CN103210220A - 调节器、设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于转移并且混合流体流以最小化热梯度对渡越时间超声流量计的精确度的影响的流调节器，并且所述流调节器在管道中的截面方向上界定封闭区，所述流调节器具有第一斜面，所述第一斜面适于设置在所述管道中并且在相对于所述流体流的下游方向上从所述封闭区外向所述管道中心向内延伸并且与所述管道的内表面形成0°到90°之间的角度。所述调节器具有第二斜面，所述第二斜面适于设置在所述管道中并且紧邻所述第一斜面，所述第二斜面在相对于所述流体流的上游方向上从所述封闭区外向所述管道中心向内延伸并且与所述管道的内表面形成0°到90°之间的角度。一种用于确定具有超声换能器位点的管道中的流体流的设备。一种用于确定管道中的流体流的方法。一种用于影响管道中的流体流的方法。

Description

调节器、设备及方法
技术领域
本发明涉及在管道中的换能器位点(transducer site)之前转移并且混合在管道中流动的流体的热边界层，在所述换能器位点处设置有用于超声流量计的换能器。(本文所使用的“本发明”或“发明”指的是示范性实施例，但不一定涉及所附权利要求书所覆盖的每一个实施例。)更具体而言，本发明涉及在管道中的换能器位点之前转移并且混合在管道中的层状流体流中的热边界层，在所述管道中设置有用于超声流量计的换能器以及第一斜面和紧邻第一斜面的至少一个第二斜面。
背景技术
本部分意在向读者介绍所属领域中可能与本发明的各个方面相关的各个方面。以下论述意在提供信息以便于更好地理解本发明。相应地，应了解，以下讨论中的陈述应就此而论，而并不是对现有技术的承认。
在广泛的应用条件下，渡越时间超声流量计都能够具有高精确度的性能。这使得它们在例如液烃的密闭输送(custody transfer)等应用中被采用。在大多数应用中，速度、管径以及粘性的组合使得流成为了湍流。湍流的特征在于存在湍流涡系或“旋涡”，这些湍流涡系或“旋涡”会使流体中发生横断流混合。
在一些应用中，例如在“重油”的生产和运输中，流体粘性高于普通情况，结果是该流可能处于过渡流态或层流态。过渡流通常出现在雷诺数在2000与10000之间的区域中。层流通常发生在雷诺数低于2000处。在层流状况下，该流基本上平行于导管的轴线而行进并且不会发生横断流混合。在过渡流态中，该流基本上在层流与湍流状况之间来回转变。
当流处于层流态时，没有湍流混合意味着在流体中会形成温度梯度。例如，如果进入一个管道区段中的流体流的温度高于管道本身，那么紧邻管道壁的流体将冷却到管道壁的温度，并且在管道的壁与中心之间将形成温度梯度。温度梯度的形成将随各种因素而变化，例如流速、温差、流体的导热性以及沿着导管的距离。通常，在相关应用中，温度会在靠近管道壁的区域中快速变化。
渡越时间超声流量计通过估计流速来运作，因此通过测量超声脉冲的飞行时间来估计容积流量。在需要高精确度的应用中，通常将超声换能器安装在壳体中，所述壳体被集成到管道筒中使得壳体的面与管道轴线成某一角度(通常为45°)。在高精确度应用中较为典型的流量计设计的另一方面是，换能器壳体不会凸出到导管的内壁外。这样在壳体的前部形成了腔体，超声穿过该腔体中的流体，然后横越导管的截面，再穿过接收换能器前部的第二腔体。当两个换能器壳体的面之间的流体均质且等温时，超声基本上沿笔直的路径行进。然而，当在层流条件下存在热梯度时，陷在这些腔室中的流体将具有管道壁的温度。由于声速随温度而变，因此从一个换能器行进到另一个换能器的超声此刻必然会发生折射。这意味着此刻超声的行进路径并不是笔直且恒定的，而是会随工艺流体、温度和流条件而变。
即使是在换能器安装在导管外部的情况下，例如在所谓的外夹式超声流量计中，热梯度的存在也将导致超声路径的额外折射，这样它将与应用于流量计的计算算法中的假设不同。
流体流量计通常部署有某形式的上游流调节装置。通常情况下，部署这些装置是为了移除流速中的非轴向分量和/或修改管道上的速度剖面。实例有管束(图1a)和轮叶型的调节器(图1b)，主要用于移除非轴向流分量，移除的方法是将流细分到各通道中，这些通道在管道轴线的方向上的长度大于它们在截面上的长度，从而破坏大型涡系并且使流更趋向于平行于管道轴线来行进。
设计穿孔板式流调节器是为了移除非轴向流并且修改轴向速度剖面。这是通过使用板中的穿孔来实现的，这些穿孔将流分到一系列喷口中，如图2所示。板上的压差使流重新分布，并且板下游的喷口中的湍流混合所形成的流速分布基本上是均匀的并且没有大块的非轴向流分量。
突片型流调节器例如专有的Vortab装置，使用突片1来产生大型涡系以将流混合，从而破坏存在于上游的任何大块的非轴向流分量并且修改轴向速度剖面。这些涡系随后在下游消散，这样向流量计呈现的速度场相对于在装置上游可能存在受扰条件有所改善。突片型调节器的一个实例在图3a和图3b中示出。
这些装置中没有一种装置是被开发出来应用于层流，或者是边界处热梯度的特定问题的。它们通常部署在湍流条件下，用于上述用途，或有时用于混合。这样，它们还不足以解决当前的特定问题。管束和轮叶式调节器不用于将流混合或对边界层扰动，因此对所穿过的热边界层影响很小。在板和突片型调节器的情况中，尽管这些调节器可用于湍流条件下的混合，但是它们不能有效地解决层流中边界处的热梯度问题。这是因为(1)存在边界层流可以相对不受影响地穿过的区，以及(2)在层流中，在边界层与壁分开时，该边界层趋向于以很大程度维持热梯度的方式重新附接。
这可以参考突片型调节器来说明。常规突片型调节器具有一组四个突片，这四个突片位于沿着导管轴线间隔开的多个位置中的每个位置处，如图3a和图3b所示。向下看导管，每组中的突片1彼此对齐，如图3a所示。因此，在突片之间的区2中，壁处的边界层可以不受扰地穿过，如图3a所示。此外，当层状边界层3由于突片的存在而被迫远离壁时，它会在下游重新附接，从而在突片后面形成回流区或死区(dead zone)4。在图4中就二维形式的单个突片来示出了这种情况。陷入突片后面的区中的流体将获取边界层3的温度，因此热梯度仍然存在于重新附接的边界层5中。
另一有关领域是导管中两股流体的混合或单股流体的均质化，后者包括热交换器中温度重新分布的应用。在层流条件下，已知由平面的或弯曲的叶片的阵列组成的静态混合器。这些叶片组合在组件中，其中叶片可以交替地布置在两个或两个以上平面内，这些平面通常与导管轴线成45°并且彼此成90°，如图5a和图5b所示。叶片的额外平面通常包含在单个组件中，如图6所示。在单个组件中，所有这些叶片彼此平行(例如，水平或垂直)。对于更有效的混合而言，此类混合器可以包括若干子组件，其中一个子组件的叶片与另一子组件成不同角度，如图7a和图7b所示。这些混合器的特性为：这些叶片完全在导管上延伸并且当沿着导管的轴线往下观察时，它们没有留下通畅区域使层流直通通过(例如，图5a)。
发明内容
本文件中描述的发明用于改变导管中的流条件，这样超声流量计可以在层流态中更精确地运作。流的调节方法是转移并且混合导管外围处的流体，这样基本上消除了紧邻导管壁处存在的热梯度。这样又使流量计测量到的超声渡越时间与实际流量之间的关系更相符。
附图说明
在附图中描绘了本发明的优选实施例以及实施本发明的优选方法，其中：
图1A所示为现有技术中的管束。
图1B所示为现有技术中的轮叶式整流器。
图2所示为现有技术中的穿孔板式调节器。
图3A和图3B所示为现有技术中的突片型调节器。
图4所示为单个突片以及它对流体流中的层状边界层的影响。
图5A和图5B所示为现有技术中的静态混合器中的板。
图6所示为现有技术中的与图5相比具有额外叶片的静态混合器中的叶片。
图7A和图7B所示为现有技术中的具有若干子组件的静态混合器，其中一个子组件的叶片与另一个子组件成不同角度。
图8A、图8B、图8C和图8D所示为斜面对流体流的边界层的影响。
图9所示为本发明的设备的截面的侧视图。
图10A、图10B、图10C所示为用于使超声传输到流体中的换能器壳体。
图11A和图11B所示为形成不同配置的斜面。
图12所示为向外倾斜的斜面与向内倾斜的斜面对流体流的影响。
图13A和图13B所示为成不同关系的彼此紧邻的斜面。
图14所示为第一斜面阵列以及在第一斜面阵列下游的第二斜面阵列。
图15A、图15B、图15C和图15D所示为从共同的平高线(plateau)上下延伸的斜面。
图16A、图16B和图16C所示为由中心支架支撑的斜面。
图17A、图17B、图17C、图17D、图17E和图17F所示为具有不同截面的斜面。
图18所示为沿着管道外围的多个位置处的斜面。
图19所示为本发明的调节器的照片。
图20所示为在没有本发明的调节器的情况下随雷诺数和温度而变的流量计校正系数。
图21所示为在具有本发明的调节器的情况下随雷诺数和温度而变的流量计校正系数。
图22所示为本发明的调节器。
图23所示为带有本发明的调节器的管道的一部分。
具体实施方式
现参考各图，其中在所有这些图中相同的参考数字指代类似或相同的零件，更特定地参考其中的图9、图13a和图13b，其中示出了用于转移并且混合流体流的流调节器10，所述流调节器在管道14中的截面方向上界定了封闭区12。该管道可以具有用于超声流量计16的换能器的换能器位点或凹口24，或者所述换能器可以是外部换能器，例如用在设置在管道14外侧上的外夹式流量计中，或者是腔体中填有另一种材料的换能器。或者，并且更一般地，所述调节器可以在不使用流量计的应用中与管道一起使用。
所述调节器包括第一斜面18，所述第一斜面适于设置在管道14中，并且在相对于流体流的下游方向上从封闭区12外向管道14中心向内延伸，并且与管道的内表面20形成0°到90°之间的角度。所述调节器包括第二斜面22，所述第二斜面适于设置在管道14中并且与第一斜面18并置。所述第二斜面22在相对于流体流的上游方向上从封闭区12外向管道14中心向内延伸，并且与管道的内表面20形成0°到90°之间的角度。在存在换能器位点的应用中，第一斜面18和第二斜面22适于定位在换能器位点24中一个位点的上游。
流调节器10可以包括凸缘26，如图22所示，所述凸缘具有附接到管道14的面28以及在面28中的开口30，所述开口由管道14中的流体流过的区域界定。第一斜面18和第二斜面22附接到面28并且从该面延伸出去。凸缘26在换能器位点24的上游附接到管道14。流调节器10可以包括第三斜面32，所述第三斜面适于设置在管道14中，并且在相对于流体流的下游方向上从封闭区12外向管道14中心向内延伸，并且与管道的内表面20形成0°到90°之间的角度。所述调节器可以包括第四斜面34，所述第四斜面适于设置在管道14中，并且与第三斜面32并置。所述第四斜面34在相对于流体流的上游方向上从封闭区12外向管道14中心向内延伸，并且与管道的内表面20形成0°到90°之间的角度。第三斜面32和第四斜面34附接到面28并且从该面延伸出去。图23所示为定位在管道14中的调节器。
第一斜面18和第二斜面22可以分别与第三斜面32和第四斜面34保持间隔关系。流调节器10可以包括条带38以及第五斜面36，所述第五斜面附接到条带38并且从该条带延伸出去。第一斜面18附接到条带38并且从该条带延伸出去，其中所述条带38设置在第一斜面18与第五斜面36之间。第一斜面18可以与第二斜面22相连并且第三斜面32可以与第四斜面34相连。第一斜面18、第二斜面22、第三斜面32以及第四斜面34可以从管道14的内表面20基本上延伸到管道14直径的约1/5的高度处。
在一个实施例中，第一斜面18与第二斜面22并排定位并且与第二斜面22平行。在另一个实施例中，第一斜面18、第二斜面22、第三斜面32以及第四斜面34中有一个平直表面40暴露在流体流中。在又一个实施例中，第一斜面18、第二斜面22、第三斜面32以及第四斜面34中具有一个非平直表面40暴露在流体流中，如图17a至图17f所示。
参考图13a、13b、图14、图15a至图15d以及图22，第二斜面22可以在第一斜面18的正后方或者斜后方，例如向侧面偏斜的距离约为斜面的宽度。额外的斜面可以用交替的方式与第一斜面18和第二斜面22平行定位，这样在彼此相邻的斜面之间存在约斜面宽度的间隔，其中在第一组斜面后的一系列斜面与第一组斜面之间的间隔对齐，如图22所示。第一组斜面可以从管道14的内表面或凸缘26向上延伸，而第二组斜面向下延伸到管道14的内表面或凸缘26，其中就流方向来说，第一组斜面基本上形成向上的斜坡斜度，而第二组斜面形成向下的斜坡坡度。第二斜面22可以从第一斜面18连续地延伸出去，在两者之间具有条带38，或具有间隔，该间隔约为一至二英寸到约1、2、4或甚至6英尺，这取决于边界条件和流。
本发明涉及一种用于确定管道14中的流体流的设备11。如上所述，所述管道具有多个换能器位点，这些位点可能有或可能没有换能器凹口24。设备11包括具有换能器的超声流量计16，所述换能器与管道14中的流体流连通。在存在换能器凹口24的实施例中，换能器通过换能器凹口24而与流体流连通。设备11包括用于转移并且混合流体流的流调节器10，所述流调节器在截面方向上界定封闭区12，所述流调节器具有第一斜面18，所述第一斜面设置在管道14中并且在相对于流体流的下游方向上从封闭区12外向管道14中心向内延伸并且与管道的内表面20形成0°到90°之间的角度。流调节器10具有第二斜面22，所述第二斜面适于设置在管道14中并且紧邻第一斜面18。所述第二斜面22在相对于流体流的上游方向上从封闭区12外向管道14中心向内延伸并且与管道的内表面20形成0°到90°之间的角度。
在存在换能器位点的实施例中，第一斜面18和第二斜面22适于定位在换能器位点24中一个位点的上游。流调节器10通常设置在换能器位点24上游距离5到15倍管道14直径处，但是该距离可以根据情况大于或小于5到15倍管道14直径。
本发明涉及一种用于确定管道14中的流体流的方法。管道14可以具有多个换能器位点24。所述方法包括以下步骤：使用与管道内表面20成0°到90°之间的角度延伸的第一斜面18，来转移邻近管道内表面20的流体流中的热边界层。在存在换能器位点的实施例中，第一斜面18设置在该多个换能器位点24中的一个换能器位点的上游。存在以下步骤：将来自超声流量计16的换能器的超声信号发送到流体流中。如果存在换能器凹口14，那么该换能器通过一个凹口与流体流连通。存在以下步骤：使用与管道内表面成0°到90°角延伸并且邻近所述第一斜面的第二斜面，来转移邻近管道内表面的流体流中的热边界层。存在以下步骤：用流量计16根据该信号计算流量。可能存在以下步骤：用第二斜面22来转移热边界层，所述第二斜面与管道内表面20成0°到90°角延伸并且设置成紧邻第一斜面18并且在换能器位点的上游。
本发明涉及一种用于确定管道14中的流体流的方法。所述方法包括以下步骤：使用与管道内表面20成0°到90°角延伸的第一斜面18，来转移邻近管道内表面20的流体流中的热边界层。存在以下步骤：用第二斜面22来转移热边界层，所述第二斜面与管道内表面20成0°到90°角延伸并且设置成紧邻第一斜面18。基本上可以认为第一斜面18将流体从管道14的内表面20中推出，而第二斜面22向管道的内表面20推入流体。
在本发明的操作中，本发明针对一种流调节装置，用于在层流条件下改善超声流量计的性能。所述装置用斜面组件来调节流体流，这些斜面用于产生径向运动以转移并且混合导管壁处的流体。相对于流经过导管的方向，斜面要么向导管中心向内倾斜，要么向导管壁向外倾斜。向内倾斜的斜面迫使边界层中的流体向管道14的中心流动，而向外倾斜的斜面迫使流体向壁流动以转移并且混合边界层，如图8a、图8b、图8c和图8d所示。
使用方法涉及将调节器放置在导管中处在流量计16上游以转移并且部分地混合边界层中的流。调节器与流量计16之间的距离足够长以减少在流量计位置处观察到的液压扰动，但是足够短以确保导管中心区段中的管道壁处不会重新建立显著的热梯度。围绕调节器的导管、流量计16本身，以及调节器与流量计之间的连接导管优选是绝缘的，这样可以最小化外部与管道14的容纳物之间的热传递。图9中示出了使用方法的说明。必要时可以使用热绝缘物51。
图10a、图10b和图10c呈现了用于将超声传输到流体中的、作为超声流量计一部分的换能器壳体。此处的表示只就二维而论。实际上，三维几何结构通常更复杂，会涉及到圆柱形导管壁和圆柱形换能器壳体。然而，简化的二维情况完全可以说明问题的本质。在图10a中，流体温度是均匀的，并且超声在垂直于换能器壳体的面28的方向上行进。在图10b中，管道壁比导管中心的流体更热或更冷。因此，在邻近管道壁处存在温度比管道14中心处的流体更高或更低的流体层。这又使换能器前的腔体中的流体与邻近管道壁的流体层温度相同。相应地，沿着超声行进路径的声速不恒定并且超声将发生折射，从而使路径角度发生变化。这可以用实例进一步说明。实际上声速的变化是连续的，但是此处为了简单起见，可以假定在与管道壁相距一段短的距离内发生声速的急剧变化，因为这样有助于说明本发明的原理。假定超声与导管的轴线成45°角离开换能器壳体，腔体的流体中的声速是1470m/s并且导管中心的流体中的声速是1463m/s。这对应于约2°C的流体温度差。根据斯涅耳定律，可以计算出超声相对于管道14轴线所成的角度将变为约45.27°。该角度变化对于高精确度的超声渡越时间流量测量而言是显著的。
现考虑借助于斜面从壁转移热边界层的情况。如果防止与核心温度不同的流体层重新附接到壁，如图10c所示，那么该层与其余流体之间的热传递将增加。此外，层与壁的分离允许腔体中的流体保持与导管中心的流体相同的温度。因此，即使在流中存在不同温度的薄流体层，但是当超声穿过该层时折射发生两次，并且行进角度只在该层内变化，如图10c所示。
以上描述表明，调节器无需使温度分布完全均匀化，转移靠近壁的边界层已经足够。这意味着，本发明中使用的斜面元件无需延伸到管道14的中心，并且高度通常不超过导管宽度的五分之一，如图11a和图11b所示。由于这些元件不会阻塞导管的中心通道，因此与单单用于混合流的整个截面的层流混合器相比，这样可以减少压力损失。当应用条件横跨了广泛的流量和/或雷诺数时，本发明的该方面尤其有利。
为了如上所述并且如图10c中所示来防止边界层的重新附接发生，有必要将向内和向外倾斜的斜面一起部署。当这样部署时，通过向外倾斜的斜面向管道壁转移的流体随后通向向内倾斜的斜面的后侧，如图12所示，其中该流向着指向页面的方向流动。这需要如图13a所示将斜面重叠部署或者将向内倾斜的斜面放置在向外倾斜的斜面上游的一小段距离处，如图13b所示。除了既定的从边界层转移流体之外，斜面的该配置还将通过在流中引入转动运动而部分地混合流体。
在一些情况下，交替的向内和向外倾斜的斜面的一个阵列可能已经足够。然而，在其他情况下，例如关于在层流态中雷诺数非常低的蠕动流，有利的是在第一阵列的下游放置额外的斜面阵列。可以有利地定位额外的阵列，使得向内倾斜的斜面的第二阵列定位在向内倾斜的斜面的第一阵列的下游，这样流体先通过向外倾斜的斜面的第一阵列向管道壁转移，随后通过第二阵列来向外转移。该布置在图14中示出。斜面的宽度和角度可以在本发明的范围内变化。
除了图13a和图13b中所示的简单版本以外，这些斜面可以用不同方式构建以实现相同目标。实例包括从共同的平高线上下延伸的斜面例如图15a、15b、15c和15d所示，或者由中心支架支撑的斜面如图16a、16b和15c所示。此外，斜面的截面可以是矩形、v形或弯曲通道的形式，如图17a至17f所示。
为了使调节器有效，它应扰乱每个换能器位点上游的边界层。大多数高精确度渡越时间超声流量计是多路径装置，这些装置在导管外围的多个位置处具有换能器，如图18所示。因此可能在多个位置处需要斜面。然而实际上，可能更方便的是将斜面布置成连续阵列，如图11所示。
图19所示为边界层流调节器10的照片，其经构建以用于调节器和方法的实验验证。在上游没有设置流调节器10的情况下，首先使用超声流量计来执行控制试验。在油温度为20℃、30℃和40℃且环境温度约为20℃时在层流态中进行测试。如图20所示，流量计校正系数是所指示的流量与实际流量之间的比值，它大大取决于不使用流调节装置时的温度。150mm玻璃矿物棉绝缘物51包绕在放置有调节器的管道末端周围，包绕长度为调节器与流量计之间的管道长度，并且包绕流量计本身。该调节器放置在换能器位点上游约10倍管径处。随后进行第二组测试，同样在层流态中，温度条件与之前相似。如图21所示，很明显，当使用调节器时流量计校正系数对油温度的敏感度大大降低。
在一个实例中，使用6″管道14和流量计。该调节器由两个斜面阵列组成，这两个斜面阵列焊接到凸缘26环的每一侧上，如图26所示。凸缘26环是从1/8″厚的钢板上切下的，该环的外径等于6″管道凸缘的直径外的抬升面28(8.5″)并且内直径约为61/16″。斜面阵列由薄壁(约1/16”厚)5”直径钢管制成，这些钢管各自切成长度23/4″并且用32次等间隔的纵切在每个末端开槽，其中切口约1/16″，从而形成32个突片，宽度1/2″乘长度1″。这些突片随后在根部与管轴线成约30°角向内和向外弯曲以形成斜面，从而导致外径大约等于6″管道14的内径并且内径约为33/4″。一个斜面阵列随后焊接到凸缘26环的一侧并且另一斜面阵列焊接到另一侧，这样在流方向上存在相连的相同类型的两个斜面。
在渡越时间测量中应使用最少两个换能器。这两个换能器可以在管道14的同一侧(圆周的相同部分)，但是沿着轴线彼此向下转移。在这种情况下，斜面只需覆盖换能器上游的圆周上的一个位置。如果使用许多换能器，其中换能器位点24在管道14周围的不同位置处，那么更实际的是使调节器围绕着管道14的整个外围延伸，而不是只在特定位置处。对于单个换能器位点，应在上游最少放置两个斜面(一个将流体推离壁，另一个将流体推向壁)。实际上，更有效的是，将流体推离壁的换能器位于将流体推向壁的换能器的任一侧(产生关于斜面组件中心对称的效果)。
为了使斜面提供将流体移离壁或移向壁的用途，斜面的角度通常在15到75度之间。关于斜面从管道14的壁延伸出去的距离(或“高度”)，它应约为管道14直径的0.16或更小，这取决于流条件(不是突片的长度，而是到流体中的“高度”，见图12)。在大多数应用中，管道直径的0.2(或非圆形导管的最大内部尺寸的0.2倍)的极限值已经足够。关于斜面的长度，这是由斜面的角度以及斜面从壁延伸出去的距离决定。因此，例如，与壁成30度角并且向管道14中心延伸了0.2个直径的斜面将为0.4个直径长(在一个实例中，对于6英寸的管道而言，每个“斜面”由从管延伸出去的两个突片组成，在任一侧约1英寸长)。
关于斜面的宽度，它们应足够宽使得它们的主要作用是使流体径向地转移，而不是使其“涌”到侧面。在一个实例中，对于6英寸的管道而言，斜面约为1/2英寸宽，等于约0.1D。使它们更小，比方说0.05D宽，将会围绕圆周产生约64个斜面，并且这些斜面变得相当窄。这样，实际最小宽度约束可以规定为导管的最大内部尺寸(直径、一侧的长度)的0.05倍。另一方面，0.4D的宽度将会围绕圆周产生8个斜面。这些数值仅表示了实际指南，而不是绝对限制。
一般而言，调节器的制成方法可以是用管状或平直的金属片构建斜面阵列，但是它还可以用例如塑料等不同材料制成并且仍然实现相同目标。还可能的是它可以通过将各个平直斜面接合在一起而制成，比方说通过焊接。
可以通过将调节器夹在管道凸缘之间来使用调节器。在另一种变体中，斜面可以固定在一体化的流调节器和流量计的上游区段中。另一种变体可以是管道筒，其中斜面固定在筒内。
调节器可以并入流量计主体中，这样当流量计与管道一起定位时，调节器已经是流量计组件的一部分。流量计可以是简化的孔流量计，例如在以引用的方式并入本文中的第7,810,401号美国专利中所述。
尽管本发明已在上述用于说明的实施例中进行了详细描述，但应了解，此类详情仅作解释之用，所属领域的一般技术人员可做出相应修改，但不得偏离本发明的精神和范围，除非下面的权利要求书中另有说明。

Claims (16)

1.一种用于对流体流进行转移并且混合的流调节器，所述流调节器在管道中的截面方向上界定了封闭区，所述管道中具有用于超声流量计的换能器位点，所述流调节器包括：
第一斜面，所述第一斜面适于设置在所述管道中，并且在所述流体流的下游方向上从所述封闭区之外朝向所述管道中心而向内延伸，并且与所述管道的内表面形成0°到90°之间的角度；以及
第二斜面，所述第二斜面适于设置在所述管道中，并且与所述第一斜面并置，所述第二斜面在所述流体流的上游方向上从所述封闭区之外向所述管道中心而向内延伸，并且与所述管道的内表面形成0°到90°之间的角度，所述第一斜面和所述第二斜面适于定位在所述换能器位点中一个位点的上游。
2.根据权利要求1所述的流调节器，其包括凸缘，所述凸缘具有附接到所述管道的面以及在所述面中的开口，所述开口由所述管道中的流体流过的区域界定，所述第一斜面和所述第二斜面附接到所述面并且从所述面延伸出去，所述凸缘在所述换能器位点的上游附接到所述管道。
3.根据权利要求1所述的流调节器，其包括：
第三斜面，所述第三斜面适于设置在所述管道中，并且在所述流体流的下游方向上从所述封闭区之外朝向所述管道中心而向内延伸，并且与所述管道的内表面形成0°到90°之间的角度；以及
第四斜面，所述第四斜面适于设置在所述管道中，并且与所述第三斜面并置，所述第四斜面在所述流体流的上游方向上从所述封闭区之外朝向所述管道中心而向内延伸，并且与所述管道的内表面形成0°到90°之间的角度。
4.根据权利要求3所述的流调节器，其中所述第一斜面和所述第二斜面分别与所述第三斜面和所述第四斜面保持间隔关系。
5.根据权利要求4所述的流调节器，其包括条带和第五斜面，所述第五斜面附接到所述条带并且从所述条带延伸出去，所述第一斜面附接到所述条带并且从所述条带延伸出去，其中所述条带设置在所述第一斜面与所述第五斜面之间。
6.根据权利要求4所述的流调节器，其中所述第一斜面与所述第二斜面相连，并且所述第三斜面与所述第四斜面相连。
7.根据权利要求4所述的流调节器，其中所述第一斜面、所述第二斜面、所述第三斜面以及所述第四斜面从所述管道的所述内表面延伸到大约所述管道直径的约1/5的高度处。
8.根据权利要求4所述的流调节器，其中所述第一斜面与所述第二斜面并排定位并且与所述第二斜面平行。
9.根据权利要求4所述的流调节器，其中所述第一斜面、所述第二斜面、所述第三斜面以及所述第四斜面中有一个平直表面暴露在所述流体流中。
10.根据权利要求4所述的流调节器，其中所述第一斜面、所述第二斜面、所述第三斜面以及所述第四斜面中有一个非平直表面暴露在所述流体流中。
11.一种用于确定具有换能器位点的管道中的流体流的设备，所述设备包括：
具有换能器的超声流量计，所述换能器与所述管道中的所述流体流连通；以及
用于转移并且混合所述流体流的流调节器，所述流调节器在截面方向上界定了封闭区，所述流调节器具有：
第一斜面，所述第一斜面设置在所述管道中，并且在所述流体流的下游方向上从所述封闭区之外朝向所述管道中心而向内延伸，并且与所述管道的内表面形成0°到90°之间的角度；以及
第二斜面，所述第二斜面适于设置在所述管道中并且与所述第一斜面并置，所述第二斜面在所述流体流的上游方向上从所述封闭区之外朝向所述管道中心而向内延伸，并且与所述管道的内表面形成0°到90°之间的角度，所述第一斜面和所述第二斜面适于定位在所述换能器位点中一个位点的上游。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述流调节器设置在所述换能器位点上游距离5到15倍所述管道直径处。
13.一种用于确定具有多个换能器位点的管道中的流体流的方法，所述方法包括以下步骤：
使用第一斜面来转移邻近所述管道内表面的所述流体流的热边界层，所述第一斜面以相对于所述管道内表面成0°到90°的角而延伸，并且所述第一斜面设置在所述多个换能器位点中的一个换能器位点的上游；
使用第二斜面来转移所述热边界层，所述第二斜面以相对于所述管道内表面成0°到90°角而延伸，所述第二斜面与所述第一斜面并置，并且被设置在凹口上游；
将来自超声流量计的换能器的超声信号发送到所述流体流中；以及
用所述流量计根据所述信号对所述流进行计算。
14.一种用于流体流进行混合的流调节器，所述流调节器在管道中的截面方向上界定了封闭区，所述流调节器包括：
第一斜面，所述第一斜面适于设置在所述管道中并且在所述流体流的下游方向上从所述封闭区之外朝向所述管道中心而向内延伸，并且与所述管道的内表面形成0°到90°之间的角度；以及
第二斜面，所述第二斜面适于设置在所述管道中并且与所述第一斜面并置，所述第二斜面在所述流体流的上游方向上从所述封闭区之外朝向所述管道中心而向内延伸，并且与所述管道的内表面形成0°到90°之间的角度。
15.一种用于确定管道中的流体流的方法，所述方法包括以下步骤：
使用与所述管道内表面成0°到90°角延伸的第一斜面，来转移邻近所述管道内表面的所述流体流中的热边界层；
使用第二斜面来转移邻近所述管道内表面的所述流体流中的所述热边界层，所述第二斜面与所述管道内表面成0°到90°角延伸并且与所述第一斜面并置；
将来自超声流量计的换能器的超声信号发送到所述流体流中；以及
用所述流量计根据所述信号对所述流进行计算。
16.一种用于影响管道中的流体流的方法，所述方法包括以下步骤：
使用与所述管道内表面成0°到90°角延伸的第一斜面，来转移邻近所述管道内表面的所述流体流中的热边界层；
用第二斜面来转移所述热边界层，所述第二斜面与所述管道内表面成0°到90°角延伸，与所述第一斜面18并置并且被设置在所述换能器位点的上游。
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