CN105698880A - 用于孔口配件的多-双断流泄流系统 - Google Patents

用于孔口配件的多-双断流泄流系统 Download PDF

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Abstract

一种用于提供孔口配件中的多-双断流泄流构型以提供加压流体流与流量计外部的环境之间的额外的保护屏障的系统和方法。多-双断流泄流系统包括第一对断流阀和第二对断流阀，所述第一对断流阀位于所述第二对断流阀下方。多-双断流泄流系统还包括定位在所述第一对断流阀中的断流阀之间的第一泄流阀、定位在所述第二对断流阀中的断流阀之间的第二泄流阀、以及定位在所述第一对断流阀与所述第二对断流阀之间的第三泄流阀。成对的所述断流阀和泄流阀布置成在孔板安装和移除的所有阶段期间提供双断流泄流。

Description

用于孔口配件的多-双断流泄流系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年12月12日提交的名称为“Multi-DoubleBlockandBleedSystemforanOrificeFitting”的序列号为62/091,122的美国临时专利申请的权益，该申请的全部内容在此通过参引并入本文中。
关于联邦政府资助的研究或研发的声明
不适用。
背景技术
在管线操作和其他工业应用中，使用孔口流量计来测量移动经过管段的气态或液态流体流的体积流率。流量计中的压力可能较高，因此存在在加压流体流与流量计外部的环境之间提供额外的保护屏障的需求。
发明内容
在一个实施方式中，用于与孔口配件一起使用的多-双断流泄流系统包括：孔板转移通道，孔板通过所述孔板转移通道在流量计中移动；以及四个断流阀，所述四个断流阀串联地设置在所述孔板转移通道中，每个所述断流阀均构造成阻止流体通过所述孔板转移通道从所述流量计逸出。多-双断流泄流系统还包括三个泄流阀，每个所述泄流阀均设置在所述断流阀中的两个相邻的断流阀之间，并且每个所述泄流阀均构造成提供用于所述孔板转移通道中的流体的出口。另外，所述四个断流阀包括与流量计的下腔室相邻的底部阀、与底部阀相邻的下阀、为断流阀中距下腔室最远的一个的顶部阀以及设置在下阀与顶部阀之间的上阀。
在一个实施方式中，一种用于提供用于孔口配件的多-双断流泄流构型的方法包括打开设置在流量计的上腔室与所述流量计的下腔室之间并且位于设置在所述下腔室中的孔板上方的第一对阀的底部阀，其中，所述孔板与管线流体连通。该方法还包括保持所述第一对阀的下阀处于关闭位置，并且保持设置在所述第一对阀的上方并且设置在所述流量计的所述上腔室中的第二对阀处于关闭位置。该方法还包括保持设置在所述第一对阀的所述下阀与所述底部阀之间的第一泄流阀处于关闭位置，并且打开设置在所述第二对阀的阀之间的第二泄流阀。该方法还包括保持设置在所述上腔室中、位于所述第一对阀的上方并且位于所述第二对阀的下方的第三泄流阀处于关闭位置。
在一个实施方式中，一种具有多-双断流泄流系统的孔口配件包括具有下腔室和上腔室的本体、设置在下腔室中并与管线流体连通的孔板。孔口配件还包括四个断流阀，所述四个断流阀串联地设置在孔板转移通道中，所述孔板转移通道从所述管线延伸穿过所述下腔室和所述上腔室，每个所述断流阀均构造成阻止流体从所述流量计通过所述孔板转移通道逸出。孔口配件还包括三个泄流阀，每个所述泄流阀均设置在所述断流阀中的两个相邻的断流阀之间，并且每个所述泄流阀均构造成提供用于所述孔板转移通道中的流体的出口。另外，所述四个断流阀包括与管线相邻的底部阀、与底部阀相邻的下阀、为断流阀中距管线最远的一个的顶部阀、以及设置在下阀与顶部阀之间的上阀。
本文中描述的实施方式包括旨在解决与一些现有装置、系统和方法相关的各种缺点的特征和优点的组合。上述说明非常广泛地概述了本发明的特征和技术优点以便可以更好地理解下面的本发明的详细描述。在通过参照附图阅读下面的详细描述时，上述各种特性以及其它特征对于本领域技术人员来说将会是显而易见的。本领域技术人员应当理解的是，所公开的概念和具体实施方式可以容易地用作修改或设计其它结构以实现与本发明的目的相同的目的的基础。本领域技术人员还应当认识到的是，这种等同构造并不背离如所附权利要求中所述的本发明的精神和范围。
附图说明
为了详细地描述本发明的优选实施方式，现在将参照附图，在附图中：
图1为具有根据文中所述的原理的多-双断流泄流系统的孔口配件的侧视局部剖视图；
图2为图1的配件和多-双断流泄流系统的侧视局部剖视图；
图3为图2的配件和多-双断流泄流系统的侧视局部剖视图，其中，底部断流阀打开；
图4为图2的配件和多-双断流泄流系统的侧视局部剖视图，其中，下断流阀和底部断流阀打开；
图5为图2的配件和多-双断流泄流系统的侧视局部剖视图，其中，孔板定位在配件的上腔室中；
图6为图2的配件和多-双断流泄流系统的侧视局部剖视图，其中，底部断流阀关闭；
图7为图2的配件和多-双断流泄流系统的侧视局部剖视图，其中，下断流阀和底部断流阀关闭；
图8为图2的配件和多-双断流泄流系统的侧视局部剖视图，其中，第一泄流阀打开；
图9为图2的配件和多-双断流泄流系统的侧视局部剖视图，其中，第三泄流阀打开；
图10为图2的配件和多-双断流泄流系统的侧视局部剖视图，其中，上断流阀打开；
图11为图2的配件和多-双断流泄流系统的侧视局部剖视图，其中，顶部断流阀和上断流阀打开；以及
图12为图2的配件和多-双断流泄流系统的侧视局部剖视图，其中，孔板从配件移除。
具体实施方式
以下论述针对各示例性实施方式。然而，本领域技术人员应当理解的是，本文中公开的示例具有广泛的应用，并且应当理解的是，任何实施方式的论述仅意味着作为该实施方式的示例，并不旨在表明包括权利要求在内的本公开的范围局限于该实施方式。
贯穿下面的说明书和权利要求书，使用某些术语来表示特定的特征或部件。如本领域技术人员将理解的，不同的人可能以不同的名称表示相同的特征或部件。本文并非意在对命名不同而不是功能不同的部件或特征之间进行区分。附图不一定是按照比例绘制的。本文中的某些特征和部件可以以按照比例放大的方式或以示意图的形式示出，并且为了清楚和简明起见，可以不示出常规元件的一些细节。
在以下论述中以及在权利要求中，术语“包括”和“包含”是以开放式使用的，因而，应当被解释为意指“包括，但不限于…”。而且，术语“联接”或“联接至”意指间接连接或者直接连接。因而，如果第一装置联接至第二装置，则该连接可以是通过直接连接、或者是通过经由其它装置、部件和连接件的间接连接。另外，如本文中所使用的，术语“轴向的”和“轴向地”一般指沿着或平行于中心轴线(例如，本体或端口的中心轴线)，而术语“径向”和“径向地”一般指垂直于中心轴线。例如，轴向距离指的是沿着中心轴线或者平行于中心轴线测得的距离，而径向距离指的是垂直于中心轴线测得的距离。
现在参照图1，示出了孔口配件或孔口流量计12的示例的剖视图。多-双断流泄流系统100安装在孔口流量计12上。多-双断流泄流系统100提供对流量计12的压力调节访问。
仍参照图1，孔口流量计12位于工作区域或环境5中并且包括本体16和顶部18。顶部18围住上腔室26并且通过螺栓17连接至本体16。本体16围住下腔室22，下腔室22与管线34的内部流体连通。流体流或能量源10流动经过管线34。孔口31位于由孔板承载件32支承的孔板33上。孔板承载件32被示出为处于流量计12的下腔室22中的计量位置并与管线34对准。
多-双断流泄流系统100包括第一对断流阀或一对下断流阀101、第二对断流阀或一对上断流阀102以及相应地包括第一泄流阀51、第二泄流阀52和第三泄流阀53。第一对断流阀或一对下断流阀101设置在流量计12的下腔室22中并且包括顶部下断流阀25和底部下断流阀29，顶部下断流阀25与底部下断流阀29之间形成有下断流阀腔室23。为了简单起见，顶部下断流阀25在下文将被称为下断流阀25，而底部下断流阀29在下文将被称为底部断流阀29。第二对断流阀或一对上断流阀102设置在流量计12的上腔室26中并且包括顶部上断流阀45和底部上断流阀49，顶部上断流阀45与底部上断流阀49之间形成有上断流阀腔室27。为了简单起见，顶部上断流阀45在下文将被称为顶部断流阀45，而底部上断流阀49在下文将被称为上断流阀49。孔板转移通道20从下腔室22延伸并通过下断流阀腔室23、上腔室26和上断流阀腔室27连接至开口60。孔板承载件32借助于驱动机构(未示出)在流量计12的孔板转移通道20内移动，同时控制并排放下腔室22内的管线压力、经由第一泄流阀51控制并排放下断流阀腔室23内的管线压力、经由第二泄流阀52控制并排放上断流阀腔室27内的管线压力以及经由第三泄流阀53控制并排放上腔室26内的管线压力。
第一对断流阀或一对下断流阀101还包括底部阀座28，该底部阀座28设置在孔板转移通道20中并且联接至本体16，以提供与底部断流阀29的密封接合，其中底部断流阀29与流动经过管线34的内部和下腔室22的能量源10流体连通。当底部断流阀29关闭时，底部断流阀29阻止或防止管线34中的流体流10流动超出底部断流阀29。下阀座24设置在底部断流阀29上方的孔板转移通道20中并且联接至顶部18，以提供与上断流阀25的密封接合。当下断流阀25关闭时，下断流阀25阻止或防止管线34中的流体流10流动超出下断流阀25。下断流阀25和底部断流阀29通过旋转齿轮轴(未示出)以可滑动的方式被致动。
顶部阀座44设置在孔板转移通道20中并且联接至顶部18，以提供与顶部断流阀45的密封接合，其中顶部断流阀45靠近开口60并且设置成距管线34最远。当顶部断流阀45关闭时，顶部断流阀45阻止或防止来自管线34的流体流10流动超出顶部断流阀45。上阀座48设置在顶部断流阀45下方的孔板转移通道20中并且联接至顶部18，以提供与上断流阀49的密封接合。当上断流阀49关闭时，上断流阀49阻止或防止来自管线34的流体流10流动超出上断流阀49。顶部断流阀45和上断流阀49通过旋转齿轮轴(未示出)以可滑动的方式被致动。泄流阀51、泄流阀52、泄流阀53、下断流阀25和底部断流阀29以及顶部断流阀45和上断流阀49各自可以是本领域中已知的任何合适的阀，其包括但不限于塞阀、滑动阀、旋转阀和球阀。
现在参照图2至图4，为了将孔板承载件32从流量计12中移除，致动旋转齿轮轴，以使下断流阀25和底部断流阀29分别远离下阀座24和底部阀座28横向地滑动。首先，第二泄流阀52打开，以相应地排放顶部断流阀45与上断流阀49之间的上断流阀腔室27中的压力。底部断流阀29打开(图3)，并且然后下断流阀25打开(图4)，从而将管线34的内部置于与第二对断流阀102下方的下腔室22、下断流阀腔室27以及上腔室26流体连通的状态。顶部断流阀45和上断流阀49关闭，提供了环境5与管线34中的能量源10之间的双断流泄流保护。
现在参照图5至图9，孔板承载件32移动到上腔室26中(图5)。一旦孔板承载件32完全地位于上腔室26内并且位于上断流阀49与下断流阀25之间，则顶部断流阀29关闭(图6)，随后下断流阀25关闭(图7)。上腔室26因而与管线34和下腔室22隔离。泄流阀51打开以相应地泄放下断流阀25与底部断流阀29之间的下断流阀腔室23内的任何压力(图8)，并且泄流阀53打开以相应地泄放上断流阀49与下断流阀25之间的上腔室26内的任何压力(图9)。
现在参照图10至图12，第三泄流阀53关闭(图10)。致动旋转齿轮轴，以使顶部断流阀45和上断流阀49分别远离顶部阀座44和上阀座48横向地滑动。上断流阀49打开(图10)，并且然后顶部断流阀45打开(图11)，从而将下断流阀25上方的上腔室26、上断流阀腔室27和开口60置于与环境或工作区域5流体连通的状态。下断流阀25和底部断流阀29关闭，提供了管线34中的能量源10与环境5之间的双断流泄流保护。将孔板承载件32从上腔室26中的孔板转移通道20中移除(图12)。通过致动旋转齿轮轴(未示出)以使顶部滑动阀45和上滑动阀49分别远离顶部阀座44和上阀座48横向地滑动并使开口60暴露，可以将孔板承载件32从流量计12中移除。
为了重新安装孔板承载件32与孔板33，第一泄流阀51、第二泄流阀52和第三泄流阀53相应地全部关闭。以相反的顺序执行先前所述的步骤，其中第一泄流阀51、第二泄流阀52和第三泄流阀53在整个过程期间相应地保持关闭。
在孔板32在双腔室孔口流量计中的移除或安装的每个步骤期间，多-双断流泄流系统100提供了双断流泄流构型。在移除或安装孔板32的每个阶段期间，在双断流泄流构型中，第一对断流阀或一对下断流阀101或者第二对下断流阀或一对上断流阀102借助于对应的中间泄流阀51、52相应地关闭，并且打开以进行排放。例如，在图3至图9中，顶部断流阀45和上断流阀49关闭并且第二泄流阀52打开，这提供了至少流体流或能量源10与工作区域或环境5之间的双断流泄流构型，并且在某些情况下，额外的中间阀(图3中的下断流阀25；图9中的下断流阀25和底部断流阀29)也关闭。可以理解的是，阀25、29、45、49、51、52、53的构型表示四重断流泄流构型。此外，在图8至图12中，下断流阀25和底部断流阀29关闭并且第一泄流阀51打开，这提供了流体流或能量源10与孔板转移通道20的位于下断流阀25上方的部分之间的双断流泄流构型。
多-双断流泄流系统100还允许识别阀的泄漏。一旦一对关闭的断流阀(例如101或者102)之间的中间泄流阀(例如51或者52)打开，则来自流体流10的进入所述一对关闭的断流阀之间的孔板转移通道20的对应部分的任何额外的流体均穿过与流体流10相邻的断流阀中的漏隙。
尽管已经示出并描述了优选实施方式，但在不背离本文中的范围或教示的情况下，本领域技术人员能够对这些优选实施方式进行修改。本文中描述的实施方式仅为示例性而非限制性的。本文中描述的系统、装置和方法的许多变型和改型是可能的并且在本发明的范围内。例如，各种部件的相对尺寸、制造出各种部件的材料以及其他参数均可以改变。因此，保护范围不限于本文中描述的实施方式，而是仅由所附权利要求限定，权利要求的范围应当包括权利要求的主题的所有的等同方案。除非另有明确说明，否则可以以任意顺序来执行方法权利要求中的步骤。方法权利要求中的步骤之前的符合的表述、比如(a)、(b)、(c)或者(1)、(2)、(3)并不意在指定步骤的特定顺序，而是用于简化对这些步骤的后续引用。

Claims (27)

1.一种用于与孔口配件一起使用的多-双断流泄流系统，所述多-双断流泄流系统包括：
孔板转移通道，孔板通过所述孔板转移通道在流量计中移动；
四个断流阀，所述四个断流阀串联地设置在所述孔板转移通道中，每个所述断流阀均构造成阻止流体通过所述孔板转移通道从所述流量计逸出；以及
三个泄流阀，每个所述泄流阀均设置在所述断流阀中的两个相邻的断流阀之间，并且每个所述泄流阀均构造成提供用于所述孔板转移通道中的流体的出口；
其中，所述四个断流阀包括：
底部阀，所述底部阀与所述流量计的下腔室相邻；
下阀，所述下阀与所述底部阀相邻；
顶部阀，所述顶部阀是所述断流阀中距所述下腔室最远的一个；以及
上阀，所述上阀设置在所述下阀与所述顶部阀之间。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述下阀与所述上阀之间的距离至少与所述流量计中使用的孔板承载件的长度一样大。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述底部阀和所述下阀能够打开，以允许在所述顶部阀和所述上阀关闭时孔板承载件定位在所述下阀与所述上阀之间。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述顶部阀和所述上阀提供在所述下阀和所述底部阀打开时使所述下腔室与所述流量计外部的环境隔离的双隔断。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述顶部阀和所述上阀能够打开，以允许在所述下阀和所述底部阀关闭时孔板承载件定位在所述下阀与所述上阀之间。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述下阀和所述底部阀提供在所述顶部阀和所述上阀打开时使所述下腔室与所述流量计外部的环境隔离的双隔断。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述顶部阀与所述上阀之间的距离以及所述底部阀与所述下阀之间的距离小于所述上阀与所述下阀之间的距离。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述泄流阀中的第一泄流阀设置在所述底部阀与所述下阀之间，并且所述第一泄流阀能够在所述底部阀和所述下阀关闭时打开，以排放捕集在所述底部阀与所述下阀之间的流体；所述泄流阀中的第二泄流阀设置在所述上阀与所述顶部阀之间，并且所述第二泄流阀能够在所述上阀和所述顶部阀关闭时打开，以排放捕集在所述上阀与所述顶部阀之间的流体；并且所述泄流阀中的第三泄流阀设置在所述下阀与所述上阀之间，并且所述第三泄流阀能够在所述下阀和所述上阀关闭时打开，以排放捕集在所述下阀与所述上阀之间的流体。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述断流阀和所述泄流阀布置成在孔板安装和移除的所有阶段期间提供双断流泄流。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述下阀和所述底部阀构造成允许在所述底部阀和所述下阀关闭并且所述第一泄流阀打开时检测所述底部阀中的泄漏；所述顶部阀和所述上阀构造成允许在所述上阀和所述顶部阀关闭并且所述第二泄流阀打开时检测所述上阀中的泄漏；所述上阀和所述下阀构造成允许在所述下阀和所述上阀关闭并且所述第三泄流阀打开时检测所述下阀中的泄漏。
11.一种用于提供用于孔口配件的多-双断流泄流构型的方法，所述方法包括：
打开设置在流量计的上腔室与所述流量计的下腔室之间并且位于设置在所述下腔室中的孔板上方的第一对阀的底部阀，所述孔板与管线流体连通；
保持所述第一对阀的下阀处于关闭位置；
保持设置在所述第一对阀的上方并且设置在所述流量计的所述上腔室中的第二对阀处于关闭位置；
保持设置在所述第一对阀的所述下阀与所述底部阀之间的第一泄流阀处于关闭位置；
打开设置在所述第二对阀的阀之间的第二泄流阀；以及
保持设置在所述上腔室中、位于所述第一对阀的上方并且位于所述第二对阀的下方的第三泄流阀处于关闭位置。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：打开所述第一对阀的所述下阀、以及将所述孔板从所述流量计的所述下腔室移动至所述上腔室，其中，所述第二对阀提供在所述下阀和所述底部阀打开时使所述管线与所述流量计外部的环境隔离的双隔断。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：关闭所述底部阀和所述下阀以使得所述孔板设置在所述第一对阀与所述第二对阀之间、以及打开所述第一泄流阀以排放所述下阀与所述底部阀之间的任何流体。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：打开所述第三泄流阀以排放所述第二对阀的上阀与所述下阀之间的任何流体、以及关闭所述第二泄流阀。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：关闭所述第三泄流阀并且打开所述上阀和所述第二对阀的顶部阀、以及使所述孔板从所述上腔室移动至所述流量计外部的工作区域，其中，所述下阀和所述底部阀提供在所述顶部阀和所述上阀打开时使流体管与所述流量计外部的环境隔离的双隔断。
16.根据权利要求12所述的方法，还包括：
关闭所述第一对阀，使得所述孔板设置在所述第一对阀与所述第二对阀之间；
打开所述第一泄流阀以排放所述第一对阀的阀之间的任何流体；
打开所述第三泄流阀以排放所述第一对阀与所述第二对阀之间的任何流体；以及
关闭所述第二泄流阀。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：关闭所述第三泄流阀并且打开所述第二对阀的两个阀、以及使所述孔板从所述上腔室移动至所述流量计外部的工作区域，其中，所述第一对阀提供在所述第二对阀打开时使所述管线与所述流量计外部的环境隔离的双隔断。
18.一种具有多-双断流泄流系统的孔口配件，所述配件包括：
本体，所述本体具有下腔室和上腔室；
孔板，所述孔板设置在所述下腔室中并与管线流体连通；
四个断流阀，所述四个断流阀串联地设置在孔板转移通道中，所述孔板转移通道从所述管线延伸穿过所述下腔室和所述上腔室，每个所述断流阀均构造成阻止流体从所述流量计通过所述孔板转移通道逸出；以及
三个泄流阀，每个所述泄流阀均设置在所述断流阀中的两个相邻的断流阀之间，并且每个所述泄流阀均构造成提供用于所述孔板转移通道中的流体的出口；
其中，所述四个断流阀包括：
底部阀，所述底部阀与管线相邻；
下阀，所述下阀与所述底部阀相邻；
顶部阀，所述顶部阀是所述断流阀中距所述管线最远的一个；以及
上阀，所述上阀设置在所述下阀与所述顶部阀之间。
19.根据权利要求18所述的配件，其中，所述下阀与所述上阀之间的距离至少与所述流量计中使用的孔板承载件的长度一样大。
20.根据权利要求18所述的配件，其中，所述底部阀和所述下阀能够打开，以允许在所述顶部阀和所述上阀关闭时孔板承载件定位在所述下阀与所述上阀之间。
21.根据权利要求20所述的配件，其中，所述顶部阀和所述上阀提供在所述下阀和所述底部阀打开时使所述管线与所述流量计外部的环境隔离的双隔断。
22.根据权利要求18所述的配件，其中，所述顶部阀和所述上阀能够打开，以允许在所述下阀和所述底部阀关闭时孔板承载件定位在所述下阀与所述上阀之间。
23.根据权利要求22所述的配件，其中，所述下阀和所述底部阀提供在所述顶部阀和所述上阀打开时使所述管线与所述流量计外部的环境隔离的双隔断。
24.根据权利要求18所述的配件，其中，所述顶部阀与所述上阀之间的距离以及所述底部阀与所述下阀之间的距离小于所述上阀与所述下阀之间的距离。
25.根据权利要求18所述的配件，其中，所述泄流阀中的第一泄流阀设置在所述底部阀与所述下阀之间，并且所述第一泄流阀能够在所述底部阀和所述下阀关闭时打开，以排放捕集在所述底部阀与所述下阀之间的流体；所述泄流阀中的第二泄流阀设置在所述上阀与所述顶部阀之间，并且所述第二泄流阀能够在所述上阀和所述顶部阀关闭时打开，以排放捕集在所述上阀与所述顶部阀之间的流体；并且所述泄流阀中的第三泄流阀设置在所述下阀与所述上阀之间，并且所述第三泄流阀能够在所述下阀和所述上阀关闭时打开，以排放捕集在所述下阀与所述上阀之间的流体。
26.根据权利要求18所述的配件，其中，所述断流阀和所述泄流阀布置成在孔板安装和移除的所有阶段期间提供双断流泄流。
27.根据权利要求26所述的配件，其中，所述下阀和所述底部阀构造成允许在所述底部阀和所述下阀关闭并且所述第一泄流阀打开时检测所述底部阀中的泄漏；所述顶部阀和所述上阀构造成允许在所述上阀和所述顶部阀关闭并且所述第二泄流阀打开时检测所述上阀中的泄漏；所述上阀和所述下阀构造成允许在所述下阀和所述上阀关闭并且所述第三泄流阀打开时检测所述下阀中的泄漏。
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