[发明专利]流体流量计和混和器

说明书

技术领域

本发明涉及流体流动装置，尤其是涉及流体流量计、流体混和器和流体分配装置。

背景技术

美国专利第4,638,672号、第4,812,049号、第5,363,699号和第5,814,738号以及共同待审批的国际专利申请第PCT/US2004/025900号揭示了流体流量计及流体分配和混和装置，它们的特征在于一独特的静态流体流动偏移构件(displacement member)，该构件对称地安装在一导管内，其有效地使偏移构件和导管内表面之间限定的区域内的通过导管的流体流动线性化，并弄平偏移构件上游和下游的导管内流体流动的速度曲线。该装置确保可靠地测量导管内流体流动状态，还提供不同流体和/或含有颗粒物质的流体的均匀混和。

该独特的流体流量计和混和器由加利福尼亚州的赫梅特的McCrometer有限公司制造并以注册商标“V-CONE”出售，该公司是上述专利和专利申请及本发明的拥有者。

V-CONE装置中的流体流动偏移构件由两个平截头体组成，通常为锥体，它们连接在大端处并同轴地安装在导管的个性化部分内。平截头体基本上正交于该个性化部分的轴线和流体流动方向进行安装，它们的外围对称地向内与导管部分的内表面间隔开。根据偏移构件相对于导管内直径的尺寸，该偏移构件可有效地使流体流动在通过该部分的流量范围之上线性化。

在某些实施例中，通过在平截头体的大端处将两个平截头体连接在一起，通常是采用焊接方法进行连接，制成该偏移构件。面向上游方向的平截头体通常在其上游和较小端处连接(例如，用焊接方法)到一管道或管子上，该管子穿过偏移构件延伸到其下游面，并穿过管子读取压力读数，或穿过管子引入次流体以与流过导管的主流体混和。管道或管子向外弯曲并延伸穿过导管部分位于偏移构件上游的壁。管道或管子连接(例如，焊接)到导管部分的该壁，并便利地用作为将偏移构件同轴地安装在该部分内的装置。

在上述实施例中，对于在对应流量范围上线性化和测量流体流动所需的每种不同尺寸的流量计，要求有独立的流量计和其相关的流动传感装置。

专利5,814,738揭示了V-CONE装置的一实施例，其中，流体流动偏移构件可移去地和可更换地安装在导管部分的下游端，以便可移去一给定的偏移构件并可用一个或多个不同偏移构件更换该给定的偏移构件，以适应不同的流体和不同范围的通过导管部分的流体流动。这样，导管的单个部分(即，单个的流量计本体)可用于各种偏移构件以适应各种液体和气体以及通过流量计本体的大范围的流动。

装置的后一实施例还提供穿过导管部分或流量计本体壁的流动测量孔(tap)，这样，偏移构件中不需要测量孔或其它孔或通道。然而，对于某些流体尤其是高速气体，已经发现在偏移构件的下游侧用导管壁内的测量孔测量的压力测量值不如用较早的V-CONE装置的实施例获得的下游测量值精确。

国际申请第PCT/US2004/025900号揭示了一种组合优点并克服V-CONE装置较早型式的缺点的流量计/混和器。尤其是，该申请揭示了在其上游端处将流体流动偏移构件可移去地和可更换地安装的导管内并在其下游端的轴线上获取压力测量值的方法和装置。因此，获得可更换性和测量准确的诸多优点。

发明内容

本发明的目的是进一步改进上述专利和专利申请中揭示的装置，以及V-CONE流量计和混和及分配装置的各种商用实施例。

特别地，本发明的目的是提供用于所述装置的流体流动偏移构件，其不需要现有技术偏移构件所需要的下游平截头体以及复杂的制造和试验程序。

根据本发明，每个偏移构件包括单个中空平截头体，该平截头体具有与现有技术装置的上游平截头体相同的外部构形，并具有其中适应压力测量的通道，沿着中空平截头体的面向下游的内表面的轴线进行所述压力测量。

中空平截头体具有外部壁和内部壁，外部壁从平截头体的轴线向下游方向向外倾斜，而内部壁同样地从平截头体的轴线向下游方向向外倾斜。平截头体在其下游端终止于外围边缘，该外围边缘从流体流动导管壁对称地向内间隔开，并限定基本上正交于流体流动方向的平面。在其上游端，偏移构件包括轴向本体部分，该轴向本体部分用于将偏移构件轴向和对称地安装、较佳的是可可拆卸地安装在导管内。偏移构件和其安装组件中具有多个通道，它们沿着平截头体的轴线通向进行压力测量的某一点。