CN105716677A - 自对准圆片式过程仪器 - Google Patents

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Abstract

一种过程仪器，具有安装在上游带法兰导管和下游带法兰导管之间的圆片式主体，所述过程仪器包括流动通道、连接到所述主体的变送器和固定到所述主体的第一端部板和第二端部板。所述第一端部板具有第一组凸轮，所述第一组凸轮用于接合在所述上游带法兰导管和所述下游带法兰导管之间延伸的多个螺纹紧固件。所述第二端部板具有第二组凸轮，所述第二组凸轮用于接合所述多个螺纹紧固件，从而所述第一组凸轮和所述第二组凸轮使得所述流动通道相对于所述上游带法兰导管和所述下游带法兰导管居中。

Description

自对准圆片式过程仪器
技术领域
本发明总体上涉及一种流体处理，更具体地，涉及一种过程仪器。具体地，本发明涉及安装在流动管线中的圆片式装置的对准。
背景技术
过程仪器被用在广泛的流体处理系统中。虽然将在流动测量装置的背景下来说明本发明，但是应当理解本发明能够用于其他类型的圆片式过程仪器。流动测量装置用于检测和控制管道内的过程流体的流速或流量，并且适于用在多种应用中的多种类型，包括正排流量计和磁流量计。不同类型的计量器基于它们所安装于的系统采用技术。例如，当流动管线中使用移动部件不理想或难以实际应用时，磁流量计是有利的。虽然将在磁流量计的背景下来说明本发明，但是应当理解本发明可以应用于其他类型的流量计。
标准的流量计被置于上游导管和下游导管之间，其中每个导管具有端部法兰。为了在多个导管之间固定装置，传统的流量计每端装备有法兰，并且每个法兰具有与导管的端部法兰上的螺栓孔对准的一圈螺栓孔。虽然流量计法兰保证流量计的流动通道相对于管道的流动通道是居中的，但是带法兰的流量计较大且昂贵。此外，在已有的带法兰的导管中有大量的可能的螺栓孔型式，这需要带法兰的流量计具有不同的螺纹孔圆。减少成本和简化安装的一种解决方案是去除流量计主体上的法兰。虽然无法兰的流量计或者是圆片式流量计节省成本和时间，但是在没有法兰上的螺栓孔的情况下，这些流量计可能面临不对准的问题，这引起局部湍流和不精确的计量读数。
解决流量计对准问题的现行方法包括在安装过程中设置定位在导管法兰和流量计主体之间的凸轮装置。此种装置有利地利用已有的用以桥接在上游导管和下游导管之间的间隙的硬件。通过相对于流量计主体转动凸轮装置，驱使螺栓至螺栓孔中的极限位置，因此保证计量器的流动通道相对于流动管线是居中的。在美国专No.4,345,464和美国专利No.5,632,632中公开了已有的对准装置的示例。虽然这些装置可以用于使得安装在具有多个螺栓孔型式的带法兰的导管中的圆片式流量计居中，但是额外的硬件从生产和安装角度而言都是存在问题的。与原来的装置相比，不仅仅是增添的装置使得成本效益降低以及更加费时，而且诸如要求在管道端部之间密封流量计的凸轮套筒或环以及垫圈等的增加的硬件会很容易使得安装低效或者因为疏忽而被丢弃。
发明内容
一种过程仪器，具有安装在上游带法兰导管和下游带法兰导管之间的圆片式主体，所述过程仪器包括流动通道、连接到所述主体的变送器和固定到所述主体的第一端部板和第二端部板。所述第一端部板具有第一组凸轮，所述第一组凸轮用于接合在所述上游带法兰导管和所述下游带法兰导管之间延伸的多个螺纹紧固件。所述第二端部板具有第二组凸轮，所述第二组凸轮用于接合所述多个螺纹紧固件，从而所述第一组凸轮和所述第二组凸轮使得所述流动通道相对于所述上游带法兰导管和所述下游带法兰导管居中。
一种使得过程仪器的圆片式主体居中在上游带法兰导管和下游带法兰导管之间的方法，所述方法包括步骤：将多个螺纹紧固件插入到所述上游带法兰导管和所述下游带法兰导管的多个相应的孔中；以及，将所述过程仪器的圆片式主体定位在所述上游带法兰导管和所述下游带法兰导管之间，从而被固定在所述圆片式主体的上游端的第一端部板上的第一组凸轮和被固定在所述圆片式主体的下游端的第二端部板上的第二组凸轮与所述多个螺纹紧固件接合。
附图说明
图1A是圆片式流量计的分解图。
图1B是图1A的圆片式流量计的立体图。
图2A是定位在上游带法兰导管和下游带法兰导管之间的圆片式流量计的平面图。
图2B是图2A的安装在上游带法兰导管和下游带法兰导管之间的圆片式流量计的平面图。
图3A是与具有四个孔和处于松弛位置的多个螺纹紧固件的导管法兰对准的圆片式流量计的端部板的立体图。
图3B是与图3A的导管法兰对准的端部板的立体图，其中导管法兰的螺纹紧固件处于远离中心极限位置。
图4A是与具有八个孔和处于松弛位置的多个螺纹紧固件的导管法兰对准的圆片式流量计的端部板的立体图。
图4B是与图4A的导管法兰对准的端部板的立体图，其中导管法兰的螺纹紧固件处于远离中心极限位置。
图5A是连接在圆片式流动管和磁流量计的变送器壳体之间的柔性颈部的分解部。
图5B是图5A的流量计的立体图。
具体实施方式
图1A是圆片式过程仪器(流量计)10的分解图，并且图1B是圆片式流量计10的立体图。流量计10包括流量计流动通道12、流量计主体(或流动管)14、变送器(或远程接线盒)16、颈部18、封套20、电气部件22、端部板24和凸轮26。在图1A和1B所示的实施方式中，流量计10是磁流量计。在其他实施方式中，流量计10可以是任意类型的流量计，包括但不限于其他的流速计、正排流量计以及质量流量计。在其他实施方式中，流量计10可以是任意类型的使用安装在管线中的圆片式过程仪器的过程仪器。
流量计流动通道12形成用于导引流动通过流量计主体14的管道。变送器16通过颈部18被连接到流量计主体14。封套20是接合在一起以形成流量计主体14的外圆筒或壳体的两个弧形半体。电气部件22(诸如磁场线圈和电极)可以被适当地连接到流量计流动通道12，并且可以被容纳在由封套20所形成的圆筒内。端部板24被接合到由封套20所形成的圆筒的每端。端部板24具有一系列均匀间隔的凸轮26，这些凸轮26从流量计主体14径向向外延伸。凸轮26可以是弧形的并且随着它们从流量计主体14向外延伸尺寸逐渐增大以形成期望的角度(在图3和4中将进一步讨论)。
通过围绕流量计流动通道12将封套20焊接在一起可以组装流量计10以形成流量计主体14。变送器16可以通过颈部18被连接到流量计主体14，该颈部18可以是柔性的以允许变送器16的重新定位(在图5中将进一步讨论)。端部板24然后可以被焊接到流量计主体14的每侧。以此方式，流量计10的部件可以切割自同一材料并且被焊接到用于流量计10的电气部件22的单一防泄漏壳体。此外，流量计主体14和端部板24能够被切割成多种尺寸和形状以容纳具有不同尺寸和螺栓孔型式的管线。
图2A是定位在上游带法兰导管28和下游带法兰导管30之间的圆片式流量计10的平面图。图2B是安装在上游带法兰导管28和下游带法兰导管30之间的圆片式流量计10的平面图。上游带法兰导管28和下游带法兰导管30包括法兰32和导管流动通道34。法兰32包括用于容纳螺纹紧固件40的下孔36和上孔38，螺纹紧固件40被拧入以接收螺母42。为了简化，在图2A和2B中，在每个法兰32上仅示出了一个上孔36和一个下孔38。法兰32可以具有任意数量的上孔36和下孔38。螺纹紧固件40跨过上游带法兰导管28和下游带法兰导管30之间的距离，并且与螺母42一起将流量计10固定地保持在正确位置。
螺纹紧固件40可以被放置在下孔36中并且通过螺母42固定以形成上游带法兰导管28和下游带法兰导管30之间的预备连接。流量计10然后可以被安装在上游带法兰导管28和下游带法兰导管30之间使得端部板24与法兰32平齐。螺纹紧固件40然后可以被放置在上孔38中并且通过螺母42固定。螺母42可以被拧紧从而流量计10被悬挂在上游带法兰导管28和下游带法兰导管30之间，同时还允许流量计10可以被转动到期望位置以使得流量计流动通道12与导管流动通道34对准(在图3-4中将进一步说明)。在流量计10已经被转动到期望位置之后，可以拧紧螺母42，从而流量计10被固定在上游带法兰导管28和下游带法兰导管30之间并且在端部板24和法兰32之间形成防泄漏密封。颈部18可以被制成可调整的，从而变送器16如有必要在流量计10的转动之后是可读取的。以此方式，流量计10的安装涉及使用已有的硬件以对准流量计流动通道12和导管流动通道34并且在流量计10和法兰32之间创建防泄漏的密封，从而消除对额外的硬件的需求。
图3-4示出了本发明与多种带法兰的螺栓孔型式的兼容性。出于简化的目的，与法兰32一起示出了流量计10的单一端部板24。图3A是与导管法兰对准的圆片式流量计的端部板的立体图，其中导管法兰具有四个孔和多个处于松弛位置的螺纹紧固件。图3B是与图3A的导管法兰对准的端部板的立体图，其中图3A的导管法兰的螺纹紧固件处于远离中心极限位置。图4A是与导管法兰对准的圆片式流量计的端部板的立体图，其中导管法兰具有八个孔和多个处于松弛位置的螺纹紧固件。图4B是与图4A的导管法兰对准的端部板的立体图，其中图4A的导管法兰的螺纹紧固件处于远离中心极限位置。
法兰32具有下孔36和上孔38。在如图3所示的实施方式中，法兰32具有两个下孔36和两个上孔38。在如图4所示的实施方式中，法兰32具有四个下孔36和四个上孔38。在其他实施方式中，法兰32可具有任意数量的下孔36和上孔38。端部板24具有径向向外延伸的、等距离间隔的凸轮26。
在图3A和图4A中，螺纹紧固件40被松弛地保持在法兰32的下孔36和上孔38中。下孔36和上孔38尺寸被设定为使得螺纹紧固件40在最初被安装时被给予受限的轻松的移动以便于将导管法兰32连接在流量计10的每侧。在图3B和图4B中，螺纹紧固件40被推挤到法兰32的下孔36和上孔38的远离中心极限。
当流量计10被转动时，端部板24的凸轮26与螺纹紧固件40接合。凸轮26的弧形表面挤压螺纹紧固件40从而流量计10可以转动，直到螺纹紧固件40到达法兰32的下孔36和上孔38的远离中心极限。凸轮26的弧形表面可以从端部板24以多个角度径向向外延伸。基于法兰32的下孔36和上孔38的数量所需的角度可以不同。以此方式，具有以不同角度径向向外延伸的凸轮26的多种端部板24可以根据法兰32的螺栓孔型式而被接合到流量计10。凸轮26因此可以使得流量计10能够转动直到螺纹紧固件40被推挤到远离中心极限位置并且流量计流动通道12与导管流动通道34对准。
图5A示出了附接到圆片式流量计10的柔性颈部44的分解图，图5B是柔性颈部33的立体图。柔性颈部44包括可转动部分46。可转动部分46包括用于与其他可转动部分46或变松器16可密封接合的脊部48。
柔性颈部44延伸自流量计10的流量计主体14，将变送器16的壳体连接到流量计主体14。流量计主体14和变送器16之间的电连接通过延伸通过柔性颈部44的导线(未示出)而完成。柔性颈部44可以具有任意数量可转动部分46从而实现期望的长度和灵活度。每个可转动部分46具有在一端的将该可转动部分46连接到其他可转动部分46的脊部48。可转动部分46可以是大体圆柱形的，其中一侧比另一侧短。因此，当可转动部分46被扭曲时，柔性颈部44可以被扭曲到许多位置中。以此方式，在流量计流动通道12经由具有凸轮26的流量计主体14端部板24的转动与导管流动通道34对准之后，变送器16可以被重新定位到最优的取向。
虽然已经参考典型实施方式说明了本发明，但是本领域的技术人员应当理解可进行多种改变并且等价物在不脱离本发明的范围的情况下可以替代本发明的元件。另外，根据本发明的启示，在不脱离本发明的基本范围的情况下可进行多种修改以适应特定的情况或材料。因此，意图说明本发明不限于公开的特定实施方式，而是本发明将包括落在所附权利要求的范围之内的所有实施方式。

Claims (15)

1.一种过程仪器，包括：
圆片式主体，所述圆片式主体安装在上游带法兰导管和下游带法兰导管之间，所述主体具有流动通道；
变送器，所述变送器被连接到过程仪器主体用于测量流过所述流动通道的过程流体的参数；
第一端部板，所述第一端部板被固定到所述主体，所述第一端部板具有第一组凸轮，所述第一组凸轮用于接合在所述上游带法兰导管和所述下游带法兰导管之间延伸的多个螺纹紧固件；以及
第二端部板，所述第二端部板被固定到所述主体，所述第二端部板具有第二组凸轮，所述第二组凸轮用于接合所述多个螺纹紧固件，其中，所述第一组凸轮和所述第二组凸轮与所述多个螺纹紧固件的接合使得所述流动通道相对于所述上游带法兰导管和所述下游带法兰导管居中。
2.根据权利要求1所述的过程仪器，其中，所述第一组凸轮和所述第二组凸轮每一组具有多个凸轮表面，所述第一组凸轮的凸轮表面的数量与所述第二组凸轮的凸轮表面的数量相等。
3.根据权利要求2所述的过程仪器，其中，所述第一组凸轮和所述第二组凸轮被对准。
4.根据权利要求3所述的过程仪器，其中，所述凸轮表面的数量包括至少四个凸轮表面。
5.根据权利要求4所述的过程仪器，其中，所述至少四个凸轮表面中的每一个以一弧形角度延伸自流量计主体。
6.根据权利要求5所述的过程仪器，其中，所述至少四个凸轮表面切向地接合相等数量的多个螺纹紧固件从而驱使相等数量的螺纹紧固件在多个相应的孔内至远离中心极限，该多个相应的孔位于上游导管法兰和下游导管法兰上。
7.根据权利要求1所述的过程仪器，其中，所述变送器通过可重新定位颈部接合到所述主体。
8.根据权利要求7所述的过程仪器，其中，所述可重新定位颈部包括一系列可转动部分，所述可转动部分包括凸端和凹端以便于防泄漏转动。
9.根据权利要求1所述的过程仪器，其中，所述过程仪器是流量计。
10.根据权利要求9所述的过程仪器，其中，所述主体包括磁流量计的流动管。
11.一种使得在上游带法兰导管和下游带法兰导管之间的过程仪器的圆片式主体居中的方法，所述方法包括下列步骤：
将多个螺纹紧固件插入到所述上游带法兰导管和所述下游带法兰导管的多个相应的孔中；以及
在所述上游带法兰导管和所述下游带法兰导管之间定位所述过程仪器的圆片式主体，从而被固定在所述圆片式主体的上游端的第一端部板上的第一组凸轮和被固定在所述圆片式主体的下游端的第二端部板上的第二组凸轮与所述多个螺纹紧固件接合。
12.根据权利要求11所述的使得过程仪器的圆片式主体居中的方法，其中，将多个螺纹紧固件插入到多个相应的孔中的步骤包括第一阶段和第二阶段，其中在将所述圆片式流量计安装在所述上游带法兰导管和所述下游带法兰导管之间之前完成所述第一阶段，在将圆片式主体安装在所述上游带法兰导管和所述下游带法兰导管之间之后完成所述第二阶段。
13.根据权利要求12所述的使得过程仪器的圆片式主体居中的方法，其中所述第一阶段包括将多个螺纹紧固件中的至少两个插入到多个下孔位置中，并且所述第二阶段包括将多个螺纹紧固件中的至少两个插入到多个上孔位置中。
14.根据权利要求11所述的使得过程仪器的圆片式主体居中的方法，其中定位所述圆片式主体的步骤包括转动所述圆片式主体，使得第一组凸轮和第二组凸轮将所述多个螺纹紧固件在多个相应的孔中驱使至远离中心极限。
15.根据权利要求11所述的使得过程仪器的圆片式主体居中的方法，还包括调整将变送器接合到所述圆片式主体的可重新定位颈部，以由此调整所述变送器的取向。
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