CN110332963A - 一体式孔板组件 - Google Patents
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Abstract
与用于测量过程流体流的过程变量变送器一起使用的孔板组件包括具有圆周支撑环的一体件主体。圆周支撑环的第一面被配置为密封地联接到第一工艺管道的第一法兰。圆周支撑环的第二面被配置为密封地联接到第二工艺管道的第二法兰。流量板区域定位在第一和第二管道之间,并具有第一和第二侧面。流量板区域与圆周支撑环是同心的。在流量板区域中的至少一个流量孔在第一和第二工艺管道之间提供受限的流体路径。第一压力抽头被配置成将过程变量变送器流体地联接到在流量板区域的第一侧面附近的过程流体。第二压力抽头被配置成将过程变量变送器流体地联接到在流量板区域的第二侧面附近的过程流体。
Description
本申请是申请日为2015年10月8日、申请号为201510644388.3、发明名称为“一体式孔板组件”的专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年10月8日提交的美国临时专利申请序列号No.62/061,517的权益,该专利申请的内容通过引用方式整体并入本申请。
发明领域
本发明涉及对过程流体流的测量。更具体地说,本发明涉及通过测量在孔板上产生的压差来对过程流体流测量。
背景技术
用于测量过程流体流的多种技术是已知的。一种技术涉及将限制性元件插入过程流体流。该元件产生可被测量且与流动速率相关的压差。
孔板是可以被放置在过程流体流中的限制性元件的一个例子。孔板组件可以包括多个部件且流体地联接到被配置为测量压差的过程变量变送器。一些应用,如核安全和与严格服务相关的应用,通常潜在地遭受剧烈的振动(地震标准)、高温、高压、或所有三者。这样的环境可能会损害或破坏一些现有技术的孔板组件和压力测量部件。
发明内容
一体件式孔板组件包括被配置为定位在过程流体流中的孔板。提供了一种一体式圆周支撑环。上游压力抽头延伸穿过圆周支撑环,并且下游压力抽头穿过圆周支撑环。
与用于测量过程流体流的过程变量变送器一起使用的孔板组件包括具有圆周支撑环的一体件主体。圆周支撑环的第一面被配置为密封地联接到第一工艺管道的第一法兰。圆周支撑环的第二面被配置为密封地联接到第二工艺管道的第二法兰。流量板区域定位在第一和第二管道之间,并具有第一和第二侧面。流量板区域与圆周支撑环同心。在流量板区域中的至少一个流量孔在第一和第二工艺管道之间提供受限的流体路径。第一压力抽头被配置成将过程变量变送器流体地联接至在流量板区域的第一侧面附近的过程流体。第二压力抽头被配置成将过程变量变送器流体地联接至在所述流量板区域的第二侧面附近的过程流体。
提供该发明内容和摘要以便以简化形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的概念的选择。发明内容和摘要不是旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征,也不是旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
附图说明
图1是根据一个示例实施例的一体式孔板组件的前平面局部剖面图。
图2是图1的一体式孔板组件的侧剖视图。
图3是图1的一体式孔板组件的透视图。
图4是联接到示于图1的孔板组件的压力变送器的分解图。
具体实施方式
提供一种被形成为一体件薄板而没有任何焊缝或附属物的一体式/一体件式孔板(薄板)组件,并提供在管道中定心的容易性。该组件不包含任何一体式器械阀,从而允许用户提供他们自己的工厂专用器械阀。该设计允许紧凑的孔板配置与各种等级的法兰一起使用,并且可以以替代材料提供。
在一个示例方面中,机加工的严格服务型紧凑孔板流量计被设计成插入在具有两个工业标准法兰的管道之间。带一体式孔板的薄板由单个片材或棒件机加工而成且与配合法兰的外径(OD)相匹配,并含有螺栓孔,以允许螺栓连接被薄板捕获(和保护)。一体的螺纹式或承插式抽头采用角部抽头设计并间隔开90度,以减少薄板的厚度,并允许根据流体服务(fluid service)来使抽头正确定向。除了用于将组件安装至管道法兰的垫片、螺栓和螺母等之外,整个组件不需要任何移动部件、垫片、螺栓、螺柱、螺母。具有一体式远程连接的紧凑薄板设计允许该装置在高压力/温度下使用,和/或在高振动环境中使用。
由于该装置由一体件材料制成,所以它可以由可被机加工的任何合适的可用材料制成,以塑料或金属3D打印而成或以其他方式制成。
图1、2和3示出根据一个示例性配置的一体式紧凑调节孔板组件100的前平面视图、侧剖面视图和透视图。
孔板组件100是包括圆周支撑环102的一体件主体,所述圆周支撑环具有支撑孔板区域104的相反的第一和第二面。流量板104也具有相反的第一和第二侧面并且被布置成与圆周支撑环102同心。元件102和104一体地形成,并且在一个配置中,不是被焊接或以其他方式结合在一起作为单独的部件。孔板104被示出为包括四个径向间隔开的开口(流量孔)104A的调节孔板,所述开口被配置为在过程流体通过开口104A时减少过程流体流中的扰动。圆周支撑环102包括形成于其中的多个开口106,所述开口106被配置成接收穿过其中的安装螺栓(图4中的120)。相对的管道法兰(图4中的122)可以被密封地安装到所述圆周支撑环102的任一侧。压力抽头108和110延伸穿过圆周支撑环102并延伸到过程流体流中。抽头108可定位在孔板104的下游侧,且抽头110可定位在板104的上游侧。
压力抽头108和110可以径向偏移以减小圆周支撑环102的厚度。抽头108、110联接到延伸到流量板104的相反侧的钻孔109、111,其。在一个特定配置中,抽头108和110被相对于彼此以90℃布置。可以使用角部抽头或法兰抽头的配置。导管(示于图4中)联接到压力抽头108和110,且被用于将压力变送器(未示出)流体地联接至上游压力和下游压力。这允许压力变送器测量与过程流体流相关的压差。
图4是根据一个实施例的包括压力变送器124的流量测量系统118的分解透视图。孔板组件100安装在工艺管道126的法兰122之间。法兰122包括与孔板组件100的孔106对准并且被配置成接收穿过其中的螺栓120的螺栓孔128。螺栓120用螺母130固定。
如图4所示,导压管路(impulse piping)134和136分别被容纳在抽头108和110中。这些连接例如可以使用螺纹连接或其它附接技术,例如焊接。导压管路134和136联接到歧管140。歧管140被示出为包括多个阀并且被用于将来自抽头108、110的压差流体联接至压力变送器124的压力输入(未示出)。压差传感器150承载在压力变送器124内并响应于所施加的压差。压差传感器150可以是单独的压差传感器,或者可以被配置为设计成感测孔板组件100的任一侧上的上游压力和下游压力的两个单独的静态压力变送器。变送器124的变送器电路152被电连接到压力传感器150,并且被配置成提供与压差相关的输出。该压差指示过程流体通过孔板组件100的流量。
如图4所示,孔板104通常与工艺管道126的开口116对准。圆周支撑环102的相反的两侧通过由螺栓120施加的力而抵靠法兰122的表面密封。在该配置中,来自工艺管道126的过程流体流被迫穿过孔板104的开口104A。变送器电路可以提供如本领域已知的两线过程控制环路上的输出。例如,两线过程控制环路可以用来携带信息,以及提供电力给该装置。通信可以以模拟格式进行,如4-20mA电流电平,或可以替代地或另外包括数字信号。也可以使用无线通信技术,例如,按照符合IEC 62591的通信协议或利用其它技术。变送器124被示为包括用于这些无线通信的可选的天线160。
本文所讨论的配置提供了一种一体件式设计,其很适合于在如经历振动、高温和/或高压的那些恶劣环境中应用。一个具体的应用是用于与核安全相关的设备。一体件式设计减轻膨胀和收缩的问题,而膨胀和收缩在高温应用中可能是有问题的。可以提供不同尺寸的一体式孔板以与不同的管线尺寸使用。虽然包括四个开口的调节孔板被示出,但是可以实施任何孔板的配置。孔板组件可以使用模制技术来制造或由一体件材料,例如金属或塑料,机加工而成。一种示例材料是不锈钢。在另一配置中,孔板组件使用另外的技术制造而成,例如,使用3D打印技术制造而成。
虽然已经参照优选的实施例描述了本发明,但是本领域技术人员将认识到,可以进行形式和细节的改变而不脱离本发明的精神和范围。一体件式喷孔板组件可以由包括塑料或金属的任何适当的材料制造而成。可以使用的一种典型的金属是不锈钢。压力抽头可以按照标准化连接(诸如NPT(National Pipe Thread))连接进行。圆周支撑环的直径可被选择为与所述管道法兰的直径相匹配,从而允许流动板区域容易对准管道的孔。该布置便于压力变送器相对于该孔板组件进行远程安装,并使用导压管路连接到压力抽头。虽然只有两个压力抽头被示出,但是可以采用任何数量的压力抽头。孔板区域的厚度可以与圆周支撑环的厚度相同,比其厚度薄或比其厚度厚。孔板区域被图示为平板,但也可以使用其它配置。如本文所使用的,术语一体式和一体件式指其中孔板由一体件材料形成,而不是通过将单独的件附接在一起而形成的构造。
Claims (18)
1.一种与用于测量过程流体流的过程变量变送器一起使用的孔板组件,所述孔板组件包括:
圆周支撑环,所述圆周支撑环具有被配置成密封地联接到第一工艺管道的第一法兰的第一面和被配置成密封地联接到第二工艺管道的第二法兰的第二面;
流量板区域,所述流量板区域定位在所述第一管道和所述第二管道之间,具有第一侧面和第二侧面,并且与所述圆周支撑环同心,
所述流量板区域包括:
在流量板区域中的至少一个流量孔,所述至少一个流量孔被配置为在所述第一工艺管道和所述第二工艺管道之间提供受限的流体路径;
所述圆周支撑环包括:
与法兰的外径相匹配的外径(OD);
多个安装孔,所述多个安装孔被配置成接收螺栓,以固定插入在所述第一法兰和所述第二法兰之间的圆周支撑环;
第一钻孔,所述第一钻孔被配置成延伸穿过圆周支撑环并且将过程变量变送器流体地联接到在所述流量板区域的第一侧面附近的过程流体;
第一压力抽头,所述第一压力抽头使用角部抽头构造并且被配置成延伸穿过圆周支撑环且将所述第一钻孔和所述过程变量变送器流体地联接到过程流体;和
第二钻孔,所述第二钻孔被配置成延伸穿过圆周支撑环并且将过程变量变送器流体地联接到在所述流量板区域的第二侧面附近的过程流体;
第二压力抽头,所述第二压力抽头使用角部抽头构造并且被配置成延伸穿过圆周支撑环且将所述第二钻孔和所述过程变量变送器流体地联接到过程流体,以及
流量板区域和圆周支撑环由一体件材料一体地形成。
2.根据权利要求1所述的孔板组件,包括联接到相应的第一压力抽头和第二压力抽头的第一导压管路和第二导压管路。
3.根据权利要求2所述的孔板组件,其中,所述第一导压管路和所述第二导压管路联接到所述过程变量变送器的入口。
4.根据权利要求3所述的孔板组件,包括将所述导压管路联接至所述过程变量变送器的歧管。
5.根据权利要求1所述的孔板组件,其中,所述第一压力抽头和所述第二压力抽头沿径向彼此偏移。
6.根据权利要求5所述的孔板组件,其中,所述第一压力抽头和所述第二压力抽头的径向偏移包括90°。
7.根据权利要求1所述的孔板组件,其中,所述孔板包括调节孔板。
8.根据权利要求7所述的孔板组件,其中,所述调节孔板包括平坦圆形截面,所述平坦圆形截面具有穿过所述平坦圆形截面形成的多个开口。
9.根据权利要求1所述的孔板组件,包括压力变送器,所述压力变送器流体地联接到所述第一压力抽头和所述第二压力抽头并被配置成测量所述第一压力抽头和所述第二压力抽头之间的压差。
10.根据权利要求1所述的孔板组件,其中,所述圆周支撑环和所述流量板区域被机加工成一体件。
11.根据权利要求1所述的孔板组件,其中,所述圆周支撑环和所述流量板区域使用3D打印技术制造而成。
12.根据权利要求1所述的孔板组件,其中,所述第一法兰和所述第二法兰中的至少一个包括焊接颈部。
13.根据权利要求1所述的孔板组件,其中,所述圆周支撑环和所述流量板区域由金属形成。
14.根据权利要求1所述的孔板组件,其中,所述圆周支撑环和所述流量板区域由塑料形成。
15.根据权利要求1所述的孔板组件,其中,所述流量板区域包括四个流量孔。
16.根据权利要求1所述的孔板组件,其中,所述流量板区域的厚度小于所述圆周支撑环的厚度。
17.根据权利要求1所述的孔板组件,其中,所述流量板区域的厚度与所述圆周支撑环的厚度一样。
18.一种圆周支撑环,所述圆周支撑环插入在第一工艺管道的第一法兰和第二工艺管道的第二法兰之间,并且被配置成与孔板同心,以支撑孔板,所述孔板包括至少一个限制性开口,所述限制性开口在上游过程流体和下游过程流体之间产生压差,所述圆周支撑环至少包括:
与相匹配的法兰的外径相匹配的外径;
多个安装孔,所述多个安装孔被配置成接收安装螺栓并且与第一法兰和第二法兰的螺栓孔对准;
第一钻孔,所述第一钻孔穿过圆周支撑环延伸到上游的过程流体流中,以将孔板的上游过程流体流体地联接到布置在远程位置中的压差传感器;和
第二钻孔,所述第二钻孔穿过圆周支撑环延伸到下游的过程流体流中,以将孔板的下游过程流体流体地联接到布置在远程位置中的差压传感器。
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