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專利名稱：測定流體特性的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測定一管道內(nèi)流體特性的方法和裝置，更具體地說，涉及一種先在管道內(nèi)調(diào)整、穩(wěn)定和均勻流體，而后再測量該流體的一個或多個特性和/或從穩(wěn)定且均化的流體中采樣的方法和裝置。
背景技術(shù)：
本發(fā)明是針對在檢驗帶水泵的消防裝置和消防栓的出水能力時遇到的問題而構(gòu)思的。政府需要對帶水泵的消防裝置進(jìn)行定期的鑒定，以確保其符合國家的條例和規(guī)定以及單位響應(yīng)緊急情況的能力。對于保險來說，消防栓的出水量也同樣需要鑒定。這些鑒定工作需要非常精確地測定水的流量，通常其精度在一個百分點之內(nèi)。
為了精確測定流經(jīng)一管道的流量，最好要有一個具有最大平均流動直徑的基本上平的速度分布面或斷面，也就是達(dá)到或接近管道的內(nèi)徑的直徑。當(dāng)速度分布面成為凹面或凸面時，平均液流直徑就減小，這樣，由于流過管道橫截面的流體不均勻而給精確測量流體的流量帶來困難。
如果一個非均勻的流動分布面對稱于管道的軸線的話，就可以用一個轉(zhuǎn)子式的、旋轉(zhuǎn)軸線和管道軸線共軸的流體流量測量計來測定流量，這是因為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)轂阻礙了流體流動的中心，有助于在轉(zhuǎn)子的葉片之間，也就是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)轂和管道的內(nèi)壁間的環(huán)形空間內(nèi)建立一個較為均勻的流動狀況。
然而，如果流體流動面并非軸向?qū)ΨQ和/或中心流體畸變的話，螺旋槳式或渦輪式的流量計就無法用來精確地測量。此外，螺旋槳的轉(zhuǎn)轂而造成的流動路徑橫截面面積的減少會導(dǎo)致邊界處發(fā)生回流，從而使平均流動直徑變得不穩(wěn)定和高度的畸變，使得流速測量非常困難。
如果流體是渦旋式的，也就是以一螺旋式的路徑流經(jīng)管道，情況就更壞。在渦旋情況下，流體的流動是畸變的，平均流動直徑大大減小，而且遠(yuǎn)離管道的軸線，使得流量的測量非常不準(zhǔn)確。
所有這些問題在對消防器材進(jìn)行檢驗和鑒定時都能遇到。從消防栓或帶水泵的消防裝置中流出的水通常是具有高度畸變的，而且具有一個大的渦旋因素。類似地，消防水龍管的彎曲也會使水流畸變和使水流產(chǎn)生渦流，即，根據(jù)水的流徑的同不彎曲方向而產(chǎn)生左旋或右旋的渦流。因而，出水能力和流速測定需要非常復(fù)雜的裝備，費(fèi)時而且代價昂貴。人們需要更為可靠、準(zhǔn)確而且花費(fèi)不大的鑒定系統(tǒng)。
轉(zhuǎn)子式旋轉(zhuǎn)型流量計在流體測量業(yè)方面?zhèn)涫芡瞥纾峁┝艘粋€可靠而且非常經(jīng)濟(jì)的流體的測量系統(tǒng)。如果它們可以用于需要較高精度以及可靠性的管道檢驗和鑒定的工作中，尤其是在碰到諸如上面所述的那些較復(fù)雜的流動狀況時，那轉(zhuǎn)子式流量計就更好了。
本發(fā)明人先前曾研制出多種轉(zhuǎn)子式或螺旋槳式的旋轉(zhuǎn)型流量計，它們由位于加利福尼亞赫米特的凱特馬股份有限公司的麥克米克羅特(McCrometer)分部制造和銷售。這些流量計中有一些包括了整流器，它們靠近螺旋槳，用來在流體流經(jīng)轉(zhuǎn)子(例如縱向延伸的管束或是以一定角度分開的、縱向延伸的葉片)時，緩和流體中的渦流。對此請參見3,049,009號專利，其中揭示了一種與轉(zhuǎn)子的前表面相符合的整流葉片。包括了這樣的流體整流器的消防龍頭的流量計可以減少從消除龍頭中排出的水內(nèi)的渦流，但用這種方法測量水的消耗量對消防器材的檢驗和鑒定而言是不夠可靠的。
本發(fā)明人還研制了一種測量流體流量(參見4,638,672號專利)以及混合不同流體(參見4,812,049號專利)的靜態(tài)裝置。用這些專利技術(shù)的流量計和靜態(tài)混合器由凱特馬公司的麥克克羅米特分部制造和銷售，其商標(biāo)為“V—CONE”。
發(fā)明的揭示本發(fā)明在于對V—CONE裝置提供一種新的用途，并且提供了一種能獲得一致而且可靠的流體測量結(jié)果的元件的新的組合。雖然本發(fā)明是針對帶水泵的消防泵裝置的檢驗而進(jìn)行研究開發(fā)而且以下的描述也是針對這種消防裝置而進(jìn)行的，但本發(fā)明對解決那些在有復(fù)雜的流動狀態(tài)下的流體的測量方面具有廣闊的商業(yè)上和工業(yè)上的應(yīng)用價值而并不局限于帶泵的消防裝置的鑒定方面。
本發(fā)明的一個目的在于，提供一種新的改進(jìn)型的流體控制和測量裝置的組合，這種裝置的組合能解決管道內(nèi)有復(fù)雜流體的問題，并且有利于在流體流經(jīng)管道時準(zhǔn)確測定流體的一個或多個特性和/或流體的流量。
本發(fā)明的另一目的在于，為V—CONE裝置提供一種新的用途，用它來預(yù)先調(diào)節(jié)、穩(wěn)定和均勻在管道內(nèi)的流體，從而使一不穩(wěn)定而且畸變的流體的分布面或斷面轉(zhuǎn)變?yōu)橐换旧暇鶆颉⒁恢隆ΨQ、與管道同軸的大的平均流動直徑的流體斷面。
本發(fā)明的再一目的在于，通過預(yù)先調(diào)節(jié)管道內(nèi)的流體的流動，為原來比較經(jīng)濟(jì)的測量儀提供一適于測量的理想的流體斷面，從而提高原來比較經(jīng)濟(jì)的測量或采樣儀器的性能，即提高它們的測試可靠性和科學(xué)價值。
在本發(fā)明的較佳實施例中，本發(fā)明的裝置為一在管子或管道的一部分，依次在流體的流動方向上將一流體流動的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)裝置、和一用來測量穩(wěn)定及預(yù)調(diào)后的流體特性的裝置相結(jié)合起來的裝置。
所述流體流動的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)裝置包括一尺寸小于管道直徑的流體偏移元件，該偏移元件由兩個在它們的大端處相連的錐體組成并且同軸地安裝在基本垂直于流體流動的方向，并且錐體的斜壁內(nèi)對稱地離開管道的內(nèi)壁。該偏移元件使流體偏轉(zhuǎn)并使之通過一面積逐漸減小而后再逐漸增大的環(huán)形區(qū)域，該偏移元件能有效地使管道內(nèi)在一預(yù)定流速范圍內(nèi)的流體的速度的斷面或分布面基本線性化。從而使元件上下游的流體的流動得以穩(wěn)定。
在偏移元件下游側(cè)的、向內(nèi)傾斜的錐體錐面能使在管道中的流體在于偏移元件下游返回自由流態(tài)時使其返回速度最佳化。因而偏移元件下游的流體斷面或分布面比較平而對稱，且具有一較大的平均流動直徑，而且保持以管道的軸為中心。此外，無論流體流速如何，平均流動直徑都基本保持不變。
不管是液體、氣體還是夾帶有固體物質(zhì)的液體或氣體，此流體的偏移元件都可以有效地均化流體的流動，也就是能徹底地混合并且能使兩種或多種流體的混合物和/或夾帶著固體物質(zhì)的流體基本上成為均勻的。這樣，流體在整個下游的流動分布面上都基本上得到均勻。因此便能精確測定在該區(qū)域內(nèi)的流體的特性或流體的流量。
用來測定流體特性或流體流量的裝置設(shè)置在管道內(nèi)流體偏移元件下游不遠(yuǎn)處，其與偏移元件的間隔約為幾根管子或幾個管道的直徑。測定或探測流體特性的裝置可以是一流體采樣裝置或是一流量測量裝置。在對消防裝置作檢驗的較佳實施例中，該裝置是一轉(zhuǎn)子式的流體流量計，該流量計驅(qū)動一瞬時流速指示計和一累計記錄儀，或驅(qū)動兩者中的一個。
由于在轉(zhuǎn)子處流動的流體是穩(wěn)定和均勻的，流體斷面或分布面均勻，且平均直徑較大而恒定，并且在管道內(nèi)與管道同軸，因而流量計或其它測量儀器能測得一精確而且高度可靠的流體流量值，例如具有用來檢驗消防栓和帶水泵的消防裝置的出水量所要求的精確度。因而，測量儀器的性能、商業(yè)性以及科學(xué)性都有所加強(qiáng)。
因而，本發(fā)明提供了一種非常簡單、小巧、緊湊而且高度精確和可靠的系統(tǒng)來測定和檢驗通過一管道的流體流量的大小，其系統(tǒng)誤差僅為一個百分點或是更佳。因而對消防裝置的檢驗及鑒定以及對類似的檢驗及鑒定可以用非常經(jīng)濟(jì)的方式來完成，而且所需時間也很短。對本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員而言，本發(fā)明的其他應(yīng)用也是顯而易見的。
除了以上所述，本發(fā)明還提供了一種簡單、經(jīng)濟(jì)地取得牛頓流體或基本為牛頓流體的質(zhì)量流量的系統(tǒng)。具體說，通過為流體偏移元件配備諸如一傳感器之類的裝置就可以用來測定該元件兩端的壓降，同時利用在該元件下游的流量計就可以測定流速，這樣，便可測得流經(jīng)管道的流體的質(zhì)量或重量。
所以，本發(fā)明可以以一實用而且經(jīng)濟(jì)的方式來獲取流體的多種流動特性。
本發(fā)明的這些和其它一些目的和優(yōu)點，將可以通過下文結(jié)合附圖所作的詳細(xì)描述而對本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員變得更為明顯。
附圖簡要說明

圖1是本發(fā)明裝置的立體圖，圖中所示的該裝置用于對帶水泵的消防裝置進(jìn)行檢驗的系統(tǒng)中；圖2是圖1中較佳實施例裝置的垂直縱向剖視圖；圖3是大致沿圖2中線3—3剖取的橫向剖視圖；實施本發(fā)明的最佳方式下面將詳細(xì)描述本發(fā)明人認(rèn)目前是實施本發(fā)明的最佳方式的實施例。通過以下的描述，本發(fā)明的其它變型、變化以及改變都將對本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員變得越來越明顯。
參見諸附圖，圖中示出的本發(fā)明的一實施例是特別適用于一對帶水泵的消防裝置進(jìn)行檢驗的系統(tǒng)，它包括一管子或管道部分10，該管道部分由兩段管子12和14構(gòu)成，這兩段管子在相配的凸緣16和18處用螺栓連接在一起，而凸緣16和18則分別焊接在兩段管12和14的端部上。如箭頭所示，流體是從管子12的自由端上的入口20流向管子14的自由端上的出口22的。管道的入口20處設(shè)有一母的聯(lián)接件24，以使管道能連接于消防栓或水泵的出口或是一消防水龍管的出口端。管道的出口22處設(shè)有一陽的接配件26以連接一消防水龍管。
消防栓出口和消防水龍管的接配件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為2又1/2英寸，因而聯(lián)接件24和接配件26的直徑也做成這個尺寸。由于流體的流量和流速都非常大，因而希望在較大口徑的管道內(nèi)進(jìn)行流體的測量工作。所以管道的兩段都做成較大直徑，最好是4英寸，而其錐形的過渡部分的直徑則在2又1/2英寸到4英寸之間。直徑增大的管道也有助于緩和流體測量腔室內(nèi)的渦凹現(xiàn)象。
為了便于流體測試儀在現(xiàn)場上的使用，管子12和14上都設(shè)有一倒U形的把手28。每個把手的兩個腿部均分別焊接在兩根管子的相對側(cè)并且向管子的下方延伸形成一支座，以便在流體測試儀不和消防栓或泵的出口相聯(lián)接時將其支承在一水平的位置上。
參見圖2，管道10的上游管子12容納著流體流動的調(diào)節(jié)、穩(wěn)定以及均勻裝置，該裝置總的由數(shù)字30表示，下游管子14容納著一總的由32表示的、用來測定或探測流體特性或流量的裝置。在所述實施例中，裝置32包括一轉(zhuǎn)子或螺旋漿式的流體流量或流動特性測試儀。
流體調(diào)節(jié)裝置30主要包括一流體偏移元件34，該偏移元件可以從位于加利福尼亞赫米特的凱特馬公司的麥克克羅米特分部購得，商標(biāo)為“V—CONE”。該偏移元件本身及它的種種用途可以參見美國專利4,638,672和4,812,049，下面將對它作較詳細(xì)的描述。
大體上，偏移元件34包括兩個相對的錐體34a和34b，它們的大端部直徑相同并且彼此聯(lián)接在一起。上游錐體34a的長度大于下游錐體34b，其相對兩錐體的結(jié)合端的圓周構(gòu)成的平面所形成的角度則大約是39度到大約75度，較佳的是在67.5度上下。而下游錐體相對兩錐體的結(jié)合端的圓周構(gòu)成的平面所形成的角度約為22度。構(gòu)件34相對管道12內(nèi)徑的Beta值則大約是0.5到0.94。
偏移元件34的直徑小于管道12的直徑并且和管道同軸地安裝，所述兩錐體的結(jié)合端的圓周構(gòu)成的平面垂直于流體流動方向，兩錐體的斜壁從管道的內(nèi)部或內(nèi)壁向內(nèi)對稱地離開。
當(dāng)在壓力下的流體(例如水)進(jìn)入管道的入口20時，流體被構(gòu)件34的上游錐體34a偏移或偏轉(zhuǎn)而成為一橫截面積逐漸減少的環(huán)形區(qū)域，到達(dá)兩錐體結(jié)合端的周面處時截面積最小。接著流體流入由下游錐體34b所形成的逐漸增大的環(huán)形區(qū)域。這樣，構(gòu)件34上游和下游的流體流動狀況便得到穩(wěn)定和調(diào)節(jié)。而且，該流體或其中的固體物質(zhì)都得到均勻化，使得構(gòu)件34下游的管道中大致沿其整個截面都充滿了基本均勻的混合物。
具體地說，流體偏移元件34能在一個較大的流速范圍內(nèi)有效地使流體流動的速度分布線性化，而下游錐體則能使管道中的流體于構(gòu)件下游返回自由流態(tài)時使其返回速度最佳化。因而在管道內(nèi)的下游的流體斷面或分布面比較平而對稱、并以管道的軸線為中心、而且無論流速如何都能保持一基本恒定的大的平均流動直徑。流量的偏差在大約一個百分點或以下。因而在構(gòu)件34的下游就提供了一個恒定的流體斷面或分布面，從而有助于流動狀況的精確測量。
由兩個錐體的結(jié)合端構(gòu)成的周邊以及下游錐體使由該周邊向下游方向流出的是短的渦流。這些渦流的幅度較小，頻率較高，因而有助于優(yōu)化流體返回自由流態(tài)的速度。小幅高頻的渦流能有效地消除外加的下游擾動或是所謂的“噪聲”，因而有助于高度精確而且可靠的測量。這樣，V—CONE偏移元件就使下游測量裝置的性能得以提高。
偏移元件34可以用任何合適的裝置同軸地安裝在管道12內(nèi)，諸如用4,638,672和4,812,049號專利中所述的一個或多個星形架，或是通過管壁延伸的彎管安裝臂或管子。然而，鑒于水從消防栓或水管中流出時渦旋程度非常之大，因而最好在這種特殊的應(yīng)用場合用一種能幫助偏移元件34消除渦旋的裝置。在圖2和圖3中所示的較佳實施例中，構(gòu)件34用流量整流葉片同軸地裝在管子12內(nèi)，最好在該構(gòu)件的上游端設(shè)置一第一組整流葉片36，而在構(gòu)件的下游設(shè)置一第二組葉片38。錐體34a和34b可以用焊接或其它合適的方法將其小直徑端分別聯(lián)接于葉片組36和38。
如圖3所示，每個葉片組最好包括六個周向等分隔開的葉片，這些葉片從軸線起向管子12的內(nèi)壁輻射延伸。諸葉片總的縱向尺寸不超過管道直徑的1到1.5倍。在該較佳實施例中，葉片組36—38的長度約為管道直徑的二分之一。
這兩個葉片組成為穩(wěn)定裝置30的一部分，裝置30中，兩個結(jié)合的錐體部分修正了擾動和流量分布，而諸葉片則幫助偏移元件降低了渦旋現(xiàn)象。因而到達(dá)探測裝置32的流體經(jīng)過了充分穩(wěn)定和預(yù)調(diào)。
流體特性的探測或測定裝置32可以裝在管道10中偏移元件34下游任何所需的位置上，甚至可離開偏移元件至管道直徑的10倍之遙，具體的距離視流體、流動條件以及所需測定的特性而定。然而，最好是將裝置32設(shè)置在偏移元件34下游大約二到三個管道直徑處，也就是離所揭示的穩(wěn)定裝置30一到三個管道直徑處。由兩個管子構(gòu)成的管道結(jié)構(gòu)有利于流量穩(wěn)定裝置使用各種不同的測量和采樣系統(tǒng)。
在所述的用于檢驗消防栓和帶水泵的消防裝置出水量的較佳實施例中，裝置32包括一轉(zhuǎn)子式或螺旋槳式的流體流量測試計40，該裝置具有一用來在流量累計記錄儀中記錄流量的裝置和/或一瞬時流速指示計。凱特馬公司生產(chǎn)的包括轉(zhuǎn)子和記錄系統(tǒng)的M1104型流量計特別適于這種場合。
如圖2所示，流量計包括一直徑略小管子14內(nèi)徑的螺旋槳42，該螺旋槳的旋轉(zhuǎn)軸線與管道的軸線以及偏移元件34的軸線相重合。
在所述結(jié)構(gòu)中，螺旋槳可旋轉(zhuǎn)地安裝在一電檢拾裝置44上，該裝置軸向安裝在管道內(nèi)一彎曲的彎管或稱安裝臂或管子46上，而該彎管則沿徑向穿過并且焊接在管子14的處于螺旋漿42和檢拾裝置44的下游的管壁上。導(dǎo)線(未示)從檢拾裝置44起通過管子46延伸到裝在管子46外端的一接線塊或接線件48上。該接線塊或接線件48包含用以和一測量儀作電氣連接的諸接線頭，所述測量儀可包括一總的流量記錄儀和一流速指示計，或者兩者中的一個。如果還希望再增加精度的話，可以用一固態(tài)傳感器作檢拾裝置，該傳感器產(chǎn)生數(shù)字脈沖，這些脈沖從接線塊48傳遞到一合適的、諸如一計算機(jī)或微處理器之類的數(shù)據(jù)處理裝置。因為這些裝置在流體測量領(lǐng)域已經(jīng)廣為使用，因而在圖中沒有加以示出。用了所述的諸元件后，系統(tǒng)總的精度，也就是包括流體、機(jī)械、電氣、和/或電子系統(tǒng)的組合的總精度可達(dá)到99％或更佳。系統(tǒng)總的誤差只有1％或更小。
大家知道，所述的累計記錄儀可以提供諸如加侖、立方尺、英畝一英尺、立方米或其它標(biāo)準(zhǔn)的讀數(shù)。類似地，流速指示計也可以提供加侖/分鐘、立方尺/秒或其它標(biāo)準(zhǔn)的讀數(shù)。
如果不用電的或電子的檢拾和記錄系統(tǒng)，則螺旋槳可以直接機(jī)械地驅(qū)動記錄儀或指示計，這可以是用一從螺旋槳起延伸穿過管狀安裝臂46到一記錄儀(未畫出)的柔性軸來完成，該記錄儀直接裝在支承彎管46的外端。這種形式的驅(qū)動的優(yōu)點在于，它本身是獨立的，即無須為記錄系統(tǒng)提供電源。
使用時，螺旋槳42受到流經(jīng)管道10的流體的推動，其轉(zhuǎn)速和流體流速成正比。因而便起到了探測和測量流體流速的作用。由于管道的直徑已知，所以可以可靠地測定流量大小。
此外，在管道中一已知阻力的區(qū)域內(nèi)加上測量壓降的裝置，通過所獲得的流體的壓力差和流速便可測定牛頓流體或基本上為牛頓流體的質(zhì)量流量。在一較佳的設(shè)備中，用一傳感器(未示)來測定流體流過流體偏移元件34時的壓力差，該傳感器的測定方式詳細(xì)地揭示在4,638,672號專利中，其內(nèi)容援引在此以供參考。為了達(dá)到上述的目的，管子12的管壁上設(shè)置了一入口孔50(在所述結(jié)構(gòu)中通常被一塞子52所封閉)，以有助于安裝一用來深測構(gòu)件34兩端的壓降的裝置。在測定了流體的壓力差和流速之后便可容易地計算出流體的質(zhì)量和/或重量，該結(jié)果可以是流動的始末質(zhì)量比和/或流體的總的重量。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的。質(zhì)量流量的測試方法是在一極短的線形運(yùn)行條件下進(jìn)行的。質(zhì)量流量的測試對大量諸如食品加工廠之類的加工行業(yè)而言都是非常有價值的輔助手段。
因而，本發(fā)明可為多種流體流動情況和多種流體特性的提供精確的測量。
除了對帶水泵的消防裝置進(jìn)行檢驗的場合之外，本發(fā)明的流量穩(wěn)定和調(diào)節(jié)裝置30還可以運(yùn)用在很多需要對流體流動進(jìn)行穩(wěn)定和調(diào)節(jié)的場合，以及用于加強(qiáng)其它流體測量系統(tǒng)和儀器的精確度、可靠性和性能。
流經(jīng)管道10的媒質(zhì)可以是氣體、液體或粘性物，或是它們的組合，也可以是夾帶有顆粒或固體物質(zhì)的。幾乎在所有情況下，裝置30都可有效地在半管12的出口處將流體均勻化、穩(wěn)定和調(diào)節(jié)至一恒定的、與管道同軸的、平的流動斷面或分布面。這樣便可在管子14中獲得精確、可靠的種種測量值。
而且，可用一種簡便、經(jīng)濟(jì)、實用的方式達(dá)到本發(fā)明的目的和優(yōu)點。
盡管上面詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳實施例，但是應(yīng)該理解，在不偏離本發(fā)明實質(zhì)的前提下所作的改變、重新安排、以及變型等都應(yīng)落入所附權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.測定流體特性的裝置，它包括如下的組合一在一給定方向上傳送流體的管道，在所述管道中，按流體流動方向，依次設(shè)有用來穩(wěn)定和調(diào)節(jié)流體流動的裝置，該裝置在所述管道中提供一基本均勻的流體斷面或分布面，該斷面或分布面為與管道同軸且具有大的平均流動直徑的斷面，所述穩(wěn)定和調(diào)節(jié)流體流動的裝置包括一尺寸小于管道直徑的流體流動的偏移元件，該偏移元件由兩個在它們大端處連接在一起的錐體組成并且同軸地安裝在管內(nèi)基本垂直于流體流動的方向，所述錐體的外周面向內(nèi)對稱地離開管道壁，所述偏移元件使流體偏轉(zhuǎn)并使之流經(jīng)所述錐體外周面和管道內(nèi)壁所構(gòu)成的區(qū)域，該偏移元件能有效地在一定流速范圍內(nèi)使流經(jīng)所述管道的流體的速度斷面或分布面基本線性化，以及位于所述穩(wěn)定和調(diào)節(jié)裝置下游的用于測定被穩(wěn)定和調(diào)節(jié)后流體的特性的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述穩(wěn)定和調(diào)節(jié)流體的裝置包括用來緩解流體流過管道時所產(chǎn)生的渦流的裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述渦流緩解裝置位于所述流體流動偏移元件的上游和下游。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述渦流緩解裝置包括分隔開的壁裝置，該裝置在所述管道內(nèi)部縱向延伸并且將管道內(nèi)部分成多個縱向延伸的通道。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述壁裝置縱向延伸的長度約為所述管道內(nèi)徑的1至1.5倍。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述渦流緩解裝置裝在所述管道內(nèi)，而所述流體流動的偏移元件與所述渦流緩解裝置大致同軸地裝在所述管道內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述用來測定被穩(wěn)定和調(diào)節(jié)后的流體的特性的裝置包括流體采樣裝置。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述用來測定被穩(wěn)定和調(diào)節(jié)后的流體的特性的裝置包括流體流量計。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述流體流量計包括一同軸地裝在所述管道內(nèi)的響應(yīng)流體流動的轉(zhuǎn)子。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述用來測定被穩(wěn)定和調(diào)節(jié)后的流體的特性的裝置設(shè)置在所述流體流動的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)裝置的下游，其間隔的距離不大于所述管道內(nèi)徑的10倍。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述用來測定被穩(wěn)定和調(diào)節(jié)后的流體的特性的裝置和所述流體流動的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)的裝置之間的間隔約為所述管道內(nèi)徑的1至3倍。
12.一種在所述管道內(nèi)的一定位置上，即在對流體進(jìn)行測量的位置上，調(diào)節(jié)和穩(wěn)定流體流動的方法，它包括以下步驟在所述位置的上游的管道中插入一尺寸小于管道的流體流動的偏移元件，該偏移元件由兩個在它們大端處連在一起的錐體組成，并且同軸地安裝在基本垂直于流體流動的方向，所述錐體的外周面向內(nèi)對稱地離開所述管道的內(nèi)壁，以及偏轉(zhuǎn)所述流體，使流過管道的流體流經(jīng)所述錐體外周面和管道內(nèi)壁所構(gòu)成的環(huán)形區(qū)域，以使流經(jīng)所述管道的流體的速度分布面在一定的流速范圍內(nèi)基本線性化，并且在所述位置上提供了一大致恒定的、與管道同軸的且具有大的平均流動直徑的流動斷面或分布面。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，它還包括在管道內(nèi)所述位置的上游插入流體流動的偏移元件的步驟，該偏移元件離開所述位置的距離不超過管道內(nèi)徑的10倍。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，它還包括在管道內(nèi)所述位置的上游插入流體流動的偏移元件的步驟，該偏移元件離開所述位置的距離約為管道內(nèi)徑的1至3倍。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，它還包括在管道內(nèi)靠近流動偏移元件的地方插入渦流緩解裝置的步驟。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，它還包括在管道內(nèi)流體偏移元件的上游和下游都插入渦流緩解裝置的步驟。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，它還包括在所述位置上測量流經(jīng)管道的流體流量的步驟。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，它包括在管道內(nèi)的預(yù)定位置上測量壓力差的步驟，并且通過流體的流量和壓力差來獲得流過管道的質(zhì)量流量。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，它包括在流體流動的偏移元件的上下游之間測量壓力差的步驟。
20.一種測量流經(jīng)一管道的流體質(zhì)量流量的方法，它包括如下步驟在管道中插入一尺寸小于管道直徑的流體流動的偏移元件，該偏移元件由兩個在它們的大端處連接在一起的錐體組成，并且同軸地安裝在基本垂直于流體流動的方向，所述錐體的外周面向內(nèi)對稱地離開所述管道內(nèi)壁。使流過管道的流體流經(jīng)所述錐體外周面和管道內(nèi)壁所構(gòu)成的環(huán)形區(qū)域，以使流經(jīng)所述管道的流體的速度分布面在一定的流速范圍內(nèi)基本線性化，測量所述偏移元件上下游的壓力差，在管道內(nèi)偏移元件的下游插入一流量計，該插入位置處流體的速度分布面線性化而且穩(wěn)定，用流量計測量流經(jīng)管道的流體的流速，以及，通過所測得的壓力差和流速來測定通過管道的流體的質(zhì)量流量。
21.一種在管道內(nèi)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)流體流動的方法，該方法包括如下步驟在管道內(nèi)插入一流體流動的整流裝置，用以緩解流經(jīng)管道內(nèi)的流體流動中的渦流，在管道內(nèi)緊靠流體流動的整流裝置的下游插入一尺寸小于管道直徑的流體流動的偏移元件，該偏移元件由兩個在它們大端處連接在一起的錐體組成，并且同軸地安裝在基本垂直于流體流動的方向，所述錐體的外周面向內(nèi)對稱地離開所述管道的內(nèi)壁，以及使流過管道的流體流經(jīng)整流裝置，以緩解流體流動中的渦流，接著偏轉(zhuǎn)液流，使流體通過所述錐體外周面和管道內(nèi)壁所構(gòu)成的環(huán)形區(qū)域，以使流經(jīng)管道的流體的速度分布面在一定的流速范圍內(nèi)基本線性化，并且在偏移元件的下游位置上提供了一大致恒定的、與管道共軸的而且具有較大的平均流動直徑的流動分布面。
22.液流的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)裝置包括如下的組合一在一給定方向上傳送流體的管道，在所述管道中，在流體流動的方向上依次為用來緩解流體流過管道時所產(chǎn)生的渦流現(xiàn)象的第一整流裝置，一尺寸小于管道直徑的流體流動偏移元件，該偏移元件由兩個在它們大端連接在一起的錐體組成，并且同軸地安裝在基本垂直于流體流動的方向，所述錐體的外周面向內(nèi)對稱地離開所述管道內(nèi)壁，所述偏移元件使流體偏轉(zhuǎn)，并使之流經(jīng)所述錐體外周面和管道內(nèi)壁所構(gòu)成的區(qū)域，該偏移元件能有效地使流速流經(jīng)所述管道的流體的速度分布面在一定的流速范圍內(nèi)基本線性化，以及第二流動整流裝置，所述第一和第二流動整流裝置將所述偏移元件同軸地安裝在所述管道內(nèi)。
全文摘要
一種測量管道10內(nèi)流體流動情況的裝置和方法，它是在一流體測量裝置的上游插入流體整流和偏移裝置以穩(wěn)定、均勻以及調(diào)節(jié)流體的流動。流動整流和流體偏移裝置30在流體流動的方向上依次包括一第一緩解渦流以及整流的裝置36、以及一同軸地安裝在管道內(nèi)的由兩個在它們的大端處連接在一起的錐體(34a，34b)構(gòu)成的偏移元件34、以及一第二整流裝置。
文檔編號G01F1/11GK1129474SQ94193137
公開日1996年8月21日 申請日期1994年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月25日
發(fā)明者弗洛依德·麥考爾 申請人:凱特馬股份有限公司