(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス装置に結合可能であって、第１および第２の差圧開口を含む装置ベースと、
前記装置ベースに結合され、前記第１および第２の差圧開口に連通される第１および第２の差圧通路と、
パイプ結合部間に結合可能な流量差プレートとを具備し、
前記流量差プレートが、
流量障害部を支持する流量導管であって、前記流量障害部で二つの側に分離される流量導管と、
前記流量障害部の第１の側で前記流量導管に開口し、前記第１の圧力通路を通る第１の差圧開口に流体的に連通する第１の圧力タップと、
前記流量障害部の反対側で前記流量導管に開口し、前記第２の圧力通路を通る第２の差圧開口に流体的に連通する第２の圧力タップとを含み、
前記流量導管が前記流量障害部と第１および第２の圧力タップとの間で継ぎ目無しであり、かつ前記装置ベースが多岐管を含むプロセス流量計装置。
【請求項２】
前記装置ベースがベースフランジを含む請求項１記載のプロセス流量計装置。
【請求項３】
前記装置ベースに結合される送信機を含む請求項１記載のプロセス流量計装置。
【請求項４】
前記装置ベースに結合される圧力センサを含む請求項１記載のプロセス流量計装置。
【請求項５】
前記第１および第２の差圧通路は相対的に直線状である請求項１記載のプロセス流量計装置。
【請求項６】
少なくとも二つのチャネルを有する柄であって、前記チャネルが、差圧開口および圧力タップを連通する第１および第２の差圧通路を形成するために、柄を通って延びる請求項１記載のプロセス流量計装置。
【請求項７】
前記流量障害部および柄が単一ユニットで形成される請求項６記載のプロセス流量計装置。
【請求項８】
前記流量障害部が、絞りオリフィスを有するオリフォス板および絞りノズル開口を有するノズル板を含むグループから選択される請求項１記載のプロセス流量計装置。
【請求項９】
前記第１および第２の差圧通路は流体的に互いに別々であり、かつ前記流量障害部の縁部分が前記流量障害部のベース部分に対して取り外し自在に結合できる請求項１記載のプロセス流量計装置。
【請求項１０】
前記第１および第２の圧力タップが環状圧力チャネルを含む請求項１記載のプロセス流量計装置。
【請求項１１】
前記差圧タップが環状圧力チャネルに連通する環状開口を含む請求項１０記載のプロセス流量計装置。
【請求項１２】
前記差圧タップが、同心円をなして配置され前記環状圧力チャネルに連通された複数の開口を含む請求項１０記載のプロセス流量計装置。
【請求項１３】
前記流量差プレートが外側ブロックおよび内側リングを含み、前記外側ブロックが該外側ブロックの中心開口内へ延びる前記流量障害部を含み、前記リングが流量導管を形成するため前記外側ブロックの中心開口内に挿入できるように寸法設定された請求項１記載のプロセス流量計装置。
【請求項１４】
前記流量差プレートが、パイプフランジ間に結合するための、フランジ無し封止面を含む請求項１記載のプロセス流量計装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明はプロセスの測定および制御産業に関する。測定および制御産業では、スラリー、液体、蒸気、気体、化学製品、パルプ、石油、薬品、食品およびその他の食品プロセスプラント等の流体に関するプロセス変数を遠隔で監視するためプロセス変数送信機を使用する。プロセス変数は、圧力、温度、流量、レベル、濁り、密度、濃度、化学成分およびその他の特性を含む。
【０００２】
図１は差圧および流量等のプロセス変数を測定する従来技術に係るプロセス流量計装置５０の分解組立図である。図１において、流量プレート５２は流体通路中でフランジ５４，５６間に固定され、パイプ５８内を通過する流体の流速を測定するため、絞り部（constriction）を横切る差圧を生じさせる。流量絞り部を横切る差圧は圧力タップ６０，６２において測定される。図１，図２に示すように、圧力タップ６０，６２はパイプフランジ５４，５６間に固定されている流量プレート５２から分離されているので、継ぎ目が圧力タップ６０，６２を流量プレート５２から分離している。パイプ５８は高圧のプロセス流体を搬送する。この圧力はパイプ内の絞りおよび静圧に応答して現れる差圧の組み合わせであり、１０００ｐｓｉもしくはそれ以上でありうる。前記高圧は流量プレート５２と圧力タップ６０，６２間の継ぎ目から流体および圧力のリークを起こさせる。フローパイプの振動やその他の動きは流量プレート５２および圧力タップ６０，６２間の結合を緩めさせ、継ぎ目における流体や圧力のリークの一因となる。
【０００３】
装置５０内においては、流量絞り部を横切る差圧、パイプ径および絞り部の輪郭に基づいて流速が計算される。継ぎ目での圧力損失やリークは流量絞り部を横切る測定差圧を変化させ、圧力損失または変化は流速に帰するものではない。継ぎ目における非属性の圧力損失は流量計算の精度を落とす。また、装置５０は、すべての結合部を接続したり、この結合部のリーク検査を実行する必要があるために多大な設置時間を要する。さらに、装置５０のメンテナンスが必要とされるときは、非所望の時間ロスを増大させる分解や再組み立てのための多大な時間が常に必要とされる。したがって、精度を高め、現場据え付時間、時間ロスおよび費用を低減するプロセス流体流量測定装置が望まれる。
【０００４】
発明の概要
本発明の実施例は、第１および第２の圧力タップと流量障害部との間における非属性圧力損失を低減させるため、第１および第２の圧力タップと流量障害部との間に継ぎ目無しインタフェースを備えた流量プレートに関する。低減された非属性圧力損失は測定精度は向上させ、継ぎ目無しインタフェースは現場据え付時間を低減させる。
【０００５】
図面の簡単な説明
図１は、パイプフランジ間に挿入された流量プレートを有する従来技術の分解斜視図である。
図２は、図１の２−２線に沿った断面図である。
図３は、本発明のプロセス流量計装置の実施例を示す情況図である。
図４は、本発明のプロセス流量計装置の構成図である。
図５は、フランジ間のフローパイプ内に組み込まれたプロセス流量計装置の実施例に係る断面図である。
図６は、図５の部分６の詳細図である。
図７は、フランジ間のフローパイプ内に組み込まれたプロセス流量計装置の変形例に係る断面図である。
図８は、取り外しできる縁部分を有するパイプフランジ間に組み込まれたプロセス流量計装置の変形例に係る断面図である。
図９は、図８の部分９の詳細図である。
図１０は、流量プレートの導管を形成するリングの分解図を付けたパイプフランジ間に組み込まれたプロセス流量計装置の変形例に係る断面図である。
図１１は、図１０の流量プレートの部分１１の斜視図である。
図１２は、流量プレートの導管を形成するリングの変形例に係る分解図を付けたパイプフランジ間に組み込まれたプロセス流量計装置の実施例に係る断面図である。
図１３は、図１２の流量プレートの部分１３の斜視図である。
【０００６】
詳細な説明
図３，図４は、装置ベース１０２と、第１および第２の差圧通路１０４，１０６と、流量差プレート１０８とを含む、本発明のプロセス流量計装置１００の一実施例の情況図である。流量差プレート１０８は流量導管１１０を含む。流量導管１１０は流量障害部１１２並びに該流量導管１１０に開口する第１および第２の圧力タップ１１４，１１６を支持する（図４参照）。
【０００７】
図４に示されているように、装置ベース１０２はプロセス装置１２０を支持する。図３〜図５および図７において、プロセス装置１２０は差圧を分離する圧力センサモジュール１２２と、プロセスデータをコンピュータつまり読み取り装置１２６（図３）に送信する送信機１２４とを含む。送信機１２４またはその他の適当なあらゆる読み出し装置は、プロセス変数を感知でき、そして、その関連出力をプロセスループを介して制御室つまりコンピュータ１２６に供給し、こうして、プロセスが監視および制御されることができる。コンピュータ１２６は遠隔にあっても近接一体化されていてもよい。プロセスループは２線４−２０ｍＡプロセス制御ループであることができる。このループは、例えばテキサス州オースチン（Ausutin）７８７５９−６４５０のＨＡＲＴ（登録商標）通信財団で表されているＨＡＲＴ「ハイウェイ・アドレッサブル・リモート・トランスデューサ：Highway Addressable Remote Transducer（登録商標）」デジタルプロトコルのようなプロセス産業の標準プロトコルに従って２線ループ上に重畳されるデジタル信号を有してもよい。ローカルプロセス制御装置は、例えば、ミネソタ州エデン  プレイリー（Eden Prairie）のフィッシャ−ローズマウント・システムズ社（Fisher-Rosemount Systems, Inc.）の「フィールドバス・テクニカル・オーバビュー（Fieldbus Technical Overvie）」に記述されているようなフィールドバス・インタフェースおよびネットワークシステムを介してプロセス制御に結合される。プロセス送信機１２４もまた本質的安全要件を満足するように形成できる。
【０００８】
装置ベース１０２は図４に示すような第１および第２の差圧開口１３０，１３２を有する。装置ベース１０２は差圧通路１０４，１０６に対する流体結合のためプロセス装置１２０を支持する。図５に、多岐管１３４を含む装置ベース１０２の実施例を示す。本発明の実施例には必須ではないが、多岐管１３４は較正やメンテナンスの便宜を提供する。多岐管１３４はメンテナンスの間、多岐管を通過する流れを選択的に遮断したり通過させたりするバルブポート１３６を含む。圧力通路１０４，１０６は多岐管のチャネルと流体的に連通している。三つのバルブポートが示されているが、いかなる適当な数のバルブポート１３６を使うこともできる。図７において、装置ベース１０２は、図形的に表したベースフランジ１３８を含み、フランジは該フランジ１３８内を通って圧力通路１０４，１０６に開口する圧力チャネル１４０，１４２を備える。
【０００９】
圧力通路１０４，１０６は、装置ベース１０２の圧力開口１３０，１３２を圧力タップ１１４，１１６へ流体的に結合する。図５および図７において、圧力通路１０４，１０６は頑強な柄（stem）１５０内の同軸チャネル１４６，１４８によって形成される。柄１５０を通って形成されるチャネル１４６，１４８は、清掃のための棒を通路に差込めるように直線状である。代替設計として、通路１０４，１０６を形成するため管を使うことができるし、応用は図５および図７に示した頑強な柄１５０に限定されない。柄１５０は図３に示したように装置ベース１０２にボルト止めしてもよいし、他の締結具で結合してもよい。
【００１０】
図５において、多岐管１３４は柄１５０に常置的に結合して、柄１５０および多岐管１３４間の常置インタフェースとすることができる。常置インタフェースは組立・分解による柄１５０および多岐管１３４界面のリークを低減する。
【００１１】
流量差プレートをパイプ部５８−１，５８−２間に結合することができる。図５および図７において、封止ガスケット１５２は流量プレート１０８とフランジ５４，５６との封止面に接している。流量導管１１０は流量導管を二つの側に分離する流量障害部１１２を支持する。流量導管１１０は流量障害部１１２と第１および第２の圧力タップ１１４，１１６との間で継ぎ目が無く、流量障害部１１２と第１および第２の圧力タップ１１４，１１６との間に継ぎ目無しインタフェース１５４を提供している（図４参照）。したがって、本発明の背景で記述した従来技術に係る、圧力タップから流量プレートを分離している継ぎ目は削除される。流量障害部１１２と圧力タップ１１４，１１６との間の継ぎ目を削除することで、この継ぎ目において流量測定精度を低下させる前記非属性圧力損失は制限される。また、このような構成はリーク発生および関連する好ましくないとらえどころのない放出の可能性を低減する。さらに、継ぎ目の削除により、現場で発生し、検査される必要があるシールはほとんどないので、現場据え付時間やコストが低減される。
【００１２】
図５および図７において、流量プレート１０８は柄１５０と一体で形成され、単一組立体ユニットを構成する。この単一組立体ユニットは、圧力タップ１１４，１１６と圧力開口１３０，１３２との間で結合部を減少し、非所望の圧力損失を低減する。
【００１３】
流量障害部１１２は図５に示すような流量絞りオリフィス１５８を有するオリフィス板１５６であることができる。図５には円錐状縁の同心オリフィス板１５６を示したが、他のオリフィス板を使用することができる。流量障害部１１２は図７に示したように絞りノズル開口１６２を有するノズル板１６０であることができる。種々のオリフィス板およびノズル板の詳細な説明が、チルトン出版社（Chilton Book Company）（１９９５年）発行、リプターク（Liptak）、ベトー（Beto）著、装置工学者ハンドブック（Insturment Engineer's Handbook）：プロセス測定および解析（Process Measurement and Analysis ）第３版、およびマグローヒル社（McGraw-Hill Inc.）（１９９６年）発行、ミラー（Miller）、リチャード（Richard）著、流体測定工学ハンドブック（Flow Measurement Engineering Handbook）、第３版に記載されている。
【００１４】
図８，図９には、ベース部分１６４および流量絞り通路１６８を含む取り外し可能な縁部分１６６を備えた流量障害部１１２が示されている。ベース部分１６４は流量プレート１０８と一体であり、図示のとおり、縁部分１６６は取り外し可能にベース部分１６４に結合される。縁部分１６６が摩耗した場合は、流量プレート１０８を継続して使用するため、新しい縁部分１６６が装着され、流量プレート１０８の有益な運転寿命が延長される。図８，図９に示された実施例において、縁部分１６６の外側にはねじ１７０が施され、ベース部分１６４上の内側ねじ１７２と係合する。この挿入物の落下・抜け落ちを防止するため、流量プレート１０８を固定して封止する構造（図示せず）が設けられるのが望ましい。ベース部分１６４と縁部分１６６とを取り外し可能に結合するための協動ねじ構成を示したが、例えば、止めねじやボルト等、代替の結合方法を使用することができる。
【００１５】
差圧タップ１１４，１１６は流量導管１１０と流体的に連通される。図４のように、第１の圧力タップ１１４は流量障害部１１２の第１の側で流量導管１１０に開口し、第１の差圧通路１０４を通る第１の差圧開口１３０とつながる。第２の圧力タップ１１６は流量障害部１１２の反対側で流量導管１１０に開口し、第２の差圧通路１０６を通る第２の差圧開口１３２とつながる。
【００１６】
図５，６，７および図８において、圧力タップ１１４，１１６は流量障害部１１２の両側で流量導管１１０内の孔として形成される。図１０〜図１３において、圧力タップ１１４，１１６は流量導管１１０の境界線のあたりまで延びて、流量障害部１１２の両側で流量導管１１０と流体的に連通される環状圧力チャネル１７４，１７６と、差圧通路１０４，１０６とを含み、流量障害部１１２の上流および下流の平均圧力測定値を提供する。
【００１７】
図１０，図１１において、環状開口１７８，１８０は流量障害部１１２の両側で導管１１０の境界線あたりまで延びている。開口１７８，１８０は流量導管１１０を環状圧力チャネル１７４，１７６にそれぞれ流体的に結合する。図１２および図１３において、複数の開口１８２が流量障害部１１２の両側で導管１１０の境界線の周りに間隔をおいて設けられる。開口１８２は圧力測定のため流量導管１１０および環状圧力チャネル１７４，１７６を流体的に結合する。開口１８２は孔、長孔、および半円を含む適当ないかなる形状であってもよい。
【００１８】
図５〜図７において、流量プレート１０８は単一構造で形成される。図１０〜図１３において、流量プレート１０８は外側ブロック１８４および内側リング１８６，１８８から構成される。外側ブロック１８４は外側ブロック１８４の中央開口内へ延びる流量障害部１１２を含む。リング１８６，１８８は導管壁１１０を形成するため、流量障害部１１２の両側で外側ブロック１８４の中央開口へ挿入されるのに適した寸法に設定される。リング１８６，１８８の内径は各種パイプの内径に合う流量プレート１０８の寸法設定に応じて変化させられる。一実施例においては、リング１８６，１８８は外側ブロック１８４に溶接され、導管壁１１０に対して相対的に耐流体の結合部を提供しているが、その他の結合部を使用することもできる。
【００１９】
図１０，図１１において、リング１８６−１，１８８−１の縁は、流量障害部１１２から離れているが流量導管１１０の境界線あたりまで延びる環状開口１７８，１８０を形成し、導管１１０を圧力チャネル１７４，１７６に対して流体的に結合する。図１２および図１３において、リング１８６−２，１８８−２はリング１８６−２、１８８−２の周辺まで延びて導管１１０と環状圧力チャネル１７４，１７６を流体的に結合する開口１８２を含む。
【００２０】
流量プレート１０８はプロセスの測定および制御のため流量通路内に挿入される。パイプ５４を通る流体は流量障害部１１２を通ると差圧を発生する。流量障害部１１２を通る差圧は、第１および第２の圧力タップ１１４，１１６を通る差圧を測定してコンピュータ１２６に測定データを送信するため、流量障害部１１２の両側の第１および第２の圧力タップ１１４，１１６によってプロセス装置１２０に搬送される。流量障害部１１２を支持する流量プレート１０８の流量導管１１０は継ぎ目無しである。そして、流量導管１１０に含まれる圧力タップ１１４，１１６は、圧力タップ１１４，１１６および流量障害部１１２間に、上述の圧力測定のための継ぎ目無しインタフェースを提供する。
【００２１】
本発明を好ましい実施例を参照しつつ説明したが、当業者は本発明の精神および範囲を逸脱しないで外形および細部の変形が可能であることを認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  パイプフランジ間に挿入された流量プレートを有する従来技術の分解斜視図である。
【図２】  図１の２−２線に沿った断面図である。
【図３】  本発明のプロセス流量計装置の実施例を示す情況図である。
【図４】  本発明のプロセス流量計装置の構成図である。
【図５】  フランジ間のフローパイプ内に組み込まれたプロセス流量計装置の実施例に係る断面図である。
【図７】  フランジ間のフローパイプ内に組み込まれたプロセス流量計装置の変形例に係る断面図である。
【図８】  取り外しできる縁部分を有するパイプフランジ間に組み込まれたプロセス流量計装置の変形例に係る断面図である。
【図１０】  流量プレートの導管を形成するリングの分解図を付けたパイプフランジ間に組み込まれたプロセス流量計装置の変形例に係る断面図である。
【図１２】  流量プレートの導管を形成するリングの変形例に係る分解図を付けたパイプフランジ間に組み込まれたプロセス流量計装置の実施例に係る断面図である。
【符号の説明】
５４、５６……フランジ、５８−１、５８−２……パイプ部、１０２……装置ベース、１０４、１０６……差圧通路、１１０……流量導管、１１２……流量障害部、１１４、１１６……圧力タップ、１２０……プロセス装置、１２２……センサモジュール、１２４……送信機、１３４……多岐管、１３６……バルブポート、１４６、１４８……チャネル、１５０……柄、１５２……封止ガスケット、１５６……オリフィス板、１５８……流量絞りオリフィス、
【図１】
0003654863.tif 000002
【図２】
0003654863.tif 000003
【図３】
0003654863.tif 000004
【図４】
0003654863.tif 000005
【図５】
0003654863.tif 000006
【図６】
0003654863.tif 000007
【図７】
0003654863.tif 000008
【図８】
0003654863.tif 000009
【図９】
0003654863.tif 000010
【図１０】
0003654863.tif 000011
【図１１】
0003654863.tif 000012
【図１２】
0003654863.tif 000013
【図１３】
0003654863.tif 000014