RU2451908C2 - Balanced measuring diaphragm - Google Patents
Balanced measuring diaphragm Download PDFInfo
- Publication number
- RU2451908C2 RU2451908C2 RU2010116060/28A RU2010116060A RU2451908C2 RU 2451908 C2 RU2451908 C2 RU 2451908C2 RU 2010116060/28 A RU2010116060/28 A RU 2010116060/28A RU 2010116060 A RU2010116060 A RU 2010116060A RU 2451908 C2 RU2451908 C2 RU 2451908C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- holes
- diaphragm
- hole
- measuring diaphragm
- peripheral
- Prior art date
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 65
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
- G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
- G01F1/40—Details of construction of the flow constriction devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
- G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
- G01F1/40—Details of construction of the flow constriction devices
- G01F1/42—Orifices or nozzles
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pipe Accessories (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к регулятору расхода, более точно, к измерительной диафрагме, которая способна уравновешивать или выравнивать один или несколько технологических параметров потока текучей среды через поверхность диафрагмы, когда она находится в проходном сечении текучей среды.The invention relates to a flow regulator, more specifically, to a measuring diaphragm, which is able to balance or equalize one or more process parameters of the fluid flow through the surface of the diaphragm when it is in the flow passage of the fluid.
Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
При подаче потока текучей среды по трубопроводу следует измерять и корректировать один или несколько переменных параметров (таких как давление, температура, расход потока и т.д.) текучей среды. Разработаны измерительные диафрагмы различных видов, такие как диафрагменные расходомеры, регуляторы расхода, ограничители потока или просто восстановители параметров потока. Восстановитель параметров потока также способен регулировать поток текучей среды способом, применимым для измерения технологических параметров. В патентах US 5295397, 5341848 и 5529093, соответственно, описаны измерительные диафрагмы трех типов, которые будут кратко рассмотрены далее.When applying a fluid stream through a pipeline, one or more variable parameters (such as pressure, temperature, flow rate, etc.) of the fluid should be measured and adjusted. Different types of orifice plates have been developed, such as orifice meters, flow controllers, flow restrictors, or simply flow rate reducers. The flow rate reducer is also capable of controlling the flow of a fluid in a manner applicable for measuring process parameters. US Pat. Nos. 5,295,397, 5,341,848 and 5,529,093, respectively, describe three types of orifice plates, which will be briefly discussed below.
В патенте US 5295397, выданном на имя Hall и др., описан щелевой диафрагменный расходомер, поперечно установленный в измерительной диафрагме в трубопроводе. Щелевые отверстия одинаковой ширины и длины обычно выполнены на концентрических участках. Число отверстий на каждом участке пропорционально его площади относительно всей измерительной диафрагмы.US Pat. No. 5,295,397, issued to Hall et al., Describes a slotted orifice plate flow meter transversely mounted in a measurement orifice in a pipeline. Slotted holes of the same width and length are usually made in concentric areas. The number of holes in each section is proportional to its area relative to the entire measuring diaphragm.
В патенте US 5341848, выданном на имя Laws и др., описан восстановитель параметров потока (т.е. измерительная диафрагма) с множеством круглых отверстий. Отверстия выполнены во множестве разнесенных по радиусу кольцевых структур вокруг центрального отверстия. Отверстия в каждой кольцевой структуре равномерно распределены вокруг центра диафрагмы, при этом все отверстия в любой кольцевой структуре имеют преимущественно одинаковый диаметр. С целью согласования распределения скоростей псевдополностью развитого потока текучей среды размер и число отверстий таковы, что сопротивление потоку, создаваемое диафрагмой, возрастает с увеличением радиуса заданной структуры отверстий.US Pat. No. 5,341,848, issued to Laws et al., Discloses a flow reducer (i.e., aperture diaphragm) with many round holes. The holes are made in a plurality of radially spaced annular structures around a central hole. The holes in each ring structure are evenly distributed around the center of the diaphragm, with all the holes in any ring structure having predominantly the same diameter. In order to coordinate the velocity distribution with the pseudo-fullness of the developed fluid flow, the size and number of holes are such that the flow resistance created by the diaphragm increases with increasing radius of a given hole structure.
В патенте US 5529093, выданном на имя Gallagher и др., описан восстановитель параметров потока (т.е. измерительная диафрагма), которая, как и в патенте Laws, имеет множество отверстий. Участок, на котором выполнены отверстия, включает центральную часть и концентрическую кольцевую часть. Площадь отверстия зависит от зоны и задана постоянными отношениями. В основу этой конструкции положена задача создания структуры псевдополностью развитой турбулентности и распределения скоростей.US Pat. No. 5,529,093, issued to Gallagher et al., Describes a flow reducer (i.e., aperture diaphragm), which, like Laws, has many openings. The area in which the holes are made includes a central part and a concentric annular part. The area of the hole depends on the zone and is set by constant relations. The basis of this design is the task of creating a structure of pseudo-fully developed turbulence and velocity distribution.
Ни в одном из материалов известного уровня техники не предложена измерительная диафрагма, рассчитанная на уравновешивание или выравнивание одного или нескольких технологических параметром по всей площади диафрагмы. Обычно изменение технологического параметра по поверхности измерительной диафрагмы может являться причиной неэффективности потока текучей среды. Например, из уровня техники известно, что при перетекании текучей среды с одной стороны измерительной диафрагмы на другую может происходить значительная потеря давления. К сожалению, обычным способом устранения такой значительной потери давления является использование более дорогостоящих гидравлических насосов с более высокой мощностью. Кроме того, в известных из уровня техники измерительных диафрагмах потенциал давления обычно расходуется беспорядочным и хаотическим турбулентным потоком. Эти турбулентные потоки, образующиеся вокруг измерительной диафрагмы, уменьшают линейность и воспроизводимость измерений технологических параметров и тем самым снижают точность измерений. В результате снижения точности измерений происходят значительные изменения процесса и дополнительно увеличиваются расходы на обработку в связи с необходимостью более высоких затрат на эксплуатацию оборудования. Тем не менее, если давление по поверхности измерительной диафрагмы может быть уравновешено или выровнено, можно значительно уменьшить беспорядочный и хаотичный турбулентный поток. Таким образом, путем уравновешивания потока по отношению к измеряемому технологическому параметру может быть повышена точность измерений технологического параметра и одновременно снижены затраты на измерения.None of the materials of the prior art does not propose a measuring diaphragm, designed to balance or align one or more process parameters over the entire area of the diaphragm. Typically, a change in the process parameter over the surface of the measuring diaphragm can cause fluid flow to be ineffective. For example, it is known from the prior art that when fluid flows from one side of the orifice plate to the other, significant pressure loss can occur. Unfortunately, the usual way to eliminate such a significant pressure loss is to use more expensive hydraulic pumps with higher power. In addition, in the orifice plates known in the art, the pressure potential is usually consumed by an erratic and chaotic turbulent flow. These turbulent flows generated around the measuring diaphragm reduce the linearity and reproducibility of measurements of technological parameters and thereby reduce the accuracy of the measurements. As a result of a decrease in measurement accuracy, significant process changes occur and processing costs are further increased due to the need for higher equipment operating costs. However, if the pressure across the surface of the orifice plate can be balanced or equalized, the erratic and chaotic turbulent flow can be significantly reduced. Thus, by balancing the flow with respect to the measured process parameter, the measurement accuracy of the process parameter can be improved and the cost of the measurements can be reduced at the same time.
Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention
В основу настоящего изобретения положена задача создания измерительной диафрагмы для установки на трубопроводе, в которой уравновешен технологический параметр потока текучей среды через измерительную диафрагму или установлено оптимальное уравновешенное состояние множества технологических параметров.The present invention is based on the task of creating a measuring diaphragm for installation on a pipeline in which the technological parameter of the fluid flow through the measuring diaphragm is balanced or the optimal balanced state of many technological parameters is established.
Далее настоящее изобретение будет дополнительно рассмотрено со ссылкой на описание и чертежи, чтобы лучше пояснить другие его задачи и преимущества.Further, the present invention will be further discussed with reference to the description and drawings in order to better explain its other objectives and advantages.
В настоящем изобретении предложена измерительная диафрагма, представляющая собой диафрагму, устанавливаемую на трубопроводе и перекрывающую его поперечное сечение, при этом в диафрагме выполнено множество отверстий для того, чтобы поток текучей среды через каждое отверстие имел одинаковое число Рейнольдса.The present invention provides a measuring diaphragm, which is a diaphragm mounted on a pipe and overlapping its cross section, with a plurality of holes made in the diaphragm so that the fluid flow through each hole has the same Reynolds number.
Кроме того, множество отверстий включают центральное отверстие посередине диафрагмы и множество периферийных отверстий вокруг центрального отверстия, при этом центральное отверстие и множество отверстий удовлетворяют следующей формуле:In addition, many holes include a Central hole in the middle of the diaphragm and many peripheral holes around the Central hole, while the Central hole and many holes satisfy the following formula:
Rc1Vc1=RchVch,R c1 V c1 = R ch V ch ,
в которойwherein
Rc1 означат радиус центрального отверстия;R c1 is the radius of the center hole;
Vc1 означает скорость потока в трубопроводе в центре центрального отверстия;V c1 means the flow rate in the pipeline in the center of the Central hole;
Rch означает расстояние между центром диафрагмы и центрами периферийных отверстий;R ch means the distance between the center of the diaphragm and the centers of the peripheral holes;
Vch означает скорость потока в трубопроводе в центре периферийных отверстий.V ch means the flow rate in the pipeline in the center of the peripheral holes.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения каждое периферийное отверстие проходит под косым углом к каждой поверхности измерительной диафрагмы.In one embodiment of the present invention, each peripheral hole extends at an oblique angle to each surface of the orifice plate.
Продольная ось каждого отверстия проходит параллельно продольной оси трубопровода.The longitudinal axis of each hole runs parallel to the longitudinal axis of the pipeline.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения каждое периферийное отверстие представляет собой отверстие круглого сечения. В качестве альтернативы, каждое периферийное отверстие представляет собой дугообразную прорезь.In one embodiment of the present invention, each peripheral hole is a circular hole. Alternatively, each peripheral opening is an arcuate slot.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения диафрагма является круглой. В качестве альтернативы, диафрагма является прямоугольной.In one embodiment, the diaphragm is circular. Alternatively, the aperture is rectangular.
Настоящее изобретение имеет множество преимуществ. Существует множество способов простого уравновешивания (по проходному сечению) технологических параметров потока текучей среды. Преимущества настоящего изобретения над традиционными измерительными диафрагмами включают повышенную точность измерений, лучшее восстановление давления и меньшую генерацию шума. Кроме того, в настоящем изобретении уменьшена безвозвратная потеря давления при прохождении потока с одной стороны диафрагмы на другую сторону. В результате, для перекачивания текучих сред через измерительную диафрагму согласно настоящему изобретению требуется меньшая мощность, чем в известном уровне техники. Настоящее изобретение применимо в условиях разнообразных потоков текучей среды.The present invention has many advantages. There are many ways to easily balance (through the cross section) technological parameters of the fluid flow. Advantages of the present invention over conventional orifice plates include improved measurement accuracy, better pressure recovery and less noise generation. In addition, in the present invention, irretrievable pressure loss during flow passage from one side of the diaphragm to the other side is reduced. As a result, less power is required to pump fluids through the orifice plate according to the present invention than in the prior art. The present invention is applicable to a variety of fluid flows.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Далее настоящее изобретение будет более подробно описано со ссылкой на сопровождающие его чертежи, а также варианты его осуществления с целью более наглядного представления его задач, технического решения и преимуществ изобретения. Одинаковые элементы на всех чертежах обозначены одинаковыми позициями.Further, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, as well as options for its implementation in order to more clearly present its objectives, technical solutions and advantages of the invention. Identical elements in all drawings are denoted by the same reference numerals.
На фиг.1 схематически проиллюстрирован вид сбоку типичного трубопровода с установленной измерительной диафрагмой,1 schematically illustrates a side view of a typical pipeline with an installed measuring diaphragm,
на фиг.2 схематически проиллюстрирован вид сверху измерительной диафрагмы согласно одному из вариантов осуществления изобретения, на котором показана ее общая конструкция, используемая на трубопроводе круглого поперечного сечения,figure 2 schematically illustrates a top view of the measuring diaphragm according to one of the embodiments of the invention, which shows its General structure used in the pipeline of circular cross-section,
на фиг.3 схематически проиллюстрирован вид сверху измерительной диафрагмы согласно другому варианту осуществления изобретения,figure 3 schematically illustrates a top view of the measuring diaphragm according to another variant embodiment of the invention,
на фиг.4 схематически проиллюстрирован вид сверху измерительной диафрагмы согласно одному из вариантов осуществления изобретения, в котором периферийные отверстия представляют собой дугообразные прорези,figure 4 schematically illustrates a top view of the measuring diaphragm according to one embodiment of the invention, in which the peripheral holes are arcuate slots,
на фиг.5 схематически проиллюстрирован вид сверху измерительной диафрагмы согласно другому варианту осуществления изобретения, на котором показана ее общая конструкция, используемая на трубопроводе прямоугольного поперечного сечения,figure 5 schematically illustrates a top view of the measuring diaphragm according to another variant embodiment of the invention, which shows its General structure used on a pipeline of rectangular cross-section,
на фиг.6 схематически проиллюстрирован вид сверху измерительной диафрагмы согласно другому варианту осуществления изобретения,6 schematically illustrates a top view of a measuring diaphragm according to another embodiment of the invention,
на фиг.7 схематически проиллюстрирован вид сверху измерительной диафрагмы согласно другому варианту осуществления изобретения,7 schematically illustrates a top view of a measuring diaphragm according to another embodiment of the invention,
на фиг.8 схематически проиллюстрирован вид сверху измерительной диафрагмы согласно другому варианту осуществления изобретения,on Fig schematically illustrates a top view of the measuring diaphragm according to another variant embodiment of the invention,
на фиг.9 схематически проиллюстрирован вид сверху измерительной диафрагмы согласно другому варианту осуществления изобретения,figure 9 schematically illustrates a top view of the measuring diaphragm according to another variant embodiment of the invention,
на фиг.10 схематически проиллюстрирован вид сверху измерительной диафрагмы согласно другому варианту осуществления изобретения,figure 10 schematically illustrates a top view of the measuring diaphragm according to another variant embodiment of the invention,
на фиг.11 схематически проиллюстрирован вид сверху измерительной диафрагмы согласно другому варианту осуществления изобретения,figure 11 schematically illustrates a top view of the measuring diaphragm according to another variant embodiment of the invention,
на фиг.12 схематически проиллюстрирован вид сверху измерительной диафрагмы согласно другому варианту осуществления изобретения,on Fig schematically illustrates a top view of the measuring diaphragm according to another variant embodiment of the invention,
на фиг.13 схематически проиллюстрировано поперечно сечение части измерительной диафрагмы, на котором показано наклонное расположение отверстия относительно поверхности диафрагмы,on Fig schematically illustrates a cross-section of part of the measuring diaphragm, which shows the inclined location of the hole relative to the surface of the diaphragm,
на фиг.14 схематически проиллюстрировано поперечное сечение измерительной диафрагмы, на котором края отверстий измерительной диафрагмы образуют структуру, параллельную продольной оси трубопровода.on Fig schematically illustrates a cross section of the measuring diaphragm, on which the edges of the holes of the measuring diaphragm form a structure parallel to the longitudinal axis of the pipeline.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
В настоящем изобретении предложена усовершенствованная измерительная диафрагма. Используемый в настоящем изобретении термин "измерительная диафрагма" означает любой структурный элемент (например, диафрагму, диск, блок и т.д.) с проходящими через него отверстиями, при этом измерительная диафрагма установлена таким образом, чтобы текучая среда могла протекать через отверстия. Измерительная диафрагма может использоваться в качестве диафрагменного расходомера, а также просто как восстановитель параметров потока, рассчитанный на изменение потока текучей среды каким-либо способом (например, путем спрямления потока, уменьшения шума потока текучей среды, снижения скорости потока текучей среды и т.д.).The present invention provides an improved orifice plate. As used in the present invention, the term "measuring diaphragm" means any structural element (for example, a diaphragm, disk, block, etc.) with holes passing through it, while the measuring diaphragm is mounted so that fluid can flow through the holes. The orifice plate can be used as a diaphragm flow meter, and also simply as a flow parameter reducer, designed to change the fluid flow in some way (for example, by straightening the flow, reducing the noise of the fluid flow, reducing the fluid flow rate, etc. )
За счет использования в расходомере измерительной диафрагмы, предложенной в настоящем изобретении, может быть повышена точность измерения технологических параметров и снижены затраты на измерения. Измерительная диафрагма согласно настоящему изобретению уменьшает турбулентный поток, турбулентное усилие сдвига и давление потока текучей среды. Кроме того, измерительная диафрагма, предложенная в настоящем изобретении, способна улучшать линейность и воспроизводимость измерений и снижать потери давления. Измерительная диафрагма также совместима с существующим оборудованием и измерительными системами и не требует особой укладки трубопроводов, контрольно-измерительных приборов или способа расчетов.Due to the use of the measuring diaphragm proposed in the present invention in the flowmeter, the accuracy of measuring process parameters can be improved and the cost of measurement can be reduced. The orifice plate according to the present invention reduces turbulent flow, turbulent shear and fluid pressure. In addition, the measuring diaphragm proposed in the present invention is able to improve the linearity and reproducibility of measurements and reduce pressure loss. The measuring diaphragm is also compatible with existing equipment and measuring systems and does not require special laying of pipelines, instrumentation or a calculation method.
На фиг.1 показана конфигурация типичной технологической установки с использованием измерительной диафрагмы согласно настоящему изобретению. Как упомянуто выше, измерительная диафрагма способна легко регулировать поток текучей среды или может использоваться в составе расходомера для измерения одного или нескольких технологических параметров потока текучей среды. Используемый в изобретении термин "текучая среда" означает любое текучее вещество, включая пар или газ, гомогенные или негомогенные жидкости и суспензии.Figure 1 shows the configuration of a typical process plant using a measuring diaphragm according to the present invention. As mentioned above, the orifice plate is capable of easily controlling fluid flow or can be used as part of a flow meter to measure one or more process parameters of a fluid flow. Used in the invention, the term "fluid" means any fluid substance, including steam or gas, homogeneous or inhomogeneous liquids and suspensions.
Как показано на фиг.1, стык 2 трубопровода 1 соединен фланцами 3 и 5. Трубопровод и соединение труб относятся к известному уровню техники и не охватываются настоящим изобретением. Между фланцами 3 и 5 установлена измерительная диафрагма 4, которая регулирует поток текучей среды через трубопровод 1 (в направлении, указанном стрелкой 6). Измерительная диафрагма 4 установлена поперечно или перпендикулярно потоку 6 с использованием существующей технологии.As shown in figure 1, the
Размер и форма измерительной диафрагмы 4 могут соответствовать трубопроводу 1 любого размера и формы. Например, круглая измерительная диафрагма, показанная на фиг.2, применима для установки на цилиндрическом трубопроводе. Прямоугольная измерительная диафрагма, показанная на фиг.6, применима для установки на прямоугольном трубопроводе.The size and shape of the measuring
Когда предложенная в настоящем изобретении измерительная диафрагма 4 установлена на трубопроводе, периферийный установочный участок измерительной диафрагмы 4 зажат между фланцами 3 и 5, как это показано на фиг.14, при этом его сечение представляет собой уравновешенное проходное сечение 4C, граница которого достигают окружности 4D и по которому распределены отверстия. Следует отметить, что при отсутствии центрального отверстия 7 центральный участок измерительной диафрагмы 4 представляет собой центральное круглое сечение 7A, показанное пунктирной линией на фиг.5. Множество периферийных отверстий выполнены таким образом, чтобы поток текучей среды через каждое отверстии имел одинаковое число Рейнольдса и тем самым уравновешивался один технологический параметр потока текучей среды через измерительную диафрагму или устанавливалось оптимальное уравновешенное состояние множества технологических параметров по поверхности измерительной диафрагмы.When the
Для произвольного периферийного отверстия в измерительной диафрагме 4 число Рейнольдса N потока текучей среды через периферийное отверстие 8 пропорционально результату умножения расстояния R между центрами периферийного отверстия 8 и измерительной диафрагмы на скорость V потока текучей среды при расстоянии R, т.е. величина N пропорциональна R×V. Например, как показано на фиг.3 и фиг.14, если расстояние между центрами измерительной диафрагмы 4 и периферийным отверстием 8 равно Rch1 число Рейнольдса потока текучей среды через периферийное отверстие 8 равно NRch1, a скорость потока текучей среды равна Vch1, следовательно, величина NRch1 пропорциональна Rch1×Vch1. По той же причине, если расстояние между центрами измерительной диафрагмы 4 и периферийным отверстием 8 равно Rch2 число Рейнольдса потока текучей среды через периферийное отверстие 8 равно NRch2, a скорость потока, текучей среды равна Vch2, следовательно, величина NRch2 пропорциональна Rch2×Vch2.For an arbitrary peripheral hole in the measuring
Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением конструкция периферийных отверстий 8 в измерительной диафрагме 4 удовлетворяет формуле:Therefore, in accordance with the present invention, the design of the
Поскольку число Рейнольдса потока текучей среды через каждое отверстие является одинаковым, один технологический параметр потока текучей среды через измерительную диафрагму является уравновешенным, или устанавливается оптимальное уравновешенное состояние множества технологических параметров по поверхности измерительной диафрагмы, за счет чего повышается точность измерений с помощью измерительной диафрагмы 4.Since the Reynolds number of the fluid flow through each hole is the same, one technological parameter of the fluid flow through the measuring diaphragm is balanced, or the optimal balanced state of many technological parameters along the surface of the measuring diaphragm is established, thereby increasing the accuracy of measurements using the measuring
Следует отметить, что для центрального отверстия 7 посередине измерительной диафрагмы число Рейнольдса потока текучей среды через центральное отверстие 7 пропорционально радиусу Rc1 центрального отверстия 7 и скорости Vc1 потока текучей среды через центр измерительной диафрагмы.It should be noted that for the
Следовательно, при условии, что конструкция отверстий в измерительной диафрагме 4 согласно настоящему изобретению удовлетворяет формуле Rc1×Vc1=Rch×Vch=Rch2×Vch2, число Рейнольдса потока текучей среды через каждое отверстие будет преимущественно одинаковым, как это показано на фиг.2.Therefore, provided that the design of the holes in the
Далее со ссылкой на фиг.2 описана измерительная диафрагма 4 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.Next, with reference to FIG. 2, a
Как показано на фиг.2, измерительная диафрагма 4 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения имеет центральное отверстие 7 посередине диафрагмы и множество периферийных отверстий 8 вокруг центрального отверстия 7. В варианте осуществления, показанном на фиг.2, имеется 4 периферийные отверстия 8, при этом все они являются отверстиями круглого сечения, хотя настоящее изобретение не ограничено ими.As shown in FIG. 2, the measuring
Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения распределение отверстий (центрального отверстия 7 и периферийных отверстий 8) в уравновешенном проходном сечении 4C удовлетворяет следующей основной формуле:According to a first embodiment of the present invention, the distribution of the holes (
в которойwherein
Rc1 означает радиус центрального отверстия;R c1 means the radius of the Central hole;
Vc1 означает скорость потока через трубопровод в центре центрального отверстия (т.е. центре измерительной диафрагмы);V c1 means the flow rate through the pipeline in the center of the Central hole (ie the center of the measuring diaphragm);
Rch является расстоянием между центрами диафрагмы и периферийного отверстия;R ch is the distance between the centers of the diaphragm and the peripheral hole;
Vch означает скорость потока через трубопровод в центре периферийного отверстия.V ch means the flow rate through the pipeline in the center of the peripheral hole.
Формула радиальной скорости потока через трубопровод выражается следующим образом:The formula for the radial flow rate through the pipeline is expressed as follows:
В данном случаеIn this case
Vc1 означает скорость потока в центре трубопровода,V c1 means the flow rate in the center of the pipeline,
Rw означает радиус трубопровода,R w means the radius of the pipeline,
M означает функцию f (N) числа Рейнольдса, которая является опытной функцией, зависящей от различных текучих сред.M means the function f (N) of the Reynolds number, which is an experimental function depending on various fluids.
Следовательно, можно вывести соотношение между радиусом центрального отверстия и расстоянием от периферийного отверстия до центра диафрагмыTherefore, the relationship between the radius of the central hole and the distance from the peripheral hole to the center of the diaphragm can be derived
Когда центральное отверстие и периферийные отверстия согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения рассчитаны на то, чтобы иметь одинаковое число Рейнольдса, площади центрального отверстия, периферийных отверстий и трубопровода удовлетворяют следующей формуле:When the center hole and the peripheral holes according to the first embodiment of the present invention are designed to have the same Reynolds number, the area of the center hole, the peripheral holes and the pipe satisfy the following formula:
πRc1 2+nπRch 2=πβ2Rw 2,πR c1 2 + nπR ch 2 = πβ 2 R w 2 ,
в которойwherein
Rw означает радиус трубопровода,R w means the radius of the pipeline,
n означает число периферийных отверстий, расстояние между которыми и измерительной диафрагмой равно Rch,n means the number of peripheral holes, the distance between which and the measuring diaphragm is equal to R ch ,
Aall отверстия означает общую площадь всех отверстий в измерительной диафрагме;A all openings means the total area of all openings in the orifice plate;
Атрубопровод означает площадь поперечного сечения трубопровода. Следовательно, можно вывести следующую формулу:A pipeline means the cross-sectional area of a pipeline. Therefore, we can derive the following formula:
На фиг.3 схематически проиллюстрирован вид сверху измерительной диафрагмы согласно другому варианту осуществления изобретения.Figure 3 schematically illustrates a top view of a measuring diaphragm according to another embodiment of the invention.
На фиг.3 показано центральное отверстие 7 и множество периферийных отверстий 8 вокруг центрального отверстия в измерительной диафрагме 4. Периферийные отверстия 8 поделены на две группы, при этом расстояния между центрами периферийных отверстий внутренней группы и измерительной диафрагмы равно Rch2, а расстояние между центрами периферийных отверстий внешней группы и измерительной диафрагмы равно Rch1.Figure 3 shows the
Аналогичными образом конструкция отверстий в измерительной диафрагме 4 должна удовлетворять условию, согласно которому число Рейнольдса каждого отверстия является одинаковым. В отличие от варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг.2, центр периферийных отверстий 8 расположен на двух окружностях с радиусами, равными Rch1 и Rch2, соответственно.Similarly, the design of the holes in the measuring
На фиг.4 схематически проиллюстрирован вид сверху измерительной диафрагмы согласно другому варианту осуществления изобретения. Измерительная диафрагма 4 имеет центральное отверстие 7 и множество периферийных отверстий вокруг центрального отверстия. В отличие от варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг.2 и 3, в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.8, периферийные отверстия 8 представляют собой дугообразные прорези, а расстояние от продольной оси дугообразных прорезей до центра измерительной диафрагмы равно Rch.Figure 4 schematically illustrates a top view of a measuring diaphragm according to another embodiment of the invention. The measuring
На фиг.5 схематически проиллюстрирован вид сверху измерительной диафрагмы согласно другому варианту осуществления изобретения. Периферийные отверстия в измерительной диафрагме поделены на две группы, при этом центры отверстий обеих групп расположены на соответствующих окружностях с радиусами, равными Rch1 и Rch2, соответственно. В отличие от вариантов осуществлений, проиллюстрированных на фиг.2-4, в измерительной диафрагме 4, показанной на фиг.5, отсутствует центральное отверстие 7.5 is a schematic top view of a measuring diaphragm according to another embodiment of the invention. The peripheral holes in the measuring diaphragm are divided into two groups, while the centers of the holes of both groups are located on the corresponding circles with radii equal to R ch1 and R ch2 , respectively. In contrast to the embodiments illustrated in FIGS. 2-4, there is no
На фиг.6 схематически проиллюстрирован вид сверху измерительной диафрагмы согласно другому варианту осуществления изобретения. Измерительная диафрагма 4, показанная на фиг.6, имеет прямоугольное поперечное сечение и используется в трубопроводе с прямоугольным поперечным сечением. Отверстия в измерительной диафрагме 4, показанной на фиг.6, имеют такую же схему расположения, как и на фиг.2.Figure 6 schematically illustrates a top view of a measuring diaphragm according to another embodiment of the invention. The measuring
Измерительная диафрагма согласно вариантам осуществления настоящего изобретения описана со ссылкой на упомянутые чертежи. Следует отметить, что в вариантах осуществления, показанных на фиг.2-3 и 5-6, периферийные отверстия 8 представляют собой четыре отверстия круглого сечения, в варианте осуществления, показанном на фиг.4, периферийные отверстия представляют собой четыре дугообразные прорези, а в вариантах осуществления, показанных на фиг.3 и 5, периферийные отверстия поделены на две группы, при этом центры отверстий обеих групп расположены на соответствующих окружностях с радиусами, равными Rch1 и Rch2, соответственно, однако настоящее изобретение не ограничено этими вариантами осуществления и в измерительной диафрагме может быть предусмотрено любое соответствующее число периферийных отверстий, такое как шесть, восемь, при этом центры периферийных отверстий могут находиться на множестве окружностей с различными соответствующими радиусами, и периферийные отверстия также могут иметь различную форму, например периферийные отверстия одной группы являются отверстиями круглого сечения, а отверстия другой группы являются дугообразными прорезями. Кроме того, измерительная диафрагма 4 также не ограничена прямоугольной или круглой формой и может иметь любую применимую геометрическую форму в зависимости от поперечного сечения трубопровода, в котором она применяется.An orifice plate according to embodiments of the present invention is described with reference to the drawings. It should be noted that in the embodiments shown in FIGS. 2-3 and 5-6, the
Как показано на фиг.13, периферийное отверстие образует косой угол 8A с каждой поверхностью 4A измерительной диафрагмы 4. Разумеется, что это не является ограничением настоящего изобретения и угол 8A также может являться вертикальным углом.As shown in FIG. 13, the peripheral hole forms an
На фиг.14 показано частичное поперечное сечение измерительной диафрагмы 4 в трубопроводе, при этом скорость потока через центральное отверстие 7 равна Vc1, скорость потока через периферийное отверстие 8 равна Vch, а продольная ось каждого периферийного отверстия проходит параллельно продольной оси трубопровода.On Fig shows a partial cross section of the measuring
Таким образом, конструкция отверстия в измерительной диафрагме 4 согласно настоящему изобретению удовлетворяет условию, согласно которому поток текучей среды через каждое отверстие имеет одинаковое число Рейнольдса, например, удовлетворяет формулам 1-2 и 4-6 в рассмотренном выше варианте осуществления.Thus, the design of the orifice in the
На основании того, что число Рейнольдса является в целом одинаковым, по соответствующей формуле также можно рассчитать диаметр и положение отверстия в измерительной диафрагме. Например, как показано на фиг.7-12, может быть выведена следующая формула:Based on the fact that the Reynolds number is generally the same, the diameter and position of the hole in the measuring diaphragm can also be calculated by the appropriate formula. For example, as shown in FIGS. 7-12, the following formula can be derived:
в которойwherein
AR означает общую площадь отверстий, начинающихся в центре центрального круглого сечения 7A и заканчивающихся в уравновешенном проходном сечении 4C;A R means the total area of the holes starting in the center of the central
XR означает коэффициент расхода на окружности с радиусом Rch, равным (рК)R, при этом pR означает плотность потока текучей среды через трубопровод 10 с радиусом Rch, a KR означает поправочный коэффициент расхода текучей среды через трубопровод 10 с радиусом Rch, соответствующий одному из параметров потока, включающих количество движения, кинетическую энергию, плотность энергии, объемный расход, расход и т.п.;X R means the flow coefficient on the circle with a radius R ch equal to (pK) R , while p R means the density of the fluid flow through the pipe 10 with a radius R ch , and K R means the correction coefficient of the flow of the fluid through the pipe 10 with a radius R ch , corresponding to one of the flow parameters, including momentum, kinetic energy, energy density, volumetric flow rate, flow rate, etc .;
VR означает скорость потока через известный из уровня техники трубопровод с радиусом Rch, в котором скорость подчиняется известной функции распределения, основанной на таких факторах, как удельный расход текучей среды, форма/размер трубопровода и т.д.;V R means the flow rate through a prior art pipeline with a radius R ch , in which the velocity obeys a known distribution function based on factors such as specific fluid flow rate, shape / size of the pipeline, etc .;
b означает константу, заданную с целью выровнять или "уравновесить" по меньшей мере один технологический параметр (потока текучей среды через трубопровод) для каждого диаметра Rch, при этом b может иметь любое значение, обычно в пределах от -5 до +5 (например, b обычно равно 1, когда расход уравновешен, b обычно равно 2, когда количество движений или скоростной напор (разность потенциалов скоростей) уравновешен, хотя в каждом случае может применяться отличающийся поправочный коэффициент К расхода) иb means a constant defined in order to equalize or "balance" at least one process parameter (fluid flow through the pipeline) for each diameter R ch , while b can have any value, usually in the range from -5 to +5 (for example , b is usually equal to 1 when the flow rate is balanced, b is usually equal to 2 when the number of movements or the pressure head (velocity potential difference) is balanced, although in each case a different flow rate correction coefficient K can be applied) and
а означает константу, равную (XRARVR b) для каждого радиуса Rch.and means a constant equal to (X R A R V R b ) for each radius R ch .
В зависимости от скорости потока текучей среды коэффициент расхода XR может быть постоянной величиной или может изменяться вместе с поверхностью измерительной диафрагмы. В частности, коэффициент XR является переменным параметром, когда изменение величины XR (т.е. (рК)R) превышает установленный верхний предел для различных сечений измерительной диафрагмы.Depending on the flow rate of the fluid, the flow coefficient X R may be constant or may vary with the surface of the orifice plate. In particular, the coefficient X R is a variable parameter when the change in the value of X R (i.e. (pK) R ) exceeds the set upper limit for different sections of the measuring diaphragm.
Если учитывается только один технологический параметр, константу b выбирают таким образом, чтобы выровнять или уравновесить технологический параметр для каждого радиуса измерительной диафрагмы. Если учитывается несколько технологических параметров, величину b выбирают таким образом, чтобы можно было оптимизировать выравнивание или уравновешивание технологических параметров (которые должны быть учтены) потока через уравновешенное проходное сечение измерительной диафрагмы. Чтобы оптимизировать уравновешивание всех технологических параметров, которые должны быть учтены, необходимо согласовать его с абсолютным выравниванием отдельного технологического параметра. Таким образом, в настоящем изобретении уравновешивается множество технологических параметров таким образом, что может быть приблизительно выровнен каждый технологический параметр потока через уравновешенное проходное сечение измерительной диафрагмы.If only one process parameter is taken into account, the constant b is selected in such a way as to align or balance the process parameter for each radius of the measuring diaphragm. If several process parameters are taken into account, the value of b is chosen so that it is possible to optimize the alignment or balancing of the process parameters (which must be taken into account) of the flow through the balanced flow area of the measuring diaphragm. In order to optimize the balancing of all technological parameters that must be taken into account, it is necessary to coordinate it with the absolute alignment of an individual technological parameter. Thus, in the present invention, a plurality of process parameters are balanced in such a way that each process parameter of the flow through the balanced flow passage of the measuring diaphragm can be approximately aligned.
Общая площадь отверстий зависит от расположения отверстий, при этом всегда существует два типа расположения. При расположении первого типа центры отверстий (например, отверстий круглого сечения, дугообразных прорезей) находятся на радиусе Rch, при этом отверстия прерывисто распределены по уравновешенному проходному сечению. При расположении второго типа учитывается площадь всех отверстий на радиусе Rch, при этом каждое отверстие проходит от окружности центрального отверстия 7 до окружности 4D.The total area of the holes depends on the location of the holes, and there are always two types of location. When the first type is located, the centers of the holes (for example, circular holes, arcuate slots) are at a radius of R ch , while the holes are intermittently distributed over a balanced passage section. When arranging the second type, the area of all holes on the radius R ch is taken into account, with each hole passing from the circumference of the
Независимо от типа расположения отношение общей площадь выходного сечения отверстий измерительной диафрагмы 4 к проходному сечению трубопровода можно определить согласно следующим известным формулам:Regardless of the type of location, the ratio of the total area of the outlet cross section of the openings of the measuring
в которыхin which
Gc означает переводную константу Ньютона,G c means Newton's translation constant,
P означает плотность текучей среды,P stands for fluid density,
Δp означает перепад измеренных давлений в измерительной диафрагмы,Δp means the differential pressure measured in the measuring diaphragm,
Co означает коэффициент измерительной диафрагмы,C o means the coefficient of the measuring diaphragm,
Y означает коэффициент расширения, обычно применяемый к сжимаемой текучей среде, иY denotes an expansion coefficient commonly applied to a compressible fluid, and
M означает массовый расход потока.M means mass flow rate.
Формулы (8) и (9) взяты непосредственно из книги McCabe и др. "Unit operations of chemical engineering", пятое издание, издательство McGraw-Hill, Inc., Нью-Йорк, 1983 г., стр.222, содержание которой в порядке ссылки включено в настоящую заявку.Formulas (8) and (9) are taken directly from the book of McCabe et al. "Unit operations of chemical engineering", fifth edition, McGraw-Hill, Inc., New York, 1983, p. 222, the contents of which are the reference order is included in this application.
Если известна общая площадь выходного сечения отверстий, общая площадь уравновешенного проходного сечения 4С измерительной диафрагмы определяется согласно формуле:If the total area of the outlet cross section of the holes is known, the total area of the
в которойwherein
(i) ARO равно нолю, если в центральном круглом сечении 7A отсутствует отверстие,(i) A RO is zero if there is no hole in the central
(ii) ARO равно 2πRc1, если в центральном круглом сечении 7A имеется одно отверстие с радиусом Rc1, и(ii) A RO is equal to 2πRc1 if there is one hole with radius Rc1 in the central
(iii) ARO равно общей площади множества отверстий в центральном круглом сечении 7A.(iii) A RO is equal to the total area of the plurality of holes in the central
Радиус единственного центрального отверстия в центральном круглом сечении 7A может достигать (включительно) Rc1.The radius of a single central hole in the central
На фиг.7-9 описаны варианты осуществления, в которых в центральном круглом сечении 7A имеются отверстия первого типа расположения. Эти варианты осуществления не являются частными и в них в целом описано расположение отверстий на одном радиусе. Каждый вариант осуществления основан на использовании периферийных отверстий 8. Периферийные отверстия, расположенные на конкретном радиусе, имеют одинаковый диаметр, тем не менее, они необязательно должны быть одинаковыми, если выполняются ограничения, заданные в формуле (7). Отверстия могут иметь любую форму, если она удовлетворяет условиям формулы (7). Диаметр равномерно распределенных отверстий с центрами на заданном радиусе Rch может быть определен согласно следующей формуле:7 to 9, embodiments are described in which openings of the first arrangement type are provided in the central
в которойwherein
ARch означает общую площадь всех отверстий, центры которых расположены на радиусе Rch, aA Rch means the total area of all holes whose centers are located on the radius R ch , a
N означает предпочтительное число отверстий, центры которых расположены на радиусе Rch.N means the preferred number of holes whose centers are located on a radius R ch .
Как показано на фиг.7, центры периферийных отверстий на радиусе Rch расположены на одной оси с центрами периферийных отверстий на другом радиусе. Как показано фиг.8, центры периферийных отверстий на каждом радиусе расположены не на одной оси с центрами периферийных отверстий на соседнем радиусе. Как показано на фиг.7 и 8, периферийные отверстия с центрами на соседних радиусах не перекрывают друг друга. Тем не менее, как показано на фиг.9, некоторые периферийные отверстия с центрами на соседних радиусах перекрывают друг друга.As shown in Fig.7, the centers of the peripheral holes on the radius R ch are located on the same axis as the centers of the peripheral holes on the other radius. As shown in Fig. 8, the centers of the peripheral holes on each radius are not located on the same axis as the centers of the peripheral holes on the adjacent radius. As shown in Figs. 7 and 8, the peripheral holes with centers at adjacent radii do not overlap. However, as shown in FIG. 9, some peripheral openings with centers at adjacent radii overlap.
На фиг.10 проиллюстрирован другой вариант осуществления отдельных отверстий с расположением первого типа, в котором отверстия представляют собой дугообразные прорези с центрами на радиусе Rch. Дугообразная прорезь 8 имеет закругленные концы (т.е. полукруглые), диаметр которых равен D, при этом ширина прорези составляет D. Поскольку центр дугообразной прорези находится на радиусе Rch, ширину прорези D определяют согласно следующей формуле:Figure 10 illustrates another embodiment of the individual holes with the location of the first type, in which the holes are arcuate slots with centers at a radius of R ch . The
в которойwherein
α=360/2S,α = 360 / 2S,
S означает число прорезей на заданном радиусе Rch иS means the number of slots at a given radius R ch and
ARch означает общую площадь всех прорезей с центрами на радиусе Rch.A Rch means the total area of all slots with centers at a radius of R ch .
Прорези на заданном радиусе могут быть разнесены на одинаковые или неодинаковые расстояния друг от друга, что не выходит за пределы объема изобретения. По аналогии с описанным выше вариантом осуществления отверстий круглого сечения прорези на соседних радиусах могут быть расположены на одной оси или на различных осях. Кроме того, прорези могут иметь отличающиеся формы и размеры, если они удовлетворяют условиям формулы (7).Slots at a given radius can be spaced at equal or unequal distances from each other, which does not fall outside the scope of the invention. By analogy with the above-described embodiment of the circular holes, the slots on adjacent radii can be located on the same axis or on different axes. In addition, the slots can have different shapes and sizes if they satisfy the conditions of formula (7).
На фиг.11 и 12 проиллюстрированы варианты осуществления измерительной диафрагмы, в котором отверстия в уравновешенном проходном сечении 4C расположены согласно описанному выше второму типу расположения. Кроме того, в каждом варианте осуществления отверстия достигают или почти достигают окружности 4D уравновешенного проходного сечения 4C. В этих вариантах осуществления проиллюстрирована общая форма/расположение отверстий. В каждом варианте осуществления площадь периферийного отверстия 8 увеличивается с расстоянием по радиусу до центрального круглого сечения 7A. Угол Sch в радианах с вершиной на радиусе Rch может быть определен согласно следующей формуле:11 and 12 illustrate embodiments of a measuring diaphragm in which openings in a
в которойwherein
ΔR означает изменение расстояния по радиусу от Rch до Rch+1, aΔR means the change in the distance along the radius from R ch to R ch +1, a
N означает предпочтительное число периферийных отверстий 8 в измерительной диафрагме 4.N means the preferred number of
Подразумевается, что для определения угла Sch в радианах также могут применяться другие методы, не выходящие за пределы объема настоящего изобретения. На фиг.11 показано, что периферийные отверстия 8 имеют V-образную форму, а на фиг.12 показано, что периферийные отверстие 8 имеют расширяющуюся форму.It is understood that other methods may also be used to determine the angle Sch in radians, without departing from the scope of the present invention. Figure 11 shows that the
В приведенных выше формулах (6)-(13) деление и расчет площади отверстий в центральном круглом сечении и уравновешенном проходном сечении основаны на правиле уравновешивания, согласно которому числа Рейнольдса являются преимущественно одинаковыми, и применяется константа для выравнивания или уравновешивания по меньшей мере одного технологического параметра, соответствующего числу Рейнольдса, чтобы определить и рассчитать размер и распределение отверстий в измерительной диафрагме согласно различным вариантам осуществления.In the above formulas (6) - (13), the division and calculation of the area of the holes in the central circular section and the balanced passage section are based on the balancing rule, according to which the Reynolds numbers are predominantly the same, and a constant is used to align or balance at least one technological parameter corresponding to the Reynolds number in order to determine and calculate the size and distribution of the holes in the measuring diaphragm according to various embodiments.
Как упомянуто выше, измерительная диафрагма согласно настоящему изобретению может применяться просто для восстановления параметров потока без какого-либо их изменения. Кроме того, измерительная диафрагма также способна взаимодействовать с одним или несколькими датчиками для измерения технологических параметров потока через измерительную диафрагму. Иными словами, в измерительной диафрагме может быть проделано проходящее в радиальном направлении отверстие, и она может применяться для измерений во взаимодействии с датчиком, установленным внутри отверстия на его боковой стенке. Тем самым измерительная аппаратура может быть полностью выведена за пределы поля потока. Следует отметить, что также могут применяться традиционные способы измерений, которые используются в измерительных диафрагмах, расположенных выше и ниже по потоку.As mentioned above, the orifice plate according to the present invention can be used simply to restore the flow parameters without any change. In addition, the orifice plate is also capable of interacting with one or more sensors to measure the process parameters of the flow through the orifice plate. In other words, a hole extending in the radial direction can be made in the measuring diaphragm, and it can be used for measurements in conjunction with a sensor mounted inside the hole on its side wall. Thus, the measuring equipment can be completely removed outside the flow field. It should be noted that traditional measurement methods that are used in measuring diaphragms located upstream and downstream can also be applied.
Хотя варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на чертежи, для специалистов в данной области техники ясно, что возможны многочисленные изменения и усовершенствования, не выходящие за пределы сущности и объема настоящего изобретения.Although embodiments of the invention are described with reference to the drawings, it will be apparent to those skilled in the art that numerous changes and improvements are possible without departing from the spirit and scope of the present invention.
Claims (7)
диафрагму, устанавливаемую на трубопроводе и перекрывающую его поперечное сечение, при этом в диафрагме выполнено множество отверстий, чтобы поток текучей среды через каждое отверстие имел одинаковое число Рейнольдса,
причем множество отверстий включают:
центральное отверстие посередине диафрагмы и
множество периферийных отверстий вокруг центрального отверстия, при этом центральное отверстие и множество отверстий удовлетворяют следующей формуле:
Rc1Vc1=RchVch,
в которой Rc1 означат радиус центрального отверстия;
Vc1 означает скорость потока в трубопроводе в центре центрального отверстия;
Rch означает расстояние между центром диафрагмы и центрами периферийных отверстий;
Vch означает скорость потока в трубопроводе в центре периферийных отверстий.1. An orifice plate comprising:
a diaphragm mounted on the pipeline and overlapping its cross section, with a plurality of holes made in the diaphragm so that the fluid flow through each hole has the same Reynolds number,
and many holes include:
center hole in the middle of the diaphragm and
many peripheral holes around the Central hole, while the Central hole and many holes satisfy the following formula:
R c1 V c1 = R ch V ch ,
in which R c1 mean the radius of the Central hole;
V c1 means the flow rate in the pipeline in the center of the Central hole;
R ch means the distance between the center of the diaphragm and the centers of the peripheral holes;
V ch means the flow rate in the pipeline in the center of the peripheral holes.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2007101628446A CN101413626B (en) | 2007-10-15 | 2007-10-15 | Balance hole plate |
| CN200710162844.6 | 2007-10-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010116060A RU2010116060A (en) | 2011-11-20 |
| RU2451908C2 true RU2451908C2 (en) | 2012-05-27 |
Family
ID=40594289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010116060/28A RU2451908C2 (en) | 2007-10-15 | 2008-10-10 | Balanced measuring diaphragm |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101413626B (en) |
| EG (1) | EG25408A (en) |
| RU (1) | RU2451908C2 (en) |
| WO (1) | WO2009062379A1 (en) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012034106A1 (en) * | 2010-09-09 | 2012-03-15 | William Theo Wells | Fractal orifice plate |
| CN101949780A (en) * | 2010-09-26 | 2011-01-19 | 江苏万工科技集团有限公司 | Jet loom auxiliary nozzle jet stream testing device |
| US9200650B2 (en) * | 2013-09-26 | 2015-12-01 | Paul D. Van Buskirk | Orifice plates |
| CN108225449A (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-29 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | There is the throttling set blocked, resistance regulation and flow pattern adjust |
| CN109141899B (en) * | 2017-06-27 | 2021-03-02 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | Combustion chamber test device with pore plate |
| CN107478284A (en) * | 2017-08-30 | 2017-12-15 | 华南理工大学 | A kind of new isometrical multi-hole orifice adjuster |
| EP3745095B1 (en) | 2018-02-23 | 2023-07-26 | Nanjing Exactra Automation Control Technology Co., Ltd. | Throttling component and rectification and flow measurement device |
| CN110487338B (en) * | 2019-08-29 | 2020-11-03 | 东南大学 | Design method and evaluation method of porous balance pore plate |
| CN111397678A (en) * | 2020-04-24 | 2020-07-10 | 新聚(徐州)安全科技有限公司 | A multi-stage rectifier MEMS gas flow meter |
| CN111486909A (en) * | 2020-05-11 | 2020-08-04 | 上海科洋科技股份有限公司 | Uniform speed plate and flow meter |
| CN111735508A (en) * | 2020-07-15 | 2020-10-02 | 艾加流体控制(上海)有限公司 | Radial slotted orifice plate |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5341848A (en) * | 1989-07-20 | 1994-08-30 | Salford University Business Services Limited | Flow conditioner |
| RU2047096C1 (en) * | 1992-06-02 | 1995-10-27 | Худайберген Алланиязов | Flowmetering diaphragm |
| US7051765B1 (en) * | 2003-12-19 | 2006-05-30 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Balanced orifice plate |
| CN2935097Y (en) * | 2006-07-18 | 2007-08-15 | 中国石油天然气集团公司 | Slotted Orifice Plates for Multiphase Metering Devices |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5495872A (en) * | 1994-01-31 | 1996-03-05 | Integrity Measurement Partners | Flow conditioner for more accurate measurement of fluid flow |
| FR2776033B1 (en) * | 1998-03-13 | 2000-08-18 | Gaz De France | FLOW CONDITIONER FOR GAS TRANSPORT PIPING |
| CN201104248Y (en) * | 2007-06-01 | 2008-08-20 | 上海科洋科技发展有限公司 | Aperture plate |
-
2007
- 2007-10-15 CN CN2007101628446A patent/CN101413626B/en active Active
-
2008
- 2008-10-10 RU RU2010116060/28A patent/RU2451908C2/en not_active IP Right Cessation
- 2008-10-10 WO PCT/CN2008/001717 patent/WO2009062379A1/en not_active Ceased
-
2010
- 2010-04-11 EG EG2010040587A patent/EG25408A/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5341848A (en) * | 1989-07-20 | 1994-08-30 | Salford University Business Services Limited | Flow conditioner |
| RU2047096C1 (en) * | 1992-06-02 | 1995-10-27 | Худайберген Алланиязов | Flowmetering diaphragm |
| US7051765B1 (en) * | 2003-12-19 | 2006-05-30 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Balanced orifice plate |
| CN2935097Y (en) * | 2006-07-18 | 2007-08-15 | 中国石油天然气集团公司 | Slotted Orifice Plates for Multiphase Metering Devices |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EG25408A (en) | 2011-12-28 |
| CN101413626B (en) | 2011-03-16 |
| CN101413626A (en) | 2009-04-22 |
| RU2010116060A (en) | 2011-11-20 |
| WO2009062379A1 (en) | 2009-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2451908C2 (en) | Balanced measuring diaphragm | |
| US7051765B1 (en) | Balanced orifice plate | |
| KR101916994B1 (en) | Flow conditioner and method of designing same | |
| EP3120120B1 (en) | Pipe assembly with stepped flow conditioners | |
| EP3745095B1 (en) | Throttling component and rectification and flow measurement device | |
| US5529093A (en) | Flow conditioner profile plate for more accurate measurement of fluid flow | |
| US6164142A (en) | Air flow measurement device | |
| CN100360911C (en) | Flow Meter Operation Method | |
| US7621670B1 (en) | Unbalanced-flow, fluid-mixing plug with metering capabilities | |
| CN1646885A (en) | Averaging orifice primary flow element | |
| EP3132233B1 (en) | Flow meter | |
| US20060053902A1 (en) | Devices, installations and methods for improved fluid flow measurement in a conduit | |
| CN102016517B (en) | Conditioning orifice plate with pipe wall passages | |
| CN101371068A (en) | Devices for deflecting media flowing in pipes | |
| WO2003089883A1 (en) | Multi-point averaging flow meter | |
| JP2014020808A (en) | Pitot tube type flowmeter and flow rate measurement method using the same | |
| JPH06241858A (en) | Rectifier | |
| CN2935097Y (en) | Slotted Orifice Plates for Multiphase Metering Devices | |
| CN213842270U (en) | Wide Viscosity Liquid Turbine Flow Sensor | |
| EP3798582B1 (en) | Ultrasonic flowmeter and fluid pipeline | |
| CN222912820U (en) | An integrated elbow flowmeter for detection | |
| Kelley et al. | Balanced orifice plate | |
| JP2022154946A (en) | Flowmeter | |
| WO2015131248A1 (en) | Compact differential pressure flow meters | |
| CN118857410A (en) | Orifice flowmeter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181011 |