CN102203567A - 具有位于向后面对表面中的凹槽的流量计本体 - Google Patents
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Abstract
一种流量计本体(100)，包括流动进口(102)、流动通道(104)和流动通道出口(106)。流出栅栏(108)设置在流动通道(104)中。传感器(110)连接至流动通道。传感器感测从流出栅栏流出的流动涡流(148)。流量计出口表面(114)联接至流动通道出口(106)并延伸至外缘(116)。流量计出口表面(114)包括定位为与从流动通道出口流出的局部涡流(120，122)相互作用的环形凹槽(118)。
Description
背景技术
涡旋流量计用在工业过程控制领域中，用于测量流体的流速。涡旋流量计通常插入载送将被测量的流体的流动管道或导管中。工业应用包括石油、化工、纸浆和纸、采矿和原料、油和天然气。涡旋流量计的运转原理基于熟知为冯卡曼效应的涡旋流出现象。当流体通过非流线形体时，它分开并产生沿着非流线形体每一侧并在每一侧后面交替流出的小漩涡或涡流。这些涡流产生由传感器检测的起伏波动区和压力区。涡流产生频率本质上与流体速度成比例。
经过位于传感器下游的非均匀体的流体流可以产生反馈耦合传感器的流动噪声。流动噪声降低了流量测量的精确度，并带来了限制流量计性能的问题。
发明内容
公开的是一种流量计本体。流量计本体包括流动进口和联接至流动进口的流动通道。流量计本体包括流动通道出口。流动通道延伸至流动通道出口。
流量计本体包括流出栅栏。流出栅栏设置在流动通道中。流量计本体包括传感器。传感器连接至流动通道。传感器感测从流出栅栏流出的流动涡流。
流量计本体包括流量计出口表面。流量计出口表面联接至流动通道出口。流量计出口表面延伸至流量计出口表面的外缘。流量计出口表面包括环形凹槽。环形凹槽定位与从流动通道出口流出的局部涡流相互作用。
一旦阅读接下来的详细描述并观察相关附图，其它特征和益处将是明显的。
附图说明
图1图示了流量计本体的第一剖视图。
图2图示了图1的流量计本体的第二剖视图，其垂直于图1的第一剖视图。
图3图示了与其它元件组装在一起以形成流量变送器的流量计本体。
图4图示了采用螺栓安装在进口管法兰和出口管法兰之间的流量变送器。
图5图示了流量计出口表面的可替换实施方式，该流量计出口表面包括具有圆形横截面的环形凹槽。
图6图示了流量计出口表面的可替换实施方式，该流量计出口表面包括具有V形横截面的环形凹槽。
图7图示了流量计出口表面的可替换实施方式，该流量计出口表面包括相对于流量计出口表面的外缘突出的流动通道出口。
具体实施方式
在下文描述的实施方式中，流量计本体包括流动进口、流动通道和流动通道出口。流出栅栏设置在流动通道中并流出流动涡流。流量计本体包括感测流动涡流的传感器。涡流的频率表示通过流动通道的流体流速。当流量计本体安装在具有比流动通道的内径大很多的内径的管线中时，在流出栅栏的下游存在大的不均匀体，并且存在大的流动噪声的可能性。
该流量计本体包括面向下游方向并靠近流动通道出口的流量计出口表面。流量计出口表面延伸至流量计出口表面的外缘。不希望的局部涡流作为来自流动通道出口的流体流流入较大直径的下游管道法兰。流量计出口表面设置有环形凹槽。环形凹槽定位为与从流动通道出口的不连续区流出的不希望的局部涡流相互作用。不希望的局部涡流至传感器的回流由环形凹槽减少。流动噪声至传感器的耦合降低。流量测量的精确度通过环形凹槽的使用而增加。下文联系图1-7更详细地描述流量计本体的多个方面。
图1-2图示了流量计本体100。图1图示了第一剖视图，图2图示了垂直于第一剖视图的第二剖视图。流量计本体100包括流动进口102。流量计本体100包括联接至流动进口102的流动通道104。流动通道104具有直径D1并延伸至流动通道出口106。
流量计本体100包括流出栅栏108。流出栅栏108设置在流动通道104中。流量计本体包括传感器110，112。传感器110，112连接至流动通道104。流体经过流出栅栏108流过流动通道104。当流体流经流出栅栏108时，在流体中形成涡流街(street of vortices)148。涡流向下游流动经过传感器110，112。传感器110，112感测从流出栅栏108流出的涡流148。感测到的涡流148的频率表示通过流动通道的流体速度。
根据一个方面，传感器110，112包括压力传感器。根据另一个方面，传感器110，112包括超声波传感器。根据又一个方面，传感器110，112包括隔离隔膜(隔离膜)，其将传感器110，112的电传感器元件与流过流动通道104的流体隔开。根据又一个可替换方面，传感器110，112定位在流出栅栏108上。
流量计本体100包括流量计出口表面114，其联接至流动通道出口106并延伸至流量计出口表面114的外缘116。流动通道尺寸从较小的直径D1到较大的直径D3的陡变(不连续)在流量计出口表面114处出现。流量计出口表面114处的陡变产生不希望的局部涡流120，122。流量计出口表面114包括环形凹槽118。环形凹槽118定位为与从流动通道出口106流出的不希望的局部涡流120，122相互作用。环形凹槽118面向下游。环形凹槽118提供局部涡流120，122可以在不被扰乱的情况下流过的流体空间。环形凹槽118的使用避免了对局部涡流120，122流动的扰动。环形凹槽118的使用降低了由于扰流引起的在传感器110，112处感测到的流动噪声。传感器110，112的精确度增强，因为源于不希望的局部涡流120，122的噪声很少。
根据一个方面，流量计本体100包括成型管部130、流出栅栏部132和流出栅栏保持板部134。根据另一个方面，成型管部130、流出栅栏部132和保持板134由金属形成。
外缘116从流量计本体100上突出，并连接至出口管法兰138的配合凹槽136。出口管法兰138在流量计本体100的下游。流量计本体100被压靠在出口管法兰138上，以在外缘116处形成流体密封。出口管的内缘稍微突进到环形凹槽118中。根据一个方面，流动通道104的直径D1小于出口管法兰138和外缘116的内径D3的一半。大的D3/D1比使流动通道104中的流速增加，并允许流量计本体100足够小以装配在安装螺栓圆周的内部。
环形凹槽118可以具有如图1-2所示的矩形横截面。可替换地，环形凹槽118可以具有如在图5-7中图示的其它横截面。根据一个方面，环形凹槽114和局部涡流120，122之间的交互作用减少了不希望的局部涡流120，122通过流动通道104的回流。根据另一个方面，回流的减少降低了由传感器110，112感测的噪声。
流动进口102包括收敛流动进口。收敛流动进口从上游的进口管法兰140的较大的进口直径D2延伸至流动通道104的较小的进口直径D1。根据一个方面，流动进口102包括阶梯式设置的多个离散的锥形收缩表面142，144，146。根据一个方面，收敛流动进口102增加了从流出栅栏108流出的流动涡流148的稳定性。根据另一个方面，比率(D2/D1)比1大，这增加了通过流动通道104的流速，增加了流出栅栏108附近的压力，降低了流出栅栏108附近的液体中出现气穴的可能性，并改善了流量测量的精确度。
图3图示了与其它元件组装在一起以形成流量变送器300的流量计本体100。电子元件壳体302由安装管304支撑在流量计本体100上。来自电子电路314的电引线310，312穿过安装管304和配线隔室306，308，以连接至传感器110，112。电子电路314将来自传感器110，112的频率数据转化为有用的电输出316，其表示通过流量计本体100的流速。
图4图示了安装在进口管法兰140和出口管法兰138之间的流量变送器300。多个带螺纹的螺栓，如螺栓402，404被紧固，并在流量计本体100上施加压缩密封力。流量计本体100被包封在由所述多个带螺纹的螺栓限定的圆圈的内部，并且在带螺纹的螺栓松开且管道法兰138、140稍微展开时将不会掉落。
图5图示了流量计出口表面514的可替换实施方式，该流量计出口表面514与出口管法兰138配合并包括环形凹槽518。环形凹槽518具有如图所示的圆形横截面。
图6图示了流量计出口表面614的可替换实施方式，该流量计出口表面614与出口管法兰138配合并包括环形凹槽618。环形凹槽618具有如图所示的V形横截面。
图7图示了流量计出口表面714的可替换实施方式，该流量计出口表面714与出口管法兰138配合并包括环形凹槽718。流量计出口表面714联接至相对于外缘716突出的流动通道出口706。流动通道出口706的突出形成实际的较深的凹槽，用于降低不希望的局部涡流的扰动，并用于降低回流。
虽然已经参照优选实施方式描述了本发明，但本领域技术人员将认识到，在不偏离本发明的精神和范围的前提下，可以在形式和细节方面进行改变。
Claims (17)
1.一种流量计本体，包括：
流动进口；
流动通道，联接至流动进口并延伸至流动通道出口；
流出栅栏，设置在流动通道中；
传感器，连接至流动通道，用于感测从流出栅栏流出的流动涡流；和
流量计出口表面，联接至流动通道出口并延伸至流量计出口表面的外缘，该流量计出口表面包括环形凹槽，该环形凹槽定位成与从流动通道出口流出的局部涡流相互作用。
2.根据权利要求1所述的流量计本体，其中环形凹槽面向下游。
3.根据权利要求1所述的流量计本体，其中流量计出口表面的外缘能够联接至出口管，流动通道具有小于所述外缘的直径的一半的直径。
4.根据权利要求1所述的流量计本体，其中环形凹槽具有矩形横截面。
5.根据权利要求1所述的流量计本体，其中环形凹槽包括圆形表面。
6.根据权利要求1所述的流量计本体，其中环形凹槽包括V形表面。
7.根据权利要求1所述的流量计本体，其中流动通道出口突出到流量计出口表面的外缘之外。
8.根据权利要求1所述的流量计本体，其中流动进口包括阶梯式地设置的多个离散锥形收缩表面。
9.一种流量变送器，包括：
流动通道，延伸至流动通道出口；
流出栅栏，设置在流动通道中；
传感器，连接至流动通道，用于感测从流出栅栏流出的流动涡流；
流量计出口表面，联接至流动通道出口并延伸至流量计出口表面的外缘，该流量计出口表面包括环形凹槽，该环形凹槽定位成与从流动通道出口流出的局部涡流相互作用；和
电子电路，连接至传感器，该电子电路产生表示通过流动通道的流速的电输出。
10.根据权利要求9所述的流量变送器，其中环形凹槽面向下游。
11.根据权利要求9所述的流量变送器，其中流量计出口表面的外缘能够联接至出口管，并且流动通道具有小于出口管的直径的一半的直径。
12.根据权利要求9所述的流量变送器，其中流动通道出口突出到流量计出口表面的外缘之外。
13.根据权利要求9所述的流量变送器，还包括：
包括多个离散锥形收缩表面的流动进口。
14.一种测量流量的方法，包括下述步骤：
设置从流动进口延伸至流动通道出口的流动通道；
在流动通道中设置流出栅栏；
用传感器感测从流出栅栏流出的流动涡流；
设置流量计出口表面，该流量计出口表面联接至流动通道出口并延伸至流量计出口表面的外缘；以及
将环形凹槽定位在流量计出口表面中，以与从流动通道出口流出的局部涡流相互作用。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括步骤：
将流量计出口表面的外缘的形状形成为密封至出口管，以及
设置具有直径小于所述外缘的直径的一半的流动通道。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括步骤：
延伸流动通道出口，使之突出到流量计出口表面的外缘之外。
17.根据权利要求14所述的方法，还包括步骤：
将流动进口的形状形成为包括阶梯式地设置的多个离散锥形收缩表面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |