CN106197578B - 磁流量计流管组件 - Google Patents
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Abstract
一种磁流量计流管组件包括:导管,该导管具有带有第一凸缘的第一端和带有第二凸缘的第二端。含氟聚合物内衬设置在所述第一凸缘、所述导管和所述第二凸缘中,并且延伸通过所述第一凸缘、所述导管和所述第二凸缘。第一内衬保护器安装至所述第一凸缘,并且第二内衬保护器安装至所述第二凸缘。第一弹簧激发密封件设置在所述第一内衬保护器与所述含氟聚合物内衬之间。第二弹簧激发密封件设置在所述第二内衬保护器与所述含氟聚合物内衬之间。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及磁流量计,尤其涉及磁流量计流管组件。
背景技术
磁流量计(或磁流量表)通过法拉第感应(即电磁效应)测量流量。磁流量计激励在流管组件的一段上产生磁场的一个或多个线圈。磁场在流动通过流管组件的导电过程流体上感应出电动势(EMF)。使用延伸进流动的过程流体中的一对电极测量在导电流体上产生的电势。可替代地,一些磁流量计在电极与过程流体之间采用电容耦合,以使得可以在不直接接触的情况下测量EMF。在任何情况下,流速通常与感应出的EMF成正比,并且体积流量与流速和流管的横截面面积成正比。
磁流量计在各种流体流量测量环境中都是有用的。特别地,基于水的流体、离子溶液和其它导电流体的流量都可以使用磁流量计测量。因此,可以在水处理工厂、饮料和卫生食品生产、化学处理、高纯度药品制造以及危险且腐蚀性流体处理工厂中发现磁流量计。碳氢燃料工业中经常采用磁流量计,该碳氢燃料工业有时采用利用磨料和腐蚀料浆的水力压裂技术。
磁流量计可以具有各种不同的内衬和/或电极材料,以适应该磁流量计被采用的应用场合。内衬材料的示例包括聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯(ETFE)、PFA、聚氨酯、氯丁橡胶和防锈胶乳(linatex)橡胶以及其它材料。电极可以由包括316L不锈钢、镍合金276、钽、铂/铱混合物、钛的任何合适材料以及其它合适材料构造。
诸如PTFE、ETFE和PFA的含氟聚合物内衬材料经常被选择,以便较好地抵抗化学侵蚀和/或高温操作。在至少一些应用中,基于含氟聚合物的内衬会面临增加的应用需求。例如,在油气工业中,一些含氟聚合物内衬遭受更高的压力和/或温度。一些条件对设计和制造耐用的具有含氟聚合物内衬的磁流量计产生了挑战。这是因为诸如PTFE的至少一些含氟聚合物经历“冷变形(cold flow)”,在该“冷变形”处,内衬材料在压力和温度下膨胀和收缩。这样的膨胀/收缩可能导致过程流体泄漏。提供具有含氟聚合物内衬和阻止过程流体泄漏的改进的密封性能的磁流量计将使得这样的含氟聚合物内衬被用于升高的压力和温度的应用情况中。
发明内容
一种磁流量计流管组件包括:导管,该导管具有带有第一凸缘的第一端和带有第二凸缘的第二端。含氟聚合物内衬设置在所述第一凸缘、所述导管和所述第二凸缘中,并且延伸通过所述第一凸缘、所述导管和所述第二凸缘。第一内衬保护器安装至所述第一凸缘,并且第二内衬保护器安装至所述第二凸缘。第一弹簧激发密封件设置在所述第一内衬保护器与所述含氟聚合物内衬之间。第二弹簧激发密封件设置在所述第二内衬保护器与所述含氟聚合物内衬之间。
附图说明
图1是在本发明的实施例中特别有用的磁流量计的示意图。
图2是图示设置在流管组件中的含氟聚合物内衬的示意剖面图。
图3是根据本发明的实施例的具有内衬保护器和弹簧激发的密封件的磁流量计流管组件的一部分的示意图。
图4是根据本发明的实施例的抵靠内衬保护器和含氟聚合物内衬的弹簧激发密封件的示意图。
具体实施方式
图1是在本发明的实施例中特别有用的磁流量计的示意图。磁流量计10包括与变送器电子装置14连接的流管组件12。流管组件12包括具有端部18和20的一段导管16,该端部18和20分别连接至凸缘22和24。凸缘22、24中的每一个都包括用于安装至合适的管道凸缘上以使得过程流体流过导管16的安装孔。
流管组件12还通常包括线圈/电极部26,该线圈/电极部26包含由变送器电子装置14驱动以在导管16上产生电磁场的一个或多个电磁线圈。设置在导管16中的电极接触过程流体,并且被用来感测响应于感应出的电磁场而在过程流体上产生的电动势(EMF)。流管组件12的线圈(单个或多个)和电极通常被连接至壳体28中的端子板,然后该端子板被可操作地连接至变送器电子装置14。变送器电子装置14通常包括控制器或微处理器,该控制器或微处理器被配置为基于测量的EMF提供过程流体流量的指示。变送器电子装置14通常还包括通信电路,以如双向箭头30所指示那样将所述过程流体流量信息传输给一个或多个远程装置。所述通信可以为有线过程通信或无线过程通信的形式。
图2是图示设置在流管组件的导管中的含氟聚合物内衬的示意剖视图。凸缘22、24中的每一个都分别包括密封面32、34,该密封面32、34被构造为接合密封环并且由此流体地连接至相对的管道凸缘。在一些情况中,密封件可以是环形密封件,该环形密封件被容纳在凹槽36、38中,以产生高压金属-金属连接。尽管使用RTJ密封环提供耐用的密封,但是,它也在内衬42的外径40与密封环的内径之间产生了间隙。该间隙使得加压过程流体接合或接触含氟聚合物内衬42与凸缘22、24之间的界面44。一般地,内衬42过盈配合到导管16的内径中,并且因此在内衬42与导轨16之间没有粘合剂。在一些冷变形条件下,内衬42将会膨胀或收缩,并且可能在凸缘面处产生泄漏路径。一旦过程流体突破界面44,它可沿导管16的内径运动以非常快地到达电极46。当过程流体到达电极时,所述电极的电绝缘被破坏,并且该电极不再能够将感应出的电压从过程流体输送到变送器电子装置14。
图3是根据本发明的实施例的具有内衬保护器和弹簧激发密封件的磁流量计流管组件的一部分的示意图。流管组件100具有与图2中示出的流管组件相似的一些相似性,并且类似的部件被同样地编号。含氟聚合物内衬42延伸通过导管进入凸缘122中。尽管图3中仅示出单个凸缘,但是应理解的是,流动导管的相反端可以类似地构造。含氟聚合物内衬42具有向外展开部102,该向外展开部102位于凸缘122的凹部104中。为了保护含氟聚合物内衬42,使用内衬保护器124。在一个实施例中,内衬保护器124的尺寸被设置为匹配凸缘122的直径并且由金属或具有合适强度的其它材料构造,以使得当凸缘122被螺栓连接至其相应的管道凸缘上时,压缩力将不会压碎或损坏向外展开部102。更具体地,内衬保护器124的尺寸被设置为小心地控制施加给内衬42和弹簧激发密封件140(其将在下文中更详细地描述)的夹紧负荷。在一个实施例中,内衬保护器124借助多个螺纹紧固件被可移除地连接至凸缘122,该多个螺纹紧固件接合倒角凹部126、128并且螺纹旋进凸缘122中的相应的孔中。当这样连接时,内衬保护器具有与凸缘122中的安装孔对准的多个通孔,以使得管道凸缘安装螺栓可以通过内衬保护器124和凸缘122。
在图3所示的实施例中,内衬保护器124具有朝向外的表面130,该朝向外的表面130被构造为接合管道凸缘,用于联接。例如,图3示出了从内衬保护器124的剩余部分凸起的相对平坦表面130。该构造将适用于已知的、凸起面(RF)联接。另一合适的联接构造使用环形接头(RTJ)。由此可知,因为内衬保护器124保护位于其内表面上的向外展开部102,所以其外表面130可以以任何合适的方式被构造,以根据任何联接技术、标准或其它方面来接合管道凸缘。此外,该设置方式将使得这样的系统的操作者能够使用他们认为对于RF应用合适的任何类型的垫圈。
内衬保护器124在其内表面上具有凹槽142,该凹槽142被构造为容纳和保持弹簧激发密封件140。弹簧激发密封件140被设置为接触内衬保护器124和含氟聚合物内衬142。此外,弹簧激发密封件140被构造为通过相对内衬保护器124和含氟聚合物42向外驱动其壁而响应任何泄漏,由此增加其密封能力。
图4是根据本公开的实施例的抵靠内衬保护器和含氟聚合物内衬的弹簧激发密封件的示意图。图4示出了图3中示出的区域150的放大图。弹簧激发密封件140使用分别接合内衬保护器124和向外展开部102的一对侧壁152、154而位于内衬保护器124的凹槽142中。凹槽142的重要性在于其帮助正确地定位弹簧激发密封件。在图示的实施例中,侧壁152、154中的每一个都分别包括向外延伸构件156、158,该向外延伸构件156、158使相应的表面160、162变形并且抵靠相应的表面160、162。此外,弹簧激发密封件140包括将侧壁152和154联接到一起的端部164。当没有出现过程流体压力时,设置在侧壁152、154和端部164中的弹簧166提供支撑。在一个实施例中,弹簧166是由316L不锈钢制成的线圈。然而,弹簧166可以采用能够使侧壁152和154分开的任何合适的形状。因此,在另一实施例中,弹簧166可以是“U”形或“V”形形状。在一个实施例中,侧壁152、154和端部164由诸如聚四氟乙烯的含氟聚合物制成。此外,侧壁152、154和端部164的材料可以选择为与含氟聚合物内衬42的材料一样。
当过程流体通过界面170泄漏时,过程流体将对弹簧激发密封件140的内部施加压力并且在参考标记“P”指示的方向上作用。因此,过程流体压力将使侧壁154更紧密地抵靠表面162,同时还使侧壁152更紧密地抵靠表面160。这增加了密封的有效性,并且确保泄漏的过程流体不会到达界面172。在一些实施例中,弹簧激发密封件140的材料被选择为匹配在流管组件中已经存在的材料。例如,如果内衬42由PTFE构造,那么侧壁152、154和端部164也可以由PTFE构造。此外,如果凸缘124或电极46由不锈钢构造,那么弹簧166也可以由不锈钢构造。以此方式,因为这些材料类型已经被浸湿过,所以不用将第三浸湿材料引入到过程中。借助于侧壁152、154和端部164产生的U形,弹簧166显露于泄漏的过程流体,并且因此接纳所述过程流体,这在接合处产生膨胀。即使在冷变形条件下,该膨胀仍关闭至界面172的路径并且保护电极。
通过将弹簧激发密封件插入内衬保护器中,可以确保精确放置密封件,这可以避免由安装期间内衬的移动导致的复杂性。
虽然已经参照优选实施例描述了本发明,但是本领域技术人员将认识到,可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出形式和细节上的变化。例如,尽管通常在内衬42与导轨16之间不存在粘合剂的情况下描述了本发明的实施例,但是,此外,可以通过将向外展开的PTFE材料化学地粘合至钢材料上而实现附加密封。
Claims (16)
1.一种磁流量计流管组件,包括:
导管,该导管具有带有第一凸缘的第一端和带有第二凸缘的第二端;
含氟聚合物内衬,该含氟聚合物内衬设置在所述第一凸缘、所述导管和所述第二凸缘中,并且延伸通过所述第一凸缘、所述导管和所述第二凸缘,其中,内衬过盈配合到导管的内径中;
第一内衬保护器,该第一内衬保护器安装至所述第一凸缘;
第二内衬保护器,该第二内衬保护器安装至所述第二凸缘;
第一弹簧激发密封件,该第一弹簧激发密封件设置在所述第一内衬保护器与所述含氟聚合物内衬之间;以及
第二弹簧激发密封件,该第二弹簧激发密封件设置在所述第二内衬保护器与所述含氟聚合物内衬之间,
第一弹簧激发密封件被构造为通过相对第一内衬保护器和含氟聚合物内衬向外驱动第一弹簧激发密封件的壁而响应任何泄漏,使得当流体泄漏时,流体将对第一弹簧激发密封件的内部施加压力,使第一弹簧激发密封件更紧密地抵靠第一内衬保护器和含氟聚合物内衬,
第二弹簧激发密封件被构造为通过相对第二内衬保护器和含氟聚合物内衬向外驱动第二弹簧激发密封件的壁而响应任何泄漏,使得当流体泄漏时,流体将对第二弹簧激发密封件的内部施加压力,使第二弹簧激发密封件更紧密地抵靠第二内衬保护器和含氟聚合物内衬。
2.如权利要求1所述的磁流量计流管组件,其中,所述第一弹簧激发密封件设置在所述第一内衬保护器的凹槽中。
3.如权利要求2所述的磁流量计流管组件,其中,所述第二弹簧激发密封件设置在所述第二内衬保护器的凹槽中。
4.如权利要求1所述的磁流量计流管组件,其中,所述第一内衬保护器和所述第二内衬保护器中的至少一个包括外表面,该外表面被构造为使用标准连接器联接至管道凸缘。
5.如权利要求4所述的磁流量计流管组件,其中,所述标准连接器是凸起面(RF)连接器。
6.如权利要求4所述的磁流量计流管组件,其中,所述标准连接器是环形接头(RTJ)连接器。
7.如权利要求1所述的磁流量计流管组件,其中,所述第一弹簧激发密封件和所述第二弹簧激发密封件中的至少一个包括一对侧壁,该一对侧壁通过端部被联接到一起,并且其中,弹簧在接近所述端部处设置在所述一对侧壁之间。
8.如权利要求7所述的磁流量计流管组件,其中,所述一对侧壁和所述端部由聚四氟乙烯(PTFE)形成。
9.如权利要求7所述的磁流量计流管组件,其中,所述一对侧壁和所述端部由与含氟聚合物内衬的材料相同的材料形成。
10.如权利要求7所述的磁流量计流管组件,其中,所述弹簧由316L不锈钢形成。
11.如权利要求7所述的磁流量计流管组件,其中,所述弹簧由与所述第一内衬保护器和所述第二内衬保护器中的至少一个的材料相同的材料形成。
12.如权利要求7所述的磁流量计流管组件,其中,每一个侧壁都包括向外延伸构件。
13.如权利要求1所述的磁流量计流管组件,其中,所述第一内衬保护器能够可移除地联接至所述第一凸缘。
14.如权利要求13所述的磁流量计流管组件,其中,所述第二内衬保护器能够可移除地联接至所述第二凸缘。
15.如权利要求1所述的磁流量计流管组件,其中,所述含氟聚合物内衬包括第一向外展开部,该第一向外展开部设置在所述第一内衬保护器与所述第一凸缘之间。
16.如权利要求15所述的磁流量计流管组件,其中,所述含氟聚合物内衬包括第二向外展开部,该第二向外展开部设置在所述第二内衬保护器与所述第二凸缘之间。
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