CN102753880A

CN102753880A - 用于减除非期望流体振动的方法和装置

Info

Publication number: CN102753880A
Application number: CN2011800048999A
Authority: CN
Inventors: R·丹尼; F·贝克
Original assignee: Coorstek Inc
Current assignee: Coorstek Inc
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2012-10-24
Also published as: WO2011097516A3; MX2012009077A; US8701712B2; EP2531768A2; CA2786015A1; NO2531768T3; EP2531768B1; EP2531768A4; US20110186166A1; ES2649062T3; CA2786015C; WO2011097516A2

Abstract

水锤减除装置（100）包括入口（102）、出口（104）、扩张壳体（106）和导向器（136）。该入口（102）接收来自供给源的流体。出口（104）将流体传送到目的地。扩张壳体（106）设置在入口（102）和出口（104）之间。扩张壳体（106）限定具有足够保持多个流体体积单元的扩张体积的内部扩张腔（132）。各体积单元由一段时间内的流体流体积限定。导向器（136）设置在扩张腔（132）中。导向器（136）大体上将经由出口（104）进入扩张腔（132）的回流能量冲击重定向而远离入口（102）。

Description

用于减除非期望流体振动的方法和装置

相关文件的交叉引用

本申请要求于2010年2月4日提交的、申请系列号为61/301,473的美国临时申请的优先权，其全部内容通过参见的方式纳入本文。

背景技术

在某些流体流应用中，由于流体流的突然停止会生成能量传播波。流体流的突然停止可能是因为泵的突然关闭或阀的快速闭合。此产生回流能量冲击和脉冲，当传播波行进时，能量冲击和脉冲可能会增加。这种回流冲击会使流体产生压力尖峰和能量，导致系统振动，此现象有时被称为“水锤”。水锤现象会损坏管路系统，并引起管道、部件和接合点的过早疲劳。波传播地越远，所产生的能量损失越大。

一种尝试的解决方案涉及附接到管道的圆柱型阻尼器，回流能量脉冲在该管道中传播。然而，这些方案的缺点是，为产生最小解或减少脉冲，必须对该系统整体进行加压以改变脉冲或冲击进入阻尼器的方向。回流压力峰值和冲击会发现最小阻力的路径，这通常直到该系统被加压才会改变进入阻尼器的方向。但是此时，冲击已经撞击管道、接合处、阀等，并已经引起一些损坏。

一些常规的方案涉及在管道中串联定位的固定阻塞装置。然而，这些装置只能减小小部分的回流冲击或脉冲。另外，这些装置会经常引起系统中的压力下降，这会不利地影响流动通过管道的流体的构成（makeup）。例如，在液态丙烷（LP）泵送系统中，如果水锤装置在前进方向上引起太大的压降，那么该流体实际上可能会放气（gas off）。

发明内容

本文描述了一种装置的实施例。在一个实施例中，所述装置是用以减除水锤的减除装置。水锤减除装置的实施例包括入口、出口、扩张壳体和导向器。该入口接收来自供给源的流体。该出口将流体传送到目的地。该扩张壳体设置在入口和出口之间。该扩张壳体限定具有足够保持多个流体体积单元的扩张体积（expansion volume）的内部扩张腔。每个体积单元由一段时间内的流体流体积（fluid flow volume）限定。该导向器设置在扩张腔中。导向器大体上将经由出口进入扩张腔的回流能量冲击进行重定向而远离入口。本文也描述了所述装置的其它实施例。本文也描述了相应的方法和系统。

本发明的实施例的其它方面和优势通过以下详细描述、结合附图并通过对依照本发明原理的示例的描述而变得明显。

附图说明

图1示出了位于管路系统中的减除装置的一个实施例的示意图。

图2示出了位于管路系统中的减除装置的另一实施例的示意图。

图3示出了图2中的减除装置的侧剖视图。

图4示出了图2中减除装置的扩张腔和导向器的俯视剖视图。

图5示出了流体通过图2的减除装置的前向流的一个实施例的过程图。

图6示出了流体通过图2的减除装置的回流的一个实施例的过程图。

图7示出了带有细长形扩张壳体的减除装置的另一实施例的侧剖视图。

整个说明书中，相似的标号用于表示相似的元件。

具体实施方式

将会容易理解的是，本文中大致描述并在附图中示出的实施例的部件可以以诸多种不同的构造方式安置和设计。由此，以下对各种实施例更详细的描述，如附图中所表示的，不是意为限定本发明的范围，而是只代表各种实施例。虽然附图中显示了实施例的各个方面，但是除非有明确说明，附图不一定按比例绘制。

在没有偏离本发明的精神或重要特征的情况下，本发明能以其它具体形式实施。应当理解，所描述的实施例从各个方面上仅是说明性的，而非限制性的。因此，本发明的范围由本发明的所附权利要求指定，而非由具体实施方式指定。在与权利要求等同的意义和范围内的所有变化都应包含在其范围内。

整个说明书中，对特征、优势或类似语言的引用并不意味着本发明可以实现的所有特征和优势都应包含在或都包含在本发明的任何单个实施例中。而是，将涉及这些特征和优势的语言理解为意为与实施例结合所描述的具体特征、优势或特点包含在本发明的至少一个实施例中。因此，整个说明书中对特征、优势及类似语言的讨论可以但不是必须地涉及同样的实施例。

另外，所描述的本发明的特征、优势和特点可以以任何合适的方式结合在一个或多个实施例中。根据本文的描述，本领域的技术人员应当认识到，本发明可以在没有包含特殊实施例的一个或多个具体特征或优势的情况下实现。在其它情况下，在某些未于本发明所有实施例中示出的实施例中可以认识到其它特征和优势。

整个说明书中涉及“一个实施例”、“实施例”或类似语言，其意为结合指定实施例而描述的具体特征、结构或特点包括在本发明的至少一个实施例中。因此，整个说明书中的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”以及类似语言可以但不必都指代同样的实施例。

针对本领域的现有技术，具体地，针对使用现行结构和方法而尚未完全解决的本领域的问题和需求，开发了本发明的实施例。因此，开发了本发明的实施例以提供克服现有技术中各种缺点的结构和方法。本发明各种实施例的特征和优势将会通过以下描述和所附权利要求而变得更加充分明显，或者可以通过如下文所述实现本发明而得到了解。

虽然本文中描述了许多实施例，但是所描述实施例中至少一些总体上涉及减少由于流体流中流体突然停止而引起的非期望流体脉动。在具体实施例中，脉管（vessel）构造成容纳由回流流体流引起的脉动波并使该脉动波重定向进入阻尼器，并同时基本保持前向流体流中的工作压力。

图1示出了位于管路系统中的减除装置100的一个实施例的示意图。所示减除装置100包括用以提供本文所述特定功能的部件。然而，减除装置100的其它实施例可以包括更少或更多的部件以提供更少或更多的功能。

所示减除装置100包括进口102和出口104。在向前流的情况下，流体通过进口102进入减除装置100，而流体通过出口104离开减除装置100。减除装置100包括设置在进口102和出口104之间的扩张壳体106。在一些实施例中，扩张壳体106座置于基座108上，该基座108可以附接到其它结构（即地板或墙壁）。减除装置100也包括阻尼器110。阻尼器112可以通过一个或多个结构支架112联接到扩张壳体106。所示阻尼器110包括典型的调节器114和116。在一些实施例中，调节器114和116中的至少一个是用以将气体从内部囊袋（bladder）（见图6）中排出的排气阀。在一些实施例中，调节器114和116中的至少一个是用以将气体加载入囊袋的加载阀（或充气阀）。减除装置100也包括排放塞118.

一般地，减除装置100联接在管路中，以减除诸如水锤的回流能量。图中示出了联接在源管120和目的管122之间的减除装置100。典型地，水或其它流体从源管120流到目的管122。

在所示实施例中，扩张壳体106是具有一定球径的半球（或大体上为半球形）。一些例子中，这些直径包括但不限于达到约直径16英寸、达到约直径34英寸以及达到约直径51英寸。

各种材料可以用于扩张壳体106和减除装置100的其它部件。例如，扩张腔可以由SA516金属制成。将会理解的是，可以使用能够焊接、粘接或以其它方式附接到源管120和目的管122的各种材料。例如，在一个实施例中，扩张壳体106可以由PVC高压玻璃纤维制成。另外，扩张壳体106可以由任意数量的组成部件制成。例如，扩张壳体106可以制成两个半部（或不对称件），并机械地装夹在一起。

由于减除装置100的扩张壳体106和其它部件的周向应力而产生的最大许可工作压力和最小壁厚可以由标准公式决定。相似地，标准数据和公式可以用于与减除装置100的实施例结合使用的管道凸缘和直径。而且，接合效率可以由标准射线照相术（radiography）决定。

图2示出了位于管路系统中的减除装置100的另一实施例的示意图。除了进口102和出口104直径更小以与更小的源管120和目的管122相配外，图2中所示的减除装置100在许多方面都与图1中的减除装置100相似。

图2也示出了回流装置124，回流装置124代表可以引起回流能量脉冲的任何装置。典型的回流装置124的一些例子包括泵和阀。当泵关闭或阀闭合时，该动作会产生朝源管120向后传播的回流能量脉冲。如上所解释的，回流能量冲击或脉冲会引起有害的振动，这些有害的振动会弱化管路系统，或甚至使管路系统失效。

一般地，减除装置100在相对靠近回流装置124处联接在管路系统中，以减除回流能量脉冲的作用。在一些实施例中，减除装置100在管路系统中设置于与回流装置124相距一段距离处，该距离为目的管122横截面直径的大约30倍之内。然而，例如在管路布置不能适应减除装置100的合适安装位置的情况下，具体的安装距离可以比该典型距离更大。换句话说，回流装置124和减除装置100之间的相对距离可以根据每个管路系统的具体安装条件而变化。

图3示出了图2中减除装置100的侧剖视图130。为清晰和方便，图1和图2中示出的一些标号未在图3或下面的其它附图中重复。所示减除装置100包括限定在扩张壳体106中的扩张腔132。典型地，扩张腔132的横截面尺寸比入口102和出口104的横截面尺寸大。此允许扩张腔132比入口102和出口104保持更大体积的流体。在一些实施例中，扩张腔132比其所附接到的管道的直径大一定比例。

附接到扩张壳体106的阻尼器110也限定阻尼腔134。阻尼腔134与扩张腔132流体连通。因此，在一些情况下，流体可以在阻尼腔134和扩张腔132之间流动。

所示减除装置100也包括位于扩张腔132中的至少一个导向器136。一般地，导向器136使由于回流产生的回流能量中至少一些重定向而进入阻尼腔134。图3和图4示出了具体类型的导向器136，但是其它实施例可以使用其它物理结构的一个或多个导向器136，用以使回流能量脉冲（或者部分的回流能量脉冲）朝阻尼腔134导向。

在所示实施例中，导向器136具有大体面向减除装置100的入口102的凸面。该导向器的相对应凹面大体面向减除装置100的出口104。该凹面至少部分地限定导向器136的凹体138。在一些实施例中，导向器136的形状和表面方便于减除装置100中的前向流和重定向回流。

在一些实施例中，出口104的管道延伸进入导向器136的凹体138。该构造确保回流能量脉冲基本上由导向器136控制，并且容纳在减除装置100中，而不会通过入口102回到源管120中。

而且，在所示实施例中，使用一个或多个结构支架140或支撑件将导向器136安装于扩张腔132中。导向器136的位点或部段142也可以以焊接或以其它方式结构地附连到扩张壳体106的内表面。设置成用于导向器136的结构支撑件的数量和类型可根据预计在减除装置100中产生的回流能量的数量和类型而定。

图4示出了图2中减除装置100的扩张腔132和导向器136的俯视剖视图。具体地，示出了导向器136的凹体138的开口。

源管120（或目的管122）基于直径的体积和/或面积与扩张腔132的体积和/或面积之间可以有一定关系。管道的体积可以通过单位时间内（即，1秒）流过管道横截面的流体体积而获取的管道流量而得到。在一个实施例中，扩张腔132的体积是源管120（或目的管122）体积的大约2倍到大约6倍。在另一个实施例中，扩张腔132的体积是管道体积的大约3.5倍到大约4.5倍。在另一个实施例中，扩张腔132的体积是管道体积的大约4倍。其它实施例中，扩张腔132可以使用其它体积。

如具体示例，如果特定管道中的流量是120加仑每分钟，则该值可以转换为运动通过该管道的流体或材料、以每秒立方英寸为单位的等值。本示例中，流量为大约462立方英寸每秒。该数值乘以4等于1848立方英寸。因此，通过使用计算球体体积的公式

可以确定扩张腔132的相应直径，在这种情况下，该直径为大约15.22英寸。在一个实施例中，确定管道的流量，则使用体积大约为管道体积（由流量获得）的2到6倍、更具体为管道体积的4倍的商用半球形扩张壳体106。在另一实施例中，商用半球体的立方英寸与诸多管路中以立方英寸每秒为单位的流量一起确定，且将它们都置于一个表格中，以易于进行对比，而确定扩张腔体积和流量体积的比值是否在可接受范围内。

通过使扩张腔136具有比通向减除装置100的源管120的流量体积更大的体积，扩张腔136对于整个管路系统的工作具有极小的限制。具体地，减除装置100仍允许流体扩张到扩张腔132的内部。因为扩张腔132可以比通向扩张腔120的源管120保持多倍（如大约4倍）的流体，所以，前向流中的流体具有相对少或最少的紊流。扩张腔132还将尺寸设计成减少由于安装减除装置100而导致的压降。换句话说，扩张腔132可以将尺寸和形状设计成避免当流体通过减除装置100时流体工作压力下降。如果减除装置100在流体中引起压降，那么有必要增加泵的尺寸以抵抗此压降，使得由系统输送流体的最终压力不会改变。例如，如果减除装置100引起了较大的压降，那么在现有系统中附加减除装置100就可能要求另外安装更大的新泵，这会增加与安装减除装置100相关的成本。通过将相对较小的压降维持在可接受的范围内，在现有系统中附加减除装置100不需要安装更大的泵或其它设备，或者不需要产生相应的支出。

虽然本文中描述的实施例使用的是球形扩张腔132，但是扩张腔132的形状不必一定是球形。例如，在一些实施例中，扩张腔132是细长形的。在其它实施例中，扩张腔132是椭圆形的。在其它实施例中，扩张腔132是类球形的。在其它实施例中，扩张腔132可以是其它形状或复杂形状的组合。扩张腔132可以是诸多不同形状中的一种以适应不同标准，例如空间限制、构造材料或流体属性等。

在一个实施例中，扩张腔132的平均横截面积构造成达到馈送给扩张腔132的源管120的开口面积（πr²）的大约两倍。例如，如果馈送给扩张腔132的源管120的内径是1.94英寸，那么源管120的开口面积是大约2.956平方英寸。由此，扩张腔132的平均横截面积的内面积可以达到大约5.91平方英寸。在其它实施例中，扩张腔132的平均横截面积可以是源管120（或目的管122）的平均横截面积的两倍以上。

如上所述，导向器136构造成捕获（catch）扩张腔132内部的回流能量冲击或脉冲。流回扩张腔132中的流体被允许扩张并加压到一定程度，并施加压力强迫向上到阻尼腔134中，允许衰减脉冲。以此方式，回流能量脉冲基本上被捕获，并且不允许进一步传回上游（即进入源管120），以免引起可能的损坏或疲劳。

导向器136可以以多种方式附连到扩张壳体106。在一个实施例中，导向器136焊接到扩张壳体106的内表面。导向器136也可以以化学的方式或电化学的方式结合到扩张壳体106的内表面。在一些实施方案中，如果导向器136为可模制的，那么该导向器136可以与扩张壳体106形成或模制为一体件。

导向器136可以为大体上平面的或具有连续的或不规则的弯曲表面。在其它实施例中，导向器136可以是有棱角的。在一个实施例中，导向器136大体上是球形的。该球体对于从出口104（在一些情况下，也称作回流入口）进入扩张腔132中的流体流是凹入的，而对于从入口102（也称作前向流入口）进入扩张腔132中的流体流是凸出的。

在此构造中，通过出口104进入扩张腔132的流体或能量（即由于下游中流体流的停止或中断引起的返回上游行进的流体或能量）基本上被导向器136重定向而进入阻尼腔134。而在规律的工作流体流期间，通过前向流入口进入扩张腔132中的流体流相对较少或最少程度地受到影响。

在前向流方向上，导向器136具有凸表面或最小表面，使得沿下游方向的流体简单地绕导向器136流动。将会理解的是，这会减少泵上的应变，并因此减少成本。在一个例子中，源管120中流体工作压力为153磅/平方英寸（psi），而在经由扩张腔132穿过导向器136时只有大约1.5磅/平方英寸的压降。由于具有减除装置100，此压降为大约1%的压力变化。在其它实施例中，减除装置100可以引起更小或更大的压力变化，或者甚至可能引起不易察觉的压力变化。在一些实施例中，减除装置100可以引起大约3-4%的压降。对于大部分常规管路系统，3-4%（或达到大约4-5%）的压降是可接受的，因为此种压降量不要求改变泵尺寸或者仅要求泵尺寸有很小的改变。此3-4%的相对小量的压降比通常引起18-25%或更大压降的常规内置减除装置更可接受。

导向器136可以定位为相对于扩张腔132的出口104成一定角度。在一个实施例中，导向器136相对于出口104的角度在大约15度到75度之间。在其它实施例中，导向器136相对于出口104的角度在大约30度到60度之间。在一个实施例中，导向器136相对于该出口的角度为大约45度。如果导向器136是球体，那么该导向器的圆形开口限定与出口104的流动方向成大约45度角的平面。

导向器136也可以定位为相对于阻尼腔134的开口成一定角度。在一个实施例中，导向器136相对于阻尼腔134的开口的角度在大约15度到175度之间。在其它实施例中，导向器136相对于阻尼腔134的开口的角度在大约30度到120度之间。在其它实施例中，导向器136相对于阻尼腔134的开口的角度在大约45度到大约90度之间。在其它实施例中，导向器136可以以任何种构造定位于扩张腔132中，以高效地和/或最优地将来自开口104的回流流体或能量重定向到阻尼腔134的开口中。

在一些实施例中，导向器136在扩张腔132中的定位通过将回流流体或能量的旋转维持向上运动、使得大部分的流体能量被强迫向上而最优地使经由出口104返回进入扩张腔132中的的流体或能量产生适量的紊流。如果有太多的紊流，那么流体和流体能量会受到更少的控制，并试图自己向上进入阻尼腔134并可能无法进入阻尼腔134。如果紊流太少，那么流体和流体能量仅可以绕导向器136流动。

在一些实施例中，减除装置100也包括出口延长件，该出口延长件是从出口104延伸到导向器136的凹体138的内部的管道或管子。在此实施例中，该延长件将回流能量脉冲导引到导向器136中，以更加高效地工作和对准。在一些实施例中，如果没有延长件，回流能量脉冲可能在边缘处进入扩张腔132，其中在边缘处，回流能量脉冲会被允许在遇到导向器之前进行一定程度地分散。

导向器136的实施例设计成对该流体的流量具有相对较小或最小的影响。例如，如果流体以大约120加仑每分钟的前向流量流过2英寸的管道并进入扩张腔132，那么导向器136在该扩张腔中的位置和构造可以设计成使得离开扩张腔132的流体也以基本上120加仑每分钟的流量流动。因此，与排除减除装置100的类似管路系统相比，扩张腔132和导向器136的特定几何形状和构造可以影响或改变流量。如果限定流动常数以特征化通过该管路系统的流量，那么包括或从管路系统排除减除装置100可以造成流量值的不同。在一些实施例中，在管路系统中包括减除装置100仅将流量值减少了5%或更小。在其它实施例中，减除装置100仅将管路系统中的流量值减少了不到约2%。当减除装置100加入管路系统时，其它实施例可以导致更小或更大的流量变化。

图5示出了流体通过图2的减除装置100前向流动的一个实施例的过程图160。流体通过减除装置100的前向流动由虚线箭头表示。当流体通过入口102流入扩张腔132时，该流体绕导向器136流动。虽然仅示出了绕过导向器136顶部的单个箭头，但是根据导向器136可能附接到扩张壳体106的位置和方式，流体可以绕导向器136的各个边缘流动。一旦到达导向器136的另一侧，那么该流体（或者已在扩张腔132中的其它流体）中的一些会经由出口104离开扩张腔132。

图6示出了流体通过图2的减除装置100回流的一个实施例的过程图170。为方便起见，对回流（或流体回流）的说明可指实际流体流或者通过流体的传播能量，或者同时指二者。流动通过减除装置100的回流由虚线箭头表示。由于减除装置100下游的回流，流体经由出口104流回扩张腔132中。导向器136使流体或能量脉冲朝阻尼腔134重定向，而不是绕导向器136流动并向上游流到连接于入口102的源管120（见图2）。虽然只示出了向上导向进入阻尼腔134中的单个箭头，但是，流体或能量脉冲可以沿任何路径朝向阻尼腔134流动。而且，虽然其中一些流体或能量脉冲可以绕导向器136的各边缘流动，但是回流的主要部分朝阻尼腔134导向。

所示阻尼器110还包括阻尼材料172。阻尼材料172可以包括可压缩介质。扩张腔132中的导向器136将压力尖峰或回流能量冲击导入阻尼腔134中，允许可压缩介质被压缩。因此，阻尼器110用于衰减由流动突然停止引起的回流脉冲或压力尖峰。可压缩介质吸收至少一些回流冲击的能量以减除由于水锤现象导致的损坏。在一个实施例中，可压缩介质是气体。该气体可以是空气、氢气、氧气、氦气或类似的气体，或这些气体的组合。在一个实施例中，阻尼材料172是充气囊袋，其中该气体大体上包括氮气。在其它实施例中，各种气体或气体的组合可以基于它们的压缩性、稳定性、惰性等进行使用。

在另一实施例中，阻尼材料172是凝胶或固体。在另一实施例中，阻尼材料172可以是固体悬浮液。在一个实施例中，可压缩介质是泡沫。该泡沫内部带有气体，使得泡沫以一定的速率压缩。阻尼材料172也可以是捕获有气体的固体。其它可压缩材料可以用以吸收阻尼器110中压力尖峰的能量。例如，在一个实施例中，诸如弹簧之类的机械装置将能量储存以在随后以某种不对本系统引起损害的方式释放。

在一个实施例中，阻尼腔134的体积根据以下公式确定：

其中，

常数A是优选地在大约0.1-2.0（如大约0.924）之间的值。

常数B是优选地在大约0.001-0.01（如大约0.005）之间的值。

F是通过源管或目的管的流量体积。

P_最大是现有尖峰压力（即由于反向脉冲或水锤现象导致流体在管道中产生的新最大压力）。

P是流体在源管中的正常工作压力。

L是从流动停止源返回到减除装置之间的距离。

T是使流动停止的时间。

作为一个例子，以下参数可以描述管路系统的工作条件：

常数A=0.924(立方英寸乘以分钟每加仑乘以秒)

常数B=0.005(秒/英尺)

F=100（加仑每分钟）

P_最大=30(磅/平方英寸)

P=20(磅/平方英寸)

L=200(英尺)

T=0.25(秒)

根据这些参数，可以计算阻尼腔的体积为大约207.9立方英寸。

在一些实施例中，阻尼器110具有相对较低的轮廓，以适应在各种位置放置减除装置。在其它实施例中，可以将许多不同的阻尼器110附连到一个扩张壳体106。阻尼器110的可能厚度和阻尼器110上螺旋盖的可能螺旋剪切力可以通过标准公式确定。

图7示出了带有细长形扩张壳体106的减除装置100的另一实施例的侧剖视图180。所示减除装置100包括多个导向器136，这些导向器定位在扩张腔132中的各个位置处。一些导向器132（如图7所示的角形导向器）连续地附接到扩张壳体106的内表面。其它导向器132（如图7所示的椭圆形导向器）跨越扩张壳体106的宽度并附接到扩张壳体106的相对两个内表面。可以在具体实施例中实施的导向器136的数量和类型不限于所示类型和数量。

通过实施减除装置100的特殊构造，扩张腔132的实施例可以隔离回流能量冲击和/或防止回流能量冲击流回上游而产生因水锤现象导致的损坏。确切地说，扩张腔132容纳回流能量冲击并且在一些情况下，将回流能量冲击重定向到阻尼腔134中，并在阻尼腔134中该冲击被吸收或减少。减除装置100的实施例将由于回流而导致的压力尖峰减少大约85%。因此只有大约15%的、由于流动突然停止导致的脉冲波通过减除装置100传播到上游。其它实施例根据每个管路系统的设计和性能说明提供了更多或更少的减除量。

如本文所述，制造减除装置100的方法的一个实施例包括确定该装置将要放置于其中的管道的尺寸。然后确定扩张腔132的体积与管道流量体积的比值。在一个实施例中，该比值在大约2到6之间。在另一实施例中，该比值在大约3.5到4.5之间。在又一实施例中，该比值为大约4。然后可以以合适的角度将导向器136固定到扩张腔132中。入口、出口、出口延长件（可选）和阻尼器（可选）与扩张腔组合。而且，可以检验壁厚、管道、法兰和螺纹尺寸和公差，并可以确定工作压力和压降。基于这些结果，可以进行调整。

减除装置100的某些实施例的优势是减除装置100捕获在某一位点的回流能量脉冲或冲击，并在其通过管路系统传播到上游之前减少压力尖峰的影响。另外，与一些常规的减除装置相比，本文中所述减除装置100的实施例很大程度上减少或最小化前进方向上的压降。管道中的许多流体需要在一定范围内存在恒定压力，以防止流体改变物理状态。减除装置100的一些实施例的另一优势是将减除装置100加到管路系统对该管路系统的正常工作压力的影响相对较小或最小。因此，减除装置100的实施例减少或最小化泵送流体中的任何物理变化。另外，减除装置100的实施例不需要大量增加用以泵送流体通过该装置管路系统的工作。结果，移动相同量产品通过管道的成本或能量不会增加。

在以上描述中，提供了各实施例的具体细节。然而，可以实现具有比所有这些特定细节少的细节的一些实施例。在其它示例中，为简洁和清晰，未对某些方法、程序、部件、结构和/或功能做比实现本发明各实施例更详细的描述。

虽然以具体顺序示出并描述了本文方法的操作过程，但是各方法的操作顺序可以改变，使得某些操作可以以相反的顺序执行，或者使得某些操作可以至少部分地与其它操作同时执行。在另一实施例中，不同操作的方法（instruction）或子操作可以以间歇方式和/或交替方式实现。

虽然已经描述并示出了本发明的特定实施例，但是本发明不限于所描述并示出的特定形式或部件设置。本发明的范围应由所附权利要求及其等同内容限定。

Claims

1.一种水锤减除装置，包括：

入口，所述入口用以接收来自供给源的流体；

出口，所述出口用以将所述流体传送到目的地；

扩张壳体，所述扩张壳体设置在所述入口和所述出口之间，其中，

所述扩张壳体限定内部扩张腔，所述内部扩张腔具有足够保持多个流体体积单元的扩张体积，其中，每个体积单元由一段时间内的流体流体积限定；以及

导向器，所述导向器位于所述扩张腔中，其中，所述导向器构造成使经由所述出口进入所述扩张腔的回流能量脉冲重定向而远离所述进口。

2.如权利要求1所述的水锤减除装置，其特征在于，进一步包括联接到所述扩张腔的阻尼器，所述导向器进一步构造成使所述回流能量脉冲朝所述阻尼器重定向，以吸收所述回流能量脉冲的至少一部分。

3.如权利要求2所述的水锤减除装置，其特征在于，所述阻尼器的近端联接到所述扩张腔，而所述阻尼器的远端远离所述扩张腔。

4.如权利要求3所述的水锤减除装置，其特征在于，所述阻尼器包括设置于所述阻尼器的所述远端附近的可压缩介质，其中，所述可压缩介质构造成响应所述回流能量脉冲而压缩。

5.如权利要求3所述的水锤减除装置，其特征在于，所述可压缩介质包括包封于囊袋内的气体，其中，所述气体包括氮气。

6.如权利要求1所述的水锤减除装置，其特征在于，所述导向器进一步构造成使所述流体的前向流体流在所述扩张腔内从所述入口分散到所述出口。

7.如权利要求6所述的水锤减除装置，其特征在于，所述导向器包括凸表面，其中，所述凸表面基本上面向所述入口。

8.如权利要求1所述的水锤减除装置，其特征在于，所述导向器包括凹表面以限定凹体，其中，所述凹体基本上朝向所述出口敞开。

9.如权利要求8所述的水锤减除装置，其特征在于，所述凹体还至少部分地朝向联接到所述扩张腔的阻尼器敞开。

10.如权利要求8所述的水锤减除装置，其特征在于，所述导向器具有大体二次曲面的形状（quadric shape）。

11.如权利要求8所述的水锤减除装置，其特征在于，所述导向器是半球形的。

12.如权利要求8所述的水锤减除装置，其特征在于，所述出口的端部延伸进入所述导向器的所述凹体。

13.如权利要求1所述的水锤减除装置，其特征在于，所述扩张腔的扩张体积足够保持大约2到6个流体体积单元，其中，每个体积单元进一步限定为在一秒的时间内通过所述入口的流体流体积。

14.如权利要求1所述的水锤减除装置，其特征在于，所述扩张腔的扩张体积足够保持大约3.5到4.5个流体体积单元，其中，每个体积单元进一步限定为在一秒的时间内通过所述入口的流体流体积。

15.如权利要求1所述的水锤减除装置，其特征在于，所述扩张腔的扩张体积足够保持大约4.0个流体体积单元，其中，每个体积单元进一步限定为在一秒的时间内通过所述入口的流体流体积。

16.如权利要求1所述的水锤减除装置，其特征在于，所述扩张腔的平均横截面积至少是所述入口的横截面积的两倍。

17.如权利要求1所述的水锤减除装置，其特征在于，所述扩张腔大体上是球形的。

18.如权利要求1所述的水锤减除装置，其特征在于，所述扩张腔大体上是细长形的。

19.一种安装水锤减除装置的方法，所述方法包括：

将所述减除装置的入口联接到源管以接收来自供给源的流体；

将所述减除装置的出口联接到目的管以将所述流体传送到目的地；

其中，所述减除装置包括：

导向器，所述导向器位于所述扩张腔中，其中，所述导向器构造成使经由所述出口进入所述扩张腔的回流能量脉冲大体上远离所述入口重定向。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，将所述减除装置的所述出口联接到所述目的管进一步包括：将所述出口在预定距离内联接于回流装置，所述回流装置在流体流停止时引起所述回流能量脉冲。

21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述预定距离在所述目的管的横截面尺寸的大约30倍之内。