассматриваться созданные электромагнитно магнитные поля. За счет намагничивающего устройства можно при взаимодействии с проводниковым элементом создавать в объекте ультразвуковые волны. Предпочтительно, намагничивающее устройство расположено на поддерживающем (несущем) элементе или на корпусе. Факультативно, намагничивающее устройство расположено на преобразовательном устройстве. За счет интегрированного создания магнитного поля функционирование сенсорного устройства по сравнению с сенсорными устройствами с использованием прикладываемого извне магнитного поля является особо надежным.
Предпочтительно, намагничивающее устройство разъемно закреплено на поддерживающем устройстве, прежде всего, посредством по меньшей мере одного зажимного устройства. Закрепление намагничивающего устройства на поддерживающем устройстве делает возможной особо простую и модульную конструкцию сенсорного устройства и, тем самым, более простой монтаж. Стабильность является наиболее возможной за счет размещения намагничивающего устройства непосредственно на поддерживающем устройстве. Закрепление происходит посредством зажимного соединение, которое посредством эластичной детали осуществляется или в виде части поддерживающего устройства или в виде части намагничивающего устройства. Прежде всего, намагничивающее устройство имеет по меньшей мере два противолежащих эластичных участка, которые в смонтированном состоянии намагничивающего устройства охватывают жесткий элемент поддерживающего устройства. При этом зажимное соединение создается чисто путем надвигания намагничивающего устройства в радиальном направлении на жесткий элемент. За счет зажимного соединения намагничивающее устройство выполнено с возможностью особо простого присоединения и отсоединения, благодаря чему упрощаются как монтаж, так и демонтаж сенсорного устройства.
Особо предпочтительно, намагничивающее устройство имеет по меньшей мере один магнит. Он является или постоянным магнитом или электромагнитом. Прежде всего, намагничивающее устройство имеет два расположенных на расстоянии друг от друга в параллельном продольной оси направлении магнита. За счет этих магнитов возможно особо надежное в эксплуатации создание магнитного поля. Посредством нескольких расположенных на расстоянии друг от друга в аксиальном направлении магнитов сенсорное устройство обладает особо большими функциональными возможностями, которые являются особо надежно используемыми благодаря такой конструкции.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения посредством магнита и держателя магнита намагничивающего устройства образована направляющая конструкция магнита. За счет нее магнит и держатель магнита являются перемещаемыми друг друга параллельно продольной оси и с возможностью их закрепления. Таким образом, магнит может устанавливаться относительно преобразовательного устройства оптимально и поштучно независимо от положения поддерживающего устройства.
Предпочтительно, на зажимном устройстве расположены по меньшей мере два, прежде всего по меньшей мере четыре, расположенных относительно продольной оси на расстоянии друг от друга в окружном направлении намагничивающих устройства. При этом несколько намагничивающих устройств в смонтированном состоянии имеют по существу одинаковое расстояние от поверхности объекта. Преобразовательный элемент расположен между намагничивающими устройствами и объектом. Несколько намагничивающих устройства делают возможным образование в значительной мере гомогенного магнитного поля в перекрытой преобразующим элементом области поверхности объекта. Прежде всего, за счет этого возможно особо надежное создание в объекте звуковых волн.
Как указано выше, в соответствии с изобретением возвратное устройство имеет энергоаккумулятор. Особо предпочтительно, энергоаккумулятор имеет по меньшей мере одну пружину или эластичный синтетический материал и, прежде всего, расположен на преобразовательном устройстве. За счет этого передаваемая передаточным элементом сила в значительной мере является пропорциональной отклонению возвратного устройства, что делает функцию возврата особо надежной. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения передаточный элемент и энергоаккумулятор выполнены монолитно. Энергоаккумулятор служит обеспечению требуемой для установки и возврата в исходное положение преобразовательного элемента силы. Итак, за счет него повышается эксплуатационная надежность сенсорного устройства. Тем самым особо надежно достигается установка в исходное положение преобразовательного элемента.
Предпочтительно, преобразовательное устройство включает в себя закрепляемое с помощью зажимного соединения преобразовательный элемент подключающее устройство. За счет подключения с помощью зажимного соединения преобразовательного элемента он может неразрушающим образом закрепляться на соединительном устройстве. Особо предпочтительно, подключающее устройство служит закреплению энергоаккумулятора и, предпочтительно, частично охватывается крепежным устройством. За счет зажимного соединения проводниковый элемент может особо надежно подключаться к источнику тока.
Предпочтительно, соединительное устройство имеет область заливки. Внутри нее проводниковый элемент по меньшей мере одним концевым участком расположен на передающей его сигнал другой проводящей детали. Контактный участок проводникового элемента и другой детали после их соединения заливаются, прежде всего, синтетическим материалом, посредством которого проводящие участки полностью изолируются от окружающей среды. Прежде всего, через область заливки полость, внутри которой находится концевой участок проводникового элемента или контактный участок, заливается затвердевающим материалом. Таким образом, особо эффективно предотвращаются проникновение влаги и других влияний окружающей среды и их контакт с проводниковым элементом и контактным участком. За счет этого обеспечивается долговечность соединения и повышается эксплуатационная надежность сенсорного устройства.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения сенсорное устройство имеет по меньшей мере два находящихся на расстоянии друг от друга в параллельном продольной оси направлении преобразовательных устройства. Прежде всего, с каждым преобразовательным устройством соотнесены несколько расположенных на расстоянии друг от друга в окружном направлении магнитов. За счет нескольких преобразовательных устройств расширяются функциональные возможности сенсорного устройства, и монтаж облегчается в том отношении, что каждое преобразовательное устройство в зависимости от измерительной конструкции выполняет только одну функцию, благодаря чему является менее нагруженным, и при появлении дефектов может заменяться отдельно.
Предпочтительно, передаточный элемент расположен на преобразовательном устройстве так, что к преобразовательному элементу прикладывается сила по существу в тангенциальном направлении. При этом передаточный элемент опирается, прежде всего, на соединительное устройство. За счет действия силы в одном из главных направлений протяженности преобразовательного элемента он подвергается минимальному повреждению посредством действующей силы, которая является растягивающей силой. Это, в свою очередь, делает возможным большой срок функционирования преобразовательного устройства и надежное позиционирование преобразовательного устройства в рабочем положении.
Особо предпочтительно, передаточный элемент выполнен с возможностью поворота вокруг оси поворота, которая расположена параллельно продольной оси. Благодаря этому сила от энергоаккумулятора особо просто передается на преобразовательный элемент. Энергоаккумулятор может прикладывать свою силу к передаточному элементу из разных направлений и, прежде всего, действовать на него в радиальном относительно продольной оси направлении. За счет возможного поворота передаточного элемента он может оптимально преобразовывать эту силу и, тем самым, повышать надежность возвратного устройства.
Особо предпочтительно, передаточный элемент в рабочем положении преобразовательного элемента расположен на преобразовательном элементе по меньшей мере в двух соединительных областях, которые расположены на расстоянии друг от друга в параллельном продольной оси направлении. За счет передачи силы к нескольким соединительным областям преобразовательного элемента обеспечивается гомогенное давление на поверхность и, тем самым, расстояние между преобразовательным элементом и объектом. За счет этого варианта выполнения предотвращается опасность одностороннего приподнимания преобразовательного элемента от объекта, которая существует при наличии лишь одной соединительной области. Благодаря этому обеспечивается повышенная эксплуатационная надежность.
Предпочтительно, преобразовательный элемент в соединительных областях имеет сцепные петли. В эти сцепные петли в рабочем положении входят с зацеплением крюки, стержни или тому подобные элементы преобразовательного элемента и воздействуют силой на преобразовательный элемент. За счет выполнения петель в виде точек приложения силы, преобразовательное устройство и, тем самым, сенсорное устройство являются особо просто монтируемыми, так как петли должны всего лишь надеваться на область передаточного элемента.
Предпочтительно, преобразовательный элемент выполнен в виде гибкой платы из синтетического материала с проводниковым элементом. Это вид выполнения делает возможным особо гомогенное перекрывание объекта в рабочем положении. Предпочтительно, плата из синтетического материала состоит преимущественно из полиимида. Высокая теплостойкость, а также в значительной степени постоянная в широком температурном диапазоне эластичность обеспечивают высокую эксплуатационную надежность сенсорного устройства независимо от температур окружающей среды и объекта. Использование платы из синтетического материала делает возможным множество разных конфигураций по меньшей одного проводникового элемента. Предпочтительно, он расположен на плате из синтетического материала в форме меандра или по всей поверхности, прежде всего друг над другом, расположены несколько проводниковых элементов.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения преобразовательный элемент в рабочем положении простирается в тангенциальном направлении по меньшей мере на 45°, прежде всего по меньшей мере на 90°, вокруг продольной оси. С этой минимальной степенью перекрывания объекта в его окружном направлении для сенсорного устройства реализуется особо высокая эксплуатационная надежность.
Другие подробности и преимущества изобретения можно увидеть из описанных ниже, представленных схематически примеров осуществления. Показано на:
Фиг. 1 - преобразовательное устройство в обзорном представлении,
Фиг. 2 - преобразовательное устройство в обзорном представлении из противоположной относительно фиг. 1 перспективы,
Фиг. 3 - поддерживающее устройство с зажимным устройством в зажимающем положении в обзорном представлении,
Фиг. 4 - поддерживающее устройство с зажимным устройством в не зажимающем положении в обзорном представлении,
Фиг. 5 - поддерживающее устройство с двумя преобразовательными устройствами соответственно в смонтированном состоянии в обзорном представлении,
Фиг. 6 - намагничивающее устройства в обзорном представлении,
Фиг. 7 - поддерживающее устройство с двумя преобразовательными устройствами и тремя намагничивающими устройствами соответственно в смонтированном состоянии в обзорном представлении,
Фиг. 8 - поддерживающее устройство с двумя преобразовательными устройствами и пятью намагничивающими устройствами соответственно в смонтированном состоянии в обзорном представлении,
Фиг. 9 - сенсорное устройство согласно изобретению в корпусе в обзорном представлении.
Описанные ниже признаки примеров осуществления согласно изобретению могут быть предметом изобретения по одному или в иных, чем показано или описано комбинациях, но всегда, по меньшей мере, в комбинации с признаками п. 1 форму изобретения или признаками п. 2 формулы изобретения. Если это имеет смысл, функционально одинаково действующие детали оснащены одинаковыми ссылочными обозначениями.
На фиг. 1 и фиг. 2 показано преобразовательное устройство 4 с гибким преобразовательным элементом 6. Преобразовательный элемент 6 имеет электропроводящий проводниковый элемент и выполнен с возможностью перевода в показанное рабочее положение для сегментарного покрытия объекта. На нем вокруг продольной оси 10 расположен преобразовательный элемент 6. Преобразовательное устройство 4 имеет возвратное устройство 12 с передаточным элементом 14, а также энергоаккумулятор 44, посредством которого преобразовательное устройство 6 устанавливается и/или возвращается в рабочее положение.
Преобразовательное устройство 4 включает в себя соединительное устройство 46, посредством которого с зажимом закреплен преобразовательный элемент 6. Возвратное устройство 12 опирается на соединительное устройство 46. Передаточный элемент 14 прикладывает к преобразовательному элементу 6 силу по существу в тангенциальном направлении 15 (ср. фиг. 2). Для этого передаточный элемент 14 установлен с возможностью поворота вокруг расположенной параллельно продольной оси 10 оси 48 поворота. Внутри области 47 заливки проводниковый элемент соединяется с передающим возможный сигнал элементом, который затем оканчивается на присоединяющем преобразовательное устройство соединительном элементе 49. При этом внутреннее пространство области 47 заливки заливается синтетическим материалом.
Преобразовательный элемент 6 имеет находящиеся на расстоянии друг от друга в параллельном направлению продольной оси 10 направлении соединительные области 50, в которых преобразовательный элемент 6 образует сцепные петли 52. В показанном рабочем положении преобразовательный элемент 6 простирается в тангенциальном направлении по меньшей мере на 270° вокруг продольной оси 10 сенсорного устройства 2.
На фиг. 3 показано выполненное с возможностью разъемного закрепления на преобразовательном устройстве 4 поддерживающее устройство для опоры сенсорного устройства 2 на объект. Кроме того, на фиг. 9 показан охватывающий преобразовательное устройство 4 и поддерживающее устройство 16 корпус 18. Корпус 18 имеет в направлении продольной оси 10 большую протяженность, чем поддерживающее устройство 16, внутри корпуса 18 расположено теплоизоляционное изолирующее средство.
Поддерживающее устройство 16 (ср. фиг. 3, 4 и 5) имеет, по меньшей мере, частично охватывающее преобразовательное устройство 4 крепежное устройство 20, которое служит опорой для части соединительного устройства 46. Корпус 18 выполнен совместно с крепежным устройством 20 (ср. фиг. 9). Посредством преобразовательных устройств 4 и крепежного устройства 20 выполнены направляющие конструкции преобразовательного элемента, за счет которых преобразовательные устройства 4 являются перемещаемыми крепежного устройства 20 параллельно продольной оси 10 и закрепляемыми. Из крепежного устройства 20 выходит пластмассовый защитный рукав 51, который содержит и защищает от влияний окружающей среды соединительные элементы 49, которые подключены к соединительным устройствам 46.
Поддерживающее устройство 16 имеет два зажимных устройства 24 для разъемного закрепления на объекте (ср. фиг. 5) сенсорного устройства 2. На фиг. 3 зажимное устройство 24 показано в его зажимном положении, на фиг. 4 показано зажимное устройство 24 в его открытом положении.
Зажимные устройства 24 состоят из двух зажимных элементов 26. Оба зажимных элемента 26, которые образуют соответственно зажимное устройство 24, расположены с возможностью поворота относительно друг друга. Зажимное устройство 24 включает в себя фиксирующее зажимные элементы 26 после их перевода в зажимное положение фиксирующее устройство 28. Дополнительно зажимное устройство 24 включает в себя устройство 30 предварительного зажима, которое имеет зажимной винт, который закрепляет зажимные элементы 26 в тангенциальном относительно продольной оси 10 направлении. Каждый зажимной элемент 26 имеет два зажимных ребра 32 для опоры зажимного устройства 24 на объект.
Посредством зажимного устройства 24 и крепежного устройства 20 образована направляющая крепежное устройство конструкция 34. За счет нее зажимные устройства 24 являются перемещаемыми крепежного устройства 20 параллельно продольной оси 10 и закрепляемыми.
На фиг. 6 показано намагничивающее устройство 36 для создания статического или квазистатического магнитного поля. Намагничивающее устройство 36 выполнено с возможностью закрепления посредством двух зажимных устройств 38 на поддерживающем устройстве 16 (ср. фиг. 7). Для закрепления намагничивающее устройство 36 перемещается в радиальном направлении к поддерживающему устройству 16. Во время перемещения два эластичных бортика 35 сначала автоматически отходят от зажимного ребра 33 на каждом зажимном устройстве 24 и, в конце концов, перемещаются в зажимное положение, освобождение намагничивающего устройства 36 из которого возможно лишь со значительной затратой силы, посредством которой бортики 35 перемещаются друг от друга.
Намагничивающее устройство 36 имеет два магнита 39, которые расположены на расстоянии друг от друга в параллельном продольной оси 10 направлении. Оба магнита 39 закреплены на держателе 40 магнитов. Два магнита 39 и держатель 40 магнита образуют направляющее устройство 42 магнита. Оно включает в себя простирающийся параллельно продольной оси 10 продольный паз, а также крепежный винт. За счет этого магниты 39 являются перемещаемыми держателя 40 магнита в параллельном продольной оси 10 направлении и закрепляемыми. На фиг. 8 показаны пять располагающихся на расстоянии друг от друга в окружном направлении относительно продольной оси 10 намагничивающих устройств 38, которые расположены с охватом объекта на зажимном устройстве 24.
1. Сенсорное устройство (2) для монтажа на пронизываемом средой объекте, прежде всего на трубопроводе, включающее в себя по меньшей мере одно преобразовательное устройство (4) по меньшей мере с одним гибким преобразовательным элементом (6), имеющим по меньшей мере один электропроводящий проводниковый элемент и для сегментарного покрытия объекта переводимым в рабочее положение, в котором он по меньшей мере частично расположен вокруг продольной оси (10) объекта и плотно прилегает к поверхности объекта, отличающееся тем, что преобразовательное устройство (4) имеет возвратное устройство (12), имеющее энергоаккумулятор (44) и по меньшей мере один расположенный на преобразовательном элементе (6) передаточный элемент (14), причем возвратное устройство (12) предусмотрено для установки и/или возврата преобразовательного элемента (6) в рабочее положение при изменениях диаметра объекта в смонтированном состоянии сенсорного устройства (2).
2. Сенсорное устройство по п. 1, отличающееся тем, что на преобразовательном устройстве (4) разъемно закреплено поддерживающее устройство (16) для опоры сенсорного устройства (2) на объект, а преобразовательное устройство (4) по меньшей мере частично окружено корпусом (18), причем поддерживающее устройство (16) имеет по меньшей мере одно зажимное устройство (24) для разъемного крепления сенсорного устройства (2) на объекте, выполненное с возможностью перевода в зажимное положение и включающее в себя по меньшей мере два зажимных элемента (26), а также по меньшей мере два зажимных ребра (32) для опоры зажимного устройства (24) на объект.
3. Сенсорное устройство (2) по п. 2, отличающееся тем, что корпус (18) выполнен для охвата преобразовательного устройства (4) и продольной оси (10) в окружном направлении по меньшей мере на 180°.
4. Сенсорное устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что корпус (18) в направлении продольной оси (10) имеет большую протяженность, чем поддерживающее устройство (16).
5. Сенсорное устройство по одному из пп. 2-4, отличающееся тем, что поддерживающее устройство (16) имеет по меньшей мере частично охватывающее преобразовательное устройство (4) крепежное устройство (20).
6. Сенсорное устройство по п. 5, отличающееся тем, что корпус (18) выполнен совместно с крепежным устройством (20) поддерживающего устройства (16).
7. Сенсорное устройство по п. 5 или 6, отличающееся тем, что посредством преобразовательного устройства (4) и поддерживающего устройства (16), прежде всего крепежного устройства (20), образована направляющая конструкция (22) преобразовательного устройства так, что они являются перемещаемыми относительно друг друга параллельно продольной оси (10) и закрепляемыми.
8. Сенсорное устройство по одному из пп. 2-7, отличающееся тем, что внутри корпуса (18) расположено теплоизоляционное изолирующее средство.
9. Сенсорное устройство по одному из пп. 2-8, отличающееся тем, что первый зажимной элемент (26) расположен относительно второго зажимного элемента (26) с возможностью поворота.
10. Сенсорное устройство по п. 9, отличающееся тем, что зажимное устройство (24) включает в себя фиксирующее относительно друг друга зажимные элементы (26) после их перевода в зажимающее положение фиксирующее устройство (28) и, прежде всего, предварительно зажимающее зажимные элементы (26) устройство (30) предварительного зажима.
11. Сенсорное устройство по одному из пп. 5-10, отличающееся тем, что посредством зажимного устройства (24) и крепежного устройства (20) образована направляющая конструкция (34) крепежного устройства так, что они являются перемещаемыми относительно друг друга параллельно продольной оси (10) и закрепляемыми.
12. Сенсорное устройство по одному из пп. 1-11, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере одно намагничивающее устройство (36) для создания статического или квазистатического магнитного поля.
13. Сенсорное устройство по п. 12, отличающееся тем, что намагничивающее устройство (36) разъемно закреплено на поддерживающем устройстве (16), прежде всего, посредством по меньшей мере одного зажимного соединения (38).
14. Сенсорное устройство по п. 12 или 13, отличающееся тем, что намагничивающее устройство (36) имеет по меньшей мере один, прежде всего по меньшей мере два расположенных на расстоянии друг от друга в параллельном продольной оси (10) направлении магнита (39).
15. Сенсорное устройство по п. 14, отличающееся тем, что посредством магнита (39) и держателя (40) магнита намагничивающего устройства (36) образована направляющая конструкция (42) магнита так, что они являются перемещаемыми параллельно продольной оси (10) и закрепляемыми.
16. Сенсорное устройство по одному из пп. 12-15, отличающееся тем, что на зажимном устройстве (24) расположены по меньшей мере два, прежде всего по меньшей мере четыре, находящихся на расстоянии друг от друга в окружном направлении относительно продольной оси (10) намагничивающих устройства (36).
17. Сенсорное устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что преобразовательное устройство (4) включает в себя закрепляющее с зажимом преобразующий элемент (6) соединительное устройство (46).
18. Сенсорное устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере два расположенных на расстоянии друг от друга в параллельном продольной оси (10) направлении преобразовательных устройства (4).
19. Сенсорное устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что передаточный элемент (14) расположен на преобразовательном устройстве (4) с приложением силы по существу в тангенциальном направлении к преобразовательному элементу (6).
20. Сенсорное устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что передаточный элемент (14) расположен с возможностью поворота вокруг расположенной параллельно продольной оси (10) оси (48) поворота.
21. Сенсорное устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что передаточный элемент (14) в рабочем положении преобразовательного элемента (6) расположен на преобразовательном элементе (6) по меньшей мере в двух расположенных на расстоянии друг от друга в параллельном продольной оси (10) направлении соединительных областях (50).
22. Сенсорное устройство по п. 21, отличающееся тем, что преобразовательный элемент (6) выполнен с образованием сцепных петель (52) в соединительных областях (50).
23. Сенсорное устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что преобразовательный элемент (6) выполнен в виде гибкой платы из синтетического материала с проводниковым элементом (8).
24. Сенсорное устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что преобразовательный элемент (6) в рабочем положении расположен с прохождением вокруг продольной оси (10) в тангенциальном направлении по меньшей мере на 45°, прежде всего по меньшей мере на 90°.
