專利名稱：雙腔管口配件板支撐件的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于監控在管道里的流體流動(flow stream)特性的 方法和裝置，特別是涉及雙腔管口配件。更準確的說，本發明涉及一 種用于在配件內定位管口板的改進系統。
背景技術：
在管道操作和其他工業應用中，流量計用于測量通過管路部分移 動的氣態或液態流體流動的容積流速。流量計可以呈現許多種不同形 式。 一個常見的流量計是孔板流量計，該孔板流量計包括連接到管路 部分的管口配件。所述管口配件用于定向和支撐孔板，該孔板垂直于 流體流動的方向而橫過管路部分延伸。所述孔板大致為一個薄板，該 薄板包括圓形開口，或者管口，其典型地和管路部分的內部表面同心 地定位。在操作中，當通過管路部分移動的流體流動達到孔板時，流體被 強制通過管口，從而限制流體的橫截面流動面積。由于能量的連續和 守恒原理，流體的速度隨著流體流動通過管口而增加。這個速度增加 會在孔板上產生壓力差。在孔板上測得的壓力差可以用于計算移動通 過管路部分的流體流動的體積流速。雙腔管口配件體現了一種特殊設計，該設計能夠使得孔板從配件 移去時，不會干擾移動通過管路部分的流體流動。這個特別設計的配 件在本領域中已經公知很多年了。在這里引入美國專利No. 1,996,192 作為各種目的的參考，該美國專利在1934年授權，并描述了一種早期 的雙腔管口配件。今天，在許多工業應用中仍然有基本相同的設計的 配件在使用。盡管該設計已經保持著基本沒有改變，但是操作條件繼
續擴展，雙腔配件現在可以用于直徑達到48英寸的管路尺寸，并且可 以用于達到10000psi (每平方英寸磅數)的工作壓力。在圖1中描繪了一種常見的雙腔管口配件12。管口配件12包括主體 16和頂部18。主體16包圍下腔20，該下腔和管道的內部34流體連通。 頂部18包圍上腔22，該上腔通過螺栓17連接到主體16。孔口30形成了 連接上腔22和下腔20的開口。閥座24連接到頂部18，并提供了和滑動 閥板56的密封接合，該滑動閥板通過旋轉齒輪軸54滑動致動。操作下 驅動器36和上驅動器38，從而在配件12內垂直地移動孔板托架32。管口31位于通過孔板托架32支撐的孔板33上。孔板托架32顯示為 處于和孔34對齊的測量位置里。為了從配件12移去孔板托架32,采用 如下步驟。首先，轉動齒輪軸54，使得閥板56橫向滑動，并離開閥座 24,打開孔口30。 一旦打開孔口30,就致動下驅動器36，以便使得孔 板托架32向上移動進入上腔22。 一旦孔板托架32完全位于上腔22內， 閉合孔口30，從而使得上腔與孔34和下腔20隔離。然后，在上腔20內 的任何壓力可以釋放，可以通過松開夾桿螺釘46并從頂部18移去夾桿 44和密封桿40，移去孔板托架32。管口31在孔34內的位置進行精密控制，這是因為任何的不對齊就 可能會引起在測量通過管道的流體時不精確。美國石油研究所(API) 14.3提出了用于在孔34內定位管口31的尺寸標準和公差。遵守API 14.3 的要求會增加傳統雙腔管口配件的制造的復雜性。許多傳統設計依靠 在主體16內部精確定位表面，以便引導和定位孔板托架32。經常需要 多個加工步驟，來將這些選擇出的表面置于合適的關系中，以便確保 符合API 14.3。因此，在本領域中存在一種對于雙腔管口配件的需求，其要求提 供改進的孔板定位系統。本發明的實施例涉及用于雙腔管口配件的板 對齊裝置，該裝置尋求克服現有技術中的這些和其他限制
發明內容
優選的實施例包括用于在具有直的流動孔的主體內定位孔板的方 法和裝置。 一個實施例包括支撐孔板的托架；以及用于接合托架和 沿著垂直于流動孔的第一軸線移動托架的驅動部件。該驅動部件也用 于限制托架沿著垂直于流動孔和垂直于第一軸線的第二軸線的移動。 銷用于接合托架，以便限制沿著第一軸線的移動。在一個實施例中，用于定位孔板的裝置包括支撐孔板的托架； 以及用于接合托架和沿著垂直于流動孔的第一方向移動托架的驅動部 件。該驅動部件也限制所述托架沿第二方向的移動。所述裝置也包括 銷組件，該銷組件用于限制托架在第一方向上的移動。在某些實施例 中，驅動部件包括軸；齒輪，其旋轉固定到軸上；以及圓柱填料箱， 其接合軸，并且具有的外徑大于齒輪。齒輪接合設置在托架上的齒。 填料箱接觸托架的一側，該側垂直于第二方向，并連接到主體，并密 封接合軸。在某些實施例中，銷組件包括止動銷，該止動銷用于接 合托架；以及扳手螺母，其連接到主體上，以便限制止動銷在第一方 向上的移動。銷組件也可包括起重螺釘，其用于接合扳手螺母，并使 得止動銷在第一方向上移動。這樣，本發明的實施例包括能夠使得雙腔管口配件的操作得到實 質增強的特征和優點的組合。本領域技術人員在參考附圖，并閱讀本 發明的優選實施例的下面詳細描述后，會對本發明的這些和其他各種 特征和優點得到清楚了解。
為了更加清楚理解本發明，參考所附的附圖，其中 圖l是現有技術雙腔管口配件的局部剖視等距圖； 圖2是雙腔管口配件的等距視圖； 圖3是圖2的雙腔管口配件的橫截面視圖； 圖4是具有根據本發明的板定位系統的配件的一個實施例的局部 剖視等距視圖；圖5是圖3的系統的放大視圖； 圖6是下驅動系統的一個實施例的等距視圖； 圖7是水平定位系統的局部剖截面視圖；以及 圖8是垂直定位系統的局部剖截面視圖。
具體實施方式
在下面的描述中，相同的部件在整個說明書和附圖中都分別采用 相同的附圖標記。附圖沒有嚴格成比例。本發明的某些特征可以圖示 成為按照比例放大或者以有些示意的形式表示，為了清楚和簡要的目 的，傳統元件的一些細節可能不再圖示。現在參考圖2和3，圖示了一個雙腔管口配件100的一個實施例。 配件100包括通過螺栓117連接的主體110以及頂部115。主體110包 圍下腔120，并通過法蘭125提供了和管道內部的流體連通。底部銷組 件155密封了主體110的下端部。頂部115包圍上腔130，并包括孔口 140，該孔口 140在上腔和下腔120之間提供了通道。頂部115包括用于和主體110連接的法蘭160;以及圍繞上腔 130的壁165。上腔130通過密封桿170和密封桿襯墊172和大氣壓隔 離，密封桿170和密封桿襯墊172用夾桿175和夾桿螺釘177夾持。 壁165支撐上驅動組件145，并包括端口185，該端口185提供了到達 上腔130的通路。 一個優選的主體和頂部在美國專利申請10/848,883 中得到了進一步描述，上述美國專利申請的名稱為"Dual Chamber Orifice Fitting Body" ， (Atty. Ref. 1787-15200)， 該申請作為參考并 入在這里。閥組件135用于打開和關閉孔140，允許孔板托架147在下腔120 和上腔130之間移動。 一個優選的閥組件在美國專利申請10/848,978
中得到了描述，上述美國專利申請的名稱為"Dual Chamber Orifice Fitting Valve" , (Atty. Ref. 1787-14900)， 該申請作為參考并入在 這里。孔板托架147支撐孔板149。上驅動組件145和下驅動組件150 用于當打開閥組件135時，在下腔120和上腔130之間移動孔板托架 147。
現在參考圖4，顯示了主體110的局部剖示意圖，揭示了具有孔 板220的孔板托架200、下驅動組件150以及底部銷組件230。圖示的 板托架200處于充分向下位置，且孔板220和孔軸向對齊。正是在這 個位置進行管道流動測量。下驅動組件150包括軸240、填料箱245、 止動螺母250和齒輪255。銷組件230包括扳手螺母260、起重螺釘265 和止動銷285。托架200的水平位置通過下驅動組件150設定，垂直位 置通過銷組件230設定。
圖5顯示了下驅動組件150，并且下驅動組件包括軸240、填料箱 245、止動螺母250和齒輪255。軸240具有一個直徑加大的中間部分 242。在中間部分242的每一側上是旋轉定位器243，例如鍵和棱面， 該旋轉定位器和齒輪255連接，所述齒輪255具有對應的內部功能部 件257。齒輪255在軸240上滑動，并被定位器243旋轉限制。齒輪 255優選地并沒有永久固定在軸240上。
填料箱245在軸240上滑動，直到它們接觸齒輪255，并軸線限 制齒輪255。填料箱245的內部具有內部密封物(未圖示)，該密封物 密封在軸240上。填料箱245的外表面具有螺紋凸起246，該螺紋凸起 連接到在主體110上的對應螺紋。在填料箱245的外部端部上的止動 螺母250用于轉動箱，并也將密封物251保持在合適位置，該密封物 251密封在填料箱和配件主體110之間。
現在參考圖6，齒輪255接合在托架200上的齒275，以便當齒輪 轉動時，使得托架垂直移動。在齒輪255的外部邊緣上的填料箱245 具有的直徑大于齒輪的直徑，因此接合托架200的外部邊緣270。外部 邊緣270也包括在托架200的頂部的加工表面275。加工表面275突出 到外部邊緣270的上方，以便提供一個能夠加工成為精密公差的表面， 以便能夠建立托架200的整個寬度。盡管外部邊緣270的整個長度可 以是加工的，但是表面275提供了局部區域，以便使得具有精密維持 的公差的外部邊緣的長度最小。根據API 14.3，孔板220在流動孔內的定位必須精密地進行控制。 因此，在托架200和主體IIO之間的關系優選地采用加工表面來確定， 加工表面的尺寸公差可以被精密控制。現在參考圖7，顯示了主體IIO 的橫截面視圖，主體110包括托架200以及下驅動組件150。托架200 的位置相對于圖7的橫截面平面在垂直和水平上都受到控制，使得孔 板220在允許的限度內中心定位在孔上。孔板220的橫向位置由托架200和它和主體110的關系確定，該 橫向位置由下驅動組件150控制。在托架200上的加工表面275建立 了托架200的寬度，并形成了在孔板220的中心和托架200的最外邊 緣之間的距離277。加工表面275接觸填料箱245的端部247。從止動 螺母250的內表面253到填料箱245的端部247的距離282被精密地 控制，這是因為它通過填料箱245的加工長度而進行確定。通過在主 體110的外側上的加工表面280建立止動螺母250的內表面253的橫 向位置，在制造期間該橫向位置可以相對于流動孔的中心精密定位。 這樣，托架200使用加工部件和表面進行定位，所有這些部件和表面 都可以在制造中進行精密控制。通過銷組件230控制托架200的垂直位置。現在參考圖8，圖示 的銷組件230支撐托架200的底部。銷組件230包括止動銷285、扳手 螺母260和起重螺釘265。銷285包括密封件290，該密封件290密封 接合主體110的密封孔295。扳手螺母260螺紋連接到主體110，并包 括容納起重螺釘265的螺紋孔262。銷285和在托架200上的狹槽295
連接。銷285的長度和扳手螺母260的垂直位置可以進行調節，以便 控制托架200的垂直位置。在扳手螺母260接合的情況下，銷285可 以通過起重螺釘265相對于主體110向上移動，而不用操縱扳手螺母 260。這樣，如果托架200將要變得留在主體110中，銷285可以通過 轉動起重螺釘265而向上移動，以便在托架上推動，而沒有移動扳手 螺母265，使得一旦降低了起重螺釘265，則銷285就將返回到其初始 位置。這樣，下驅動組件150和銷組件230的組合為孔板托架200提供 了橫向和垂直定位。下驅動組件150和銷組件230的位置由位于主體 110外側的加工表面建立起來。本發明的優選實施例涉及用于在雙腔管口配件內定位和移動孔板 的裝置。本發明可以具有不同形式的實施例。附圖中顯示了實施例， 這里將詳細描述，本發明的具體實施例應該被這樣理解，本發明的公 開應該被認為是本發明的原理的例證，并且并不意味著限制本發明到 這里所圖示和描述的這些。特別地，本發明的各種實施例提供了許多 不同布置，以便改善配件的操作。參考本發明的具有板孔的雙腔管口 配件的原理的應用，但是使用這些本發明的原理不被局限于這些應用， 并且可以用于任何其他包括其他雙腔配件和管口配件的應用。應該充 分地認識到，下面討論的實施例的不同教導可以獨立的采用，或者以 任何合適組合形式采用，以產生需要的結果。此處闡述的實施例僅僅是用于說明的目的，而不是限制本發明的 范圍或者其中的細節。應該理解，在不背離本發明的范圍和這里披露 的創造性構思的情況下，可以對這里的公開內容作出許多其他變化和 改進。因為在這里教導的創造性構思的范圍內可以作出許多變化和不 同實施例，包括等價結構和想到的各種材料，并且因為根據法律的說 明要求而在此處詳細描述的實施例里可以作出許多改變，所以，應該 理解，此處的細節應該被解釋為說明性的，而不是限制性的。
權利要求
1. 一種用于在具有直的流動孔的主體內定位孔板的裝置，所述裝 置包括支撐孔板的托架；驅動部件，其用于接合所述托架，并且沿著垂直于流動孔的第一 軸線移動所述托架，其中，所述驅動部件也用于限制所述托架沿著垂直于流動孔且垂直于所述第一軸線的第二軸線的移動；以及銷，該銷用于接合所述托架，以便限制沿著第一軸線的移動。
2. 根據權利要求l的裝置，其中，所述驅動部件包括 軸；齒輪，其旋轉固定到所述軸上；以及圓柱填料箱，其接合在所述軸周圍，并且具有的外徑大于所述齒輪。
3. 根據權利要求2的裝置，其中，所述齒輪接合設置在所述托架上的齒。
4. 根據權利要求2的裝置，其中，所述填料箱接觸所述托架的垂直于第二方向的一側。
5. 根據權利要求2的裝置，其中，所述填料箱連接到主體，并且 密封接合所述軸。
6. 根據權利要求l的裝置，其中，所述銷包括 止動銷，該止動銷用于接合托架；以及扳手螺母，其連接到主體上，以便限制所述止動銷沿著第一軸線 的移動。
7. 根據權利要求6的裝置，其中，所述銷組件還包括起重螺釘， 其用于接合所述扳手螺母，并使得所述止動銷沿著第一軸線移動。
8. —種雙腔管口配件，包括主體，其具有和流動孔連通的下腔以及和下腔連通的上腔； 孑L，其由孔托架支撐，該孔托架可在上腔和下腔之間選擇移動； 下驅動系統，其設置在下腔里，并用于在上腔和下腔之間移動孔 托架；以及止動銷組件，其連接到所述主體，并突出到下腔中；其中，所述 孔通過所述止動銷相對于所述流動孔垂直定位，并且通過所述下驅動 系統相對于所述流動孔水平定位。
9. 根據權利要求8的配件，其中，所述下驅動系統包括 軸，其具有直徑變大的中間部分和兩個端部；填料箱，其支撐所述軸的每個端部，并且連接到所述主體；以及齒輪，其在每個填料箱和所述軸的中間部分之間旋轉固定到所述 軸上，其中，每個齒輪具有的外徑小于所述填料箱的外徑，但是大于 所述軸的中間部分的直徑。
10. 根據權利要求9的配件，其中，所述孔托架具有兩個平行側面，該側面和所述填料箱連接。
11. 根據權利要求8的配件，其中，所述止動銷組件包括 止動銷，該止動銷用于接合孔托架；以及扳手螺母，其連接到所述主體上，以便限制所述止動銷垂直方向 上的移動。
12. 根據權利要求U的配件，其中，所述止動銷組件還包括起重 螺釘，其用于接合所述扳手螺母，并使得所述止動銷沿著垂直方向移 動。
13. —種雙腔管口配件，包括 主體；扳手螺母，其和所述主體螺紋接合；止動銷，其可和所述主體移動接合，其中所述止動銷的移動由所 述扳手螺母限制；起重螺釘，其和所述扳手螺母螺紋接合，并用于移動所述止動銷。
14. 根據權利要求13的雙腔管口配件，其中，所述止動銷和所述 主體密封接合。
15. —種雙腔管口配件，包括 主體；填料箱，其和所述主體密封接合；軸，其部分地位于所述主體內，并和所述填料箱密封接合； 齒輪，其旋轉固定到所述軸上，其中所述齒輪沿著所述軸的軸向 位置通過所述填料箱確定。
16. 根據權利要求15的雙腔管口配件，其中，所述軸包括直徑變 大的中間部分，所述齒輪位于所述軸的中間部分和所述填料箱之間。
17. 根據權利要求16的雙腔管口配件，其中，所述軸的直徑變大 的中間部分的直徑具有的直徑小于所述齒輪的外徑。
18. 根據權利要求17的雙腔管口配件，其中，所述齒輪的外徑小 于所述填料箱的外徑。
19. 根據權利要求15的雙腔管口配件，其中，所述齒輪以可拆卸 的方式連接到所述軸。
20. —種在流動孔內對齊孔板托架的方法，所述方法包括 操作驅動部件，以便接合孔板托架，并使得孔板托架沿著垂直于流動孔的第一軸線移動；以及使用驅動部件，以便控制所述孔板沿著既垂直于所述流動孔也垂 直于第一軸線的第二軸線的位置。
21. 根據權利要求20的方法，還包括使用銷接合孔板，以便控制 孔板托架沿著第一軸線的位置。
22. 根據權利要求20的方法，其中，所述驅動部件包括 軸；齒輪，其旋轉固定到所述軸上，并用于接合孔板托架，并使得孔 板托架沿著垂直于流動孔的第一軸線移動；以及圓柱填料箱，其接合在所述軸周圍，并且具有的外徑大于所述齒 輪，其中所述圓柱填料箱用于控制孔板托架沿著既垂直于流動孔也垂 直于第一軸線的第二軸線的位置。
全文摘要
用于在具有直的流動孔的主體內定位孔板的方法和裝置。一個實施例包括支撐孔板的托架；驅動部件，其用于接合所述托架，并且沿著垂直于流動孔的第一軸線移動所述托架。驅動部件也用于限制所述托架沿著垂直于流動孔且垂直于所述第一軸線的第二軸線的移動。銷用于接合所述托架，以便限制沿著第一軸線的移動。
文檔編號G01F1/42GK101124423SQ200580016036
公開日2008年2月13日 申請日期2005年5月17日 優先權日2004年5月19日
發明者加里·艾倫·塔特姆, 托馬斯·亨利·洛加, 羅納爾·格溫·倫, 馬克·歐丹尼爾 申請人:丹尼爾工業公司