專利名稱：流體流量調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及調(diào)節(jié)管道內(nèi)流動介質(zhì)的裝置，尤其涉及這樣的裝置，所述裝置調(diào)節(jié)流動介質(zhì)以使得用于測量流動介質(zhì)的熱流傳感器能夠具有更準確的讀數(shù)。
背景技術(shù)：
當使用熱流量計時，管道內(nèi)流過的介質(zhì)的質(zhì)量流速測量值的準確性會受到流動介質(zhì)內(nèi)的隨機的、不可預測湍流的不利影響，還會受到管道截面上流速不均勻這個事實的不利影響。流量計一般采用高性能傳感元件，所述高性能傳感元件可被獨特地設(shè)計成滿足精確信號處理、傳感元件的校準以及傳輸電子器件的應(yīng)用要求。流動介質(zhì)中的隨機湍流或不均勻流量導致轉(zhuǎn)換器讀數(shù)不一致。散熱流量計已為人所熟知，并且常用于測量管道內(nèi)介質(zhì)的流量。熱技術(shù)利用流速與冷卻效應(yīng)之間的關(guān)系來直接測量質(zhì)量流速。管道中流動的介質(zhì)對傳感元件的溫度有影響，這種效果用于產(chǎn)生一電信號，所述電信號能夠被處理以指示管道內(nèi)介質(zhì)的流速或質(zhì)量流速。流量調(diào)節(jié)裝置可用于克服存在非理想上游流動條件的應(yīng)用中出現(xiàn)的隨機湍流特性。這些湍流特性可由例如管道內(nèi)的閥、彎管、彎頭，以及介質(zhì)的流速，和不同類型介質(zhì)的粘度特性引起。散熱質(zhì)量流量計采用的元件由于傳感元件附近的非理想流動條件的原因?qū)е驴赡艽嬖诰葐栴}。傳感元件上游存在的所述非理想流動條件會導致從傳感元件獲得的讀數(shù)不精確。在流量計領(lǐng)域已教導了許多流量調(diào)節(jié)裝置。已知流量調(diào)節(jié)器的實例是使用桿、穿孔板，管束或調(diào)整片結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)介質(zhì)以提高傳感器讀數(shù)精確性的那些流量調(diào)節(jié)器。美國專利5，780’ 737公開了一種湍流誘導現(xiàn)有技術(shù)裝置。該傳感器采用靠近轉(zhuǎn)換器上游安裝的桿來用于流量調(diào)節(jié)。該桿在距流量傳感元件上游很短的距離內(nèi)產(chǎn)生可預測旋渦流(湍流)以抵消流過管道的介質(zhì)內(nèi)存在的隨機湍流或不可預測湍流。流量調(diào)節(jié)桿產(chǎn)生的旋渦流與桿上游的流動介質(zhì)內(nèi)的未調(diào)節(jié)湍流相比是穩(wěn)定的、可預測的。因此，流動介質(zhì)內(nèi)的任何現(xiàn)有的隨機湍流基本上均被旋渦產(chǎn)生桿產(chǎn)生的湍流克服。美國專利4，929，088示出了一種完全不同類型的流量調(diào)節(jié)器，所述流量調(diào)節(jié)器包括多個徑向、或縱向、或徑向和縱向兩者間隔的調(diào)整片，用于產(chǎn)生混合效應(yīng)并調(diào)節(jié)管道內(nèi)介質(zhì)的流量。為了利用熱流傳感器測量管道內(nèi)的介質(zhì)流動，一般需要管道的最小直流部分以便提高精確性。為了在工業(yè)流量計量系統(tǒng)中實現(xiàn)最佳性能，上游和下游直流部分的要求一般是在管道上游大約20個直徑長度處以及在管道下游大約10個直徑長度處提出。這些直流部分的長度一般是必需的，以便產(chǎn)生一致的流量剖面以及允許介質(zhì)中的湍流消散，所述湍流可能由于承載所述介質(zhì)的管道內(nèi)的諸如彎管、彎頭、閥等元件導致。實現(xiàn)這些長度的直流部分不總是容易的，有時不可能滿足用在任何特定裝置中。如果不能形成一致的流量剖面， 那么直流部分長度不夠長的計量系統(tǒng)可能遭遇儀器精度降低的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開的實施例克服了現(xiàn)有技術(shù)中在測量管道內(nèi)流動介質(zhì)方面存在的一些不足。本文公開的流量調(diào)節(jié)器解決了與工業(yè)流量計量中的上游大約20個直徑長度的直流部分長度要求相關(guān)的問題。公開了用于流量調(diào)節(jié)的實施例，所述流量調(diào)節(jié)在基本上比所要求的更短的直流部分長度處實現(xiàn)，不使用流量調(diào)節(jié)器。本文公開的實施例提供了調(diào)節(jié)在管道內(nèi)流動的介質(zhì)的方法和系統(tǒng)，降低了不盡理想的介質(zhì)流量剖面在用于測量流動介質(zhì)的轉(zhuǎn)換器上的影響，從而提高了轉(zhuǎn)換器的精確性。本發(fā)明的實施例提供一種可與現(xiàn)有流量測量系統(tǒng)一起使用的流量調(diào)節(jié)器。另一實施例提供了一種流量計量方法，所述方法調(diào)節(jié)管道內(nèi)的介質(zhì)流動以提供與管道內(nèi)的標稱介質(zhì)速度一致的撞擊轉(zhuǎn)換器的流動速度。


結(jié)合附圖閱讀時，根據(jù)下列詳細說明對本發(fā)明的目的、優(yōu)點和特征進行更充分的理解，其中圖1是安裝至流體管道部分的傳統(tǒng)流量計的端面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的流量調(diào)節(jié)器的實施例的透視圖；圖3是圖2流量調(diào)節(jié)器中使用的護罩(shroud)的實施例的放大圖；圖4示出了本發(fā)明的流量調(diào)節(jié)器的端蓋、熱電偶套管以及楔形元件；圖5是圖2流量調(diào)節(jié)器的端面圖；圖6是圖2流量調(diào)節(jié)器的側(cè)視圖；圖7示出了與圖1類似的具有根據(jù)本發(fā)明的流量調(diào)節(jié)器的實施例的流量計量系統(tǒng)的介質(zhì)速度圖；圖8示出了與圖1類似的不具有本發(fā)明流量調(diào)節(jié)器的流量計量系統(tǒng)的介質(zhì)速度圖；圖9是不具有本發(fā)明流量調(diào)節(jié)器的用于管道中的介質(zhì)流動的管道直徑中的中線與直流部分速度相比較的平面線圖；以及圖10是類似于圖5的端面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的替換實施例。
具體實施例方式根據(jù)流量調(diào)節(jié)的各種實施例，在管道內(nèi)流動的介質(zhì)可以是氣態(tài)或液態(tài)物質(zhì)，因此術(shù)語“流體”可用于包括這兩者。因此，本文所述的實施例不應(yīng)被視為限制性的，且本發(fā)明的范圍應(yīng)按照所附權(quán)利要求限定的進行考量。這些實施例通常描述在管道內(nèi)流動的氣體介質(zhì)，但應(yīng)理解液體實施例同樣是可能的。另外，這些實施例中所示的計量系統(tǒng)通常是利用轉(zhuǎn)換器元件測量管道內(nèi)的介質(zhì)的流量的熱流計，應(yīng)理解其他測量元件同樣可以與本文所述的流量調(diào)節(jié)器一起使用?？刹捎萌魏晤愋偷臒崃饔嬃肯到y(tǒng)，例如包括溫差計量系統(tǒng)、功率差計量系統(tǒng)、以及差動電流計量系統(tǒng)等。同樣可以對本文教導的用于調(diào)節(jié)管道內(nèi)液體介質(zhì)的流量的實施例進行更改。圖1示出了傳統(tǒng)質(zhì)量流量計。管道11具有T型連接器12，流量計組件13安裝至T型連接器。流量計具有頭部14，所述頭部一般容納儀器的電子器件并且具有數(shù)字讀出部 15。探針16從頭部14伸入管道11。傳感器17位于管道的大約中心位置，所述傳感器17 包括轉(zhuǎn)換器或傳感元件21和22，它們在介質(zhì)流中受保護器18保護。實際傳感元件位于所示圓柱形元件內(nèi)部，即熱電偶套管內(nèi)部。所示熱流計以已知方式工作。圖2-6示出了以具有縱向軸線(由中線30示出)的圓柱狀裝置形成的流量調(diào)節(jié)器和傳感器25的實施例。傳感器沈和27是與圖1中的組件13類似的熱流量計量系統(tǒng)的傳感元件，所述熱流量計量系統(tǒng)測量管道(比如圖1中的管道11)內(nèi)流動的介質(zhì)的流量。 這種計量系統(tǒng)的實例是模型ST98，由加利福尼亞州圣馬科斯的流體元件國際公司(Fluid ComponentsInternational LLC)出售。圖2中所示的計量系統(tǒng)包括流量調(diào)節(jié)器，其優(yōu)選包括楔形元件31和護罩32，所述流量調(diào)節(jié)器對流量傳感轉(zhuǎn)換器沈和27附近的介質(zhì)的流量進行調(diào)節(jié)以便提供流動介質(zhì)的改進的質(zhì)量流速讀數(shù)。轉(zhuǎn)換器一般是容納熱傳感元件的熱電偶套管。護罩32安裝在位于探針16遠端的蓋子33上。護罩包圍楔形元件31以及傳感器沈和27。以允許介質(zhì)繼續(xù)流過管道的方式將包括傳感器沈和27、楔形元件31、和護罩32的計量系統(tǒng)的遠端插入管道(圖中未示出)中。流量計的傳感器元件位于圓柱形探針16的遠端處，它們以傳統(tǒng)方式突出穿過管道的壁并通常大致定位在管道的中心處，如圖1所示。圖3是護罩32的放大圖。護罩32和圓柱形探針16的蓋子33可以以任何適當?shù)姆绞?比如焊接，或利用合適的粘合劑，或其他方式)緊固在一起?？蓪⒆o罩的任一端35 或36緊固至蓋子上，因為在此示出護罩是對稱的。然而，沒有要求護罩必須對稱。蓋子33 可形成有凹槽以容納護罩的合適形狀的環(huán)形邊緣，蓋子和護罩中的任一個或兩個可以以任何期望的形式成型以便將它們緊固在一起。輸入開口 37由周向邊緣41限定，而周向邊緣 42限定輸出開口 38。從該圖可以看出，開口 37，38沿直徑方向相對，且能使流動介質(zhì)從中通過，即便楔形元件31和傳感器沈，27突伸到其中。介質(zhì)沿箭頭A的方向在護罩中流過開口 37、38，如圖2和3中所看到的。楔形元件31安裝在護罩32內(nèi)，使得該元件沿流動介質(zhì)的方向位于傳感器沈、27的下游。下面參照圖5描述護罩形狀的替代。圖2中所示的傳感器和流量調(diào)節(jié)器25可以與先前提到的行業(yè)標準ST98流量計相組合，連同流量調(diào)節(jié)器元件31和32的附加部件。ST98儀器是插入式散熱質(zhì)量流速計，用于測量元件(在此為傳感器沈，27)之間的溫度差。在熱流儀器的傳統(tǒng)方式中，元件之一是基準傳感器，另一個是有源(active)或加熱傳感器。使流體流動將有源傳感器的熱量散發(fā)出來，與利用該系統(tǒng)的傳統(tǒng)電子器件施加到有源探針上的電流或功率有關(guān)的溫差將這些數(shù)據(jù)點轉(zhuǎn)換成管道中流體的質(zhì)量流速的測量值。換句話說，護罩32和楔形元件31是可以配置行業(yè)標準計量系統(tǒng)(比如ST98散熱質(zhì)量流量計)的部件。雖然只作為例子說明了該計量系統(tǒng)，但本發(fā)明的流量調(diào)節(jié)器可以與多種熱式流量測量系統(tǒng)一起使用。如圖2、4和5中所示的楔形元件31，沿縱向軸線30方向看，該楔形元件形狀大致呈V形，其中壁31a、31b設(shè)置成沿流動介質(zhì)的方向A從頂點45處叉開。示出了 V形元件31 的頂點距傳感器26、27基本等距且至少部分地在傳感器之間延伸(參見圖幻。圖2中所示實施例的特定配置和定位是對一個實施例的說明，不應(yīng)被視為限制本發(fā)明。例如，可更改楔形元件31的尺寸和/或形狀，這種情況將會在下面說明。在不同實施例中，叉開壁31a、31b可以按照各種形狀設(shè)置或定位。叉開壁可形成為各種高度的，無論是相對于上游開口 37的尺寸和高度、或相對于護罩32、或相對于熱電偶套管沈、27的突出長度。在此所述的高度指的是沿縱向方向距探針16的蓋子33的距離，圖6中清楚示出了一個實施例。也可以將其稱為“長度”。叉開壁31a、31b可形成為沿縱向軸線30的方向具有與開口 37幾乎一樣高的高度。在所示的具體實施例中，楔形元件 31在長度方向上從蓋子33延伸得比傳感器沈、27延伸的距離要遠大約15%。因此，在一般設(shè)置中楔形元件31的長度大約為0. 75英寸，而傳感器大約為0. 66英寸。然而，這個長度可以比傳感器更短或更長，仍然可以有效運行，并且傳感器和楔形元件可以更長或更短， 這取決于管道的尺寸，或待測介質(zhì)的類型。迫使沿箭頭A的方向流動的介質(zhì)撞擊壁31a、31b并在楔形元件31周圍移動，如圖 7所示。沿與傳感器沈、27高度相關(guān)的縱向軸線30的方向測量壁31a，31b的長度的一個基本原理是，熱電偶套管內(nèi)的傳感或加熱區(qū)域在縱向軸線30方向上通常在靠近探針的線性中心的位置處。在使用熱轉(zhuǎn)換器的實施例中在沿縱向軸線30的方向形成對壁31a、31b 的高度的限制方面可允許大量變化(variance)。這些變化可用于利用不同介質(zhì)的實施例以及可用在不同情況中以便增強流量調(diào)節(jié)器25在傳感器沈、27附近產(chǎn)生一致流速方面的有效性。如圖5和7所示，楔形元件31安裝在傳感器沈、27的下游，使得流動介質(zhì)在撞擊楔形元件31的壁31a、31b之前將穿過開口 37且遇到傳感器。與不具有楔形元件31的探針的類似配置相比，叉開壁沿直徑方向存在于傳感器正下游提高了在傳感器附近和周圍觀察到的介質(zhì)的速度。這種現(xiàn)象參照圖7在下文中進行進一步闡述。圖8示出了針對諸如圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)流量計量系統(tǒng)所觀察到的速度圖，該流量計量系統(tǒng)具有熱傳感器21，22但不具有流量調(diào)節(jié)器25。在該實例中，位于管道中心處的標稱流量是大約每秒25英尺。在速度圖左邊的圖表中示出了速度圖的圖例說明，下面將參照圖例說明來描述流速。LR是流速大約為每秒34. 5英尺的區(qū)域；0是流速大約為每秒 30. 7英尺的區(qū)域；Y是流速大約為每秒25-30英尺的區(qū)域，即大致為標稱流速；LG是流速大約為每秒23英尺的區(qū)域，接近標稱流速；G是流速大約為每秒19英尺的區(qū)域；LB是流速大約為每秒10英尺的區(qū)域；B是流量大約為每秒4至8英尺的區(qū)域。如圖8中顯而易見的，流速在距傳感器21、22 —距離處要高得多，在與傳感器元件接觸處幾乎不存在25fps的流量 (或可忽略不計的流量)。實際上，與傳感器21、22接觸的流量根本不與25fps的標稱流量一致，并且與傳感器接觸的介質(zhì)的平均速度遠低于標稱流量。在傳感器21、22的正上游，速度顯示為大約19fps，在傳感器的下游，介質(zhì)的速度一路降至8至lOfps。傳感器之間的低流量實際上高于標稱流量，但是流動區(qū)域不與傳感器接觸。傳感器21、22附近的流速不能真正代表管道中介質(zhì)的標稱流量，而管道中介質(zhì)的標稱流量是流量計旨在測量的流量。因此，傳感器21、22檢測到的質(zhì)量流速不可能公正地表示管道內(nèi)的實況。圖7示出了針對流量計量系統(tǒng)觀察到的速度圖，所述流量計量系統(tǒng)比如圖2中所示的具有熱傳感器26、27的流量計量系統(tǒng)，除圖7的流量調(diào)節(jié)器25包括流量計組件13之外。在這種情況下，標稱流量大約為每秒40英尺。現(xiàn)在參照速度圖左邊的圖表對速度圖的圖例說明進行描述。R是流速大約為每秒40英尺或更高的區(qū)域；LR是流速大約為每秒33英尺的區(qū)域；0是流速大約為每秒28英尺的區(qū)域；Y是流速大約為每秒M英尺的區(qū)域； LG是流速大約為每秒20英尺的區(qū)域；G是流速大約為每秒16英尺的區(qū)域；LB是流速大約為每秒8-12英尺的區(qū)域；B是流速大約為每秒0-4英尺的區(qū)域。由圖7可以清楚看到，與在圖8的計量系統(tǒng)中關(guān)于流量觀察到的情況相比較，傳感器沈、27附近的流速與流量計量系統(tǒng)13上游的標稱流速要一致得多。與傳感器沈、27接觸的流速的范圍從高于40fps降至大約^5fps。由于兩個探針明顯部分地被大約40fps或更高的介質(zhì)流包圍，因此流量計的讀數(shù)比圖8的流量計的讀數(shù)要準確得多。傳感器沈、27附近的這些流速與管道中的標稱流量非常一致。為了獲得圖7中所示傳感器周圍的較佳流量，在此給出了一些示例性尺寸。楔形元件31兩側(cè)之間的頂點45的角度的范圍可以是90° -140°，優(yōu)選大約120°。壁31a、31b 與相應(yīng)傳感器26、27之間的距離(圖5中的間隙51、52)大約為0. 015-0. 045英寸，優(yōu)選大約為0.030英寸。由圖5可以看出，示出了頂點45出現(xiàn)在傳感器沈、27之間的中線處。對于120°的頂點來說，這是優(yōu)選的，但不完全是強制性的。對于其他頂角來說，頂點相對于傳感器之間中線的位置會改變，優(yōu)選地，將從壁31a、31b到傳感器之間的距離大致保持在 0. 030英寸的范圍內(nèi)。盡管以上闡述涉及壁3la、3Ib，頂點45和熱電偶套管沈、27的對稱配置，但本發(fā)明實施例并不要求那些關(guān)系來以更有用的方式返回作用。楔形壁中之一與相鄰熱電偶套管之間的關(guān)系主要只和有源傳感器有關(guān)?？拷鶞蕚鞲衅鞯男ㄐ伪诓⒉荒敲粗匾?。因此，頂點可以上下移動(相對于圖5的定向)，只要保持相對于有源或加熱傳感器的文丘里效應(yīng)即可。此外，如果頂角增大到大于120°，則該頂點可能位于從熱電偶套管沈至熱電偶套管 27的切線的左邊。相反，如果頂角更小，小于120°，則頂點可以突出得超出熱電偶套管的右切線。由圖7可以看出，當介質(zhì)在傳感器沈、27周圍流動并受楔形壁31a、31b限制時產(chǎn)生文丘里效應(yīng)。這就具有以下效果，使至少部分圍繞傳感器元件的介質(zhì)測得以標稱流速或接近標稱流速流動，或至少使標稱流速平均化。通過實際測量，通過間隙51、52之間的流速大于標稱流速，從而使平均值接近標稱流速。圖9示出了在干擾源(諸如彎管、彎頭或閥等)之后約5到18個直徑長度下中線流速是如何不可預測地變化的。非常容易理解的是，插入下游小于大約20個直徑長度的任何點的熱流轉(zhuǎn)換器由于不穩(wěn)定流量的原因可能提供的讀數(shù)不精確。當然，在三到五個直徑長度處的有源傳感器元件中有更多的熱耗散，其中流速大約為Mfps，而標稱流速為 50fps，落入大約20個直徑長度處的速度。再次參照圖2和7，結(jié)合圖8中的傳統(tǒng)傳感器，利用具有包括楔形元件31和護罩 32的流量調(diào)節(jié)器的傳統(tǒng)流量計觀察到的改進是傳感器沈、27附近的流動介質(zhì)在穿過護罩 32中的開口 37后速度增加的結(jié)果。楔形元件的叉開壁31a、31b迫使流動介質(zhì)在楔形元件周圍移動并提高介質(zhì)通過間隙51和52的速度。迫使流動介質(zhì)在楔形元件上方移動或在撞擊壁31a、31b后移動通過壁31a、31b的遠端與護罩32側(cè)部之間的縫隙53、54，從而使傳感器附近的流動介質(zhì)的平均速度保持在大約標稱速度。因為流量調(diào)節(jié)器25使熱電偶套管周圍的介質(zhì)流可預測且一致，降低了傳感器26、27周圍流動介質(zhì)的速度的不一致性，從而提高來自傳感器的讀數(shù)的精確性。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與縫隙53、54 (圖5)耦接的護罩的側(cè)部55、56聯(lián)合用來增加傳感器沈， 27周圍的流量。雖然可以改變，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過使縫隙5354大約為0.0120英寸，流量計具有一致且精確的輸出。示出側(cè)部55、56之間具有大約為55°的內(nèi)含弧，且可以在25° -75° 的范圍內(nèi)。圖5示出了護罩具有輸入開口 37和輸出開口 38。盡管在某些實施例中，側(cè)部55、 56與壁31a、31b的遠端之間的間距有助于提高低調(diào)節(jié)器賴以發(fā)揮作用的流量計的精度，但是輸出開口 38的形狀和尺寸本身并不重要。一旦介質(zhì)碰到熱電偶套管沈、27和壁31a、31b， 以及縫隙53、54，這與介質(zhì)如何離開流量調(diào)節(jié)器無關(guān)。作為一種可選擇實施例，盡管沒有護罩，但楔形元件也能結(jié)合傳感器(圖4)提供改進的質(zhì)量流速讀數(shù)。該結(jié)構(gòu)是一種簡化且有效的流量調(diào)節(jié)器。與護罩32的結(jié)合(圖2 和5)為流量計提供更大的精確度。從物理的角度講，護罩32保護極其精密的傳感器元件免受隨管道中的介質(zhì)流動的雜質(zhì)和碎片損壞。此外，護罩對裝有楔形元件31的流量計的質(zhì)量流速讀數(shù)的精確性有增強作用，因為護罩對流過護罩的介質(zhì)的流量有影響。還發(fā)現(xiàn)，不帶楔形元件的護罩也可單獨提高流量計的精度。這是另一個可選擇實施例。流量調(diào)節(jié)器無論是采用了只帶熱電偶套管的楔形元件、還是采用了只帶熱電偶套管的護罩、還是將楔形元件和護罩與熱電偶套管相組合，這樣的流量調(diào)節(jié)器都趨于緩和上游干擾。在某些情況下，熱流計量系統(tǒng)采用以分時基礎(chǔ)工作的單個傳感器。也就是說，代替具有一個加熱或有源傳感器以及一個非加熱或基準傳感器的情況，單個傳感器在作為加熱傳感器與作為基準傳感器兩種狀態(tài)之間切換。在這樣的實施例中，只用單個對角壁來取代楔形元件并將其設(shè)置成緊挨著容納傳感器的熱電偶套管。這種接近程度將在下文中更詳細地闡述。在圖10中示出了這樣一個實施例。在該實施例中，將熱電偶套管沈、27中的傳感器組合成單個分時傳感器元件。只需要具有靠近熱電偶套管的壁31b的單個葉片31。當傳感器為有源或加熱傳感器時，流過間隙58的介質(zhì)流提高了熱電偶套管的至少一部分周圍的速度。如前所述，當用作基準傳感器時，熱電偶套管周圍的流量并不特別重要，因為其表示的是介質(zhì)的環(huán)境溫度，而不是熱耗散的測量值。除了以分時方式工作以外，圖10的實施例以與本文提出的其他實施例基本上相同的方式運行。壁31b相對于介質(zhì)流動方向A的角度大約為45° -70°。傳感器以傳統(tǒng)方式安裝至蓋子33并延伸穿過蓋子33。楔形元件31可以任何適當?shù)姆绞?比如焊接，釬焊或利用適當?shù)恼澈蟿?安裝至蓋子33。類似地，護罩32也緊固至蓋子33。還可以將蓋子和護罩模制或加工在一起，或?qū)⑸w子、護罩和楔形元件模制或加工在一起。應(yīng)考慮到具有在此示出和建議的本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)所涉及的介質(zhì)可以是任何類型的流體，無論是液態(tài)或是氣態(tài)的。此外，盡管顯示楔形元件31具有開放式V形狀，但可以是填充的楔形，使它具有三角形狀，或可以是凸弧或凹弧。換句話說，楔形元件31的下游形狀通常不重要。主要是與熱電偶套管沈、27和護罩32相互作用的壁31a、31b的形狀和位置為本發(fā)明的實施例提供了最佳功能。雖然楔形元件31的壁示出為連續(xù)的，但即使壁形成為屏風狀或具有多個或大量孔或具有狹槽，它們也可必要地可對所考慮的實施例起作用。介質(zhì)可以在不連續(xù)的表面上充分流動，并且效果很好。
權(quán)利要求
1.一種流體流量調(diào)節(jié)器裝置，所述流體流量調(diào)節(jié)器裝置與熱流儀器一起使用，所述熱流儀器至少具有一對平行間隔的其中具有傳感元件的熱流量熱電偶套管，所述熱流量熱電偶套管被構(gòu)造成將被設(shè)置在管道中的介質(zhì)流中，所述裝置包括設(shè)置于距所述熱電偶套管下游預定距離處的楔形元件，所述楔形元件至少具有沿流動方向叉開的一對壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括部分包圍所述楔形元件和所述熱電偶套管的護罩元件，所述護罩元件中具有使介質(zhì)在碰到所述楔形元件和所述熱電偶套管時能夠流過其中的通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述護罩元件形成有限定一上游開口的相對的、 間隔的壁，并且其中所述楔形元件的所述叉開壁具有遠端，所述遠端與所述熱電偶套管下游的所述護罩的所述間隔壁間隔預定的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述熱電偶套管和所述楔形元件基本上在同等范圍內(nèi)延伸到所述護罩的內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述一對壁從一頂點線處叉開，所述頂點線由所述叉開壁限定，所述一對叉開壁在頂點處相遇，沿所述流動方向在下游形成90° -140°范圍內(nèi)的角。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述頂點線垂直于所述流動方向并基本上位于所述熱電偶套管之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述熱電偶套管中的至少一個包括加熱傳感器， 另一個包括基準傳感器，所述加熱傳感器熱電偶套管與所述叉開壁中的相應(yīng)一個間隔預定的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括部分包圍所述楔形元件和所述熱電偶套管的護罩元件，所述護罩具有位于其中的一上游開口，所述上游開口形成為允許介質(zhì)流入所述護罩且撞擊所述熱電偶套管和所述楔形元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述護罩元件形成有限定所述上游開口的相對的、間隔的壁，并且其中所述楔形元件的所述叉開壁具有遠端，所述遠端與所述熱電偶套管下游的所述護罩的所述間隔壁間隔預定的距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述熱電偶套管和所述楔形元件基本上在同等范圍內(nèi)延伸到所述護罩的內(nèi)部。
11.一種調(diào)節(jié)沿流動方向在管道內(nèi)流動的介質(zhì)的方法，所述管道至少具有一對平行間隔的其中具有傳感元件的熱流量熱電偶套管，所述熱流量熱電偶套管被設(shè)置在管道中的介質(zhì)流中，所述方法包括當所述介質(zhì)流過所述熱電偶套管時借助于一楔形元件使所述介質(zhì)分叉，所述楔形元件具有沿所述流動方向定位于所述熱電偶套管下游的一對叉開壁。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括借助于一護罩引導流動介質(zhì)圍繞所述楔形元件和所述熱電偶套管且經(jīng)過所述楔形元件和所述熱電偶套管，所述護罩部分圍繞所述楔形元件和所述熱電偶套管，所述護罩沿所述流動方向在所述熱電偶套管上游形成有一開
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述護罩形成有限定上游的所述開口的相對的、間隔的壁，所述方法進一步包括將楔形元件的這對叉開壁定位成使得這對叉開壁端部鄰近于所述護罩的間隔壁且與所述護罩的間隔壁間隔預定的距離。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中通過一對叉開壁實現(xiàn)使所述介質(zhì)分叉，這對叉開壁形成一頂點，這對壁從所述頂點處叉開，其中所述頂點沿所述流動方向形成在這對叉開壁的上游端處并且所述頂點具有沿流動方向面向下游的90° -140°范圍內(nèi)的角。
15.一種流體流量調(diào)節(jié)器裝置，所述流體流量調(diào)節(jié)器裝置與熱流儀器一起使用，所述熱流儀器具有其中具有傳感元件的至少一個熱流量熱電偶套管，所述熱流量熱電偶套管被設(shè)置在管道中的介質(zhì)流中，所述裝置包括設(shè)置于距所述熱電偶套管下游一預定距離處的壁元件，所述壁元件相對于流動方向成對角線地定向；以及部分包圍所述壁元件和所述熱電偶套管的護罩元件，所述護罩元件具有位于其中的上游開口，所述上游開口形成得允許介質(zhì)流入所述護罩且撞擊所述熱電偶套管和所述壁元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述壁元件設(shè)置在相對于流動方向成 45° -70°范圍內(nèi)的角處。
17.一種流體流量調(diào)節(jié)器裝置，所述流體流量調(diào)節(jié)器裝置與熱流儀器一起使用，所述熱流儀器具有至少一對平行間隔的其中具有傳感元件的熱流量熱電偶套管，所述熱流量熱電偶套管將被設(shè)置在管道中的介質(zhì)流中，所述裝置包括部分包圍所述熱電偶套管的護罩元件，所述護罩元件中具有一上游開口，所述上游開口被構(gòu)造成允許介質(zhì)流入所述護罩且撞擊所述熱電偶套管。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，進一步包括至少一個壁件，所述壁件鄰近于至少一個所述熱電偶套管并相對于所述介質(zhì)流動方向以與至少一個所述熱電偶套管成 45° -70°角間隔開。
全文摘要
一種調(diào)節(jié)在管道內(nèi)流動的介質(zhì)的裝置和方法，使放置在短直流部分距離內(nèi)的傳感器能夠利用熱流裝設(shè)測量介質(zhì)流量，提供了準確性。位于介質(zhì)流量測量轉(zhuǎn)換器下游的流量調(diào)節(jié)器具有沿流動方向叉開以便優(yōu)化來自轉(zhuǎn)換器的介質(zhì)流量的讀數(shù)的壁。
文檔編號G01F1/68GK102483339SQ201080038129
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
發(fā)明者埃里克·威布爾, 布賴恩·邁克多勒, 邁克爾·R·諾埃爾 申請人:流體元件國際公司