專利名稱：管接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管接頭，具體來說，涉及具有螺栓緊固的接合部的那種帶法蘭的管接頭。
帶凸緣的管接頭由于其可提供工藝管路系統(tǒng)各部彼此固定的相對較簡單的方式，因而在制造設(shè)備(如化工設(shè)備)上是常見的。
在控制制造和/或分配過程中，對工藝管子中的工藝條件的監(jiān)視可能是極其重要的。因此，可以將傳感器裝在工藝管路系統(tǒng)上，以便能夠在現(xiàn)場進(jìn)行流體的測試和測量。
常見的傳感器是壓差(即“ΔP”)傳感器，這種傳感器用于測量可能涉及到包括粘度及流動速率的多種流體性質(zhì)的壓差。
壓差流動測量(DPFM)的工藝管子介質(zhì)監(jiān)測的當(dāng)前采用的方法包括1)從兩個螺紋擰緊的或焊接的配件懸掛所有必需的閥門和/或歧管及工藝介質(zhì)監(jiān)視裝置，它們固定在稱為“孔板法蘭”的傳統(tǒng)法蘭的圓周上。這些法蘭圍繞傳統(tǒng)的孔板和墊圈用螺栓固定在一起，從而形成壓差。
2)使用(通常稱為脈沖管線的)管子或?qū)Ч芤员銓蓚€螺紋擰緊的或焊接的配件連接于閥門和/或歧管組件，所述組件與孔板法蘭和管路系統(tǒng)離開一些距離設(shè)置。
3)切割成主工藝管子并制造傳統(tǒng)的“帶法蘭的T形管(FlangedPipe Tee’s)”。當(dāng)使用管子和配件或其它的帶法蘭的接頭連接工藝介質(zhì)監(jiān)視裝置時，帶法蘭的閥門或歧管被連接于T形管的腿部。
裝有ΔP傳感器的典型的現(xiàn)有技術(shù)的DPFM組件在附圖2中表示，在部分阻塞部的任一側(cè)對工藝管路中的流體取樣，在此例中，部分阻塞部是位于工藝管路法蘭之間的孔板。傳感器受到一種“雙阻雙泄(double block and double bleed)”(DBB)閥門組件，這種組件主要是一種安全裝置，但它也具有在帶法蘭接頭、傳感器和相關(guān)管路系統(tǒng)的維修中的其它用途。
現(xiàn)有技術(shù)的DPFM組件的缺點(diǎn)包括1)在孔板法蘭中的兩個螺紋擰緊的或焊接的配件上重量過大。由于彎矩、振動和/或腐蝕，這種接頭可能發(fā)生故障。
2)低的空間效率。
3)典型的DPFM組件包括大量的管子、短接管、配件和閥門，所有這些都需要進(jìn)行密封。另外，由于壓差測量十分復(fù)雜，需要大量接頭來構(gòu)成組件，因而增大了向大氣的工藝泄漏的危險。如果在任何密封中存在泄漏，那么，工藝流體就可能逸至大氣中，這可能對附近人員造成傷害，有害于環(huán)境并造成浪費(fèi)。
4)由于存在大量暴露的管子和配件，組件易于受到撞擊而被損壞。另外，工程技術(shù)人員或操作者在工作或保養(yǎng)設(shè)備時有時將放水管用作“臺階”。由于除了第一放水管從法蘭伸出處的短接管以外，組件基本上未被支承，極易受到彎曲和/或剪切負(fù)荷的影響，對此在設(shè)計時未作考慮。
5)接頭特別是工藝管子和第一阻流閥之間的接頭的故障，在工藝介質(zhì)是沸騰酸的情形中，可能造成災(zāi)難性事故。
6)管子、配件和傳感器遠(yuǎn)離工藝管子安裝，這會形成“單流管(deadleg)”，也就是說，在工藝管子和傳感器之間的流體量是停滯的。這會引起一系列問題，例如，泄放DBB組件會不必要地浪費(fèi)大量工藝流體；傳感器處的流體狀態(tài)如溫度可能會與工藝管子本身中的不同；以及放水管和配件可能受到污染。另外，由于“脈沖線(impulse lines)”的長度及操作技巧的質(zhì)量，從這種裝置讀取的讀數(shù)精度可能降低。
7)DPFM組件需要在現(xiàn)場組裝，這是由于作為定貨，它不能預(yù)制后運(yùn)輸。
8)組件的安裝成本高且費(fèi)時，原因如下a)安裝調(diào)試復(fù)雜，涉及大量零件，需要專門的工程技術(shù)人員安裝調(diào)試組件；
b)隨同閥門和/或歧管組件引起的附加支持工作增加了復(fù)雜性；c)隨同閥門/歧管及工藝介質(zhì)監(jiān)測裝置，安裝附加管和管路系統(tǒng)及配件需要勞動強(qiáng)度大的組裝工藝；以及d)組裝“二重交錯凸緣(Flange Tee’s)”及其互聯(lián)饋送系統(tǒng)需要制造過程。
因此，本發(fā)明的目的是提出對上述一個或多個問題的解決方案。具體來說，本發(fā)明的目的是提供一種管子連接組件，它更安全、更可靠，以及一種成本效益高的將工藝介質(zhì)監(jiān)視裝置固定在工藝管路系統(tǒng)上的方法。
因此，本發(fā)明的第一方面提供一種管接頭法蘭，包括一個中心孔并具有用于接納閥門的第一和第二孔口及多條通道，其中一條放泄通道將第一孔口連接于中心孔，一條饋送通道將第一孔口直接或間接地連接于第二孔口；并且其中第二孔口直接或間接地連接于法蘭的外部。
本發(fā)明的管子連接法蘭還可包括一個第三孔口，通過一個或多個饋送通道與第一孔口直接或間接地連接。
上述的間接連接可包括一個或多個設(shè)在管子法蘭內(nèi)的通道。
第三孔口可適于接納一個管路上的閥門(in-line valve)，該閥門可連接于一通氣管。
或者，管子連接法蘭可設(shè)有一個第四孔口，適于接納一管接頭和一條使第三孔口連接于第四孔口的饋送通道。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，管子連接法蘭的孔口適于接納明桿閥。但是，孔口也可適于接納在管路上的閥門。
本發(fā)明最好用于接納傳感器，傳感器直接或間接連接于管子連接法蘭的一個孔口。傳感器可以直接連接于管子連接法蘭，也可借助橋接構(gòu)件間接連接。
另外，橋接構(gòu)件可包括一個或多個孔口及用于接納閥門或空置(blanks)的通道。
橋接構(gòu)件可以用任何適當(dāng)材料制造，不過，金屬是最優(yōu)選的材料。橋接構(gòu)件可被制造得適于接納工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)傳感器。因此，最優(yōu)選的是將工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基底面(industry standard footprint)結(jié)合在橋接構(gòu)件的設(shè)計中。
管子連接法蘭最好具有一個或多個通孔，以便使相鄰的法蘭可彼此連接起來。通孔最好用于接納螺栓。
這種法蘭可以用任何適當(dāng)?shù)牟牧现圃?，不過，金屬特別是鋼和不銹鋼適于應(yīng)用在特定的環(huán)境中。
這種法蘭可以同工藝管子整體形成或者可以包括環(huán)套構(gòu)件。當(dāng)環(huán)套構(gòu)件設(shè)有法蘭時，環(huán)套構(gòu)件最好適于與工藝管子可滑動地接合。當(dāng)法蘭包括環(huán)套構(gòu)件時，環(huán)套構(gòu)件最好適于焊接在工藝管子的端部上。
本發(fā)明的管子連接法蘭可用于在工藝管子上提供堵塞和放泄出口。在設(shè)有第三孔口的情形中，本發(fā)明的管子連接法蘭可在工藝管子上提供雙堵塞和放泄出口。可以設(shè)想將按照本發(fā)明的兩個管子連接法蘭一起使用而與工藝管子整體地提供DPFM組件。
一傳感器最好橫過使用按照本發(fā)明的一對管子連接法蘭構(gòu)成的DPFM組件裝配。該傳感器最好借助一橋接構(gòu)件或接口堵件(interfaceblock)裝在DPFM組件上。橋接構(gòu)件內(nèi)最好具有一條或多條通道，所述通道將管子連接法蘭的出口通道連接于傳感器的進(jìn)口。
在設(shè)有傳感器時，傳感器可以是壓力傳感器或壓差傳感器。所有接頭和/或接口最好用墊圈密封。
按照本發(fā)明的第二方面，提供一種管接頭，所述管接頭由兩個用螺栓固定起來的管子法蘭、明桿式閥、一個連接“橋”、一個孔板和管子墊圈或環(huán)構(gòu)成，使工藝介質(zhì)監(jiān)視裝置可直接安裝在工藝管路系統(tǒng)上。
管子法蘭可裝有明桿式閥。一個連接橋最好直接固定在法蘭的圓周上，它可以從兩個法蘭中的每個法蘭提供獨(dú)立的工藝介質(zhì)饋送。連接橋也便于工藝介質(zhì)監(jiān)視裝置的直接固定。
對于傳統(tǒng)的管子法蘭接頭構(gòu)造來說，管子連接組件最好用金屬及適當(dāng)?shù)膲|圈材料(如金屬、石墨或壓縮纖維)制成。在本發(fā)明的最優(yōu)選實(shí)施例中，連接組件適應(yīng)于閥門、歧管、法蘭和管路系統(tǒng)的任何必要的標(biāo)準(zhǔn)(codes)。
本發(fā)明的管接頭能夠以成套用具形式供應(yīng)。這種成套用具包括一個或多個管接頭、一個或多個孔板及可選用的傳感器。隨成套用具提供的傳感器可以是壓差傳感器。
在本發(fā)明以成套用具形式提供的情形中，最好是預(yù)先組裝及壓力測試的。
現(xiàn)在對照以下附圖僅以舉例方式描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。


圖1是帶法蘭的管接頭的橫剖圖；圖2是橫過帶法蘭管接頭固定的現(xiàn)有技術(shù)的壓差表配置的立體圖；圖3a是按照本發(fā)明的管接頭的側(cè)視圖；圖3b是按照本發(fā)明的管接頭的端視圖；圖4是沿圖3a中X-X線的剖面圖；圖5是沿圖3a中X-X線的另一剖面圖；圖6是沿圖3b中Y-Y線的剖面圖。
現(xiàn)在參閱圖1，在圖示的用螺栓固定起來的管接頭12中，一對相鄰的管子14借助螺栓18彼此固定，所述螺栓穿過位于管端的法蘭16上的通孔。在法蘭16之間夾緊著一個孔板20。孔板20上的孔22沿箭頭A所示的管子14內(nèi)流體的流動方向是錐形的。當(dāng)流體通過管子14流動時，受到孔板20的限制。因此，在孔板20上游有一流體壓力增加區(qū)域B，相反，在孔板20下游有一流體壓力減小區(qū)域C。
壓差“ΔP”傳感器可橫過孔板20裝配以比較孔板20上、下游流體壓力；從而確定流體的流動特性。
圖2表示橫過孔板20安裝ΔP傳感器的方法，如上面詳述的那樣，一對相鄰的工藝管子14被連接起來。
每個管子法蘭16經(jīng)過鉆削和攻螺紋，以便接納一個螺紋或焊接短接管22。ΔP表示組件10受到一個“雙阻泄(double block and bleed)”閥門組件的保護(hù)，使傳感器24一方面能夠被選擇與工藝管子14隔絕，另一方面，在需要時使連接管路系統(tǒng)可被“放泄“。
因此，放泄管26裝配有一個“主阻塞(primary block)”閥門28，該閥門使組件10與工藝管子14隔絕。然后，放泄管26通向一個接口堵件30，該接口堵件內(nèi)裝有一個“副阻塞(secondary block)”閥門32。在主、副阻塞閥門28和32之間設(shè)有一個通氣管34，一“通氣(vent)”閥門36裝在通氣管中。
當(dāng)主、副阻塞閥門28和32打開且通氣閥門36關(guān)閉時，傳感器24能夠測出孔板20任一側(cè)的工藝管子14內(nèi)的壓力。在使用后，主、副阻塞閥門28和32可被關(guān)閉，并將通氣閥門36打開以排泄放泄管26。
另外，當(dāng)副阻塞閥門32關(guān)閉時，可取下傳感器24以便維護(hù)、清洗和更換。
現(xiàn)在參閱圖3a和3b，管接頭10包括兩個用螺栓固定起來的管子法蘭16，一連接橋30直接固定在兩個法蘭16的圓周上。兩個法蘭可圍繞一傳統(tǒng)的孔板20和法蘭墊圈用螺栓18固定起來。連接橋30便于工藝介質(zhì)監(jiān)視裝置24的直接固定，并可設(shè)有附加的孔口和/或閥門。
連接橋30也可以將兩個獨(dú)立的工藝介質(zhì)饋送至工藝介質(zhì)監(jiān)視裝置24。連接橋30在孔板20需要更換時可允許法蘭16的側(cè)向移動。無需拆除整個管接頭10就可以分開兩個法蘭16。
如圖3b所示，明桿閥門28，32和36也可以固定在每個管子法蘭16的圓周上。這些閥門可被布置成提供所需的工藝介質(zhì)控制功能。如果需要，連接橋30也能便于設(shè)置附加的明桿閥門和/或孔口。
在圖3a和3b中表示一個按照本發(fā)明的ΔP傳感器組件10，“雙阻泄”閥門組件是與工藝管子法蘭16整體形成的。ΔP傳感器24連接于一個接口堵件30，該接口堵件直接用螺栓固定在工藝管子14的法蘭16的機(jī)加工“平部(flat)”38上。除了用于安裝一個通氣管34的裝置(未畫出)外，每個法蘭16包括一個主閥門28、副閥門32和放泄閥門36。組件10的操作與傳統(tǒng)的組件相同，也就是說，為了正常操作，打開主阻塞閥門28和副阻塞閥門32并關(guān)閉通氣閥門36；或者，為了放泄組件10，關(guān)閉主阻塞閥門28而打開副阻塞閥門32和通氣閥門36。
圖4表示本發(fā)明的法蘭16的剖面。法蘭16具有一個中心孔42，工藝流體通過該中心孔流動；以及用于彼此連接相鄰法蘭16的螺栓孔40。
放泄通道26通至主阻塞閥座44，該閥座適于接納一個使工藝流體與傳感器(未畫出)隔絕的明桿閥(為圖面清楚而未畫出)。第一饋送通道46從主阻塞閥座44通至一個副阻塞閥座48，該閥座適于接納一個明桿閥。第二饋送通道50從副阻塞閥座48通至一孔口51。連接橋和傳感器(未畫出)直接裝配在法蘭16的機(jī)加工的平面52上。
一條第三饋送通道54從主阻塞閥座44通至通氣閥座56，該閥座適于接納一個明桿閥(未畫出)。最后，一條第四饋送通道58從通氣閥座56通至一個放泄管短接管座60，該短接管座用于將放泄管(未畫出)連接于組件10。
圖5表示本發(fā)明的一個替代實(shí)施例，第四饋送通道58和放泄管短接管座60被一個在管道上的放泄閥和管連接器62取代，放泄管34直接裝配在管連接器上。
最后，圖6表示管子法蘭和連接橋30的剖面。第二饋送通道50通入相應(yīng)的連接橋30內(nèi)的通道64。連接橋30放置在一個或多個密封件66上，并借助螺栓68固定在其上。傳感器24使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)連接器(未畫出)裝在連接橋30上。
權(quán)利要求
1.一種管接頭法蘭，包括一個中心孔并具有用于接納閥門的第一和第二孔口及多條通道，其中一條放泄通道將第一孔口連接于中心孔，一條饋送通道將第一孔口直接或間接地連接于第二孔口；并且其中第二孔口直接或間接地連接于法蘭的外部。
2.如權(quán)利要求1所述的管接頭法蘭，其特征在于還包括一個第三孔口，該第三孔口直接地或通過一條或多條饋送通道間接地連接于第一或第二孔口。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的管接頭，其特征在于所述管接頭設(shè)有一個第四孔口，該第四孔口適于接納一個管接頭，及一條饋送通道將第三孔口連接于第四孔口。
4.如權(quán)利要求1，2或3所述的管接頭法蘭，其特征在于所述管接頭的孔口適于接納明桿閥。
5.如權(quán)利要求1，2或3所述的管接頭，其特征在于所述孔口適于接納安裝在管路內(nèi)的閥門。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的管接頭法蘭，其特征在于還包括一傳感器。
7.如權(quán)利要求6所述的管接頭法蘭，其特征在于所述傳感器連接于所述管接頭的出口通道。
8.如權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的管接頭法蘭，其特征在于所述傳感器直接地連接于管接頭。
9.如權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的管接頭法蘭，其特征在于所述傳感器借助橋接構(gòu)件間接地連接于管接頭。
10.如權(quán)利要求9所述的管接頭法蘭，其特征在于所述橋接構(gòu)件是用金屬制成的。
11.如權(quán)利要求10所述的管接頭法蘭，其特征在于所述橋接構(gòu)件是用鋼制成的。
12.如權(quán)利要求9，10或11所述的管接頭法蘭，其特征在于所述橋接構(gòu)件適于接納工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)傳感器。
13.如權(quán)利要求9至12中任一項所述的管接頭法蘭，其特征在于所述橋接構(gòu)件包括有用于接納傳感器的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基底面。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項所述的管接頭法蘭，其特征在于所述法蘭是與工藝管子整體形成的。
15.如權(quán)利要求1至13中任一項所述的管接頭法蘭，其特征在于所述法蘭包括一個環(huán)套構(gòu)件。
16.如權(quán)利要求15所述的管接頭法蘭，其特征在于所述環(huán)套構(gòu)件適于與一工藝管子滑動地接合。
17.如權(quán)利要求15或權(quán)利要求16所述的管接頭法蘭，其特征在于所述環(huán)套構(gòu)件適于焊接在一工藝管子上。
18.一種管接頭組件，它包括兩個相鄰的如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2至17中任一項所述的管接頭法蘭。
19.如權(quán)利要求18所述的管接頭組件，其特征在于還包括一個設(shè)置在所述兩相鄰管接頭法蘭之間的孔板。
20.如權(quán)利要求18或權(quán)利要求19所述的管接頭組件，其特征在于還包括一個橋接構(gòu)件和一個傳感器，所述橋接構(gòu)件內(nèi)具有通道，用于將至少一個管接頭法蘭的至少一個孔口連接于所述傳感器的進(jìn)口。
21.如權(quán)利要求20所述的管接頭組件，其特征在于所述傳感器是壓差傳感器，所述橋接構(gòu)件具有將每個管接頭法蘭的至少一個孔口連接于所述傳感器的相應(yīng)孔口的通道。
22.一種管接頭，它包括兩個用螺栓固定起來的管子法蘭、明桿式閥門、一個連接“橋”、一個孔板和管子墊圈或環(huán)，所述管接頭使工藝介質(zhì)監(jiān)視裝置可直接安裝在工藝管路系統(tǒng)上。
23.一種零件的成套用具，包括一個或多個管接頭法蘭，所述管接頭法蘭包括一個帶有中心孔的管子，該管子具有與其整體形成的法蘭，該法蘭具有用于接納閥門的第一、第二和第三孔口及多條通道，其中一條放泄通道將第一孔口連接于所述中心孔，饋送通道將第一孔口直接或間接地連接于第二和第三孔口；并且其中第二和第三孔口直接或間接地連接于法蘭的外部；以及一個橋接構(gòu)件，其內(nèi)具有一條或多條通道，用于將至少一個管接頭法蘭的至少一個孔口連接于傳感器。
24.如權(quán)利要求23所述的成套用具，其特征在于還包括一個傳感器。
25.如權(quán)利要求23或24所述的成套用具，其特征在于包括兩個管接頭法蘭、一個孔板和一個傳感器，其中所述傳感器是壓差傳感器。
26.如權(quán)利要求23，24和25所述的成套用具，其特征在于所述成套用具按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組裝和測試。
27.一種基本如前面參閱附圖3a，3b，4，5和6描述及如這些附圖所示的管接頭。
28.一種基本如前面參閱附圖3a，3b，4，5和6描述及如這些附圖所示的成套用具。
全文摘要
一種管接頭法蘭(16)包括一中心孔并具有用于接納閥門的第一和第二孔口，其中一條放泄通道將第一孔口連接于中心孔，一條饋送通道將第一孔口直接或間接地連接于第二孔口，并且其中第二孔口直接或間接地連接于法蘭的外部?？梢栽O(shè)有一個橋接構(gòu)件(30)，橫過兩個管子法蘭(16)并直接固定在每個法蘭的周邊上。所述橋接構(gòu)件(30)可以具有直接固定在其上的工藝介質(zhì)監(jiān)視裝置。
文檔編號F16L23/00GK1682061SQ03822374
公開日2005年10月12日 申請日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月30日
發(fā)明者大衛(wèi)·威廉斯 申請人:大衛(wèi)·威廉斯