專利名稱：具有臺階式攝入口的縮孔渦流流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到流量計，且更具體地涉及到渦流流量計。
技術(shù)背景在本申請的整個文件中，通過識別性的引證，引用了各種出版物、 專利和已發(fā)布的專利申請。在本申請文件中引用的出版物、專利和已發(fā) 布專利的申請的公開內(nèi)容在此結(jié)合于本公開內(nèi)容中以用作參考。渦流流量計通常在工藝流體(或處理流體)流動管道(或?qū)Ч?內(nèi) 直列式(或串聯(lián)(in-line))安裝以測量從中流過的流體的速率。例如， 可以購得尺寸多樣的這些測量儀器，以匹配各種尺寸的管道(或?qū)Ч? 的內(nèi)徑(ID)。可以購得標準化尺寸范圍內(nèi)的渦流流量計，它們包括那 些具有1/2、 3/4、 1、 1.5、 2、 3、 4、 6、 8、 10或12英寸內(nèi)徑(或直徑) 的渦冗"危量i十。然而，對于特殊的工藝流體流動要求，工藝流體流動管道的尺寸常 常過大，以至于可使預(yù)期的未來需求量增加。這種超尺寸的結(jié)果是，在 這種管道內(nèi)以及在相匹配的渦流流量計的孔內(nèi)的流體可能以不合要求 的低速度流動。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認識到，低速度可能不利地影響到流量計的性能u對這個問題的一種潛在解決方案是將較小尺寸的流量計安裝到這些較大尺寸的管道，諸如具有以錐斜凸緣形式的縮徑接頭(reducer in the form of conical ly tapered flange)內(nèi)。然而，測量的線性度趨于隨孔的尺 寸被縮減而減小，且縮減孔(或減徑孔)測量儀器的性能特性可能導(dǎo)致 下降的線性度和/或?qū)υS多應(yīng)用而言對于給定線性度的工作范圍的減小 (在其工作范圍內(nèi)大于1%的變動)。因此需要提供一 些渦流流量計，它們能夠在縮減的孔尺寸處才是供精 確和相對線性的流體流動測量。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一方面，縮孔(或減徑孔)渦流流量計本體包4舌管狀 流體入口，所述管狀流體入口構(gòu)形成用于串聯(lián)聯(lián)接到流體流動管道(或 導(dǎo)管)的上游部分。流體入口平滑連接到中心孔內(nèi)，所述中心孔具有比 管道更小的橫截面尺寸(或尺度)。噴射器(或渦流發(fā)生器或者過流器(shedder))設(shè)置在中心孔內(nèi)。所述中心孔可連通地聯(lián)接到管狀流體出 口，所述流體出口構(gòu)形成用于聯(lián)接到管道的下游部分。流體入口具有臺 階式內(nèi)壁，包括設(shè)置成與下游方向成第一角度的第一壁部分、和設(shè)置成 與下游方向成第二角度的第二壁部分。所述第二角度大于所述第一角 度，從而第一和第二壁部分形成基本上凹入的軸向剖面。在另一方面， 一種測量流體流動的方法包括將管狀流體入口串聯(lián)聯(lián) 接到流體流動管道的上游部分，所述流體入口具有臺階式內(nèi)壁，包括設(shè) 置成與下游方向成第一角度的第一壁部分、和設(shè)置成與下游方向成第二 角度的第二壁部分。所述第二壁部分在所述第一壁部分的下游，且所述 第二角度大于所述第一角度，從而第一和第二壁部分形成基本上凹入的 軸向剖面。該方法也包括將流體入口聯(lián)接到中心孔，所述中心^L具有比 管道更小的橫截面尺寸，所迷中心孔具有設(shè)置在其中的噴射器。中心孔 聯(lián)接到管狀流體出口，所述流體出口聯(lián)接到管道的下游部分。工藝流體 經(jīng)過管道朝下游輸送，且測量由噴射器流出(或過流)的渦流的頻率。在本發(fā)明的又一方面，渦流流量計本體包括管狀流體入口 ，所述管 狀流體入口構(gòu)形成用于串聯(lián)聯(lián)接到流體流動管道的上游部分。流體入口 平滑連接到中心孔內(nèi)，所迷中心孔具有比管道更小的橫截面尺寸。噴射 器設(shè)置在中心孔內(nèi)。所迷中心孔可連通地聯(lián)接到管狀流體出口 ，所述流 體出口構(gòu)形成用于聯(lián)接到管道的下游部分。流體入口包括設(shè)置在第二壁 部分上游的第一壁部分，所迷第二壁部分具有流動阻斷器(或擾流器 (flow disrupter)),所述流動阻斷器構(gòu)形成擾亂工藝流體相對于其上 ;袢流體流動的流動。在本發(fā)明的再一方面，渦流流量計包括具有管狀流體入口的流量計 本體，所述管狀流體入口構(gòu)形成用于串聯(lián)聯(lián)接到管道的上游部分。流體入口平滑連接到中心孔內(nèi)，所述中心孔具有比管道更小的橫截面尺寸。 噴射器設(shè)置在中心孔內(nèi)。中心孔可連通地聯(lián)接到管狀流體出口，所述流 體出口構(gòu)形成用于聯(lián)接到管道的下游部分。流體入口具有臺階式內(nèi)壁， 包括設(shè)置成與下游方向成第一角度的第一壁部分、和設(shè)置成與下游方向 成第二角度的第二壁部分。第二角度大于第一角度，從而第一和第二壁 部分形成基本上凹入的軸向剖面。流量計也包括發(fā)送器，所述發(fā)送器設(shè)置成捕獲由噴射器產(chǎn)生的過流率(或渦脫落速率(rate of shedding))、 并計算工藝流體流過流量計本體時的流動速率。


由結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的各方面的下列詳細說明，本發(fā)明的上述和 其它特征和優(yōu)點將更加顯而易見，其中 圖1A是本發(fā)明的實施例的透視圖； 圖1B是沿著圖1A的1B-1B所取的橫截面平面圖； 圖1C是圖IA和圖IB的實施例的橫截面正視圖； 圖ID是類似于圖IB的本發(fā)明的備選實施例的視圖； 圖2是圖1C的一部分的放大比例的橫截面正視圖； 圖3是類似于圖IB的本發(fā)明的備選實施例的視圖； 圖4是對于圖1A到圖2的實施例的典型測試結(jié)果的圖解表示；和 圖5是比較本發(fā)明的附加實施例的測試結(jié)果的圖解表示。
具體實施方式
在下列詳細說明中，參考了形成本文一部分的附圖，且在附圖中通 過圖解示出了其中可以實踐本發(fā)明的特定實施例。足夠詳細地說明了這 些實施例，以使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，且應(yīng)理解到可以 運用其它實施例。也應(yīng)理解到，可以在不背離本發(fā)明的宗旨和范疇的情 況下，作出結(jié)構(gòu)的、程序上的和系統(tǒng)的改變。因此，不應(yīng)從限制的意義 上理解下列詳細說明，且通過所附權(quán)利要求及其等效物限定本發(fā)明的范 疇。為闡述清楚起見，附圖中相同的特征(或部件或者結(jié)構(gòu))是用相同 的附圖標記指示，且如附圖中的備選實施例所示的類似特征是由類似的 附圖標記指示。當(dāng)結(jié)合本文中所述的部件使用時，用在本公開中的術(shù)語"軸向"指的是平行于流路和/或從中流過的工藝溶液的順流(downstream flow )的 方向。類似地，術(shù)語"橫向"指的是基本上正交于軸向方向的方向。如 本文中使用的，術(shù)語"lx"尺寸縮減指的是一個標準尺寸的縮減，諸如 8英寸到6英寸、或1英寸到3/4英寸的孔的縮減。類似地，"2x"縮 減指的是兩個(或兩倍)標準尺寸的縮減，諸如8英寸到4英寸、或2 英寸到l英寸孔徑的縮減。另外的尺寸縮減可以稱為3x、 4x,等等。術(shù) 語"0x"縮減指的是小于一個標準尺寸的任何縮減，諸如可以通過所謂 的"直的"流量計提供，其中由于變動的管厚度規(guī)格系列號(thickness schedule)等，流量計本體的內(nèi)部尺度相對于上游流體流動管道的有所 縮減。本發(fā)明的實施例包括具有中心孔的渦流流量計，所述中心孔相對于 安裝流量計的工藝流體流動管道的尺寸有所縮減。已經(jīng)示出這些實施 例，以在lx和2x或更多的縮減處提供相對較高水準的精確度和線性度。 這些實施例可以類似地應(yīng)用于小于lx的縮減，諸如所謂的"平的"或 0x縮減流量計。本方面的一方面是與傳統(tǒng)智慧相反的發(fā)現(xiàn)，其提供了相對突變的過 渡，即噴射器(或過流器)的流體入口上游的壁內(nèi)的結(jié)構(gòu)或"臺階"， 以在另外的常規(guī)渦流流量計中造成流動的擾亂，用作增強尺寸縮減的測 量儀器的流動測量的線性度。繼而，這使得本發(fā)明人能夠提供多種尺寸 的、且具有相對較大尺寸縮減的縮減孔的測量儀器，而同時維持這種所 期望的線性度。使用本發(fā)明的教導(dǎo)，名義上可以提供任何尺寸的縮減， 例如，0x、 lx、 2x、 3x、 4x或更多?，F(xiàn)轉(zhuǎn)到圖1A到圖2，示例性的渦流流量計9 (圖2)包括具有噴射 器28的流量計本體(流管)10、感應(yīng)部件72 (圖2 )和發(fā)送器(處理 器)70(圖2),所述感應(yīng)部件72設(shè)置成檢測與噴射器28所產(chǎn)生的渦 流相關(guān)聯(lián)的壓力脈沖，而所迷發(fā)送器70可連通地聯(lián)接到部件72以捕獲 和處理由部件72探測到的脈沖。如圖1A到1D中最清楚示出的，流量計本體10設(shè)置在工藝流體管 道14 (圖1B)內(nèi)，所述管道14構(gòu)形成用于在從中經(jīng)過的下游方向上輸 送工藝流體。流量計本體10包括包含凸緣17的管狀流體入口 16，所迷 凸緣17構(gòu)形成用于經(jīng)由確定類似尺寸及形狀的凸緣15 (圖1B)而串聯(lián) 聯(lián)接到管道14的上游部分。(應(yīng)注意到，理想的情況是入口 16的上游端部的內(nèi)部尺度，例如直徑，匹配管道14的內(nèi)部尺度。然而，這些尺 度可以相互偏移，但并不背離本發(fā)明。)入口 16以結(jié)構(gòu)化或臺階式的 方式(在下面加以討論)平滑連接到中心孔(或中間孔)18內(nèi)，所迷中 心孔18具有小于管道14的橫向截面尺寸。在所示的例子中，孑L18至 少比管道14的小兩級(或兩倍的)尺寸(2x),盡管可以提供具有較 小的尺寸縮減(例如，0x、 lx)或較大的尺寸縮減的實施例。在其下游 端部處，中心孔18平滑連接到管狀流體出口 20內(nèi)，所迷管狀流體出口 20包括凸緣22,所述凸緣22構(gòu)形成用于經(jīng)由凸緣15聯(lián)接到管道14的 下游部分。應(yīng)注意到，盡管在所示的實施例中出口 20基本上是截頭圓 錐形，出口可以設(shè)有基本上任何幾何形狀，包括臺階式或平滑的、凹入 的或凸起的軸向剖面(或型面)，而不背離本發(fā)明的范疇。如上所述，流體入口 16包括臺階式或結(jié)構(gòu)化的內(nèi)壁，其包括第一 壁部分24和第二壁部分26,其中所述第一壁部分設(shè)置成與下游方向成 第一角度oc，而所述第二壁部分設(shè)置成與下游方向成第二角度P 。第一 部分24設(shè)置在第二部分26的上游。根據(jù)具體應(yīng)用的各方面，具體的角 度和剖面可以變動，諸如管道14的尺寸和縮減量(例如，Ox、 lx、 2x， 等等)。在具體實施例中，角度oc可以相對較小，諸如零到大約20度， 而角度P可以相對較大，諸如從大約15到90度或更大。然而在許多應(yīng) 用中，理想情況是將第二角度卩維持在大約20度到大約70度范圍內(nèi)， 而在其它的應(yīng)用中，第二角度P可維持在大約45度到大約65度的范圍 內(nèi)。在所示的具體實施例中，典型的2x縮減(3到1.5英寸)流量計本 體10設(shè)置有在大約7到12度范圍內(nèi)的角度oc和大約45度的角度P。在許多實施例中，諸如所示的那些實施例，第一壁部分24設(shè)置成 與下游方向成固定角度a，例如，以圓柱形或截頭圓錐形剖面(或型面) 設(shè)置。然而，第一壁部分24名義上可以設(shè)有任何剖面，包括各種凹入、 凸起、或凹入-凸起構(gòu)形。類似地，第二壁部分可以是如圖所示的截頭 圓錐形，盡管可以采用諸如凸臺(ledge)(例如以90度角P延伸)或 彎曲剖面(或型面)的形式。名義上可以在本發(fā)明的臺階式剖面內(nèi)使用 任何入口剖面，只要臺階或其它干擾流動的結(jié)構(gòu)設(shè)置在流動入口內(nèi)。流量計本體10可以制作為一個或多個離散(或分開)部件，包括 圖1B、 1C的整體式實施例，或圖1D的多部件實施例。例如，流體入 口 16的第一和第二壁部分可以設(shè)置在凸緣17內(nèi)。備選地，從可制造可能性的觀點出發(fā)，理想情況是將第二壁部分26設(shè)置在另外的常^見中間 流管部分的上游端部處，所述中間流管部分包括如圖所示的孔18和噴 射器28。本構(gòu)造允許凸緣17通過焊縫(或焊接)30方便地緊固到中間 部分上，所迷焊縫30位于其接觸點的位置的徑向外面。流體出口 20可以包括如圖示的臺階式或常規(guī)的非臺階式截頭圓錐 剖面。如在上文中所述的，流量計本體IO可以比例縮減到Ox、 lx、 2x、 3x、 4x或更大的尺寸縮減用于名義上任何尺寸的管道。例如，流量計本 體10可以設(shè)有2"xl"、 3"xl.5"、 4"x2"、 6"x3"、 8"x4"， 10"x6"和12"x8" 的尺度，用于2x的直線尺寸縮減。類似地，流量本體10可以制作為具 有1.5"xl"、 2"xl.5"、 3"x2",等等，以準備x縮減。現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖2，盡管不期望聯(lián)系到具體理論，據(jù)信，通過利用臺階式 入口 16以產(chǎn)生相對平的或均勻分布的流體流動剖面(或型面)32,至 少部分提供了由本文中所披露的實施例展示出的優(yōu)越性能。如圖所示， 剖面32的相對平整度與制作成的不具有臺階式入口 16的另外類似的流 量計本體的剖面30 (以虛線示出)形成對照。還應(yīng)理解到，入口 16產(chǎn) 生位于孔18內(nèi)的收縮流部分60，其從入口 16向下游延伸到噴射器28 以進 一 步增強相對于常規(guī)縮孔測量儀器的性能。在這點上，通過測量當(dāng)湍流經(jīng)過流路內(nèi)的鈍物(例如，噴射器條28) 時發(fā)生的過流的頻率渦流流量計進行工作。這樣的測量以任何便利的方 式實施，諸如通過如上文討論的發(fā)送器70和感應(yīng)部件72。本渦流過流 (或泄流)頻率直接地與管中的流體速度成比例(或成正比)，且因此 與體積流率成比例(或成正比)。假設(shè)流動為湍流且在流量計可測量的 雷諾數(shù)范圍內(nèi)，則過流頻率獨立于流體性質(zhì)，諸如密度、粘度、傳導(dǎo)率， 等等。體積流率是如下乘積Q-fK其中f為渦流過流頻率而K為測量儀器標定系數(shù)或'K因子，。K因子 通常限定為每單位體積的脈沖。因此，通過計算每單位時間的脈沖，可 以簡易地可以確定出流率。渦流頻率通常在1到數(shù)千個脈沖每秒的范圍 內(nèi)變動，這取決于流動速度、工藝流體的特性、和測量儀器的尺寸。例 如，在氣體運行中頻率趨于比在液體應(yīng)用中的頻率高10倍。(渦流測 量儀器具有基于流動速度平方值乘以流動密度的流動極限。因此關(guān)于氣體應(yīng)用(具有比液體更低的密度值)，最大速度及由此引起的頻率極限 遠高于液體應(yīng)用)。
K因子是由具體測量儀器的制造商確定的，經(jīng)常是在流動實驗室內(nèi) 用水標定而確定的。因為K因子名義上對于液體、氣體和蒸氣應(yīng)用相同， 由水標定確定的K因子一般對于其它流體有效。(然而，對于除參考流 體(水)以外的流體的精確度經(jīng)常小于對于氣體和蒸氣測量的精確度。)
對于超過大約30,000的雷諾數(shù)，許多常規(guī)(即非縮減孔)渦流測量 儀器的不精確度為速率的0.5-1%。隨著雷諾數(shù)降低，測量誤差增加。 (在小于10, 000的雷諾數(shù)處，誤差可以達到實際流動的10%。)然而， 當(dāng)孔徑縮減時，這個不精確度趨于更加明顯，從而使得在低雷諾數(shù)處， 典型的縮減孔渦流測量儀器具有甚至更大的不精確度。這意味著，在給 定的+/-1 %的不精確度性能指標(inaccuracy cap)下，縮減孔渦流測量 儀器通常具有比常規(guī)測量儀器顯著更高的最小雷諾數(shù)。
如上文中討論的，具有非臺階式、凸起入口的常規(guī)渦流流量計產(chǎn)生 相對陡峭地彎曲的速度剖面30 (在圖2中虛線示出)，其中流動的速度 在入口的壁處最低，且在中間最大。然而，本發(fā)明的臺階式入口 16產(chǎn) 生了形狀更平坦或更線性的速度剖面32。因而，本發(fā)明的臺階式入口幾 何形狀產(chǎn)生了經(jīng)過測量儀器的(即，在下游方向橫向上的)更均勻的流 體速度。相信，這方面趨于減少速度剖面的誤差以改善精確度，例如在 測量儀器的工作范圍內(nèi)它的線性度(且因而改善了 K因子)。
也如圖2所示，臺階式入口 16產(chǎn)生了收縮流60,所述收縮流60甚 至以相對較低的流動速度和/或雷諾數(shù)而向下游延伸名義上遠至噴射器 28處。如圖所示，收縮流60是相對較高速度流的一部分，其在徑向上 與流量計本體的內(nèi)徑內(nèi)部相間隔。這個收縮流60通過形成分隔的區(qū)域 62的較低速度流體與流量計本體的壁分隔開 相信，貫穿流量計本體(例 如，名義上至如圖所示的噴射器28),這個分隔區(qū)域62比先有技術(shù)的 非臺階式構(gòu)造所形成的分隔保持得更為恒定。
因為渦流測量儀器是速度測量儀器，在具體的流量下，由噴射器28 產(chǎn)生的脈沖的頻率，因收縮流而高于用其它方法可能產(chǎn)生的脈沖頻率， 即由于流60的較小的有效直徑。因此，最終的K因子(脈沖每單位體 積)因收縮流而較高。然而，隨著流動下降，收縮流60的程度降低到 直至它有效地潰散(coli叩se),在該時刻流動的有效直徑增加(由于缺少分隔62)以在名義上占據(jù)孔18的全部物理內(nèi)徑。當(dāng)在這種(潰散的) 流動情況下測出每體積的脈沖時，測量儀器K因子減少，因為相同流當(dāng) 前占椐了更大的有效橫截面面積。這個變化的K因子一般對應(yīng)于測量性 能的顯著非線性。相信，本發(fā)明的臺階式入口 16維持收縮流的這種裝 置到較低的流動速度(例如，雷諾數(shù))，導(dǎo)致與常規(guī)的縮減孔入口構(gòu)形 所提供測量相比，更加均勻的(且更精確的)測量(例如，K因子)。
可能影響剖面32的其它因素包括孑L 18的水力半徑HR與介于噴 射器28和臺階26之間距離D的比率。在各實施例中，這個比率HR:D 可以在近似于1:2到1:1.5的范圍內(nèi)；且如圖所示具有在約1:2.5到1:3.5 范圍內(nèi)的具體實施例?；谄渌c具體應(yīng)用相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，諸如工藝流 體的中心線速度(CLV)，即流量計本體的中心線CL處的流體速度， 可以調(diào)節(jié)這個比率。
這種相對平坦的流體流動剖面32和/或延伸的收縮流60與多變量的 渦流流量計結(jié)合可以是有益的。本發(fā)明的各方面因而可以結(jié)合為常規(guī)多 變量發(fā)送器(例如，來自英維思系統(tǒng)公司(Invensys Systems, Inc.)的福 克斯波羅(Foxboro) IMV25多變量發(fā)送器)形式的發(fā)送器70使用，所 述發(fā)送器70與可選的溫度和壓力傳感器(在74、 76處以虛線示意性示 出)結(jié)合，以提供縮減孔的多變量的渦流流量計。在流體經(jīng)過下游凸緣 排出測量儀器之前，基于在噴射器的下游處進行的、對工藝流體的溫度 和壓力的測量，這種多變量渦流流量計可以煩'j量流動并計算密度。
在常規(guī)的多變量的渦流流量計中，壓力在測量儀器內(nèi)不恒定，正如 它們的壓力曲線顯示了初始壓降、之后是壓力恢復(fù)。為此，理想情況是， 對于各個流體速度，在壓力曲線內(nèi)盡可能接近相同點處測量壓力。這種 壓力可變性趨于增加獲得精確測量的難度。
如上文中討論的，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在速度剖面內(nèi)的不均勻性趨于被常規(guī) 的縮減直徑流量計加劇，尤其是在相對較低的雷諾數(shù)處。然而，本發(fā)明 實施例所提供的更平的速度剖面32趨于減少測量儀器內(nèi)的壓力變動， 用于在整個流體速度范圍內(nèi)改善壓力測量精確度。配備了本發(fā)明的臺階 式攝入口的多變量的渦流流量計因而可以提供比先有方法有所改善的 壓力測量的 一 致性和可預(yù)測性。
如圖3所示，本發(fā)明的備選實施例基本上類似于圖1的實施例，盡 管具有近似于零度的角度a(即，角度P上游的零錐度)。構(gòu)建并測試了關(guān)于圖1A到圖1D的、上文中所示和所說明的實施 例的例子，其具有3英寸到1.5英寸的2x縮減。現(xiàn)參看圖4，其測試結(jié) 果(在附圖標記40和42處示出)與具有非縮減入口的類似流量計的測 試結(jié)果(在附圖標記44和46處示出)相比較。如圖所示，所產(chǎn)生的創(chuàng) 造性臺階式入口的例子導(dǎo)致了基本上比非臺階式測量儀器的線性度(分 別從567.07和567.64的平均K因子，偏差大約+/-.28%和1.44%)更高 的線性度(分別從555.32和558.36的平均K因子，偏差大約+/-0.47% 和0.64% )。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖5，將具有圖1A到1D的流量計本體的流量計的例子相互 進行比較，它們具有6英寸到3英寸的2x縮減以及7度的角度a ，且 有分別為45、 55和65度的角度P。如圖所示，對于這個尺寸的流量計 本體，所產(chǎn)生的55度臺階(角度P )導(dǎo)致比45度臺階更為線性，而更 佳的結(jié)果是由65度臺階實現(xiàn)的，其圖示為提供了小于+/-1°/。偏差的平均 K因子。這些測試結(jié)果顯示，在產(chǎn)生收縮流方面較大的臺階角度更有效， 甚至于在相對較低的流動條件下也是如此。
盡管上文中披露的實施例指的是Ox、 1x、 2x等的縮減孔尺寸，應(yīng) 認識到，可以在不脫離本發(fā)明的范疇的情況下，相對于流體流動管道， 提供流量計本體基本上任何數(shù)量的內(nèi)部尺寸縮減。
在前述說明中，已經(jīng)其參考特定典型實施例說明了本發(fā)明。很顯然， 可以對其作出各種變型和改變、而不脫離在以下權(quán)利要求中陳迷的本發(fā)
明的較廣義宗旨和范疇。本說明和附圖因此被看成是解說性而非限制性的。
因而已說明了本發(fā)明，所主張的是。
權(quán)利要求
1.一種適于在工藝流體流動管道內(nèi)使用的渦流流量計本體，所述管道構(gòu)形成用于在下游方向上從中通過輸送工藝流體，所述流量計本體包括構(gòu)形成用于串聯(lián)聯(lián)接到所述管道的上游部分的管狀流體入口；所述流體入口平滑連接到中心孔內(nèi)，所述中心孔具有比所述管道更小的橫向截面尺度；設(shè)置在所述中心孔內(nèi)的噴射器；所述中心孔可連通地聯(lián)接到管狀流體出口；所述流體出口構(gòu)形成用于聯(lián)接到所述管道的下游部分；所述流體入口具有臺階式內(nèi)壁，包括設(shè)置成與所述下游方向成第一角度的第一壁部分、和設(shè)置成與所述下游方向成第二角度的第二壁部分；所述第二角度大于所述第一角度，其中所述第一和第二壁部分形成基本上凹入的軸向剖面。
2. —種渦流流量計，它包括 如權(quán)利要求1所述的流量計本體；設(shè)置成探測由所述噴射器產(chǎn)生的渦流的感應(yīng)部件；和 發(fā)送器，所述發(fā)送器設(shè)成 捕荻由所迷噴射器產(chǎn)生的渦流的頻率；和使用所述頻率來計算出工藝流體流經(jīng)所述流量計本體的流動速率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計本體，其特征在于，所述臺階式 內(nèi)壁的尺寸和形狀確定成產(chǎn)生從第二壁部分朝著所述噴射器向下游延 伸的橫向收縮流部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流量計本體，其特征在于，所述收縮流 部分延伸至少從所述第二壁部分到所迷噴射器的軸向距離的至少75%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流量計本體，其特征在于，所述橫向收 縮流部分設(shè)置在分隔區(qū)域內(nèi)，所述分隔區(qū)域由以所述收縮流部分的大約 50°/?；蚋俚乃俣攘鲃拥墓に嚵黧w限定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計本體，其特征在于，所述第二角 度是至少大約15度；和高達大約90度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的流量計本體，其特征在于，所述第二角 度的范圍是至少大約20度；和 高達大約70度。。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的流量計本體，其特征在于，所述第二角 度的范圍是至少大約45度；和 高達大約65度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計本體，其特征在于，所述第二壁 部分在所述中心孔處終止。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計本體，其特征在于，所述第二孔 由平行于下游方向的壁限定。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計本體，其特征在于，所述第一角 度是在大約O度到大約20度的范圍內(nèi)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計本體，其特征在于，所述第一和 笫二壁部分是截頭圓錐形的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的流量計本體，其特征在于，其包括上游 凸緣、中間部分和下游凸緣，其中所述流體入口包"^所迷上游凸多彖和所 述中間部分的上游端部。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的流量計本體，其特征在于，所迷中間 部分包括所述中心孔和所述第二壁部分。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的流量計本體，其特征在于，所述上游 凸緣和所述中間部分通過在其觸點位置的徑向外面焊接而加以緊固。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的流量計本體，其特征在于，所述管狀流 體出口是截頭圓錐形的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計本體，其特征在于，所述中心孔 的水力半徑(HR)和介于所述噴射器與所述第二壁部分之間的軸向距離(D)的比率HR:D是在近似于l:2到1:5的范圍內(nèi)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所迷的流量計本體，其特征在于，所述比率 HR:D是在大約1:2.5到1:3.5的范圍內(nèi)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計本體，其特征在于，所述中心孔的所述橫向截面尺度相對于管道的有所縮減，縮減量從包括0x、 lx、 2x、 3x和4x的組中選擇。
20. —種測量流動管道內(nèi)的流體流動的方法，所述管道構(gòu)形成用于 在下游方向內(nèi)輸送從中通過的工藝流體，所述方法包括(a) 將管狀流體入口串聯(lián)聯(lián)接到管道的上游部分，流體入口具有 臺階式內(nèi)壁，包括設(shè)置成與下游方向成第一角度的第一壁部分，和設(shè)置 成與下游方向成第二角度的第二壁部分，第二壁部分設(shè)置在第一壁部分 的下游，且第二角度大于第一角度，其中第一和第二壁部分形成基本上 凹入的軸向剖面；(b) 將流體入口聯(lián)接到中心孔，所述中心孔具有小于管道的4黃向 截面尺寸，中心孔具有設(shè)置在其中的噴射器；(c )將中心孔聯(lián)接到管狀流體出口 ；(d) 將流體出口聯(lián)接到管道的下游部分；(e) 將工藝流體向下游輸送經(jīng)過管道；和(f) 測量在所述輸送(e)期間通過噴射器過流的渦流的頻率。
21. —種適于在工藝流體流動管道內(nèi)使用的渦流流量計本體，所述 管道構(gòu)形成用于在下游方向上輸送從中通過的工藝流體，所述流量計本 體包括設(shè)置成用于串聯(lián)聯(lián)接到管道的上游部分的管狀流體入口 ； 所述流體入口平滑連接到中心孔內(nèi)，所述中心孔具有比管道的更小的橫向截面尺寸；設(shè)置在所述中心孔內(nèi)的噴射器； 所述中心孔可連通地聯(lián)接到管狀流體出口 ； 所述流體出口構(gòu)形成用于聯(lián)接到管道的下游部分； 所述流體入口包括設(shè)置在第二壁部分上游的第一壁部分，所述第二壁部分具有流動阻斷器，所迷流動阻斷器構(gòu)形成擾亂工藝流體相對于其上游的流體流動的流動。
22. —種用于在工藝流體流動管道內(nèi)使用的多變量的縮減孔渦流流 量計，所迷管道構(gòu)形成用于在下游方向上輸送從中通過的工藝流體，所 述流量計包括如權(quán)利要求2的流量計；設(shè)置成產(chǎn)生用于工藝流體的溫度數(shù)據(jù)的溫度傳感器；和設(shè)置成產(chǎn)生用于在所述噴射器下游的工藝流體的壓力數(shù)據(jù)的壓力 傳感器。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所迷的流量計，其特征在于，所述發(fā)送器包 括構(gòu)形成捕獲溫度和壓力數(shù)據(jù)的多變量的發(fā)送器。
24. —種適于在工藝流體流動管道內(nèi)使用的渦流流量計，所述管道 構(gòu)形成用于在下游方向上輸送從中通過的工藝流體，所述流量計包括構(gòu)形成串聯(lián)聯(lián)接到管道的上游部分的管狀流體入口 ；所述流體入口平滑連接到中心孔內(nèi)，所述中心孔具有比管道的更小的橫向截面尺寸；設(shè)置在所述中心孔內(nèi)的噴射器； 所述中心孔可連通地聯(lián)接到管狀流體出口 ； 所述流體出口構(gòu)形置成用于聯(lián)接到管道的下游部分； 所述流體入口具有臺階式內(nèi)壁，包括設(shè)置成與下游方向成第一角度的第一壁部分、和設(shè)置成與下游方向成第二角度的第二壁部分；所述第二角度大于所述第一角度，其中所述第一和第二壁部分形成基本上凹入的軸向剖面。設(shè)置成探測由所述噴射器產(chǎn)生的渦流的感應(yīng)部件；和 發(fā)送器，所述發(fā)送器布置成 捕獲由所述噴射器產(chǎn)生的過流的速率；和 計算出工藝流體流經(jīng)流量計本體的流動速率。
全文摘要
本發(fā)明提出一種具有臺階式攝入口的縮孔渦流流量計。一種縮減孔渦流流量計和流量計本體，其包括可以串聯(lián)聯(lián)接到流體流動管道的上游部分的流體入口。流體入口平滑連接到中心孔內(nèi)，中心孔具有小于管道的橫截面尺寸，且中心孔容納噴射器。入口具有臺階式或結(jié)構(gòu)化的內(nèi)壁，包括設(shè)置成與下游方向成第一角度的第一壁部分和設(shè)置成與下游方向成第二角度的第二壁部分。第二角度大于第一角度，從而第一和第二壁部分形成基本上凹入的軸向剖面。通過在相對寬的流動范圍上減少速度型面誤差和/或?qū)⑹湛s流延伸到噴射器，臺階式攝入口改善了流體測量的線性度。
文檔編號G01F1/20GK101405577SQ200780009776
公開日2009年4月8日 申請日期2007年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月19日
發(fā)明者J·J·路易克 申請人:因文西斯系統(tǒng)公司