專利名稱：具有一體壓力孔的壓力差流量計的制作方法
技術領域：
本發明涉及過程測量和控制工業。過程測量和控制工業利用過程參數發射器來遠距離監測有關流體的過程參數，諸如漿液、液體、蒸汽、氣體、化學制品、紙漿、石油、藥物、食物和其他食物生產作物。過程參數包括壓力、溫度、流量、水平面、濁度、密度、濃度、化學成分和其他性能。
在裝置50內，根據流體限制附近的壓力差、管直徑和限制剖面計算流速。縫隙處的壓力損失和泄露改變了測量的流體限制的壓力差，而且壓力損失或變化不是由于流速的原因。縫隙處不可歸因的壓力損失降低了流速計算。此外，由于需要把所有的連接件連接在一起并對連接處進行泄露檢查，因此裝置50需要大量的現場安裝時間。而且，不管何時裝置50都需要維護，需要大量的拆卸/再安裝時間，這樣增加了不希望的停工時間。因此，希望提供一種具有高精度和降低現場安裝時間、停工時間和成本的處理流體流量測量裝置。
如圖4所示簡要示出的一樣，儀器底座102支撐處理儀器120。在圖3-5和7中，處理儀器120包括用于隔離壓力差的壓力傳感器模塊122和用于把處理數據發射給計算機或讀數裝置126的發射機124(如圖3所示)。發射機124或者其他任何適當的讀數裝置能夠檢測處理參數并通過過程回路向控制室或計算機126輸出相關的輸出，以便能夠監測或控制過程。計算機126可是在遠處或本地一體的。過程回路可以是二線4-20mA過程控制回路。回路也可以具有數字信號，疊加在根據過程工業標準協議諸如HART(“Highway Addressable Remote Transducer”) 數字協議的二線環路上，如同HARTCommunication Foundation，Austin，TX78759-6450中描述的一樣。本地處理控制裝置通過例如現場總線接口或者網絡系統連接進行過程控制，如同“Fieldbus Technical Overview”Fisher-Rosemount Systems inc.Eden Prairie，MN所描述的一樣。過程發射機124也可以制成滿足固有安全度要求。
儀器底座102包括第一和第二壓力差開口130、132，如圖4所示。儀器底座102支撐處理儀器120，以便流體連接到壓力差通道104、106。圖5描述了包括歧管134的儀器底座102的一個實施例。當然歧管134對于本發明的實施例不是必須的，但是它能夠使得校準和維護方便。歧管134包括閥部分136，以便在維護期間選擇堵塞歧管或使允許流體通過。壓力通道104、106與歧管通道流體相通。雖然示出三通閥，但是可以使用任何適當數目通道的閥體136。在圖7中，儀器底座102包括底座凸緣138，簡要地描述為壓力通道140、142沿著凸緣138延伸，并開口向壓力通道104、106。
壓力通道104、106把儀器底座102的壓力開口130、132與壓力孔114、116流體連接。在圖5和7中，壓力通道104、106由堅固的立柱150內的同心通道146、148形成。通過立柱150形成的通道146、148是直的，以便用桿清理通道。在替代設計中，可以使用管子形成通道104、106，而不限于使用圖5和7所示的堅固立柱150。立柱150可以如圖3所示螺栓連接到儀器底座102，或者使用其他固定件連接。
在圖5中，歧管134可以永久連接到立柱150，以便在立柱150和歧管134之間提供永久接觸面。永久接觸面減少了立柱150和歧管134之間接觸面由于安裝和拆卸所導致的泄露，差動流量板可以連接在管部分58-1、58-2之間。在圖5和7中，密封襯墊152緊靠流量板108和凸緣54、56的密封面。流體導管110支撐流體阻隔器112，以便把流體導管分成兩邊。流體導管110是無縫的，位于流體阻隔器110以第一和第二壓力孔114、116之間，以便在流體導管內110內在流體阻隔器112及第一和第二壓力孔114、116之間形成無縫連接面154(如圖4所簡要表示的那樣)。這樣，如同本發明背景技術部分所述的把現有技術的流量板與壓力孔分開的縫隙被消除了。消除流體阻隔器110和壓力孔114、116之間的縫隙限制了縫隙處不可歸因的壓力損失，這種壓力損失影響流量測量。此外，安裝的結構減小了產生泄露的可能性和相關的不希望的易散性排放。而且，消除縫隙降低了現場安裝時間和成本，因為現場需要做的密封和測試少。
在圖5和7中，流量板108與立柱150一體形成以便形成單一裝配單元。單一裝配單元減少了壓力孔114、116和壓力開口130、132之間的連接，以便減少不可歸因的壓力損失。
流體阻隔器112可以是如圖5所示的具有受限流孔158的孔板156。雖然在圖5中示出了錐形邊緣的同心孔板156，但是也可以使用其他的孔板。流體阻隔器112可以是如圖7所示的具有受限噴嘴口162的噴嘴板160。各種孔板和噴嘴板的詳細描述在如下文章中已有描述，即Liptak，Beto，Instrument Engineer’s HandbookProcess Measurement and Analysis，3rd Ed.，Chilton Book Company(1995)和Miller，Richard，Flow measurementEngineering Handbook，3rdEd.，mcGraw-Hill，inc(1996)。
圖8-9描述了具有基部164和可拆卸邊緣部分166的流體阻隔器112，所述可拆卸邊緣部分166包括受限流體通道168。基部164與流量板108一體形成，邊緣部分166可拆卸地連接到(如圖所示)基部164。當邊緣部分166損壞時，安裝新的邊緣部分166以便繼續使用流量板108，這樣延長了流量板108的可使用壽命。在圖8-9所示的實施例中，邊緣部分166外部形成羅紋170，以便與基部164上的內羅紋170配合。希望使用鎖緊和密封流量板108的機構(圖中未示出)防止插入物掉入和/或掉出。雖然基部164和邊緣部分166的連接表示為羅紋配合安裝，但是可以使用替代連接方法，例如螺釘、螺栓等。
差動壓力孔114、116與流體導管110流體連通。第一壓力孔114開口面向位于流體阻隔器112第一側的流體導管110，并通過第一差動壓力通道104與第一差動壓力開口130流體相通，如圖4中示意性地示出。第二壓力孔116開口面向位于流體阻隔器112另一側的流體導管110，并通過第二差動通道106與第二差動壓力開口132流體相通。
在圖5、6、7和8中，壓力孔114、116由位于流體阻隔器112兩邊的流體導管110上的孔形成。在

圖10-13中，壓力孔114、116包括環狀壓力通道174、176和差動壓力通道104、106，環狀壓力通道174、176沿著導管110的周緣附近延伸并與流體導管110流體連通，位于流體阻隔器112的兩側，差動壓力通道104、106用于在流體阻隔器112的前面和后面產生平均壓力測量。
在圖10-11中，環狀開口178、180在流體阻隔器112的兩側沿著導管110的周緣附近延伸。開口178、180分別把流體導管110與環狀壓力通道174、176流體連通。在圖12和13中，在導管110的周緣流體阻隔器112兩側分布多個開口182。開口182把流體導管110與環狀壓力通道174、176流體連通，以便測量壓力。開口182可以是任何適當形狀，包括孔、狹縫、和半圓形。
在圖5-7中，流量板108形成為整體結構。在圖10-13中，流量板108制成為外部184和內環186、188。外部184包括延伸到外部184的中心開口內的流體阻隔器112。環186、188大小為能夠插入外部184的位于流體阻隔器112兩側的中心開口內，以便形成導管壁110。環186、188的內徑可以不同，以便把流量板108的尺寸制成為用于不同的管內徑。在一個實施例中，環186、188焊接到外部184上以便導管壁110形成相對流體密封連接，雖然也可以使用其他連接。
在圖10-11中，還186-1、188-1的邊緣與流體阻隔器112分開，以便形成沿著導管110的周緣附近延伸的環狀開口178、180，把導管110與壓力通道174、176流體連通。在圖12和13中，環186-2、188-2包括沿著環186-1、188-1周緣部分延伸的開口182，以便把導管110與環狀壓力通道174、176流體連通。
流量板108插在流體通道內，用于過程測量和控制。通過管54的流體在流體阻隔器112附近產生壓力差。流體阻隔器112附近的壓力差被流體阻隔器兩側的第一和第二壓力孔114、116傳播到處理儀器120，以便測量第一和第二壓力孔114、116附近的壓力差，并把測量的數據傳送到計算機126。流量板108的支撐流體阻隔器112的流體導管110是無縫的，并包括壓力孔114、116，以便在壓力孔114、116和流體阻隔器112之間產生無縫連接面，用于如前所述的壓力測量。
雖然參考最佳實施例描述了本發明，但是本領域的技術人員應該認識到可以在不脫離本發明的精神和范圍下對本發明進行形式和細節上的改變。
權利要求
1.一種過程流量裝置，包括可與處理儀器連接的儀器底座，該儀器底座包括第一和第二壓力差開口；第一和第二壓力差通道，連接到儀器底座，并與第一和第二壓力孔連通；差動流量板，可連接在管連接之間，差動流量板包括流體導管，支撐把流體導管分為兩邊的流體阻隔器；開口面向流體導管的第一壓力孔，位于流體阻隔器的第一邊，并通過第一壓力通道與第一壓力差開口流體連通；開口面向流體導管的第二壓力孔，位于流體阻隔器的另一邊，并通過第二壓力通道與第二壓力差開口流體連通；其中，流體導管是無縫的，位于流體阻隔器與第一和第二壓力孔之間。
2.權利要求1所述的過程流量裝置，其中儀器底座包括歧管。
3.如權利要求1所述的過程流量裝置，其中儀器底座包括底座凸緣。
4.如權利要求1所述的過程流量裝置，包括連接到儀器底座的發射機。
5.如權利要求1所述的過程流量裝置，包括連接到儀器底座的壓力傳感器。
6.如權利要求1所述的過程流量裝置，其中第一和第二壓力差通道是相當直的。
7.如權利要求1所述的過程流量裝置，包括支柱，具有至少兩個沿著支柱延伸的通道，形成與壓力差開口和壓力孔連通的第一和第二壓力差通道。
8.如權利要求7所述的過程流量裝置，其中流體阻隔器與立柱形成單一單元。
9.如權利要求1所述的過程流量裝置，其中流體阻隔器選自包括具有受限制孔的孔板和具有受限制的噴嘴口的噴嘴板的組中。
10.如權利要求1所述的過程流量裝置，其中流體阻隔器的邊緣部分可拆卸地連接到流體阻隔器的基部。
11.如權利要求1所述的過程流量裝置，其中第一和第二壓力孔包括環狀壓力通道。
12.如權利要求11所述的過程流量裝置，其中壓力差孔包括環狀壓力開口，與環狀壓力通道連通。
13.如權利要求11所述的過程流量裝置，其中壓力差孔包括多個同心分布的開口，與環狀壓力通道連通。。
14.如權利要求1所述的過程流量裝置，其中差動流量板包括外部和內環，外部包括延伸到外部的中心開口內的流體阻隔器，環的大小為插入外部的中心開口內，以便形成流體導管。
15.如權利要求1所述的過程流量裝置，其中差動流量板包括無緣密封表面，用于連接在管凸緣之間。
16.一種過程流量裝置，包括用于支撐處理儀器的器件；用于在流體路徑上產生壓力差的器件；用于把第一壓力差傳輸到處理儀器的第一器件；用于把第二壓力差傳輸到處理儀器的第二器件；以及用于無縫連接產生壓力差的器件與傳輸壓力差的第一、第二器件的器件，以便限制壓力損失。
全文摘要
一種過程流量裝置,所述的流量裝置(100)包括可以插在管部分58－1、58－2之間的差動流量板108,差動流量板108包括支撐流體阻隔器(112)的流體導管(110)壓力孔(114,116)。流體導管(110)包括位于流體阻隔器(112)以及壓力孔(114、116)之間的無縫連接面(154),以便減小壓力差孔(114、116)之間的不可歸因的壓力損失,并減少了現場安裝工作量,包括各種壓力連接的壓力測試。
文檔編號G01F1/34GK1373847SQ00812560
公開日2002年10月9日 申請日期2000年9月12日 優先權日1999年9月13日
發明者勞威爾·克萊文 申請人:羅斯蒙德公司