(57)【要約】      （修正有）【課題】高温、高圧など厳しい環境下で使用できるオリフィス板アセンブリ。【解決手段】オリフィス板アセンブリ１００は、円周支持リングを有する単一ピース本体からなる。円周支持リングの第１面は、第１プロセス配管１２６の第１フランジ１２２へ密封的に連結される。円周支持リングの第２面は、第２プロセス配管１２６の第２フランジ１２２へ密封的に連結される。流れ板領域は、第１配管と第２配管との間に配置され且つ第１及び第２側面を有する。流れ板領域は、円周支持リングと同心的に配置される。流れ板領域内の少なくとも１つの流れオリフィスは、第１と第２との配管との間に制限された流体通路を提供する。第１圧力タップ１０８は、プロセス変数送信器１２４を流れ板領域の第１側面の近傍のプロセス流体と流体的に連結される。第２圧力タップ１１０は、プロセス変数送信器１２４を流れ板領域の第２側面の近傍のプロセス流体と流体的に連結される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス流体の流量を計測するためのプロセス変数送信器と共に用いるためのオリフィス板アセンブリであって、オリフィス板は、
第１プロセス配管の第１フランジへ密封的に連結されるように構成された第１面及び第２プロセス配管の第２フランジへ密封的に連結されるように構成された第２面を有する円周支持リングを含む単一ピース本体、
第１及び第２側面を有する第１配管と第２配管との間に、且つ円周支持リングと同心的に配置された流れ板領域、
第１配管と第２配管との間に制限された流体通路を提供するように構成された流れ板領域内の少なくとも１つの流れオリフィス、
プロセス変数送信器を流れ板領域の第１側面の近傍のプロセス流体と流体的に連結されるように構成された第１圧力タップ、及び
プロセス変数送信器を流れ板領域の第２側面の近傍のプロセス流体と流体的に連結されるように構成された第２圧力タップ、
を含む、
上記オリフィス板アセンブリ。
【請求項２】
第１及び第２圧力タップのそれぞれへ連結された第１及び第２インパルス配管を含む、請求項１に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項３】
第１及び第２インパルス配管は、プロセス変数送信器の入口へ連結される、請求項２に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項４】
インパルス配管をプロセス変数送信器へ連結するためのマニホールドを含む、請求項３に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項５】
第１及び第２圧力タップは、互いに半径方向にオフセットされている、請求項１に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項６】
第１及び第２圧力タップの半径方向オフセットは９０°を含む、請求項５に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項７】
オリフィス板は、調整オリフィス板を含む、請求項１に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項８】
調整オリフィス板は、それを貫通して形成された複数の開口部を有している平らな円形区画を含む、請求項７に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項９】
円周支持リングは、それぞれの第１及び第２プロセス配管の第１及び第２フランジに円周支持リングを固定するためにそこを貫くボルトを受け取るように構成された複数の取り付け用穴を含む、請求項１に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項１０】
第１及び第２圧力タップへ流体的に連結され且つそれらの間の差圧を計測するように構成された圧力送信器を含む、請求項１に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項１１】
円周支持リング及び流れ板領域は、単一ピースとして機械加工される、請求項１に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項１２】
円周支持リング及び流れ板領域は、３Ｄ印刷技術を用いて製造される、請求項１に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項１３】
第１及び第２フランジの少なくとも１つが溶接された頸部を含む、請求項１に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項１４】
円周支持リング及び一体型オリフィス板は、金属から形成される、請求項１に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項１５】
円周支持リング及び一体型オリフィス板は、プラスチックから形成される、請求項１に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項１６】
オリフィス板領域は、４つの流れオリフィスを含む、請求項１に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項１７】
オリフィス板領域は、円周支持リングの厚さよりも薄い厚さを有する、請求項１に記載のオリフィス板アセンブリ。
【請求項１８】
オリフィス板領域は、円周支持リングの厚さと同じ厚さを有する、請求項１に記載のオリフィス板アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス流体の流れの計測に関する。より具体的には、本発明は、オリフィス板を横切って生成された差圧を計測することによってプロセス流体の流量の計測に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な技術が、プロセス流体の流量の計測について公知である。１つの技術は、プロセス流体の流れの中に制限的要素を挿入することを含む。この要素は差圧を発生し、この差圧は計測することが可能であり且つ流量に関連付けられる。
【０００３】
オリフィス板は、プロセス流体の流れの中に置かれうる制限的要素の一例である。オリフィス板アセンブリは、いくつかの構成要素を含み、且つ差圧を計測するよう構成されているプロセス変数送信器へ流体的に結合されうる。いくつかの応用、例えば原子力の安全及び重大なサービスに関係する応用、は、通常、激しい振動（地震基準）、高温、高圧、又はこれら３つの全ての潜在的可能性に曝されている。そのような環境は、いくつかの従来技術のオリフィス板アセンブリ及び圧力計測構成要素に損傷又は故障を引き起こしうる。
【発明の概要】
【０００４】
単一ピース・オリフィス板アセンブリは、プロセス流体の流れの中に配置されるように構成されたオリフィス板を含む。完全な円周支持リングが提供される。上流側圧力タップは、円周支持リングを貫いて延在し、そして下流側圧力タップは、円周支持リングを貫いて延在する。
【０００５】
プロセス流体の流量を計測するためのプロセス変数送信器と共に用いるためのオリフィス板アセンブリは、円周支持リングを有する単一ピース本体を含む。円周支持リングの第１面は、第１プロセスパイプの第１フランジへ密封的に連結されるように構成されている。円周支持リングの第２面は、第２プロセスパイプの第２フランジへ密封的に連結されるように構成されている。流れ板領域は、第１パイプと第２パイプとの間に配置され且つ、且つ第１及び第２側面を有する。流れ板領域は、円周支持リングと同心的に配置される。流れ板領域内の少なくとも１つの流れオリフィスは、第１と第２のパイプとの間に制限された流体通路を提供する。第１圧力タップは、プロセス変数送信器を流れ板領域の第１側面の近傍のプロセス流体と流体的に連結されるように構成される。第２圧力タップは、プロセス変数送信器を流れ板領域の第２側面の近傍のプロセス流体と流体的に連結されるように構成される。
【０００６】
この発明の概要及び要約は、「発明を実施するための形態」において以下詳細に記載される概念の選択を簡略化された形で紹介するために提供される。発明の概要及び要約は、請求された主題の重要な特徴又は必須の特徴を同定することを意図されておらず、それらが、請求された主題の範囲を決定する助けとして用いられることも意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】１の例示的な実施態様による一体型オリフィス板アセンブリの部分的切り欠きを含む正面図である。
【図２】図１の一体型オリフィス板アセンブリの側面断面図である。
【図３】図１の一体型オリフィス板アセンブリの斜視図である
【図４】図１〜３に示された該オリフィス板アセンブリに連結される圧力送信器の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
一体型／単一ピース・オリフィス板（ウエハ）アセンブリが提供され、それは、どのような溶接物又は付属物も伴わない単一ピースのウエハとして形成され、且つパイプとの容易なセンタリングを提供する。このアセンブリは、如何なる一体型計装バルブも含んでおらず、ユーザが彼ら独自のプラント仕様の計装バルブを提供することを可能にする。設計は、コンパクトオリフィス板構成が、様々な等級のフランジと共に用いられることを可能にし、且つ代替の材料で提供されうる。
【０００９】
１の例示態様において、機械加工された厳しいサービス用のコンパクトオリフィスメータが、２つの工業規格のフランジを有する複数のパイプの間に挿入されるように設計される。一体型オリフィス板を有するウエハは、単一ピース又は棒から機械加工され、且つ接合するフランジの外径（ＯＤ：outer diameter）に一致し、且つボルト締めがウエハによって捕捉され（且つ保護される）ことを可能にするボルト穴を含んでいる。一体型ねじ切りタップ又は差し込み溶接タップは、ウエハの厚さを減らし且つ流体サービスによってタップの適切な配向を可能にするように、コーナタップ設計を採用し、９０度の間隔を離されている。アセンブリ全体は、アセンブリをパイプフランジへ取り付けるために使用されるガスケット、ボルト、又はナット以外の如何なる可動部分、ガスケット、ボルト、埋め込みボルト、又はナットも必要としない。一体型遠隔接続部を有するコンパクトウエハ設計は、本装置が高い圧力／温度で、及び／又は大きな振動環境において使用されることを可能にする。
【００１０】
本装置が材料の単一ピースから作られるので、本装置は、機械加工されうるところの、プラスチック若しくは金属の三次元（３Ｄ）印刷されうるところの、又は別の仕方で製造されうるところの、任意の適切で入手可能な材料から作られうる。
【００１１】
図１、２、及び３は、１例示実施態様による一体型コンパクト調整オリフィス板アセンブリ１００の正面図、側面断面図、及び斜視図を示す。
【００１２】
オリフィス板アセンブリ１００は、単一ピース本体であり、この本体は、オリフィス板領域１０４を支持する反対向きの第１面及び第２面を有する円周支持リング１０２を含む。流れ板１０４はまた、反対向きの第１側面及び第２側面を有し、且つ円周支持リング１０２と同心的に配設される。構成要素１０２及び１０４は、一体的に形成され、そして１の構成においては、別の構成要素として一緒に、溶接又は別に接着もされない。オリフィス板１０４は、４つの半径方向に間隔を取られた開口部（流れオリフィス）１０４Ａを含む調整オリフィス板として図示され、該開口部は、プロセス流体が開口部１０４Ａを通過するときにプロセス流体の流れの乱れを低減するように構成される。円周支持リング１０２は、そこに形成された複数の開口部１０６を含み、それら開口部１０６は、そこを貫通する取り付け用ボルト（図４の１２０）を受け取るように構成される。対向する複数のパイプフランジ（図４の１２２）は、円周支持リング１０２のどちらの側面にも密封的に取り付けられうる。圧力タップ１０８及び１１０は、円周支持リング１０２を貫き且つプロセス流体の流れ内に延在している。タップ１０８は、オリフィス板１０４の下流側に配置され得、そしてタップ１１０は、該板１０４の上流側に配置されうる。
【００１３】
圧力タップ１０８及び１１０は、円周支持リング１０２の厚さを減らすために半径方向にオフセットされうる。タップ１０８、１１０は、流れ板１０４の反対側へ延在している掘削孔１０９、１１１に連結する。１の具体的な構成において、タップ１０８及び１１０は、相互に対して９０度で配設される。コーナタップ又はフランジタップ構成が使用されうる。導管（図４に示される）は、圧力タップ１０８及び１１０に連結され、且つ圧力送信器（図示されていない）を上流圧力及び下流圧力へ流体的に連結するように用いられる。これは、圧力送信器が、プロセス流体の流れに関する差圧を計測することを可能にする。
【００１４】
図４は、圧力送信器１２４を含む１の実施態様による流量計測システム１１８の分解された斜視図である。オリフィス板アセンブリ１００は、プロセス配管１２６の複数のフランジ１２２の間に取り付けられる。フランジ１２２は、オリフィス板アセンブリ１００の穴１０６と整列するボルト穴１２８を含み、且つそこを通してボルト１２０を受け取るように構成されている。ボルト１２０は、ナット１３０で固定される。
【００１５】
図４に示されたように、インパルス配管１３４及び１３６は、タップ１０８及び１１０内にそれぞれ受け取られる。これら接続は、例えば、ねじ切り又は別の取り付け技術、例えば溶接、を使うことができる。インパルス配管１３４及び１３６は、マニホールド１４０へ連結されている。マニホールド１４０は、いくつかのバルブを含むように図示されており、そして差圧をタップ１０８、１１０から圧力送信器１２４の圧力入力（図示されていない）へ流体的に連結するように用いられる。差圧センサ１５０が、圧力送信器１２４内で支持され、且つ印加された差圧に応答する。差圧センサ１５０は、個々の差圧センサであってもよく、又はオリフィス板アセンブリ１００の両側の上流及び下流の圧力を感知するように設計された２つの独立の静的圧力送信器として構成されてもよい。送信器１２４の送信器回路１５２は、圧力センサ１５０へ電気的に接続され、且つ差圧に関する出力を提供するように構成される。この差圧は、オリフィス板アセンブリ１００を通過するプロセス流体の流量の表示である。
【００１６】
図４に示されるように、オリフィス板１０４は、一般にプロセス配管１２６の開口部１１６と整列されている。円周支持リング１０２の反対側の側面は、ボルト１２０によって加えられた力によってフランジ１２２の面に対して密封する。この構成において、プロセス配管１２６からのプロセス流体の流れは、オリフィス板１０４の開口部１０４Ａを通過するように強制される。送信器回路は、従来技術として知られた２線式プロセス制御ループへ出力を提供できる。例えば２線式プロセス制御ループは、機器へ電力を供給することはもちろん情報を伝達するのに用いられうる。通信は、アナログ形式、例えば４〜２０ｍＡの電流レベル、でありえ、又は代替的又は追加的にデジタル信号を含んでもよい。また無線通信技術、例えばIEC 62591に従うWirelessHART（登録商標）通信プロトコルに基づく、又は別の技術を用いる、が採用されうる。送信器１２４は、そのような無線通信のための任意選択的なアンテナ１６０を含むものとして図示されている。
【００１７】
ここで検討された構成は、厳しい環境、例えば振動、高温及び／又は高圧を感じる環境における応用によく適するところの単一ピースの設計を提供する。１つの具体的な用途は、原子力の実施に関する安全性についてである。単一ピース設計は、高温用途で問題がある膨張及び収縮の問題を緩和する。様々なサイズの一体型オリフィス板が、様々なラインサイズで使用されるために提供されうる。４つの開口部を含む調整オリフィス板が示されているが、任意のオリフィス板が実装可能である。オリフィス板アセンブリは、成形技術を用いて、又は材料、例えば金属又はプラスチック、の単一ピースから機械加工で製造されうる。１つの例示材料がステンレス鋼である。別の構成において、オリフィス板アセンブリは、追加の技術を用いて、例えば３Ｄ印刷技術を用いて、製造される。
【００１８】
本発明は、好ましい実施態様を参照して記載されてきたが、当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細において変更がなされうることを認識するであろう。単一ピースのオリフィス板アセンブリは、プラスチック又は金属を包含する何らかの適切な材料から製造されうる。使用されうる１つの典型的な金属は、ステンレス鋼である。圧力タップは、標準化された接続、例えばＮＰＴ（National Pipe Thread：アメリカ国家標準パイプねじ規格）接続、によることができる。円周支持リングの直径は、パイプフランジの直径に合致するように選択されることができ、流れ板の領域とパイプのオリフィスとの容易な位置合わせを可能にする。この配置は、圧力送信器のオリフィス板アセンブリに対する離れた位置での取り付けを容易にし、そしてインパルス配管を用いて圧力タップに接続される。２つの圧力タップだけが図示されているが、如何なる数の圧力タップが採用されてもよい。オリフィス板領域の厚さは、周囲支持リングの厚さと同じでもよく、より厚く、又はより薄くてもよい。オリフィス板領域は、平板として図示されているが別の構成が用いられてもよい。本明細書で用いられたように一体型及び単一ピースという用語は、オリフィス板が個々のピースを一緒に取り付けることではなく単一の材料ピースから形成される構成を指す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年3月18日(2019.3.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス流体が流れる第１プロセス配管の第１フランジと第２プロセス配管の第２フランジとの間に挿入され、上流側のプロセス流体と下流側のプロセス流体との間に差圧を発生させる少なくとも一つの制限的な開口部を含むオリフィス板を支持するために、前記オリフィス板と同心的に形成された円周支持リングであって、
接合する前記各フランジの外径と一致する外径を有し、
前記第１フランジと前記第２フランジの各ボルト穴と整列して取り付け用ボルトを受けるように形成された複数の取り付け穴、
前記オリフィス板の上流側の前記プロセス流体を離れた位置に取り付けられた差圧センサに流体的に連結するため、前記円周支持リングを前記プロセス流体の上流側の流れ内まで貫いて延在する第１掘削孔、及び、
前記オリフィス板の下流側の前記プロセス流体を離れた位置に取り付けられた差圧センサに流体的に連結するため、前記円周支持リングを前記プロセス流体の下流側の流れ内まで貫いて延在する第２掘削孔、
を少なくとも含む、
前記円周支持リング。
【請求項２】
前記第１掘削孔、前記第２掘削孔は、それぞれ第１及び第２インパルス配管で前記外部の差圧センサと連結される、請求項１に記載の円周支持リング。
【請求項３】
前記第１及び第２インパルス配管を前記円周支持リングへ連結するための一体型ねじ切りタップを含む、請求項２に記載の円周支持リング。
【請求項４】
前記第１及び第２インパルス配管を前記円周支持リングへ連結するための差し込み溶接タップを含む、請求項２に記載の円周支持リング。
【請求項５】
前記各インパルス配管を前記差圧センサへ連結するためのマニホールドを含む、請求項２に記載の円周支持リング。
【請求項６】
前記第１掘削孔及び前記第２掘削孔の半径方向の向きは、互いにオフセットされている、請求項１に記載の円周支持リング。
【請求項７】
前記第１掘削孔及び前記第２掘削孔の前記半径方向のオフセットは９０°を含む、請求項６に記載の円周支持リング。
【請求項８】
前記オリフィス板は、調整オリフィス板を含む、請求項１に記載の円周支持リング。
【請求項９】
前記調整オリフィス板は、それを貫通して形成された複数の前記開口部を有している平らな円形区画を含む、請求項８に記載の円周支持リング。
【請求項１０】
前記オリフィス板を含む前記円周支持リングは、単一ピースとして機械加工される、請求項１に記載の円周支持リング。
【請求項１１】
前記オリフィス板を含む前記円周支持リングは、３Ｄ印刷技術を用いて製造される、請求項１に記載の円周支持リング。
【請求項１２】
前記オリフィス板を含む前記円周支持リングは、金属から形成される、請求項１に記載の円周支持リング。
【請求項１３】
前記オリフィス板を含む前記円周支持リングは、プラスチックから形成される、請求項１に記載の円周支持リング。
【請求項１４】
前記オリフィス板は、４つの前記制限的開口部を含む、請求項１に記載の円周支持リング。
【請求項１５】
前記オリフィス板は、前記円周支持リングの厚さよりも薄い厚さを有する、請求項１に記載の円周支持リング。
【請求項１６】
前記オリフィス板は、前記円周支持リングの厚さと同じ厚さを有する、請求項１に記載の円周支持リング。
【外国語明細書】
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