CN203587154U - 交叉形分合流器及其流量计 - Google Patents

Abstract

一种流体测量技术领域的交叉形分合流器及其α结构双振动管科里奥利质量流量计交叉形分合流器及其流量计，该分合流器包括：同轴相对设置的入口端和出口端，以及分别与入口端相连的分流器和与出口端相连的汇流器，其中：分流器和汇流器均由相同形状的Y字形干管-支管结构组成；所述的分流器和汇流器按照干管-支管结构的不同，包括：干管-干管交叉分布形式；支管-支管交叉分布形式；干管-支管交叉分布形式。本实用新型采用双弯管结构，通过交叉形的“分合流器”结构，使其管系路径整体呈α字母的形态（或“又”字形结构）。由于分合流器采用交叉构造，使输入管与振动管入口直管段的夹角及振动管出口直管与输出管段的流向夹角皆小于90°。

Description

交叉形分合流器及其流量计

技术领域

本实用新型涉及的是一种流体测量技术领域的装置，具体是一种α结构的交叉形分合流器及其双振动管科里奥利质量流量计。 

背景技术

科里奥利（Corioli简称科氏）质量流量计，是利用流体流过振动管时由于科里奥利效应导致振动管两侧的振动相位差来进行质量流量的检测。对于高精度的测量，通常采用双弯管（或称：“双测量管”或“双振动管”，下同）的形式。在已公开的专利中，其管路结构从流入口/管到分流器到测量管，再从测量管到合流器（即另一个分流器）再到流出口/管，皆采用了对称形设计。其中采用环形、U形和三角形测量管的设计，流体从流进口/管到测量管必需通过流向夹角接近或大于等于90°的“流弯”。从测量管到流出口/管需再次通过对称设计的“流弯”。由此导致流体的压力损失（简称：压损）上升，进而导致输送效率的下降以及达不被装载容器有效满载的压力要求。 

也有直管形、微弯形和几字形的科里奥利流量计，其进、出口/管与测量管的流向夹角小于等于90°，甚至为0°度。但这类结构会导致流量计进、出口连接（又称过程接头）安装距离大、测量管谐振频率高、测量灵敏度受限、抗干扰性能欠佳、设计技术要求高等问题。 

随社会的发展，对高精度流量计的需求量明显上升。双弯管式科里奥利流量计已有很多项专利并广泛应用。随全球对压缩天然气和液化天然气用量的大幅提升，对低压损、高精度的流量计需求同步上升，而某些商品由于结构设计而导致的压损过大的问题已开始暴露。因此，开发新形结构的低压损科里奥利流量计，以满足中国乃至全球经济发展的需求，极有意义。 

导致流量计压损过大的原因主要有，分流后的支管（含测量管段及其与分\合流器的连接段的总长）过长管壁摩擦阻力过大以及弯流过多且每个弯流的流向夹角过大而造成。事实已表明：在对有低压损要求流量系统，压损大的流量计将受到限制。例如，某种采用Ω形的科里奥利流量计，由于压损大，已确认无法用于LNG（液化天然气）加液（气）机上。 

经对现在有技术的文献检索发现，中国专利文献号CN1764827，公开日2006-04-26，公开了一种双U型管科里奥利质量流量计，包括:至少一个流动导管;与该至少一个流动导管连接的驱动器系统;与该至少一个流动导管连接的平衡系统。该技术中两根振动管被做成“U”字型，两根振动管由固定板所固定，并焊接到总管本体上，总管本体是一个输入输出完全逆向对称的机械结构，两振动管的4个端部与总管本体连接的距离很小，总管与振动管的其流向呈夹角90°。 

中国专利文献号CN1335934，公开日2002-02-13，公开了一种用于大质量流量测量的小规格科里奥利流量计，能够处理大的质量流速，并有小标记尺寸。为了减少标记尺寸，流量管(103A-103B)在入口和出口之间形成一个大体半圆的弧(150)。支撑板(120-121)安装于流量管上靠近入口和出口处,以分开流量管的振动频率。传感检测器(105-105’)安装于流量管的大体半圆弧(150)上。该技术主要包括两根半圆形的振动管，两振动管的4个端部通过2个分流器与总管本体连接，总管与振动管的其流向夹角呈90°。 

中国专利文献号CN1371468，公开日2002-09-25，公开了一种用于科里奥利流量计的驱动控制的类型识别，将初始驱动信号加至(401)使测流管振动的驱动电路。然后,根据从与测流管相联系的拾取传感器接收的信号,确定(404)测流管的结构。根据测流管的结构,设置(405)用来产生所述的驱动信号的参数。该技术的两振动管的4个端部通过1个单铸件组合分流器与总管本体连接，总管与振动管的其流向夹角呈135°。 

美国专利号US7,340,964B2，公开日2008-03-11，公开了一种Coriolis mass flow meter（大流量科里奥流量计），进入日期11/1988，授权日期，Mar.11，2008，该专利仅设涉及分流后的管路设计，如考虑上分流器和总管，其总管与振动管的流向夹角呈135°，且在分流器后的无效细管路径很长。上述技术是有代表性的，即总管与其近端振动管的流向夹角一般皆≥90°。 

美国专利文献号US4,984,472，授权日1991-01-15，公开了一种APPARATUS FOR MASS FLOW RATE AND DENSITY MEASUREMENT（流量密度测量装置），但该技术分流器为平面对称结构且位于同一水平面，采用形状不同的Y形管来分/合流结构直接导致其支管段较长，同时在主管轴线上实现分合流使得过程接头的距离也较长，这样的总体结构导致其压损大而检测结果不准确，难以用于有效测量。 

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种交叉形分合流器及其流量计，采用双弯管结构，通过交叉形的“分合流器”结构，使其管系路径整体呈α字母的形态（或又字形结构）。由于分合流器采用交叉构造，使输入管与振动管入口直管段的夹角及振动管出口直管与输出管段的流向夹角皆小于90°。 

本实用新型是通过以下技术方案实现的： 

本实用新型涉及一种交叉形分合流器，包括：同轴相对设置的入口端和出口端，以及分别与入口端相连的分流器和与出口端相连的汇流器，其中：分流器和汇流器均由相同形状的Y字形干管-支管结构组成。 

所述的分流器和汇流器按照干管-支管结构的不同，包括以下三种分布方式： 

1）干管-干管交叉分布形式； 

2）支管-支管交叉分布形式； 

3）干管-支管交叉分布形式。 

本实用新型进一步涉及一种包含上述交叉形分合流器的具有α路径的科里奥利流量计，包括：所述分合流器、振动管部分以及激振拾振机构，其中：双管形结构的振动管部分分别与所述分合流器的分流器及汇流器的支管相连，激振拾振机构设置于振动管部分上。 

所述的双管形结构可以选择菱形、洋葱头形、三角形、降落伞形，或进一步优选为弧边三角形结构，即由位于顶部的椭圆段、设置于椭圆段两侧的圆弧段和与之相连的直管段所组成。 

所述的直管段的中心轴线的夹角与交叉形分合流器中分流器和汇流器的支管的中心轴 

线的夹角相匹配，优选为60°至104°。 

所述的激振拾振机构包括：激振器组件、拾振器组件和止振板，其中：激振器组件位于所述的椭圆段的顶部的内侧或外侧，拾振器组件分别设置于所述椭圆段的长轴部分的两个内侧或外侧，止振板分别设置于所述直管段上。 

技术效果 

与现有技术相比，采用交叉形分合流器的α路径结构科里奥利流量计由于压损低的特征，其具有宽泛的使用范围，通用性更强。其结构紧凑，加工量较低，更易于制造。 

另一方面，由于阿尔法结构科里奥利流量计管系具有流向角小的特点，在维护时较流向角大的，特别是Ω结构流量计，在清洗方面具有优势。 

附图说明

图1为实施例1分合流器示意图； 

图中：1a为实施例1分合流器立体示意图；1b为实施例1分合流器主视图；1c为实施例1分合流器俯视图。 

图2为实施例2分合流器示意图； 

图中：2a为实施例2分合流器立体示意图；2b为实施例2分合流器俯视图。 

图3为实施例3分合流器示意图； 

图中：3a为实施例3立体示意图；3b为实施例3侧视图。 

图4为一体化铸造件示意图。 

图5为实施例4科里奥利流量计示意图。 

图中：5a为实施例4立体示意图；5b为实施例4双管形结构示意图。 

图6为实施例4振动管部分示意图。 

图7为实施例4科里奥利流量计示意图； 

图中：7a为图5b俯视图；7b为图5a俯视图。 

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。 

实施例1 

如图1a-图1c所示，本实施例涉及一种交叉形分合流器，包括：同轴相对设置的入口端1和出口端2，以及分别与入口端1相连的分流器3和与出口端2相连的汇流器4，其中：分流器3和汇流器4均由相同形状的Y字形干管-支管结构组成。 

本实施例中的分流器3和汇流器4为干管-干管交叉分布形式，其由干管5、两个完全相同且镜像对称的支管6以及弧形引导段7组成Y字形结构，弧形引导段7连接于入口端1与干管5之间或出口端2与干管5之间，所述干管5及支管6的中轴线均为直线，且分流器与汇流器以交叉形分合流器的重心呈中心对称方式布置。采用该分布形式的分合流器可以将任意一端作为入口或出口，其路径总长度完全相同。 

实施例2 

如图2a-图2b所示，本实施例中的分流器和汇流器为支管-支管交叉分布形式，其由干管5、两个非镜像对称的第一支管61和第二支管62组成Y字形结构，两个第一支管61交叉设置于两个第二支管62内侧。 

如图1b所示，两个干管5的中心轴位于整体交叉形分合流器的中间； 

如图1c所示，两个第一支管61和两个第二支管62的输出端平面的圆心位于同一水平面，即分流切割平面p，且分流器与汇流器以交叉形分合流器的重心呈中心对称方式布置。 

采用该分布形式的分合流器可以将任意一端作为入口或出口，其路径总长度完全相同。 

本实施例保证流体在进入分合流器时，“分流口”的主轴会通过分流切割平面，保证分流的均匀性。支管61、62的过渡段姿态保证了交叉穿越支管到被穿越两支管的最小距离接近相等，且能满足流量计耐压及铸造工艺要求。 

实施例3 

如图3a-图3b所示，本实施例中的分流器和汇流器为干管-支管交叉分布形式，其由干管5、两个完全相同且镜像对称的支管6以及弧形引导段7组成的Y字形结构，弧形引导段7连接于分流器3一侧的入口端1与干管5之间以及汇流器4一侧的干管5与支管6之间，且分流器3或汇流器4的Y字形结构位于同一竖直平面，构成十字交叉形结构。 

如图3b所示，本实施例中所述的汇流器4的干管5与入口端1和出口端2同轴设置，对应分流器3的干管5的中轴线l₁以及汇流器4的支管6的中轴线l₂为半径为干路通径。 

弧形引导段7的中心轴线，即图3b中的弧线d的半径为干路通径的3.5-4倍。 

如图3b所示，所述的弧线d相对水平轴，即中轴线l₁呈上仰Φ，Φ优选为38°至60°。 

如图4所示，上述实施例中所述的入口端1、出口端2、分流器3和汇流器4采用管路结构或一体化铸造件实现，其内部为分流器和汇流器上下布置的十字交叉分合流器构造。其具有很短的连接距离。其厚实的端面可以加工成与多种过程接头，如法兰式、螺纹式、螺扣式和焊接式等连接形式。 

实施例4 

如图5a所示，本实施例涉及一种具有α路径的科里奥利流量计，包括：实施例1中所述的分合流器a、振动管部分b以及激振拾振机构c，其中：双管形结构的振动管部分b分别与所述分合流器a的分流器3及汇流器4的支管6相连，激振拾振机构c设置于振动管部分b上。自入口端至出口端的路径尽管空间位置不同，但总长度相同。 

如图5b所示，所述的双管形结构在可以采用由位于顶部的椭圆段9、设置于椭圆段9两侧的圆弧段10和与之相连的直管段11所组成的结构。 

所述的椭圆段9为半椭圆结构，该椭圆的长短轴比为≤3.5。 

所述的圆弧段10的半径≥3.5倍振动管通径。 

所述的激振拾振机构c包括：激振器组件12、拾振器组件和止振板，其中：激振器组件12位于所述的椭圆段9的顶部的内侧或外侧，拾振器组件分别设置于所述椭圆段9的长轴部分的两个内侧或外侧，止振板分别设置于所述直管段11上。 

如图6所示，本实施例所述的振动管部分b能形成流向夹角小于90°的分合流器a设计，已实施38°、45°和60°流向夹角θ以及60°、90°和104°的底部直管段夹角σ设计。 

如图7a和图7b所示，为采用两种不同结构的分合流器的流量计的俯视图比较，根据附图可见，不论是采用实施例1或实施例2中的中心对称结构的分合流器还是采用实施例3中的镜像对称结构的分合流器，都可以保证流体从入口端至出口端的路径完全相同，且不在干路管道上进行分合流，从而大幅度缩短过程接头的距离，能够获得非常低的流体阻力。此外，本装置基于压损低的特征，具有宽泛的服役范围，通用性更强。与现有装置相比流向夹角更小，利于清洗。独特设计的对称结构更加紧凑，焊接工作量较低，生产工艺更方便，一次性工艺可以同时制备入口侧和出口侧，使得该装置更容易制造和大批量推广。 

Claims (14)

1.一种交叉形分合流器，其特征在于，包括：同轴相对设置的入口端和出口端，以及分别与入口端相连的分流器和与出口端相连的汇流器，其中：分流器和汇流器均由相同形状的Y字形干管-支管结构组成；所述的分流器和汇流器按照干管-支管结构的不同，包括：干管-干管交叉分布形式；支管-支管交叉分布形式；干管-支管交叉分布形式。 

2.根据权利要求1所述的交叉形分合流器，其特征是，所述的干管-干管交叉分布形式是指：由干管、两个完全相同且镜像对称的支管以及弧形引导段组成Y字形结构，弧形引导段连接于入口端与干管之间或出口端与干管之间，所述干管及支管的中轴线均为直线，且分流器与汇流器以交叉形分合流器的重心呈中心对称方式布置。 

3.根据权利要求1所述的交叉形分合流器，其特征是，所述的支管-支管交叉分布形式是指：由干管、两个非镜像对称的第一支管和第二支管组成Y字形结构，两个第一支管交叉设置于两个第二支管内侧，两个干管的中心轴位于整体交叉形分合流器的中间；两个第一支管和两个第二支管的输出端平面的圆心位于同一水平面，且分流器与汇流器以交叉形分合流器的重心呈中心对称方式布置。 

4.根据权利要求1所述的交叉形分合流器，其特征是，所述的干管-支管交叉分布形式是指：由干管、两个完全相同且镜像对称的支管以及弧形引导段组成的Y字形结构，弧形引导段连接于分流器一侧的入口端与干管之间以及汇流器一侧的干管与支管之间，且分流器或汇流器的Y字形结构位于同一竖直平面，构成十字交叉形结构。 

5.根据权利要求4所述的交叉形分合流器，其特征是，所述的弧形引导段的中心轴线的半径为干路通径的3.5-4倍。 

6.根据权利要求4或5所述的交叉形分合流器，其特征是，所述的弧形引导段的中心轴线相对水平轴，即汇流器或分流器的干管的中轴线呈上仰38°至60°。 

7.根据权利要求1所述的交叉形分合流器，其特征是，所述的入口端、出口端、分流器和汇流器采用管路结构或一体化铸造件实现。 

8.一种具有α路径的科里奥利流量计，其特征在于，包括：根据权利要求1-6中任一所述分合流器、振动管部分以及激振拾振机构，其中：双管形结构的振动管部分分别与所述分合流器的分流器及汇流器的支管相连，激振拾振机构设置于振动管部分上。 

9.根据权利要求8所述的科里奥利流量计，其特征是，所述的双管形结构选择菱形、洋葱头形、三角形、降落伞形。 

10.根据权利要求8所述的科里奥利流量计，其特征是，所述的双管形结构为弧边三角形结构，即由位于顶部的椭圆段、设置于椭圆段两侧的圆弧段和与之相连的直管段所组成。 

11.根据权利要求10所述的科里奥利流量计，其特征是， 

所述的椭圆段为半椭圆结构，该椭圆的长短轴比为≤3.5； 

所述的圆弧段的半径≥3.5倍振动管通径。 

12.根据权利要求10所述的科里奥利流量计，其特征是，所述的直管段的中心轴线的夹角与交叉形分合流器中分流器和汇流器的支管的中心轴线的夹角相匹配。 

13.根据权利要求12所述的科里奥利流量计，其特征是，所述的夹角为60°至104°。 

14.根据权利要求8所述的科里奥利流量计，其特征是，所述的激振拾振机构包括：激振器组件、拾振器组件和止振板，其中：激振器组件位于所述的椭圆段的顶部的内侧或外侧，拾振器组件分别设置于所述椭圆段的长轴部分的两个内侧或外侧，止振板分别设置于所述直管段上。 

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