專利名稱：流體計(jì)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體計(jì)量裝置。更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種簡(jiǎn)單的實(shí)體塊，稱為單塊，這種單塊用作歧管；它包括一個(gè)內(nèi)部的過(guò)濾組件，一個(gè)內(nèi)部的單向閥，在塊內(nèi)形成流體通路的通道，以及入口和出口，入口和出口形成將單塊連接于被測(cè)流體源、測(cè)量流體體積的儀表及計(jì)量裝置輸出端的裝置。附加通道可以選擇性地設(shè)置在單塊中，將輸入側(cè)或輸出側(cè)連接于附件，如壓力檢測(cè)器，減壓閥等。
美國(guó)專利第4,062,220號(hào)公開了一種用于精確地混合兩種或多種液體的系統(tǒng)，它采用混合歧管以便從三通閥接收混合物的組分，三通閥在歧管外部。
美國(guó)專利第4,062,472號(hào)公開了一種用于精確地混合兩種或多種液體的系統(tǒng)，它采用混合歧管以便從三通接收混合物的組分，三通閥在歧管的外部。
美國(guó)專利第4,880,536號(hào)公開了一種流體過(guò)濾組件，它包括一歧管，以及一個(gè)容納在一殼室中的過(guò)濾器，殼室可卸地安裝在歧管上。
美國(guó)專利第5,014,211號(hào)公開了一液體化學(xué)藥品輸送系統(tǒng)，其中，各種粘稠的化學(xué)藥品在歧管中與水混合，以稀釋的狀態(tài)輸送至各目的地。上述操作所需的計(jì)量裝置、閥門和泵都位于歧管之外。
美國(guó)專利第5,029,100號(hào)公開了一種燃料配送系統(tǒng)，它包括一個(gè)用于在各輸入口接收一種或多種等級(jí)的烯料的歧管和多個(gè)輸出口。
美國(guó)專利第5,118,008號(hào)公開了一種燃料添加劑計(jì)量裝置，該裝置包括一過(guò)濾組件，各種閥和一個(gè)流體儀表。各部件用管和管接頭連接起來(lái)。
美國(guó)專利第5,246,026號(hào)公開了一種用于自動(dòng)使化學(xué)添加劑和水稀釋的裝置，它利用一個(gè)泵使水和化學(xué)添加劑通過(guò)一個(gè)稀釋歧管。添加劑控制閥在歧管外部。
美國(guó)專利第5,271,526號(hào)公開了一種結(jié)構(gòu)與美國(guó)專利第5,118,008號(hào)不同的燃料添加劑計(jì)量裝置，該裝置也包括一過(guò)濾組件，各種閥和一流體儀表。各部件用管和管接頭連接起來(lái)。
英國(guó)專利GB2,086,535號(hào)公開了一種有閥的歧管，它在流體計(jì)量或測(cè)量裝置中使用。在這種裝置中，每個(gè)流體管線接頭包括一流體管線閥。
汽油添加劑計(jì)量裝置可以購(gòu)買到，它利用一塊狀歧管和一活塞位移儀表，活塞位移儀表和所需滑閥通過(guò)多個(gè)接頭和通道連接于所述塊。
本發(fā)明的液體計(jì)量裝置包括一個(gè)實(shí)體塊，在塊內(nèi)具有第一流體入口；過(guò)濾組件；第一流體出口；將第一流體入口連接于過(guò)濾組件，再將過(guò)濾組件連接于第一流體出口的第一通道；第二流體入口；單向閥組件；第二流體出口；將第二流體入口連接于單向閥組件，再將單向閥組件連接于第二流體出口的第二通道；以及連接在第一流體出口和第二流體入口之間的流體儀表。


圖1是流體計(jì)量裝置的全圖；圖2是單塊的詳圖。
圖1表示本發(fā)明流體計(jì)量裝置的一個(gè)實(shí)施例。待計(jì)量的流體通過(guò)控制流體流量的選擇閥15、流向第一流體入口2。流體流入單塊1，通過(guò)單塊流至過(guò)濾組件7，通過(guò)過(guò)濾組件7(細(xì)節(jié)見圖2)然后流至第一流體出口。從第一流體出口流至流儀體表17。流體流過(guò)流體儀表17，然后從儀表17經(jīng)閥12流至第二流體入口4。流體經(jīng)單向閥組件8(細(xì)部見圖2)流向第二流體出口5。圖中還畫出可選擇的第三出口6和選擇閥14。
圖2表示單塊的一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，待測(cè)量的流體在第一入口2處流入單塊1，流經(jīng)通道9，再流過(guò)濾組件7，12和13。過(guò)濾組件包括過(guò)濾件7，過(guò)濾室13和固定螺塞12。過(guò)濾室13是鉆削成的，是單塊的一個(gè)整體部分。流體從過(guò)濾組件7，12和13流至第一出口3。流體流向圖2中未畫的流體儀表。流體從流體儀表返回至第二流體入口4。流體流經(jīng)第二第通道10，再流過(guò)單向閥組件8，14，15和16。在本實(shí)施例中，單向閥組件包括柱塞8，柱塞8由彈簧14擠靠在閥座16上。閥座6是鉆削成的，是單塊的一個(gè)整體部分。彈簧和柱塞由固定螺塞15保持在位。流體從單向閥組件8，10，14和15經(jīng)第二通道10流至第二出口5。在本實(shí)施例中，第二通道還延伸至一個(gè)可選擇的第三出口。
管接頭成本高，而且每個(gè)管接頭都可能是泄漏的隱患。另外，管接頭內(nèi)部容積小，會(huì)限制流體流動(dòng)并增加裝置中的壓力損失。因此，本發(fā)明的目的是提供一種流體計(jì)量裝置。它具有一個(gè)帶有內(nèi)部過(guò)濾器和單向閥的塊狀歧管，還只具有一個(gè)從塊狀歧管通向表頭的出口和一個(gè)供流體從儀表返回塊狀歧管的入口。本發(fā)明的單塊結(jié)構(gòu)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是，可減少連接流體計(jì)量組件的各零件所需要的管接頭的數(shù)目。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它便于流體流的加熱和冷卻，而如果計(jì)量組件的各零件是由普通管接頭連接的話，那將是較為困難的。本發(fā)明還可以減少壓力損失，增大流量。
單塊是一種實(shí)體材料塊，在其上所有的入口，出口，通道，過(guò)濾室和閥座都是鉆削或鏜出的。根據(jù)具體的應(yīng)用，單塊可由多種材料制成，對(duì)材料的主要要求是單塊材料塊應(yīng)能夠耐受它所接觸的流體，它所承受的壓力，以及它將工作的環(huán)境。例如，在壓力不太高的場(chǎng)合可使用如聚四氟乙烯(特氟隆，聚乙烯或其它適宜的塑料。聚四氟乙烯(特氟隆)對(duì)大多數(shù)有機(jī)物和水溶液是惰性的，而其它塑料對(duì)大多數(shù)水溶液是惰性的，但對(duì)各種有機(jī)流體卻是脆弱的。金屬如鋁、鈦、銅、鐵、鋼、合金鋼、不銹鋼和類似合金可用作材料塊。為了提高耐腐蝕力，單塊上可鍍惰性金屬如金或鉑。由于不銹鋼易于取得，并有著廣泛的應(yīng)用，因而推薦使用不銹鋼。單塊的尺寸選擇應(yīng)與要在其上打孔制出的入口、出口和通道相適應(yīng)。顯然，在制出上述入、出口和通道之后，在單塊上必須留下足夠的材料以保證結(jié)構(gòu)的整體性。本專業(yè)技術(shù)人員不難選擇適宜的單塊尺寸以適應(yīng)具體的應(yīng)用。
在單塊上要制出流體入口、出口并形成可在單塊上連接流入管和流出管的裝置。上述入、出口可具有凸緣，如果單塊是塑料的，可焊接或粘接，否則就要具有管螺紋。推薦使用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)錐管螺紋。上述入、出口直徑可由1/8英寸至若干英寸，這取決于所要輸送的被測(cè)流體體積?？梢允褂枚喾N管接頭，例如，可以使用下述一種管接頭，其中，流入管端部上的結(jié)構(gòu)可抵靠在單塊所采用的管接頭上。但是，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)錐管螺紋的入、出口最方便，這是由于可以方便地購(gòu)置一般尺寸的這種錐管螺紋的管接頭。這種管接頭可以方便地連接在錐管螺紋的入、出口上。
單塊具有四個(gè)口，即第一入口。第一出口、第二入口和第二出口。被測(cè)量體積的流體通過(guò)第一入口進(jìn)入單塊內(nèi)的第一通道。在經(jīng)過(guò)過(guò)濾組件之后，流體通過(guò)第一出口流出單塊。流體儀表連接于第一出口。由儀表測(cè)出流體體積之后，流體返回至單體的第二入口。流體經(jīng)過(guò)單向閥組件，通過(guò)第二出口流出。除上述要求的口之外，單體上還可選擇性地設(shè)有其它口，例如，與第二出口連通的通道可延伸至一個(gè)第三出口。這種選擇性結(jié)構(gòu)如圖1和2所示。上述第三出口的一個(gè)用途是用來(lái)檢測(cè)儀表。為完成這種檢測(cè)，在第二和第三出口上安裝選擇閥。為了進(jìn)行檢測(cè)，連接于第二出口的閥關(guān)閉，而連接于第三出口的閥打開。啟動(dòng)流體泵，使一些流體可流過(guò)儀表并流過(guò)第三出口，在第三出口收集流體。這些流體可以使用大家熟知的方法測(cè)量，例如使用量筒，或者稱量流體重量并除以流體密度(在這種情況下已知流體密度)。這樣得到的流體體積可以同儀表測(cè)出的體積進(jìn)行比較，其結(jié)果用來(lái)校正儀表。下面將詳述，在單塊上可以設(shè)置容納附件的其它孔口。
在單塊上制出通道的目的是提供流體通過(guò)過(guò)濾裝置及單向閥出，入單塊的通路。通道的尺寸一般接近于流入管和流出管或與其連接的管接頭的內(nèi)徑、下面將要詳述，單塊還可以選擇地設(shè)置用于將主通道連接于各種附屬裝置如壓力表的通道。這些通道應(yīng)該具有與其功能相適應(yīng)的適當(dāng)尺寸。
過(guò)濾組件可以是適用于被測(cè)流體的任何過(guò)濾組件。在本發(fā)明的流體計(jì)量裝置中可以采用適于所需流體的任何過(guò)濾材料，例如，可以使用金屬濾網(wǎng)。在本用途中發(fā)現(xiàn)鋼和不銹鋼濾網(wǎng)很適用?？梢允褂弥瞥蓧|和片形的有機(jī)或無(wú)機(jī)纖維。石棉和玻璃纖維是典型的無(wú)機(jī)纖維過(guò)濾材料。纖維素纖維是實(shí)用的有機(jī)過(guò)濾材料。纖維素材料可用各種化學(xué)藥劑處理以改變其表面性質(zhì)。聚合物如聚乙烯和聚丙烯可制成過(guò)濾器。在所使用的過(guò)濾器中，纖維過(guò)濾材料由金屬網(wǎng)支承以提高過(guò)濾材料的強(qiáng)度。還可以選用兩個(gè)或多個(gè)過(guò)濾室。這種結(jié)構(gòu)可使過(guò)濾器具有可變的細(xì)度。第一過(guò)濾器可濾除粗材料，其后的過(guò)濾器可濾除較細(xì)的顆粒。過(guò)濾的程度取決于用來(lái)測(cè)量體積的儀表類型和被測(cè)流體的用途。
在單塊中打孔制成過(guò)濾室(一個(gè)或多個(gè))，用于容納為具體應(yīng)用而選擇的過(guò)濾器。對(duì)過(guò)濾室的主要要求是應(yīng)形成可密封所選定的過(guò)濾器的裝置，以便使被測(cè)流體不致在過(guò)濾器處泄漏。圖2表示上述布置之一例。流體通過(guò)過(guò)濾室13底部的一個(gè)孔流過(guò)第一通道9。流體流入過(guò)濾室13的中心并流出至第一出口。過(guò)濾室的頂部密封抵靠在旋塞12上。雖然旋塞一般是堵住過(guò)濾室，形成過(guò)濾室密封的最方便的裝置，但是也可以使用其它塞子。對(duì)于本專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在過(guò)濾室中密封過(guò)濾器的其它方法是不難構(gòu)想的。
單向閥組件用于防止流體從流體計(jì)量裝置的流出側(cè)流回至流入例?？梢允褂萌魏斡闪黧w壓力啟動(dòng)的單向閥。在使用中，當(dāng)正在測(cè)量的流體泵送時(shí)，單向閥打開，而當(dāng)停止泵送，壓力消除時(shí)，單向閥關(guān)閉。單向閥的具體類型取決于被測(cè)流體的類型和所用壓力。一種特別方便的單向閥如圖2所示。在這種組件中，一彈簧加載的柱塞壓靠在閥座上，從而使閥密封。被測(cè)流體的壓力迫使柱塞返回，并使流體可流過(guò)單向閥。柱塞可直接地抵住閥座，也可具有一個(gè)密封裝置如O形環(huán)。同樣，閥座可以簡(jiǎn)單地在單塊的金屬材料上機(jī)加工成適當(dāng)?shù)男螤?。另一方面，閥座也可以在單塊打孔后放入單塊中。閥座可由多種材料制成，如碳素鋼，不銹鋼，鈦，以及聚合有機(jī)材料如聚四氟乙烯(特氟隆)和Ryton(商品名稱)。
如果使用O形環(huán)，那么，O形環(huán)可使用多種材料制成，如各種天然及合成橡膠，包括viton(一種合成橡膠)，布納—n橡膠、全氟橡膠如Chemraz，Kalrez和Teflon和其它合成橡膠如硅橡膠等。
流體計(jì)量裝置以任何封閉通道的流體體積儀表(流量計(jì))進(jìn)行工作。例如，流體計(jì)量裝置可以使用差壓式流體體積儀表，如孔板儀表、皮托儀表(pitot meters)文丘里流量計(jì)、流量噴嘴儀表，以及肘形儀表等。流體計(jì)量裝置可以使用透平式儀表，其中，流體的流量是通過(guò)透平在流體流中的轉(zhuǎn)動(dòng)速率來(lái)測(cè)量的。流體計(jì)量裝置可以使磁性儀表，其中，導(dǎo)電流體流過(guò)磁場(chǎng)，流體的流動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)在流體中感應(yīng)的電壓。流體計(jì)量裝置可以使用例如熱電式儀表和科氏儀表(coriolis meter)?？梢允褂靡月曇魝鬟f時(shí)間為基礎(chǔ)的超聲波儀表。對(duì)于以高速流動(dòng)的低粘度流體來(lái)說(shuō)，可以使用渦流式和射流式儀表。渦流式儀表以流體流中的障礙引起的渦流的振蕩為基礎(chǔ)工作。射流式儀表以附壁效應(yīng)為基礎(chǔ)工作，其中，主流的一支微小側(cè)流進(jìn)入兩個(gè)小孔之一并反饋入主流?？缀头答伒脑O(shè)置使流體流在兩個(gè)小孔之間振蕩?？梢允褂脺y(cè)量流動(dòng)速率的靶型流量計(jì)，它是通過(guò)測(cè)量由沖擊靶的液流產(chǎn)生的力而工作的。最后，還可以使用各種正位移計(jì)，它們一般依靠活動(dòng)件將流體流分成瞬時(shí)隔開，然后返回至流體流的體積部分。一種特別有用的儀表是旋轉(zhuǎn)齒輪儀表。齒輪可以有幾種形狀，包括正齒輪和橢圓齒輪，當(dāng)它們相互接觸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在一側(cè)送入流體，而在另一側(cè)將流體放出。轉(zhuǎn)速可通過(guò)多種手段測(cè)出，包括檢測(cè)在齒輪內(nèi)設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于每一轉(zhuǎn)輸送已知大小的部分，因而轉(zhuǎn)數(shù)就與被輸送的流體具有一定的相互關(guān)系。
流體計(jì)量裝置可以包括除上述特征之外的可以選擇的特征。一個(gè)特別有用的選擇是在入口和出口安裝閥。這些閥可以用來(lái)控制流體的流量。在一個(gè)特別有利的實(shí)施例中，流體儀表的輸出傳遞至一控制裝置以便控制一個(gè)控制閥。上述控制閥可由若干手段操縱，例如電動(dòng)、氣動(dòng)和液壓方式。控制閥可以放在儀表之前或之后。上述控制裝置使流體計(jì)量裝量可以測(cè)出流體的受控制的量。如果控制裝置還連接于測(cè)量第二流體流的體積的適宜的測(cè)量裝置，那么，該控制裝置可以按第二流體流的一定比例調(diào)節(jié)第一流體流的量。通過(guò)這種方法，測(cè)量裝置可用于實(shí)現(xiàn)兩種流體流的按比例混合。
減壓閥是一種很有用的選擇特征。在某些情況下，計(jì)量裝置可以間斷地使用。在使用階段之間，在管中留存液體有可能變熱。當(dāng)計(jì)量裝置靠近熱的反應(yīng)器，或位于有陽(yáng)光的戶外時(shí)最容易發(fā)生上述情況。在這種情況下，液體在管中可產(chǎn)生壓力，必須以某種方式減壓。為此，可在單塊內(nèi)設(shè)置減壓閥。這種減壓閥與單向閥類似之處在于，它可以使液體在壓力超過(guò)一定極限時(shí)逸出，上述極限可以借助閥的結(jié)構(gòu)而控制。為了裝置的任何部位，通過(guò)加長(zhǎng)適當(dāng)?shù)耐ǖ?，以及制出閥室的方式可以形成減壓閥。減壓閥放入單塊的方式與將單向閥放入單塊的方式相同。適用于單向閥的材料也適于減壓閥。為了完成減壓閥組件，設(shè)有從單塊的螺紋輸出端。從減壓閥的輸出可以通過(guò)任何適當(dāng)?shù)姆绞叫钩觯缈梢圆粫r(shí)地泄空的溢流容器。但是，最好是將減壓閥連通回被計(jì)量的流體源的罐中?？稍O(shè)量一個(gè)以上的減壓閥。減壓閥可以設(shè)置在儀表之前，在液體從儀表返回之后，在單向閥之前，以及在單向閥之后。
其它可選擇的特征是設(shè)在單塊內(nèi)的加熱器或冷卻器。加熱器可以為各種類型的，一般可設(shè)置在單塊上鉆出的孔中。如果加熱或冷卻是通過(guò)使熱的或冷的流體流過(guò)單塊實(shí)現(xiàn)的，那么，這種流動(dòng)可以通過(guò)在單塊上鉆出的通道進(jìn)行。對(duì)單塊的加熱和冷卻對(duì)于那些對(duì)流體溫度敏感，或?qū)﹄S溫度變化而產(chǎn)生的粘度變化敏感的儀表是特別有利的。在單塊中可裝入溫度傳感器。這些傳感器的輸出可傳至溫度控制器，溫度控制器可按照需要提供加熱或冷卻，以便維持需要的溫度，從而控制單塊的溫度。
溫度控制器可以是較為簡(jiǎn)單的恒溫裝置。在這種方法中，溫度控制器當(dāng)溫度傳感器測(cè)出溫度已下降得低于設(shè)定值時(shí)即啟動(dòng)加熱器。另一方面，如果需要冷卻，控制器當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)即啟動(dòng)冷卻器。比例控制器可根據(jù)測(cè)出的溫度與設(shè)定值的偏差來(lái)改變加熱或冷卻量。溫度越接近于設(shè)定值，所進(jìn)行的修正越小。這樣的控制器比恒溫控制器更不易受到過(guò)熱的影響。最后，可以使用更復(fù)雜的控制器，這種控制器根據(jù)對(duì)作為時(shí)間的函數(shù)的溫度的數(shù)學(xué)分析來(lái)進(jìn)行工作。上述的以及其它的溫控方法對(duì)于本專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的。
本發(fā)明的一個(gè)特別有用的實(shí)施例是燃料添加劑測(cè)量裝置。這種裝置通常在燃料添加設(shè)施上使用，在燃料添加設(shè)施上，燃料從儲(chǔ)罐被泵入油罐卡車，油罐卡車再將燃料送至加油站。當(dāng)將燃料泵入卡車時(shí)，適量的添加劑被加入到燃料中。在該實(shí)施例中，常常使用轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪式正位移計(jì)?？刂蒲b置接收來(lái)自燃料流和添加劑流中的測(cè)量裝置的體積數(shù)據(jù)，當(dāng)燃料流流動(dòng)時(shí)，控制器不時(shí)地計(jì)算自從最后一次添加劑被加入時(shí)起已配送的燃料所需要的添加劑量，并且控制泵和閥以進(jìn)一步配送添加劑。這種裝置的使用者可選擇添加劑和燃料的比例，控制器在計(jì)算配送的添加劑量時(shí)使用上述比例。燃料流和添加劑流通過(guò)電子啟動(dòng)的泵和閥由控制器控制。上述控制器和所需的泵和閥在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。
權(quán)利要求
1.一種流體計(jì)量裝置，它包括一個(gè)實(shí)體塊，在塊中具有第一流體入口；過(guò)濾組件；第一流體出口；將第一流體入口連接于過(guò)濾組件，再將過(guò)濾組件連接于第一流體出口的第一通道；第二流體入口；單向閥組件；第二流體出口；將第二流體入口；連接于單向閥組件，再將單向閥組件連接于第二流體出口的第二通道；以及連接在第一流體出和第二流體入口之間的流體儀表。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包括將單向閥組件連接于第三流體出口的通道。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包括將單向閥組件的入口連接于第三流體出口的通道。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于還包括在塊外部的一個(gè)閥，從而可以控制從第三流體出口或第三流體出口的流體輸出。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包括在塊內(nèi)的一個(gè)加熱器以及一個(gè)可選擇的冷卻器。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包括在塊內(nèi)的一個(gè)冷卻器以及一個(gè)可選擇的加熱器。
7.如權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于還包括一溫度傳感器和一個(gè)溫度控制器。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述過(guò)濾組件具有不銹鋼網(wǎng)。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述流體儀表是從由正位移計(jì)和透平式流量計(jì)構(gòu)成一組中選擇的。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述塊是不銹鋼的實(shí)體塊。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包括一個(gè)或多個(gè)減壓閥。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于一控制閥放置在所述儀表之前。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于一控制閥放置在所述儀表之后。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流體計(jì)量裝置，它包括一實(shí)體塊，在實(shí)體塊中具有第一流體入口；過(guò)濾組件；第一流體出口；將第一流體入口連接于過(guò)濾組件，再將過(guò)濾組件連接于第一流體出口的通道；第二流體入口；單向閥組件；第二流體出口；將第二流體入口連接于單向閥組件，再將單向閥組件連接于第二流體出口的通道；以及連接在第一流體出口和第二流體入口之間的流體儀表。
文檔編號(hào)G01F15/00GK1126826SQ95107350
公開日1996年7月17日 申請(qǐng)日期1995年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月10日
發(fā)明者斯坦種·C·金, 理查德·C·克諾普, 約翰·E·格林, 托馬斯·R·吉迪, 小L·威廉姆·西爾澤 申請(qǐng)人:魯布里佐爾公司