專利名稱：可改變比例的平均插入式渦流流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如渦流脫落流量計或渦動流量計的流量計，所述流量計對流體流敏感。更特別地，本發(fā)明涉及一種使用在大直徑管道中的插入渦流流量計。
背景技術(shù)：
通常，流量計感應(yīng)導(dǎo)管內(nèi)流體或氣體的流動以產(chǎn)生代表流量的信號。用于測量流體流量的一種類型的流量計被稱為渦流流量計。所述渦流流量計通常通過檢測由在流體流中移動的渦流引起的、大致正弦的壓力變化而測量流體流量。
通常，所述渦流流量計包括障礙物，所述障礙物可選地通稱為脫落桿(shedding bar)、非流線形體、或渦流發(fā)生器。所述脫落桿被插入流體流中并引起流場的不穩(wěn)定性。具體地，所述脫落桿將流動分成圍繞脫落桿的兩個通路，并使渦流以與流體的速度成線性比例的頻率從所述物體的交替的側(cè)面脫落。
當所述桿分開流體流時，在流場中形成了渦流。這些渦流有時稱作脫落渦流。所述脫落渦流在脫落桿間以脫落頻率產(chǎn)生交替的差壓。這種差壓被壓電傳感器轉(zhuǎn)換成電信號。所述差壓或電信號的頻率與所述流體流的速度成比例。
通常，用于更大尺寸的流體導(dǎo)管的渦流流量計傾向于沒有差壓流量計或插入流量計經(jīng)濟，部分是因為制造標準的渦流流量計主體需要大量的鋼或其它材料。特別地，傳統(tǒng)的渦流流量計典型地作為具有管道部分的預(yù)制單元出售，所述管道部分在每一端上具有凸緣并具有在所述管道內(nèi)居中的渦流流量計。這種預(yù)制的部分因為其包含大量的金屬從而制造成本高昂。另外，這種部分因為它們的重量從而裝運成本高昂。最后，傳統(tǒng)的流量計需要所述流量計安裝在管道之間，這需要切割管道以插入流量計或者需要在原始安裝的同時安裝流量計。
因此，存在對能夠經(jīng)濟地制造且能夠應(yīng)用在大直徑管道中的渦流式流量計的需要。也存在對能夠安裝到現(xiàn)有的管道系統(tǒng)內(nèi)且不是必然地必須阻止所述管道內(nèi)的流體流的渦流式流量計的需要。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于測量管道內(nèi)過程流體的流量的插入流量計，包括安裝組件、脫落桿和傳感器組件。所述安裝組件連接到管道的表面上，所述表面與所述管道側(cè)壁內(nèi)的開口相鄰。所述脫落桿通過所述開口插入并延伸了所述管道的整個直徑。所述傳感器組件電連接到脫落桿上并通過所述安裝組件可釋放地連接到管道上。插入流量計的安裝包括在管道的側(cè)壁上的鉆孔，將安裝組件固定到鄰近所述孔的管道上，通過所述孔插入所述脫落桿，和將所述傳感器組件連接到所述安裝組件。


圖1是穿過運輸流體流的管道的剖面視圖，所述管道具有根據(jù)本發(fā)明制造的、使用非流線形體或脫落桿的渦流流量計；圖2是沿圖1中線2-2所作的剖面視圖；圖3是本發(fā)明的渦流流量計的分解視圖；圖4是安裝圖1中所示的渦流流量計的過程的簡化的流程圖；圖5A-5D圖示了不同的實施例，所述不同實施例顯示了在現(xiàn)場的渦流流量計組件的各種構(gòu)造的俯視圖；圖6A和6B圖示了沿圖1中所示的線2-2剖開的剖面視圖，其圖示了與插入孔相對的管道內(nèi)壁上的加強元件；和圖7-9D圖示了用于支撐渦流流量計組件的脫落桿的加強元件的可選
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種平均插入渦流流量計，所述平均插入渦流流量計通過使用插入技術(shù)解決了高成本的問題。在本發(fā)明中，所述渦流流量計的脫落桿延伸過整個管道，這樣導(dǎo)致平均效應(yīng)。因為被安裝的典型的插入流量計將單個點的速度測量推延到在整個管道范圍內(nèi)的流動，所以它們并不精確。在理論上這非常有用，但是在實踐中，單個點的速度測量受到幾百個問題的影響，而這幾百個問題不止僅使這些類型的流量計的應(yīng)用的不確定性加倍。利用具有延伸過整個管道的流量計，所述插入式渦流流量計與傳統(tǒng)流量計主體內(nèi)的標準渦流流量計同樣準確。
圖1圖示了本發(fā)明的渦流流量計的實施例。通常，所述渦流流量計組件10包括渦流傳感器12，所述渦流傳感器12具有感應(yīng)導(dǎo)管14內(nèi)的流體流內(nèi)的渦流的、適當?shù)臋C械元件和電氣元件。所述渦流傳感器12可操作地或電學(xué)上地連接(例如通過導(dǎo)線)到電子電路18(以虛線示出)。所述電子電路18不僅能夠在電路回路上產(chǎn)生表示流量的4-20mA的電流，而且能夠產(chǎn)生具有其頻率與流體流量成比例的矩形波輸出(Fout)?？蛇x地，所述電子電路18可以包括無線變送器(圖5D中示出)，所述無線變送器用于將表示流量的信號無線地傳送到控制室。
通常，本發(fā)明的所述渦流流量計組件10包括具有安裝套環(huán)22和蓋子24的殼體20，渦流發(fā)生器，非流線形體或脫落桿26，和壓力支承元件28(圖2中示出)。所述壓力支承元件28有時被稱為“樞轉(zhuǎn)元件”。通常，所述壓力支承元件28響應(yīng)于由脫落桿26引起的流體渦流的脈動壓力而移動。
所述傳感器12優(yōu)選地通過柱件(圖3中示出，并用標號29表示)連接到壓力支承元件28。傳感器12通過柱件29感應(yīng)壓力支承元件28的運動，并提供表示所述運動的輸出。因為所述運動的頻率是體積流量的函數(shù)，所以所述輸出也表示流量。
一般地，所述外殼20被安裝到管道14上，且所述脫落桿26定位成穿過管道14的壁內(nèi)的開口并進入流體流中。當流體流過脫落桿26時，脫落桿26將流體分成兩個流動通路，這樣就形成了具有表示流體流速的頻率的脫落渦流。所述渦流使壓力支承元件28隨著渦流的頻率移動。流量計10的傳感裝置12或傳感器感應(yīng)壓力支承元件28的、與所述脫落渦流相關(guān)的運動。
在圖1中，所述渦流流量計組件10示出在現(xiàn)場位置，并安裝到管道14上。所述流量計組件10具有脫落桿26，所述脫落桿26通過管道14的壁內(nèi)的開口(圖3中示出)插入并延伸了管道14的內(nèi)徑(d)的整個寬度。所述流量計組件10包括安裝套環(huán)22，所述安裝套環(huán)22被焊接到或以另外的方式連接到管道14的圍繞開口(圖3中示出)的外壁30。壓力支承元件28(圖2中示出)位于空腔32內(nèi)，所述空腔32在脫落桿26的近端34內(nèi)。所述脫落桿26的遠端36與管道14的、在所述開口的相對側(cè)的內(nèi)壁接觸。
在一種實施例中，所述傳感裝置12與所述壓力支承元件28機械連接。導(dǎo)線16可以從傳感裝置12延伸出并到達安裝蓋24，并可以連接到處理電子設(shè)備或電子電路18。
所述安裝蓋24位于安裝套環(huán)22上面，且緊固件38用于將安裝蓋24固定到適當位置。當安裝蓋24上緊在安裝套環(huán)22上時，隔離件(或墊圈)元件40可以用于將用于傳感裝置12的傳感器外殼保持在適當?shù)奈恢?，且所述傳感裝置12放置在安裝套環(huán)22內(nèi)。
通常，所述安裝套環(huán)22圍繞管道14的壁內(nèi)的所述開口。安裝套環(huán)22的管道端通常具有輪廓與管道的曲率一致的表面。如果所述安裝套環(huán)22延伸到所述開口內(nèi)，而不是圍繞所述開口，那么所述表面的輪廓可以與管道14的內(nèi)徑一致。一般地，所述安裝套環(huán)22被焊接到管道14的外表面。
在安裝套環(huán)22的與管道14相對的端部上，設(shè)置了緊固件開口(圖3中示出)用于容納緊固件38。如此，所述蓋子24能夠可釋放地安裝到安裝套環(huán)22上。
一般地，所述傳感裝置12結(jié)合到壓力支承元件28，所述壓力支承元件28插入到在脫落桿26的近端34內(nèi)的空腔32內(nèi)。所述傳感裝置12感應(yīng)壓力支承元件28相對于脫落桿26的運動。所述壓力支承元件28相對于形成在所述桿26的相對側(cè)上的流動渦流的頻率而移動，且傳感裝置12測量所述壓力支承元件的運動。所述壓力傳感裝置12產(chǎn)生表示壓力支承元件的運動的、并與流體的流量相關(guān)的輸出。
所述脫落桿或非流線形體可以是任何已知的形狀。美國專利No.4464939中教導(dǎo)了所述脫落桿的優(yōu)選實施例，所述美國專利No.4464939在此全文參照并入。
圖2顯示了在現(xiàn)場的本發(fā)明的渦流流量計組件10的橫截面?zhèn)纫晥D。如所示的，所述脫落桿26延伸了管道14內(nèi)徑(d)整個長度。機械加工到脫落桿26的近端34內(nèi)的空腔32容納所述壓力支承元件28。安裝套環(huán)22固定到管道14的外表面30上。所述傳感元件12、和罩42的一部分位于安裝套環(huán)22內(nèi)。隔離件(或墊圈)40顯示在傳感元件12與安裝蓋24之間。所述安裝蓋24位于所述隔離件40之上，并在安裝套環(huán)22上面，并且用緊固件38連接到安裝套環(huán)22上。
一般地，所述安裝套環(huán)22通過壓力將所述傳感器外殼(圖3中示出并用標號46表示)和脫落桿26保持在適當?shù)奈恢?，所述壓力是由安裝蓋24通過上緊緊固件38施加的。
通常，所示實施例中的安裝套環(huán)22是具有外徑和內(nèi)徑的圓柱形元件。所述內(nèi)徑具有容納隔離件40、傳感器12、和壓力支承元件28的罩42的尺寸。另外，所述脫落桿26通常插入安裝套環(huán)22(其已經(jīng)連接到管道14)并穿過管道14內(nèi)的開口。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，本發(fā)明允許渦流流量計組件10的連接且不需要具有凸緣元件的整個管道部分用于完成所述必要的連接。通常，將會理解，組成流量計的組成元件能夠作為單個構(gòu)件或作為用于插入到管道14的開口內(nèi)的整個組件生產(chǎn)和銷售。最終用戶能夠鉆出開口，連接安裝套環(huán)22，并且將具有已連接的傳感器12的脫落桿26插入安裝套環(huán)22內(nèi)并穿過所述開口。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也將理解，通過任何數(shù)量的技術(shù)和/或連接裝置能夠?qū)⒈景l(fā)明的所述流量計組件10連接到管道上。例如，使用美國專利No.4633713中描述的“(插入/縮回機構(gòu))insert/retractmechanism”能夠?qū)⒈景l(fā)明一個實施例的流量計組件安裝到管道上，所述美國專利No.4633713在此參照并入。另外，使用美國專利No.4717159中的方法和設(shè)備能夠?qū)⒈景l(fā)明一個實施例安裝到管道上，所述美國專利No.4717159在此參照并入。參照圖4描述安裝方法的一個可能的實施例。
現(xiàn)在參照圖3，所述流量計組件10的實施例以分解視圖示出。如上所討論的，開口44設(shè)置在管道14的表面30內(nèi)，所述開口14延伸管道14的壁的整個厚度(τ)。安裝套環(huán)22被設(shè)置成具有圍繞所述開口44配合的尺寸。所述安裝套環(huán)22大致為環(huán)形或圓柱形元件。所述安裝套環(huán)的內(nèi)徑的尺寸能夠容納渦流脫落桿26、主壓力支承元件28、傳感器12、以及任選地傳感器外殼46和隔離件40。通常，所述傳感器裝置12位于外殼20內(nèi)部并被固定到壓力支承元件28。所述傳感裝置12然后可以通過導(dǎo)線16(被屏蔽)連接到處理電子設(shè)備18。
在此實施例中，所述安裝套環(huán)22設(shè)置有用于容納緊固件38的緊固件開口48，所述緊固件38延伸穿過設(shè)置在安裝蓋24上的蓋開口49并進入設(shè)置在安裝套環(huán)22上的緊固件開口48。
在此實施例中，所述脫落桿26具有機械加工的空腔32或凹槽，所述空腔32或凹槽具有容納壓力支承元件28的尺寸。密封50可以位于空腔32的壁與壓力支承元件28之間以提供緊密配合。
所述壓力支承元件28包括樞轉(zhuǎn)元件31、罩42和柱件29。所述柱件29機械地連接到傳感裝置12?；诰唧w組件10的尺寸和構(gòu)造，凹槽54可以設(shè)置在罩42的圓周邊緣上，用于方便到傳感器外殼46的焊接連接。
所述傳感器12可以位于傳感器外殼46內(nèi)。通常，這種傳感器殼體46具有配合到安裝套環(huán)22內(nèi)的尺寸。所述傳感器外殼46的底部邊緣56可以機械加工成匹配管道14的內(nèi)壁的曲率。另外，所述傳感器外殼46的外表面可以設(shè)置有用于與間隔件的底部邊緣接合的突出部分或唇狀件58。最后，內(nèi)環(huán)或唇狀件60(以虛線示出)可以設(shè)置在傳感器外殼46的內(nèi)表面上，以與所述壓力支承元件28的罩42的底面緊密配合。
通過將環(huán)形密封62定位在唇狀件60上，環(huán)形密封62能夠用于提供管道14內(nèi)的流體流與傳感器12之間的流體密封。在可選的實施例中，所述環(huán)形密封62設(shè)置在安裝套環(huán)22的內(nèi)部唇狀件(沒有示出)上。
間隔件40與傳感器外殼46的外部脊58接合以將壓力從安裝蓋24傳遞到傳感器外殼與流體流之間的密封上。由蓋子24向間隔件40施加的壓力保持傳感器外殼46和脫落桿26的位置。所述間隔件40通常具有配合到安裝套環(huán)22的內(nèi)徑、內(nèi)并圍繞傳感器外殼46的至少一部分的尺寸。一般地，所述間隔件40定位成壓向傳感器外殼46的脊58。
圖3中示出的各種元件可以被設(shè)置為用于插入的單個預(yù)制組件。例如，脫落桿26、主壓力支承元件28、罩42、和壓力傳感器12、以及壓力傳感器外殼46能夠設(shè)置為單個單元。脫落桿26、傳感器外殼46和壓力支承元件28可以被鑄造為單個部件。安裝套環(huán)22和蓋子24可以與所述單個單元分開售出，這樣允許客戶針對如何將所述單元安裝到管道上做出自己的選擇。可選地，所有的組件可以一起售出。
圖4示出了用于安裝本發(fā)明的簡化的流程圖。首先，在管道的一個表面上鉆孔(步驟410)。通常，所述孔或開口44完全延伸穿過管道14的厚度(τ)，并允許通向管道14內(nèi)的流體流。將安裝套環(huán)22(或凸緣或托架)連接到圍繞所述管道開口44的管道14(步驟420)。通常，所述安裝套環(huán)22具有環(huán)形，所述環(huán)形具有尺寸為允許渦流流量計組件插入安裝套環(huán)22內(nèi)并穿過管道14內(nèi)的開口44的內(nèi)徑。然后，將所述渦流流量計組件插入安裝套環(huán)22穿過所述開口44并進入管道14內(nèi)，從而所述脫落桿26延伸了管道14的整個直徑(d)以到達所述管道14的相對的內(nèi)表面(步驟430)。
最后，間隔元件40和安裝套環(huán)22的蓋子24借助緊固件38固定在適當?shù)奈恢靡詫⑺鰳?gòu)件保持在適當?shù)奈恢?步驟440)。
如圖5A中所示，所述安裝套環(huán)22能夠被制造成具有相對低的輪廓，而蓋子24能夠被制造成具有相對更高的輪廓。在此實施例中，所述安裝套環(huán)22焊接到管道14上(所述安裝套環(huán)/管道焊接接頭用標號64表示)。然后，所述蓋子24能夠連接到如參考前圖所討論的安裝套環(huán)，或能夠焊接到所述安裝套環(huán)(所述蓋子/套環(huán)焊接接頭用標號66表示)。導(dǎo)線16從所述蓋子24延伸出并可以連接到附加的處理電路18(圖1中示出)。
如圖5B中所示，凸緣元件68能夠用于將所述流量計組件連接到管道14上。在此實施例中，所述流量計組件包括脫落桿26、壓力支承元件28、傳感器12、和導(dǎo)線16。如所示的，所述凸緣元件68是圓形；然而，所述凸緣元件68可以是圍繞所述開口配合的任何尺寸和形狀。所述脫落桿26(虛線示出)延伸了管道的整個直徑，且導(dǎo)線16從所述傳感元件(沒有示出)延伸出并穿過蓋子24?；趥鞲衅鞯某叽绾凸艿?4的壁的厚度，可能不會有足夠空間用于將被定位在所述已連接的組件內(nèi)的處理電子設(shè)備18(圖1中示出)。結(jié)果，在一定情況下，所述導(dǎo)線16可以從所述傳感裝置12延伸并可能需要被屏蔽以預(yù)防雜散電容。然后，所述處理電子設(shè)備18可以連接到管道14的外部，或可以連接在距離所述傳感器組件遙遠的位置。
如圖5C中所示，測量儀器或標度盤70連接到蓋子24的外表面，并給用戶提供代表被測量的渦流頻率的、良好的顯示。在此實施例中，處理電路18和傳感器元件12可以位于所述渦流流量計組件10的外殼20內(nèi)，且所述顯示器能夠適于指示流體的流量。
圖5D顯示了本發(fā)明另一可選的實施例，所述實施例包括無線變送器72，所述無線變送器72連接到流量計組件10的蓋子24。在此實施例中，導(dǎo)線16從所述傳感器12(沒有示出)延伸，所述傳感器12感應(yīng)壓力支承元件28(沒有示出)的運動。處理電路18可以位于外殼20內(nèi)或位于外殼20的蓋子24上，以處理被感應(yīng)的數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)無線地傳送到控制中心(沒有示出)。所述無線變送器72也可以包括用于方便發(fā)送和接收無線信號76的外部天線74。最后，在此實施例中，所述安裝套環(huán)22焊接到管道14上(安裝套環(huán)/管道焊接接頭用標號64表示)。
現(xiàn)在參照圖6A，基于管道14、特別是用于具有更高體積流量的更大管道的直徑(d)的尺寸，可能有必要在遠端36支撐脫落桿。如所示的，所述流量計組件10通過開口插入到管道14內(nèi)。所述安裝套環(huán)22通過焊接固定到管道的表面。所述主壓力支承元件28延伸進入在脫落桿26的近端內(nèi)的空腔32內(nèi)。所述支承元件28連接到罩42上，所述罩40被傳感器外殼46和間隔件40保持在適當?shù)奈恢茫鰝鞲衅魍鈿?6和間隔件40被蓋子24壓制(或壓緊)。蓋子24被緊固件38連接到安裝套環(huán)22，所述緊固件38可以是帶螺紋螺釘、螺栓、鉚釘或任何其它類型的緊固件。在此實施例中，所述脫落桿26延伸了管道的整個直徑(d)并進入管道14的內(nèi)壁內(nèi)的凹入?yún)^(qū)域78。通常，用于脫落桿26的遠端的任何加固元件應(yīng)該與開口44大致相對地位于管道的內(nèi)壁上。在此實施例中，所述加固元件是凹入?yún)^(qū)域78，所述凹入?yún)^(qū)域78優(yōu)選地與所述開口44相對地位于管道14內(nèi)。
圖6B中顯示了管道14的凹入部分78的放大視圖。具體地，將凹部78機械加工到管道14的壁的內(nèi)部表面內(nèi)，所述內(nèi)部表面與所述開口直接相對。所述凹入部分78具有容納脫落桿26的遠端36的尺寸。
圖7顯示了用于支撐脫落桿26的加固元件80的可選的實施例。如所示的，所述加固元件80是在管道14的內(nèi)壁表面上的凹口或突出部，所述凹口或突出部直接位于脫落桿26的遠端36的后面(相對于流動方向)。也可以考慮另外的加固元件，例如具有容納脫落桿26的遠端上的凸起的尺寸的微凹(同樣參見，例如，標號46，和美國專利No.4717159中相關(guān)的討論，所述美國專利No.4717159在此參照并入)。
如圖8A和8B中所示的，將凹口或脊82機械加工到管道14的內(nèi)部表面上，所述內(nèi)部表面與所述開口44相對。所述脊82延伸到流體流內(nèi)，并具有與脫落桿26內(nèi)的對應(yīng)凹部84匹配的尺寸。當所述脫落桿26正確定位時，所述凹部84與所述脊82緊密配合以為脫落桿26的遠端36提供支撐。
圖9A-9D中示出了支撐或加固元件的可選的實施例。在此實施例中，所述支撐元件86從管道14的內(nèi)壁表面延伸到流體流內(nèi)。所述支撐元件86是彎曲的或“杯形的”，以容納脫落桿26的遠端36。
如圖9B中所示，所述脫落桿分成三個不同的部分，所述三個不同的部分包括具有流動面90的頭部部分88，與頭部部分88一體并直接位于頭部部分88下游的中間主體部分92，和位于中間主體部分92下游并與中間主體部分92一體的尾部部分94。如所示的，所述支撐元件86沿著脫落桿26的遠端36圍繞脫落桿26的尾部部分94。所述流體流動方向用標號96表示的箭頭指示，且由脫落桿26引起的渦流用標號98表示。
圖9C圖示了脫落桿26，所述脫落桿26位于支撐元件86的彎曲區(qū)域內(nèi)的適當位置。所述支撐元件86從管道14的表面延伸并以杯狀包住脫落桿26的遠端36。
圖9D圖示了脫落桿26延伸到管道14的表面，所述表面在支撐元件86的彎曲部分內(nèi)。脫落桿26的遠端36在彎曲的支撐元件86內(nèi)的部分以虛線顯示在支撐元件86的后面。
一般地，根據(jù)歐洲壓力設(shè)備指南(European Pressure EquipmentDirective)97/23/EC，所述壓力支承元件或主壓力支承元件28劃分為11、111、或IV類壓力附件。對所述壓力支承元件的兩側(cè)進行同樣地機械加工。
通常，本發(fā)明的插入渦流流量計被設(shè)計成在更大直徑的管道上工作，例如12英寸或更大的管道。盡管本發(fā)明能夠用于較小管道，但是通常這樣做的成本優(yōu)勢會太小，且基于具體的實施，對于較小管道的安裝過程的效率較低。換言之，對于較小直徑的管道，所述插入渦流流量計可能既不經(jīng)濟也不令人滿意。然而，基于所述尺寸，特別是在更大尺寸例如管道具有六英寸或更大直徑的情況下，本發(fā)明在用于所述部件的材料上顯示了節(jié)約顯著的成本。具體地，加進標準渦流流量計主體內(nèi)的大量鋼材能夠被本發(fā)明的插入渦流流量計的更小組件代替。
一般地，可以如上所述安裝本發(fā)明的渦流流量計，或以當前安裝的ANNUBARS的方式中的任一種方式進行安裝。由此，可以使用安裝到管道上的凸緣、使用上述的安裝環(huán)或套環(huán)、或使用安裝設(shè)備或組件安裝所述渦流流量計。適當?shù)陌惭b組件包括美國專利No.4717159(在此參照并入)中所示出的PAK-LOK系統(tǒng)，美國專利No.4633713中所示的flow-tap方法，或其它相似的管道安裝系統(tǒng)或技術(shù)。
通常，本發(fā)明插入渦流流量計組件解決了在先技術(shù)中高成本的問題。通過使用插入技術(shù)，本發(fā)明用一個較小的組件代替兩個很大的凸緣、和流量計主體。
所有的插入流量計都在不使用用于在兩個管道部分之間進行連接的兩個凸緣以及流量計主體方面具有成本優(yōu)勢。這種成本優(yōu)勢解釋了插入式流量計對于較大管道尺寸的應(yīng)用是理想的原因，部分因為所述凸緣和所述流量計主體需要更多的用于較大管道尺寸的金屬，從而增加了單位成本。本發(fā)明的設(shè)計對于其它類型流量計的優(yōu)勢在于延伸過管道的整個直徑的渦流脫落桿的平均效應(yīng)使得所述插入渦流流量計同傳統(tǒng)的流量計主體內(nèi)的渦流流量計同樣準確。
最后，可以對本發(fā)明的渦流流量計組件10進行相當簡單地改變比例。通過將所述組件機械加工為分開的元件，在需要時可以對構(gòu)件進行更換或替代。更重要地，增加插入渦流流量計的尺寸只需要機械加工較大的脫落桿26。而其它組成元件能夠與具有很小改變的其它尺寸的桿一起使用。重要地，這允許按比例制造相同的構(gòu)件結(jié)構(gòu)，且在大約4英寸直徑管道到24英寸直徑或更大的管道的很寬范圍的管路尺寸內(nèi)很少或沒有進行調(diào)整。由此，本發(fā)明的渦流流量計組件10提供了標準流量計主體的、可改變比例的、高效、和節(jié)省成本的渦流流量計的替代方案。
盡管已經(jīng)參照優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將承認在不偏離本發(fā)明的精神和保護范圍的情況下，可以在形式上和細節(jié)上做出改變。
權(quán)利要求
1.一種插入渦流流量計，用于測量管道內(nèi)過程流體的流量，包括導(dǎo)管，所述導(dǎo)管具有圍繞用于沿著空腔軸線輸送流體的空腔的壁，所述壁具有開口，所述開口完全地延伸穿過所述壁；脫落桿，所述脫落桿設(shè)置在所述導(dǎo)管內(nèi)以在過程流體內(nèi)引起擾動，所述脫落桿從所述開口延伸到所述空腔內(nèi)并到達導(dǎo)管的相對壁；壓力支承元件，所述壓力支承元件結(jié)合到所述脫落桿，并適于響應(yīng)于流體內(nèi)的擾動以表示流量的頻率進行移動；和安裝裝置，所述安裝裝置鄰近導(dǎo)管內(nèi)的所述開口設(shè)置，所述安裝裝置結(jié)合到導(dǎo)管上并適于將脫落桿和壓力支承元件固定在適當?shù)奈恢谩?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插入渦流流量計，進一步包括加固元件，所述加固元件設(shè)置在所述管道的相對的側(cè)壁上并具有與所述脫落桿的遠端接合的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插入渦流流量計，其中所述安裝裝置進一步包括安裝套環(huán)，所述安裝套環(huán)固定地連接到所述管道的表面上；和安裝蓋，所述安裝蓋可釋放地連接到所述安裝套環(huán)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的插入渦流流量計，其中所述安裝套環(huán)具有帶螺紋的開口，且所述安裝蓋具有緊固件開口，且其中安裝蓋借助帶螺紋的緊固件可釋放地連接到安裝套環(huán)上，所述帶螺紋的緊固件延伸穿過所述緊固件開口并進入安裝套環(huán)的所述有螺紋的開口內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插入渦流流量計，進一步包括傳感器，所述傳感器連接到所述壓力支承元件并適于感應(yīng)壓力支承元件的運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的插入渦流流量計，其中所述傳感器適于基于所述所感應(yīng)的運動產(chǎn)生輸出，所述輸出表示體積流量。
7.一種用于測量流體流量的平均插入渦流流量計，包括導(dǎo)管，所述導(dǎo)管具有圍繞用于沿著空腔軸線輸送流體的空腔的壁，所述壁具有開口，所述開口完全地延伸穿過所述壁；脫落桿，所述脫落桿從開口延伸到空腔內(nèi)，所述脫落桿在遠端接觸所述導(dǎo)管的相對的壁，所述脫落桿用于在流體內(nèi)引起擾動；壓力支承元件，所述壓力支承元件從開口延伸并適于響應(yīng)于流體內(nèi)的擾動以表示流量的頻率移動；和安裝裝置，所述安裝裝置鄰近導(dǎo)管內(nèi)的開口設(shè)置，所述安裝裝置用于連接到導(dǎo)管上并用于將脫落桿和壓力支承元件保持在適當?shù)奈恢谩?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的平均插入渦流流量計，其中所述安裝裝置將壓縮力施加到脫落桿上以將脫落桿保持在緊靠相對的壁的適當?shù)奈恢谩?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的平均插入渦流流量計，其中所述按照裝置包括圓柱形安裝套環(huán)，所述安裝套環(huán)具有配合所述開口的尺寸，所述安裝套環(huán)具有端部，所述端部的輪廓與導(dǎo)管的曲率相匹配；和安裝蓋，所述安裝蓋具有配合在安裝套環(huán)上的尺寸并適于連接到安裝套環(huán)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的平均插入渦流流量計，其中所述安裝裝置被焊接到導(dǎo)管上。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的平均插入渦流流量計，進一步包括傳感裝置，所述傳感裝置結(jié)合到所述壓力支承元件上，所述傳感裝置適于感應(yīng)壓力支承元件的運動。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的平均插入渦流流量計，其中所感應(yīng)的運動的頻率是流體流的體積流量的函數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的平均插入渦流流量計，進一步包括傳感器，所述傳感器結(jié)合到所述壓力支承元件上，用于感應(yīng)壓力支承元件的運動并用于提供表示流量的輸出。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的平均插入渦流流量計，進一步包括處理電路，所述處理電路用于根據(jù)所述傳感器的輸出計算流體的流量。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的平均插入渦流流量計，其中所述脫落桿、壓力支承元件、和傳感器外殼被鑄造為單個實心單元。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的平均插入渦流流量計，進一步包括溫度傳感器，所述溫度傳感器緊密結(jié)合到管道的表面上，用于測量流體溫度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的平均插入渦流流量計，進一步包括處理電路，所述處理電路用于基于結(jié)合到壓力支承元件上的傳感器的輸出以及基于由所述溫度傳感器測量的感應(yīng)的溫度計算流體的流量。
18.根據(jù)權(quán)利要求7所述的平均插入渦流流量計，進一步包括壓力傳感器，所述壓力傳感器緊密結(jié)合到管道的表面上，用于測量流體壓力。
19.根據(jù)權(quán)利要求7所述的平均插入渦流流量計，進一步包括加固元件，所述加固元件位于導(dǎo)管的相對的壁上，并具有容納所述脫落桿的遠端的尺寸。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的平均插入渦流流量計，其中所述加固元件是在相對的壁上的凹部。
21.一種安裝渦流流量計的方法，包括在管道的壁內(nèi)機械加工出孔，所述管道用于運送流體；將安裝組件連接到管道的鄰近所述孔的壁上；將渦流流量計組件插入管道內(nèi)的所述孔內(nèi)；和將所述渦流流量計組件可釋放地連接到所述安裝組件上以將所述渦流流量計組件固定在管道內(nèi)的適當位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的安裝渦流流量計的方法，其中所述連接的步驟包括將所述安裝組件焊接到所述管道的壁上。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的安裝渦流流量計的方法，其中所述渦流流量計組件包括脫落桿，所述脫落桿具有配合所述孔的尺寸，并具有大約等于所述管道的內(nèi)徑的長度，所述脫落桿具有被機械加工到近端內(nèi)的腔室；壓力支承元件，所述壓力支承元件具有樞轉(zhuǎn)元件和罩，所述樞轉(zhuǎn)元件具有配合到脫落桿的所述腔室內(nèi)的尺寸；和物理連接到壓力支承元件上的變送器，所述變送器用于感應(yīng)壓力支承元件的運動，并用于根據(jù)傳感的運動提供表示流量的輸出。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的安裝渦流流量計的方法，其中所述插入的步驟包括將壓力支承元件的樞轉(zhuǎn)元件插入到脫落桿上的腔室內(nèi)；將所述樞轉(zhuǎn)元件連接到傳感器；將所述脫落桿安裝穿過所述孔并進入導(dǎo)管，從而使脫落桿的遠端與導(dǎo)管的相對的壁接觸；和將安裝蓋上緊到所述安裝組件上以將脫落桿和壓力支承元件保持在管道內(nèi)的適當位置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的安裝渦流流量計的方法，其中所述安裝蓋施加壓縮力到脫落桿上以保持脫落桿緊靠所述相對的壁。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的安裝渦流流量計的方法，其中所述插入步驟包括將所述渦流流量計安裝穿過所述管道內(nèi)的孔，從而使渦流流量計的脫落桿的遠端接觸所述管道的相對的壁。
27.一種渦流流量計的構(gòu)成組件，所述渦流流量計用于測量導(dǎo)管內(nèi)流體的流量，所述構(gòu)成組件包括安裝結(jié)構(gòu)，所述安裝結(jié)構(gòu)連接到導(dǎo)管的鄰近孔的表面上，所述孔延伸穿過導(dǎo)管的壁；和連接到所述安裝結(jié)構(gòu)上的渦流流量計，所述渦流流量計包括脫落桿，所述脫落桿大約延伸了導(dǎo)管的整個直徑；壓力支承元件，所述壓力支承元件具有樞轉(zhuǎn)元件和連接到所述樞轉(zhuǎn)元件上的罩，所述樞轉(zhuǎn)元件響應(yīng)于流體內(nèi)的擾動以表示流量的頻率移動；和壓力傳感器組件，所述壓力傳感器組件具有傳感器，所述傳感器物理連接到壓力支承元件用于感應(yīng)樞轉(zhuǎn)元件的運動；其中所述安裝結(jié)構(gòu)在操作期間保持渦流流量計在適當?shù)奈恢谩?br> 28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的渦流流量計的構(gòu)成組件，其中所述安裝結(jié)構(gòu)包括安裝套環(huán)，所述安裝套環(huán)具有圍繞所述孔配合的尺寸，所述安裝結(jié)構(gòu)具有基本上圓柱形的形狀，所述安裝套環(huán)設(shè)置有開口，所述開口具有容納緊固件的尺寸；蓋子，所述蓋子具有配合在所述安裝套環(huán)上的尺寸，所述蓋子具有對應(yīng)于安裝套環(huán)上的開口的緊固件開口；和緊固件，所述緊固件用于將所述蓋子緊固到所述安裝套環(huán)上。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的渦流流量計的構(gòu)成組件，其中所述傳感器與所述壓力支承元件之間的連接是機械的。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的渦流流量計的構(gòu)成組件，其中所述安裝結(jié)構(gòu)包括安裝套環(huán)和蓋子，并進一步包括間隔件，所述間隔件具有如此的尺寸，即間隔件至少部分地配合到安裝套環(huán)內(nèi)從而當所述蓋子放置在安裝套環(huán)上時，蓋子停留在所述間隔件上。
全文摘要
一種插入渦流流量計(10)，用于測量管道內(nèi)過程流體的流量，所述插入渦流流量計具有安裝組件、脫落桿和傳感器組件。安裝組件(22)連接到管道(14)的、鄰近管道(14)的側(cè)壁內(nèi)的開口(44)的表面上。脫落桿(26)通過所述開口(44)插入并延伸了管道(14)的整個直徑。脫落桿(26)被壓縮力保持在適當位置，且所述壓縮力由在脫落桿(26)近端上的傳感器組件(46)施加，從而脫落桿(26)被壓縮力保持在傳感器組件(46)與管道(14)的相對的側(cè)壁之間。傳感器組件(46)適于測量樞轉(zhuǎn)元件(28)的對應(yīng)于過程流體內(nèi)由脫落桿(26)引起的渦流的運動?；跍y量的運動的頻率，傳感器組件(46)適于產(chǎn)生表示體積流量的輸出。
文檔編號G01FGK1957234SQ200580016363
公開日2007年5月2日 申請日期2005年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月5日
發(fā)明者杰弗里·D·福斯特 申請人:羅斯蒙德公司