流量計的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本實用新型基于2014年4月16日提交的美國臨時專利申請No. 61/980, 176并且 要求該申請的優(yōu)先權，該申請的內容通過引用全部納入此文。
技術領域
[0003] 下述的實施例涉及過程控制裝置。尤其是，這些實施例涉及用在過程環(huán)境中的流 量計。
【背景技術】
[0004] 在過程控制環(huán)境中，監(jiān)測流過過程系統(tǒng)中的多個管道的流體的量是有利的。已經(jīng) 開發(fā)多種技術以測量流量，例如，包括機械流量計、基于壓力的流量計、光學流量計、渦流流 量計、電磁流量計、超聲流量計以及科里奧利流量計。
[0005] 機械流量計將物理元件放在響應于流體流動而移動的流體流中。機械流量計的一 個示例是渦輪流量計，在該渦輪流量計中，渦輪轉子被設置在流體流的路徑中，該流體流將 力施加到轉子的葉片表面上以使得渦輪轉動，轉子轉動的速度指示流體流動的速度。
[0006] 在渦流流量計中，阻流體被引入到流體流中，并且在阻流體之后形成漩渦的頻率 被用作流體流的測量。在一些渦流流量計中，使用測量與渦流相關的壓力改變的壓力傳感 器測量渦流。
[0007] 在超聲波流量計中，超聲波信號在流體流動的上游和下游方向穿過導管。超聲波 信號穿過上游和下游的速度之差被用于計算流體流量。
[0008] 在基于壓力的流量計中，沿導管中的一個或多個點的壓力被用于確定流體的流 量。很多基于壓力的流量計在流體流中引入了一個限制并且檢測在該限制之前的壓力和在 該限制之后或之中的壓力?；趬毫Φ牧髁坑嫷囊粋€示例使用帶有穿透該板的一個孔或多 個孔的孔板。在此流量計中，壓差傳感器被用于檢測孔板之前和之后的壓力差。
[0009] 上述的討論僅僅提供為用于總體的背景信息并且不旨在用作幫助確定要求保護 的主題的范圍。要求保護的主題不限于解決【背景技術】中提及的一些缺點或全部缺點的實施 例。 【實用新型內容】
[0010] 一種流量計包括計量部，所述計量部由單種材料形成并且具有第一內管道部、第 二內管道部和被限定在第一內管道部和第二內管道部之間的孔板，其中，孔板具有孔口，該 孔口的橫截面比第一內管道部的橫截面小。流量計還包括第一管道連接部，所述第一管道 連接部被連接到計量部的第一側并且具有管道法蘭；以及第二管道連接部，所述第二管道 連接部被連接到計量部的第二側并且具有第二管道法蘭。
[0011] 流量計的另一實施例包括計量部，所述計量部由單件材料加工而成以形成第一焊 接肩部、第二焊接肩部、在第一焊接肩部處形成開口的第一導管、在第二焊接肩部處形成開 口的第二導管以及第一導管和第二導管之間的孔板。
[0012] -種方法包括機加工單體材料以形成：第一側上的第一螺紋孔；與第一側相反的 第二側上的第二螺紋孔；第三側上的第一管道部；與第三側相反的第四側上的第二管道 部；以及第一管道部和第二管道部之間的孔板。
[0013] 該總結和摘要被提供從而以簡化的形式提供概念的選擇，該概念在下文的詳細說 明中將被進一步說明。該總結和摘要不旨在識別要求保護的主題的管件特征部或基本特征 部，而是它們旨在用于幫助確定要求保護的主題的范圍。
【附圖說明】
[0014] 圖1是流量控制環(huán)境的一部分的方框圖。
[0015] 圖2是根據(jù)一個實施例的流量計的立體圖。
[0016] 圖3是圖2的流量計的右視圖。
[0017] 圖4是圖2的流量計的左視圖。
[0018] 圖5是圖2的流量計的俯視圖。
[0019] 圖6是圖2的流量計的仰視圖。
[0020] 圖7是圖2的流量計的主視圖。
[0021] 圖8是圖2的流量計的后視圖。
[0022] 圖9是圖2的流量計的剖視圖。
[0023] 圖10是示出可以使用圖2的流量計測量的用于多個比壓的液氮的流量范圍的圖 形。
[0024] 圖11是使用用于液氮的圖2的流量計而測量的根據(jù)用于0. 1367的比壓的流量的 壓差值的圖形。
【具體實施方式】
[0025] 下述的實施例提供了一種流量計，該流量計能夠用于提供低溫流體的精確流量測 量，該低溫流體位于流量計易受振動影響的環(huán)境中。該流量計在測量流過諸如直徑為一英 寸的導管的較小導管的流體流量時以及測量低流量時尤其有效。
[0026] 同時，在小管線尺寸、低流量、低流動速率、低溫環(huán)境下不出現(xiàn)故障地測量流體流 量是極度困難的。例如，使用壓縮在兩個法蘭之間的孔板的流量計缺乏在小直徑導管中測 量低流量低溫流體而所需的精度。該誤差的首要原因認為是由于兩個法蘭之間的孔板的手 工定位導致在導管中的孔板的孔口定位出現(xiàn)偏心。隨著管線尺寸減小，該偏心對所測量的 壓力以及因此所測量的流量變得更加明顯。另外，被壓縮在兩個法蘭之間的孔板被墊圈保 持在正確位置，該墊圈在被暴露向低溫時變得易碎并且最終不能適當?shù)孛芊狻?br>[0027] 渦流流量計已經(jīng)被用于低溫環(huán)境，但是在尺寸為一英寸的管線中在低流量/低流 速的應用中不能提供精確的測量。超聲波流量計已經(jīng)被用在低溫環(huán)境中，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)只 有在尺寸為四英寸或以上的管線中才是精確的。渦輪流量計包括大量移動部件，該移動部 件在低溫環(huán)境下易出現(xiàn)故障。這些故障典型地是葉片破損或者球軸承組件破裂。
[0028] 低溫流量計由于流量計的低熱質量也易于不精確。當計量部的一部分被暴露向諸 如灑落在計量部的僅僅一部分上的陽光的局部熱源時，此種低熱質量導致沿著計量部的不 均勻的溫度分布。計量部上的不均勻的溫度分布可以導致計量部上的不均勻相變，從而導 致流量精度的降低。
[0029] 根據(jù)一示例性實施例，圖1提供了包括流量計102、壓力變送器104和控制室140 的過程控制系統(tǒng)100的一部分的方框圖。流量計102使用法蘭配合件110和112被安裝到 導管106和108。過程流體流自導管108、流經(jīng)流量計102流入到導管106中。流量計102 包括兩個螺紋銳孔（threaded tap)，螺紋銳孔容納相應的通用毛細管配合件114和116。毛 細管配合件114和116將相應的毛細管118和120連接到流量計102。兩個螺紋銳孔與相 應的機加工在流量計102中的相應的角銳孔流體連通、還與也被機加工到流量計102中的 位于孔板的每一側上的一個角銳孔流體連通。結果，毛細管118與孔板的一側流體連通，并 且毛細管120與孔板的相對側流體連通。在其他實施例中，通用毛細管配合件114和116 包括密封隔膜，該密封隔膜將毛細管118和120中的填充流體與流量計102中的過程流體 隔離。
[0030] 毛細管118包含流體，該流體可以是過程流體或填充流體，該流體將孔板的一側 的過程流體的壓力傳遞到壓力變送器104的隔膜124。毛細管120也包含流體，該流體可以 是過程流體或填充流體，該流體將孔板的相對側的過程流體的壓力傳遞到壓力變送器104 的隔膜122。隔膜122和124的相對側被連接到相應的填充有填充流體的毛細管126和 128。隔膜122和124的響應于毛細管118和120中的流體的壓力的偏轉導致壓力被傳遞 到毛細管126和128中的填充流體。毛細管126的填充流體和毛細管128的填充流體之間 的壓差被壓差傳感器130檢測到。傳感器130向電路元件138提供傳感器值，該電路元件 138使用傳感器值以產生被傳遞到控制室140的一個或多個過程變量。過程變量可以例如 包括靜態(tài)壓力值、壓差值、流量、體積流量、質量流量的一個或多個。過程變量可以經(jīng)由諸如 兩個導線過程環(huán)（two wire process loop) 142的有線通信路徑而被傳遞、或者可以使用無 線通信路徑而被傳遞到控制室140。
[0031] 根據(jù)多個實施例，圖2-9分別提供流量計102的立體圖、右視圖、左視圖、俯視圖、 仰視圖、主視圖、后視圖和剖視圖。流量計102包括計量部200、第一管道連接部202和第二 管道連接部204。計量部200包括中心主體206、計量部200的一側上的第一焊接肩部208 和計量部200的相對側上的第二焊接肩部210。也稱為第一管道配合部或第一法蘭部的第 一管道連接部202在對接焊接部212處被焊接到第一焊接肩部208。也稱為第二管道配合 部或第二法蘭部的第二管道連接部204在對接焊接部214處被焊接到第二焊接肩部210。
[0032] 如圖9所示，計量部200包括也被稱為第一導管或第一管道部的第一內管道部 214,以及也被稱為第二導管或第二管道部的第二內管道部216。第一內管道部214與第二 內管道部216通過包括孔口 220的孔板218而被分開，該孔口 220具有比內管道部214和 216的橫截面小的橫截面。具體地，孔口 220的直徑226比內管道部214的內徑222小并且 比內管道部216的內徑224小?？梢灶I會到孔板218可以包括單個孔口構造或多個孔口構 造。第一內管道部214從焊接肩部208的開口 215延伸到孔板218的一側，并且第二內管 道部216從焊接肩部210的開口 217延伸到孔板218的另一側。
[0033] 第一管道連接部202包括導管228、以及在對接焊接部232處被焊接到導管228的 安裝法蘭或管道法蘭230。導管228包括內徑234,該內徑234在一個實施例中與第一內管 道部214的內徑222相同。管道法蘭230包括具有內徑238的內管道部236,該內徑238在 一個實施例中與導管228的內徑234相同。管道法蘭230包括密封表面240,當管道法蘭 230被連接到諸如圖1的導管108的導管上的管道法蘭時，該密封表面240可以被壓縮。導 管228具有長度242,該長度242足以在流體到達孔板218之前調整該流體。
[0034] 第二管道連接部204包括第二管道法蘭250和具有內徑254的內管道部252,該 內徑254根據(jù)一個實施例與第二內管道部216的內徑224相同。管道連接部204也包括密