Устройство для измерения расхода текучей среды (варианты)
DEVICE FOR MEASUREMENT OF FLUID FLOW (VERSIONS)

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Приоритет данной заявки заявляется по дате подачи предварительной заявки на патент США №61/756814 (номер патентного поверенного F-B&G-Х0006//911-19.8-1), поданной 25 января 2013, которая включена в настоящий документ во всей полноте посредством ссылки.
Эта заявка также является частичным продолжением заявки на патент США №13/681628 (номер патентного поверенного F-B&G-X0003//911-19.6-1), поданной 20 ноября 2012, по дате подачи которой заявляется приоритет и которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область изобретения
Настоящее изобретение относится к технологии обеспечения непосредственного измерения расхода, и, более конкретно, настоящее изобретение относится к клапану, выполненному с возможностью обеспечивать такое непосредственное измерение расхода.
2. Краткое описание предшествующего уровня техники
В настоящее время наиболее известные системы, в которых текучая среда, протекающая с постоянной скоростью, нуждается в отдельном постоянном устройстве измерения расхода для проверки расхода системы. Эти дополнительные компоненты системы занимают дополнительное пространство и увеличивают потерю давления в зависимой от давления системе. В зависимости от используемого типа устройства для измерения расхода могут потребоваться значительные количества дополнительной длины трубопровода. Постоянные устройства для измерения расхода в системах с потоком текучей среды также являются объектом нарастания твердого осадка или взвеси.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к новой и уникальной технологии, устройству или функции, обеспечивающим возможность непосредственного измерения расхода текучей среды, которое может быть выполнено с помощью измерительной диафрагмы, которая может временно использоваться в любой системе с помощью независимого от давления регулирования расхода и требующей постоянного потока.
Настоящее изобретение, которое включает временное непосредственное измерение расхода в системе подачи текучей среды и уменьшает общее количество компонентов, необходимых в системе, при использовании совместно с независимым от давления устройством управления потоком, обеспечивает одно местоположение временной потери давления, при определении требований по потери давления всей системой, поскольку изменения в перепаде давления, вызванные использованием поворотной диафрагмы при измерении расхода, компенсируется регулятором перепада давления устройства управления потоком, которое не зависит от давления. Временный характер поворотной измерительной диафрагмы предотвращает накапливание твердого осадка или вещества в устройстве и устраняет необходимость в обслуживании, чтобы очистить или заменить неподвижное устройство с диафрагмой.
Настоящее изобретение содержит измерительную диафрагму, используемую для измерения расхода, которая выполнена с возможностью поворота перпендикулярно по желанию оператора, так что она оказывается на пути или не на пути потока. Оператор может поворачивать диафрагму так, что она оказывается на пути потока, чтобы использовать устройство в качестве кратковременного средства для измерения расхода, для проверки объемного расхода текучей среды через устройство. При использовании совместно с независимым по давлению устройством управление потоком, нижним по потоку от устройства, мгновенное падение давления, возникающее при взаимодействии с измерительной диафрагмой, будет компенсироваться регулятором давления в независимом по давлению устройстве управления потоком, поддерживая постоянный поток текучей среды в системе. Когда измерения расхода завершены, оператор может повернуть измерительную диафрагму, так что она оказывается не на пути потока.
Измерительная диафрагма может быть установлена в устройстве с помощью шарниров вдоль требуемой поворотной оси. Ручка или диск управляет поворотом одного шарнира, который, в свою очередь, управляет положением измерительной диафрагмы. Измерительная диафрагма может иметь фиксированный калиброванный внутренний диаметр. Отводные отверстия для отбора давления могут быть расположены непосредственно выше и ниже по потоку от измерительной диафрагмы, и будут, соответственно, считывать данные и использоваться для определения давления выше и ниже по потоку. Элементы порта в корпусе или кожухе устройства обеспечивают возможность измерения отводного отверстия для отбора давления. Расход может быть определен путем приложения измеренного перепада давления между расположенными выше и ниже по потоку отводными отверстиями, в зависимости от коэффициента расхода калиброванной измерительной диафрагмы, когда она повернута в перпендикулярное потоку положение.
Альтернативный вариант выполнения может включать отдельные сменные диафрагменные вставки, которые обеспечивают возможность измерения различных расходов и условий. Сама диафрагма может быть эксцентрической диаметру пластины, перпендикулярно потоку текучей среды, в соответствии с типом текучей среды, протекающей в системе. Для текучих сред с высокой концентрацией частиц может потребоваться использование эксцентрической диафрагмы. Кроме того, в измерительной диафрагме могут использоваться сегментарные или секторальные диафрагмы.
Измерение расхода может также осуществляться с использованием расходомерного сопла или универсального сопла, вместо неподвижной диафрагмы. Любой тип сопла может привести к тому же самому эффекту. Поток будет аналогично рассчитываться с коэффициентом расхода, изменяющимся в соответствии с конструкцией диафрагмы или сопла. Отводные отверстия для отбора давления могут быть расположены на устройстве в любой ориентации. Когда устройство для измерения расхода включено, использование независящего от давления устройства управления потоком, такого как независящий от давления регулирующий клапан или независящий от давления ограничитель потока, обеспечивает постоянный поток.
В другом варианте выполнения поворотной диафрагмы для обеспечения возможности измерения одного из отводных отверстий для отбора давления, могут использоваться встроенные элементы порта на оси измерительной диафрагмы.
Поворотная диафрагма может использоваться в качестве устройства сама по себе, или она может быть включена в независимый от давления регулирующий клапан или другое устройство управления потоком.
ПРИМЕРЫ КОНКРЕТНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
В соответствии с некоторыми вариантами выполнения, настоящее изобретение может представлять собой устройство, такое как клапан, содержащий корпус или кожух вместе с поворотной измерительной диафрагмой.
Корпус или кожух клапана может быть выполнен с возможностью размещения в трубопроводе, по которому протекает поток текучей среды, или являющийся его частью, а также выполнен с по меньшей мере одним отводным отверстием для отбора давления, расположенным по меньшей мере в одном месте вдоль трубопровода, с обеспечением возможности измерения давления потока текучей среды в трубопроводе. Поворотная измерительная диафрагма с выполненным или образованном в ней отверстием выполнена с возможностью поворота в корпусе или кожухе клапана на поворотной оси, расположенной в месте вдоль трубопровода, отличном от места расположения указанного по меньшей мере одного отводного отверстия для отбора давления, для поворота между первым поворотным положением, обеспечивающим нормальную работу потока текучей среды, и вторым поворотным положением, по существу перпендикулярным потоку текучей среды, для обеспечения непосредственного измерения расхода текучей среды, так что непосредственное измерение расхода текучей среды может быть осуществлено, основываясь, по меньшей мере частично, на сигналах, измеряемых по меньшей мере одним датчиком отводного отверстия для отбора давления, содержащих информацию об измеренном давлении в указанном по меньшей мере одном отводном отверстии для отбора давления, когда измерительная диафрагма находится во втором поворотном положении.
Настоящее изобретение может иметь одну или несколько из следующих дополнительных характеристик: указанное по меньшей мере одно отводное отверстие для отбора давления может содержать верхнее по потоку вдоль трубопровода отводное отверстие для отбора давления, для обеспечения возможности измерения давления потока текучей среды в трубопроводе выше по потоку, и нижнее по потоку вдоль трубопровода отводное отверстие для отбора давления, для обеспечения возможности измерения давления потока текучей среды в трубопроводе ниже по потоку, так что непосредственное измерение расхода текучей среды может быть осуществлено, основываясь, по меньшей мере частично, на сигналах, измеряемых верхним по потоку и нижним по потоку отводными отверстиями для отбора давления, содержащими информацию об измеренном перепаде давлений между верхним по потоку и нижним по потоку отводными отверстиями для отбора давления, в зависимости от коэффициента пропускной способности калиброванного отверстия, когда измерительная диафрагма находится во втором поворотном положении.
Устройство может содержать процессор сигналов или модуль обработки данных, выполненный с возможностью по меньшей мере: получения сигналов от верхнего по потоку и нижнего по потоку датчиков отводного отверстия для отбора давления, и осуществления непосредственного измерения расхода текучей среды, основываясь, по меньшей мере частично, на полученных сигналах.
Поворотная ось измерительной диафрагмы может быть расположена между верхним по потоку и нижним по потоку местах вдоль трубопровода.
Измерительная диафрагма может содержать шток, имеющий встроенное аксиальное отводное отверстие для отбора давления, расположенное вдоль поворотной оси, для обеспечения возможности измерения в одном отводном отверстии для отбора давления.
Измерительная диафрагма может иметь по меньшей мере одно встроенное соответствующее верхнее по потоку или нижнее по потоку отводное отверстие; при этом устройство может содержать шток измерительной диафрагмы, имеющий встроенное аксиальное отводное отверстие для отбора давления, выполненное вдоль поворотной оси, для обеспечения возможности измерения в указанном по меньшей мере одном встроенном соответствующем верхнем по потоку или нижнем по потоку отводном отверстии.
Измерительная диафрагма может быть выполнена в виде кольцеобразной конструкции, толщина которой по существу обеспечивает возможность потоку текучей среды проходить мимо измерительной диафрагмы, когда та повернута в первое поворотное положение, причем кольцо выполнено с возможностью формирования калиброванного отверстия с коэффициентом пропускной способности, обеспечивающим возможность прохождения калиброванной текучей среды через измерительную диафрагму, когда та повернута во второе поворотное положение.
Устройство может содержать исполнительный механизм, содержащий ручку, выполненную с возможностью поворота измерительной диафрагмы между первым и вторым поворотными положениями.
Измерительная диафрагма может быть выполнена в виде отдельных взаимозаменяемых вставок, выполненных с возможностью измерения различных расходов и параметров, или содержать эти вставки.
Измерительная диафрагма имеет форму калиброванной измерительной диафрагмы, которая может быть выполнена с эксцентриситетом относительно диаметра измерительной диафрагмы.
Эксцентриситет калиброванной измерительной диафрагмы может быть основан, по меньшей мере частично, на типе текучей среды, протекающей в трубопроводе, или выполнен в соответствии с ним, в том числе и когда высокая концентрация частиц в текучей среде может потребовать использования эксцентрических отверстий, в том числе сегментарные или секторальные диафрагмы.
Измерительная диафрагма может быть выполнена в виде расходомерного сопла или универсального сопла или содержать одно из них.
Измерительная диафрагма может быть выполнена вместе с встроенным портом на оси измерительной диафрагмы, выполненным с возможностью измерения в по меньшей мере одном верхнем по потоку или нижнем по потоку отводном отверстии.
Для определения перепада давления измерительная диафрагма может содержать элементы, выполненные вместе с соответствующими верхним по потоку или нижним по потоку отводными отверстиями для отбора давления и находящиеся с ними в проточном сообщении.
Измерительная диафрагма может быть выполнена с проходящими через периферическую область каналами для обеспечения возможности протекания потока текучей среды, когда измерительная диафрагма находится в первом поворотном положении, для обеспечения нормального функционирования потока текучей среды.
Устройство может содержать процессор сигналов или модуль обработки данных, выполненный с возможностью по меньшей мере: получения сигналов от верхних по потоку и/или нижних по потоку датчиков отводного отверстия для отбора давления, и осуществления непосредственного измерения расхода текучей среды, основываясь, по меньшей мере частично, на полученных сигналах.
Одним из преимуществ настоящего изобретения является то, что оно обеспечивает конструкцию, которая обеспечивает возможность непосредственного измерения расхода через клапан в любой системе, где протекает текучая среда. Настоящее изобретение, которое включает непосредственное измерение расхода в герметичном корпусе или в шарике запорного клапана, уменьшает общее количество элементов, необходимых в системе, а также обеспечивает одно место потери давления при определении общих требований к потере давления системой, и самозапирание.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В описании представлены следующие чертежи, выполненные не в масштабе:
Фиг. 1 включает Фиг. 1а и 1b, показывающие виды в разрезе клапана, имеющего корпус или кожух, выполненный с возможностью размещения в трубопроводе или представляющий собой его часть, причем Фиг. 1 показывает клапан, установленный относительно нижних верхнего по потоку и нижнего по потоку отводных отверстий для отбора давления в трубопроводе, а также показывает калиброванную измерительную диафрагму, повернутую перпендикулярно (закрытую) направлению потока текучей среды, а Фиг. 1b показывает калиброванную измерительную диафрагму, изображенную на Фиг. 1, повернутую параллельно (открытую) направлению потока текучей среды, в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 2 включает Фиг. 2а и 2b, причем на Фиг. 2а показано схематичное изображение калиброванной измерительной диафрагмы, показанной на Фиг. 1, повернутой перпендикулярно (закрытой) направлению потока текучей среды, а на Фиг. 2b показано схематичное изображение калиброванной измерительной диафрагмы, показанной на Фиг. 1b, повернутой параллельно (открытой) направлению потока текучей среды, в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 3 представляет собой вид в разрезе клапана, имеющего корпус или кожух, выполненный с возможностью размещения в трубопроводе или представляющий собой его часть, вместе с верхним по потоку верхним отводным отверстием для отбора давления, встроенным в ось измерительной диафрагмы, и нижним по потоку нижним отводным отверстием для отбора давления, выполненным в трубопроводе, при этом калиброванная измерительная диафрагма повернута перпендикулярно (закрыта) направлению потока текучей среды, в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 4 представляет собой вид в разрезе клапана, имеющего корпус или кожух, выполненный с возможностью размещения в трубопроводе или представляющий собой его часть, вместе с верхним по потоку верхним отводным отверстием для отбора давления, встроенным в ось измерительной диафрагмы, и нижним по потоку нижним отводным отверстием для отбора давления, выполненным в трубопроводе, при этом универсальное сопло повернуто перпендикулярно (закрыто) направлению потока текучей среды, в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 5 представляет собой вид в разрезе клапана, имеющего корпус или кожух, выполненный с возможностью размещения в трубопроводе или представляющий собой его часть, вместе с верхним по потоку верхним отводным отверстием для отбора давления, встроенным в ось измерительной диафрагмы, и нижним по потоку нижним отводным отверстием для отбора давления, выполненным в трубопроводе, при этом расходомерное сопло повернуто перпендикулярно (закрыто) направлению потока текучей среды, в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 6 представляет собой вид в разрезе клапана, имеющего корпус или кожух, выполненный с возможностью размещения в трубопроводе или представляющий собой его часть, вместе с нижними верхним по потоку и нижним по потоку отводными отверстиями для отбора давления, и с калиброванной измерительной диафрагмой с эксцентрическим отверстием, шарнирно повернутой параллельно (открыта) направлению потока текучей среды, в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 7 представляет собой вид в разрезе клапана, имеющего корпус или кожух, выполненный с возможностью размещения в трубопроводе или представляющий собой его часть, вместе с нижними верхним по потоку и нижним по потоку отводными отверстиями для отбора давления, и с калиброванной измерительной диафрагмой с эксцентрическим сегментарным отверстием, шарнирно повернутой параллельно (открыта) направлению потока текучей среды, в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 8 включает Фиг. 8а, 8b и 8с, причем на Фиг. 8а показан вид в аксонометрии элемента с калиброванным отверстием, выполненным с верхним по потоку и нижним по потоку отводными отверстиями для отбора давления, а на Фиг. 8b показан разрез клапана, имеющего корпус или кожух, выполненный с возможностью размещения в трубопроводе или представляющий собой его часть, при этом элемент с калиброванным отверстием, показанный на Фиг. 8а, выполненный в клапане, повернут перпендикулярно (закрыт) направлению потока текучей среды, а на Фиг. 8с показан вид сбоку штока измерительной диафрагмы для установки в клапане, показанном на Фиг. 8b, причем все выполнено в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 9 включает Фиг. 9а, 9b и 9с, причем на Фиг. 9а показан вид в аксонометрии элемента с калиброванным отверстием, выполненным с верхним по потоку и нижним по потоку отводными отверстиями для отбора давления, на Фиг. 9b показан вид в разрезе клапана, имеющего корпус или кожух, выполненный с возможностью размещения в трубопроводе или представляющий собой его часть, при этом элемент с калиброванным отверстием, показанный на Фиг. 9а, выполненный в клапане, повернут перпендикулярно (закрыт) направлению потока текучей среды, а на Фиг. 9с элемент с калиброванным отверстием, показанный на Фиг. 9а, повернут параллельно (открыто) направлению потока текучей среды, причем все выполнено в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 10 включает Фиг. 10а, 10b и 10с, причем на Фиг. 10а показан вид в аксонометрии элемента с калиброванным отверстием, выполненным с верхним по потоку и нижним по потоку отводными отверстиями для отбора давления, на Фиг. 10b показан вид в разрезе клапана, имеющего корпус или кожух, выполненный с возможностью размещения в трубопроводе или представляющий собой его часть, при этом элемент с калиброванным отверстием, показанный на Фиг. 10а, выполненный в клапане, повернут перпендикулярно (закрыт) направлению потока текучей среды, а на Фиг. 10с элемент с калиброванным отверстием, показанный на Фиг. 10а, повернут параллельно (открыт) направлению потока текучей среды, причем все выполнено в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 11 включает Фиг. 11а, 11b и 11с, причем на Фиг. 11а показан вид в аксонометрии элемента с калиброванным отверстием, выполненным с верхним по потоку и нижним по потоку отводными отверстиями для отбора давления, на Фиг. 11b показан вид в разрезе клапана, имеющего корпус или кожух, выполненный с возможностью размещения в, или представляющий собой часть трубопровода, при этом элемент с калиброванным отверстием, показанный на Фиг. 11, выполненный в клапане, повернут перпендикулярно (закрыт) направлению потока текучей среды, а на Фиг. 11с элемент с калиброванным отверстием, показанный на Фиг. 11а, повернут параллельно (открыт) направлению потока текучей среды, причем все выполнено в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 12 включает Фиг. 12а, 12b и 12с, причем на Фиг. 12а показан вид в аксонометрии элемента с калиброванным отверстием, выполненным с верхним по потоку и нижним по потоку отводными отверстиями для отбора давления, на Фиг. 12b показан вид в разрезе клапана, имеющего корпус или кожух, выполненный с возможностью размещения в трубопроводе или представляющий собой его часть, при этом элемент с калиброванным отверстием, показанный на Фиг. 12а, выполненный в клапане, повернут перпендикулярно (закрыт) направлению потока текучей среды, а на Фиг. 12с элемент с калиброванным отверстием, показанный на Фиг. 12а, повернут параллельно (открыт) направлению потока текучей среды, причем все выполнено в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 13 включает Фиг. 13а, 13b, 13с и 13d, причем на Фиг. 13а показан вид в аксонометрии элемента с калиброванным отверстием, выполненным с верхним по потоку и нижним по потоку отводными отверстиями для отбора давления, на Фиг. 13d показан вид в разрезе клапана, имеющего корпус или кожух, выполненный с возможностью размещения в трубопроводе или представляющий собой его часть, при этом элемент с калиброванным отверстием, показанный на Фиг. 13а, выполненный в клапане, показан повернутым перпендикулярно (закрытым) направлению потока текучей среды, на Фиг. 13с элемент с калиброванным отверстием, показанный на Фиг. 13а, повернут параллельно (открытый) направлению потока текучей среды, а на Фиг. 13d элемент с калиброванным отверстием, показанный на Фиг. 13а, повернут перпендикулярно (закрыто) в направлении потока текучей среды, аналогично показанному на Фиг. 13b, причем все выполнено в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 14 изображает блок-схему процессора сигналов или модуля обработки сигналов для реализации обработки сигналов, в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1-7
В целом, Фиг. 1 и 3-7 показывают виды в разрезе устройства, в целом обозначенного как 10, имеющего клапан, в целом обозначенный как 12, имеющий корпус или кожух, в целом обозначенный как 14, выполненный с возможностью размещения в трубопроводе или представляющий собой часть трубопровода Р с протекающим в ней потоком F текучей среды.
На Фиг. 1 и 3-7 корпус или кожух 14 клапана показан выполненным с по меньшей мере одним отводным отверстием 20а, 20b для отбора давления, расположенным по меньшей мере в одном месте 22а, 22b вдоль трубопровода Р, чтобы обеспечивать возможность измерения давления потока F текучей среды в трубопроводе Р.
Например, на Фиг. 1 клапан 12 содержит измерительную диафрагму 16, имеющую отверстие 16' и выполненную с возможностью поворота в корпусе или кожухе 14 клапана, например, на шарнирах 17а, 17b измерительной диафрагмы, как показано, на поворотной оси А, расположенной в местоположении 22 с вдоль трубопровода Р, отличном от местоположения указанного по меньшей мере одного отводного отверстия 20а, 20b для отбора давления, для выполнения поворота между первым поворотным положением (Фиг. 2а) для обеспечения нормального функционирования потока текучей среды, и вторым поворотным положением (см. Фиг. 2b), по существу перпендикулярным потоку F для обеспечения непосредственного измерения потока F текучей среды. В иллюстративных целях измерительная диафрагма 16 может быть повернута с помощью поворота исполнительного механизма, такого как ручка Н, как показано, который соединен со штоком 19 измерительной диафрагмы, соединенным с самой измерительной диафрагмой 16.
В процессе работы непосредственное измерение потока F текучей среды через измерительную диафрагму 16 может осуществляться, например, с помощью процессора сигнала или модуля 100 обработки сигнала, показанного на Фиг. 14, в соответствии с тем, как изложено в настоящем документе, основываясь, по меньшей мере частично, на сигналах, измеренных по меньшей мере одним датчиком 18а, 18b отводного отверстия, содержащим информацию о величине измеряемого давления в указанном по меньшей мере одном отводном отверстии 20а, 20b, когда измерительная диафрагма 16 находится во втором поворотном положении (см. Фиг. 2b).
Как должно быть понятно специалистам в данной области техники, шток 19, как показано в настоящем документе, может содержать другие элементы, в соответствии с тем, что показано, в том числе элемент штока, элемент уплотнительного кольца, запорный механизм для присоединения рукоятки Н к штоку и т.д., которые не описаны подробно, так как они не являются существенными для изобретения, и могут быть реализованы специалистом в данной области без излишнего экспериментирования.
Как должно быть понятно специалистам в данной области техники, датчики для отбора давления, такие как элементы 18а, 18b, выполненные с возможностью измерения давления текучей среды и обеспечения передачи сигналов, содержащих об этом информацию, известны в данной области техники, при этом объем изобретения не предназначен быть ограниченным каким-либо конкретным их типом или видом, либо известным в настоящее время, либо тем, который будет разработан в будущем.
На Фиг. 1-7 аналогичные элементы или компоненты, как правило, для единообразия даются со ссылками на аналогичные номера позиций. Кроме того, также следует понимать, что не все чертежи содержат все номера позиций, чтобы чрезмерно не загромождать чертеж.
Фиг. 3: Встроенное отводное отверстие для отбора давления
На Фиг. 3 показан вариант выполнения изобретения, в котором верхнее по потоку верхнее отводное отверстие 20а' для отбора давления может быть встроено в шток 19' измерительной диафрагмы в верхнем по потоку местоположении 22а вдоль трубопровода Р, а нижнее по потоку нижнее отводное отверстие 20b для отбора давления может быть выполнено в трубопроводе Р в нижнем по потоку местоположении 22b вдоль трубопровода Р. Калиброванная измерительная диафрагма 16 имеет отверстие 16' и может поворачиваться перпендикулярно (закрыто) в направлении потока F текучей среды, в соответствии с тем, как показано на Фиг. 2b. Калиброванная измерительная диафрагма 16 может быть также повернута в местоположение 22с вдоль трубопровода Р, в соответствии с тем, как показано на Фиг. 1а.
Шток 19' измерительной диафрагмы также может быть выполнен с соответствующим отводным отверстием / портом 21а для отбора давления, для обеспечения и измерения входного потока текучей среды с помощью верхнего по потоку элемента 18а отводного отверстия для отбора давления, наподобие датчика, в соответствии с тем, что показано на Фиг. 1а. Это также раскрыто в вышеупомянутой заявке на патент США №13/681628 (номер патентного поверенного F-B&G-X0003//911-19.6-1). Трубопровод Р может быть выполнен с нижним по потоку элементом 18b отводного отверстия для отбора давления, наподобие датчика, для измерения выходного потока текучей среды, например, в соответствии с изображенным на Фиг. 1а.
В соответствии с изложенным в настоящем документе, объем изобретения предполагает включение либо трубопровода Р, либо корпуса или кожуха 14 клапана, выполненного с верхними по потоку или с нижними по потоку отводными отверстиями для отбора давления. Из Фиг. 3 следует понимать, что часть либо трубопровода Р, либо корпуса или кожуха 14 клапана может быть выполнена с возможностью обеспечения проточного сообщения входной текучей средой и соответствующим отводным отверстием / портом 21а для отбора давления, выполненным в штоке 19' измерительной диафрагмы.
Объем изобретения также включает варианты выполнения, выполненные в соответствии с сутью изобретения, в которых нижнее по потоку нижнее отводное отверстие 20b также может быть выполнено в виде встроенного отводного отверстия для отбора давления, аналогично, или в соответствии со встроенным верхним отводным отверстием 22а' для отбора давления.
Фиг. 4: Универсальное сопло
Фиг. 4 показывает вариант выполнения изобретения, в котором верхнее по потоку верхнее отводное отверстие 22а' для отбора давления встроено в шток 19' измерительной диафрагмы, а нижнее по потоку нижнее отводное отверстие 22b может быть выполнено в трубопроводе Р, например, в соответствии с тем, что показано на Фиг. 3. Кроме того, измерительная диафрагма может быть выполнена в виде универсального сопла 16а с отверстием 16а', повернутого перпендикулярно (закрыто) в направлении потока текучей среды, например, в соответствии с тем, что показано на Фиг. 4 и Фиг. 2b.
Фиг. 5: Расходомерное сопло
Фиг. 5 показывает вариант выполнения изобретения, в котором верхнее по потоку верхнее отводное отверстие 22а' для отбора давления может быть встроено в шток 19' измерительной диафрагмы, нижнее по потоку нижнее отводное отверстие 22b для отбора давления может быть выполнено в трубопроводе Р, например, в соответствии с тем, что показано на Фиг. 3-4. Кроме того, измерительная диафрагма может быть выполнена как расходомерное сопло 16b с отверстием 16b', повернутое перпендикулярно (закрыто) направлению потока текучей среды, в соответствии с тем, что показано на Фиг. 5 и Фиг. 2b. На Фиг. 5, в качестве примера, отверстие 16b' расходомерного сопла 16b может быть выполнено так, что оно сужается вовнутрь, как показано.
Фиг. 6: Эксцентрическая диафрагма
На Фиг. 6 показан вариант выполнения изобретения, в котором измерительная диафрагма может иметь форму калиброванной измерительной диафрагмы 16с, которая может быть выполнена с эксцентрическим отверстием 16с', повернутым параллельно (открыто) направлению потока F текучей среды.
Эксцентрическое отверстие 16с' может быть выполнено со смещением от центра, как показано, и может иметь такие формы, как круг, как показано, а также другие типы или виды форм, включая овальные, квадратные, прямоугольные, треугольные и т.д. Объем изобретения предполагает также включение и других типов или видов форм, либо уже известных, либо тех, которые будут сформулированы в будущем.
Эксцентрическое отверстие 16с' может также быть выполнено с определенным размером и пропорциональностью, в зависимости от калиброванной измерительной диафрагмы 16с в целом, например, включая масштабирование, больше или меньше, чем показано на Фиг. 6. Кроме того, объем изобретения не предназначен быть ограниченным каким-либо конкретным типом или видом размера или пропорциональности.
Фиг. 7: Сегментарная диафрагма
Фиг. 7 показывает вариант выполнения изобретения, в котором диафрагма может иметь форму калиброванной измерительной диафрагмы 16d, которая может быть выполнена с сегментарным отверстием 16d', повернутым параллельно (открыто) направлению потока F текучей среды.
Сегментарная диафрагма 16d' может быть выполнена со смещением от центра, как показано, и может содержать такие формы, как полукруг, как показано, а также другие типы или виды форм, в том числе полуовальные, квадратные, прямоугольные, треугольные и т.д. Объем изобретения предполагает также включение и других типов или видов форм, либо уже известных, либо тех, которые будут сформулированы в будущем.
Сегментарная диафрагма 16d' может быть выполнена с определенным размером и пропорциональностью, в зависимости от калиброванной измерительной диафрагмы 16d в целом, например, включая масштабирование, больше или меньше, чем показано на Фиг. 7. Кроме того, объем изобретения не предназначен быть ограниченным каким-либо конкретным типом или видом размера или пропорциональности.
Фиг. 8-13:
Аналогично тому, что показано на Фиг. 1 и 3-7, Фиг. 8-13 также показывают виды в поперечном разрезе устройства, в целом обозначенного как 50, имеющего клапан, в целом обозначенный как 52, имеющий корпус или кожух, в целом обозначенный как 54, выполненный с возможностью размещения в трубопроводе Р, или представляющий собой часть трубопровода Р, переносящего поток F текучей среды.
Тем не менее, в отличие от того, что показано на Фиг. 1 и 3-7, все Фиг. 8-13 показывают варианты выполнения, в которых измерительная диафрагма 56 выполнена относительно штока 59 измерительной диафрагмы и имеет по меньшей мере одно встроенное осевое отводное отверстие 59а для отбора давления, выполненное в ней вдоль поворотной оси А, чтобы обеспечивать возможность измерения посредством отводного отверстия для отбора давления, например, выполненного в измерительной диафрагме 56. Например, в отличие от того, что также показано на Фиг. 1 и 3-7, измерительная диафрагма 56 может также быть выполнена с по меньшей мере одним элементом 56а, 56b отводного отверстия, имеющим по меньшей мере одно выполненное в нем встроенное соответствующе верхнее или нижнее по потоку отводное отверстие 56a, 56b''.
Для единообразия, на Фиг. 8-13 одинаковые элементы, как правило, обозначены аналогичными номерами позиций. Кроме того, следует понимать, что не все чертежи содержат все номера позиций, чтобы чрезмерно не загромождать чертеж.
Фиг. 8
Фиг. 8а и 8b показывают вариант выполнения настоящего изобретения, на котором калиброванная измерительная диафрагма 56 имеет отверстие 56' и может быть выполнена с по меньшей мере одним элементом 56а, 56b отводного отверстия, имеющим выполненное или сформированное в нем встроенное соответствующее верхнее или нижнее по потоку отводное отверстие 56а', 56b'. Указанный по меньшей мере один элемент 56а, 56b отводного отверстия, например, может иметь угловую и скошенную конфигурацию или форму, в соответствии с тем, что изображено. Указанное по меньшей мере одно встроенное соответствующее верхнее или нижнее по потоку отводное отверстие 56а', 56b' может быть выполнено проходящим через указанный по меньшей мере один элемент 56а, 56b отводного отверстия, как показано.
На Фиг. 8а и 8b калиброванная измерительная диафрагма 56 может содержать канальную часть 56 с, имеющую канал 56 с', находящийся в проточном сообщении с указанным по меньшей мере одним встроенным осевым отводным отверстием 59а для отбора давления штока 59 измерительной диафрагмы. Калиброванная измерительная диафрагма 56 показана повернутой перпендикулярно (закрыта) в направлении потока F текучей среды, в соответствии с тем, что показано на Фиг. 2b.
Фиг. 8с показывает, в качестве примера, шток 59 измерительной диафрагмы для установки в клапане 52, изображенном на Фиг. 8b.
Фиг. 9
Фиг. 9а-9с иллюстрируют вариант выполнения настоящего изобретения, в котором измерительная диафрагма может иметь форму калиброванной измерительной диафрагмы 56(1), имеющей отверстие 56(1)', и может быть выполнена с по меньшей мере одним элементом 56(1)а, 56(1)b отводного отверстия, имеющим по меньшей мере одно встроенное соответствующее верхнее или нижнее по потоку отводное отверстие 56(1)а', 56(1)b', выполненное или образованное в нем, как показано. В качестве примера, указанное по меньшей мере одно встроенное соответствующее верхнее или нижнее по потоку отводное отверстие 56(1)а', 56(1)b' может быть выполнен под углом, чтобы проходить через указанный по меньшей мере один элемент или часть 56(1)а, 56(1)b отводного отверстия, как показано.
На Фиг. 9b калиброванная измерительная диафрагма 56(1) показана повернутой перпендикулярно (закрыта) направлению потока F текучей среды, в соответствии с тем, что изображено на Фиг. 2b.
На Фиг. 9с калиброванная измерительная диафрагма 56(1) показана повернутой параллельно (открыта) направлению потока F текучей среды, в соответствии с тем, что изображено на Фиг. 2а.
Фиг. 10
Фиг. 10а-10 с показывают вариант выполнения настоящего изобретения, в котором измерительная диафрагма может иметь форму калиброванной измерительной диафрагмы 56(2) с отверстием 56(2)', и может быть выполнена с по меньшей мере одним элементом или частью 56(2)а, 56(2)b отводного отверстия, имеющим по меньшей мере одно встроенное соответствующее верхнее или нижнее по потоку отводное отверстие 56(2)а', 56(2)b', выполненное или образованное в нем, как показано. В качестве примера, указанное по меньшей мере одно встроенное соответствующее верхнее или нижнее по потоку отводное отверстие 56(2)а', 56(2)b' может быть выполнено под углом, чтобы проходить через указанный по меньшей мере один элемент или часть 56(2)а, 56(2)b отводного отверстия, как показано.
На Фиг. 10b калиброванная измерительная диафрагма 56(2) показана выполненной с каналами 56(2)с под уплотнительное кольцо, для вмещения уплотнительных колец 56(2)d, как показано на Фиг. 10b и 10с, для обеспечения уплотнительной функциональности между трубопроводом Р или корпусом или кожухом 54 клапана и калиброванной измерительной диафрагмой 56(2).
На Фиг. 10b калиброванная измерительная диафрагма 56(2) показана повернутой перпендикулярно (закрыта) направлению потока F текучей среды, в соответствии с тем, что изображено на Фиг. 2b.
На Фиг. 10с калиброванная измерительная диафрагма 56 (2) показана повернутой параллельно (открыта) направлению потока F текучей среды, в соответствии с тем, что изображено на Фиг. 2а.
Фиг. 11
Фиг. 11а-11 с показывают вариант выполнения настоящего изобретения, в котором измерительная диафрагма может иметь форму калиброванной измерительной диафрагмы 56(3) с отверстием 56(3)' и может быть выполнена с по меньшей мере одним элементом или частью 56(3)а, 56(3)b отводного отверстия, имеющим по меньшей мере одно встроенное соответствующее верхнее или нижнее по потоку отводное отверстие 56(3)а', 56(3)b', выполненное или образованное в нем, как показано. В качестве примера, указанное по меньшей мере одно встроенное соответствующее верхнее или нижнее по потоку отводное отверстие 56(3)а', 56(3)b' может быть выполнено под углом, чтобы проходить через указанный по меньшей мере один элемент или часть 56(3)а, 56(3)b отводного отверстия, как показано.
На Фиг. 11b калиброванная измерительная диафрагма 56(3) показана повернутой перпендикулярно (закрыта) направлению потока F текучей среды, в соответствии с тем, что изображено на Фиг. 2b.
На Фиг. 11с калиброванная измерительная диафрагма 56(3) показана повернутой параллельно (открыта) направлению потока F текучей среды, в соответствии с тем, что изображено на Фиг. 2а.
В результате, разница между вариантом выполнения, показанным на Фиг. 11, и вариантом выполнения, показанном на Фиг. 10, основана на использовании или не использовании кольцевых каналов 56(2)с и уплотнительных колец 56(2)d.
Фиг. 12
Фиг. 12а-12с показывают вариант выполнения настоящего изобретения, в котором измерительная диафрагма может иметь форму калиброванной измерительной диафрагмы 56(4) с отверстием 56(4)' и может быть выполнена с по меньшей мере одним элементом или частью 56(4)а, 56(4)b отводного отверстия, имеющим по меньшей мере одно встроенное соответствующее верхнее или нижнее по потоку отводное отверстие 56(4)а', 56(4)b', выполненное или образованное в нем, как показано. В качестве примера, указанное по меньшей мере одно встроенное соответствующее верхнее или нижнее по потоку отводное отверстие 56(4)а', 56(4)b' может быть выполнено под углом и проходит через указанный по меньшей мере один элемент или часть 56(4)а, 56(4)b отводного отверстия, как показано.
На Фиг. 12b калиброванная измерительная диафрагма 56(4) показана повернутой перпендикулярно (закрыта) направлению потока F текучей среды, в соответствии с тем, что изображено на Фиг. 2b.
На Фиг. 12с калиброванная измерительная диафрагма 56(4) показана повернутой параллельно (открыта) направлению потока F текучей среды, в соответствии с тем, что изображено на Фиг. 2а. На Фиг. 12а-12с калиброванная измерительная диафрагма 56(4) показана выполненной с частично проходящими через периферическую область каналами 56(4)с для обеспечения потока текучей среды через измерительную диафрагму 56(4), когда она повернута параллельно (открыта), в соответствии с тем, что показано на Фиг. 2b и 12с. Фиг. 12 изображает калиброванную измерительную диафрагму 56(4), выполненную с четырьмя частично проходящими через периферическую область каналами 56(4)с, по две пары на каждой стороне, несмотря на то, что объем настоящего изобретения предусматривает включение и других конфигураций, таких как с одним частично проходящим через периферическую область каналом на каждой стороне, или с тремя частично проходящими через периферическую область каналами на каждой стороне, и т.д. Как лучше всего показано на Фиг. 12с, пары частично проходящих через периферическую область каналов 56(4)с на каждой стороне выполнены смещенными, например, так, что каналы 56(4)с (слева, как показано) немного выше, чем другие каналы 56(4)с (справа, как показано). На Фиг. 12с диаметрально противоположные смещенные пары частично проходящих через периферическую область каналов 56(4)с на соответствующих сторонах калиброванной измерительной диафрагмы 56(4) выполнены по существу совмещенными друг с другом, как показано, так что поток текучей среды может проходить через одни диаметрально противоположные смещенные частично проходящие через периферическую область каналы 56(4)с на одной соответствующей стороне калиброванной измерительной диафрагмы 56(4), а затем через другие диаметрально противоположные смещенные частично проходящие через периферическую область каналы 56(4)с на другой соответствующей стороне диафрагмы 56(4).
Каналы 56(4)с могут быть выполнены в наружной поверхности измерительной диафрагмы 56(4), как показано, и могут иметь формы, такие как прямоугольные, как показано, а также другие типы или виды форм, в том числе овальные, квадратные, треугольные и т.д. Объем изобретения предусматривает включение других типов или видов форм, либо известных в настоящее время, либо тех, которые будут разработаны в будущем.
Каналы 56(4)с могут быть выполнены с определенным размером и пропорциональностью, в зависимости от калиброванной измерительной диафрагмы 56(4) в целом, например, включая масштабирование, больше или меньше, чем показано на Фиг. 12а-12с. Кроме того, объем изобретения не предназначен быть ограниченным каким-либо конкретным типом или видом размера или пропорциональности для обеспечения потока текучей среды через измерительную диафрагму 56(4), когда она повернута параллельно (открыта), в соответствии с тем, что показано на Фиг. 2b и 12с.
Фиг. 13
Фиг. 13а-13d показывают вариант выполнения изобретения, в котором измерительная диафрагма может иметь форму калиброванной измерительной диафрагмы 56(5) с отверстием 56(5)' и может быть выполнена с по меньшей мере одним элементом или частью 56(5)а, 56(5)b отводного отверстия, имеющим по меньшей мере одно встроенное соответствующее верхнее или нижнее по потоку отводное отверстие 56(5)а', 56(5)b', выполненное или образованное в нем, как показано. В качестве примера, указанное по меньшей мере одно встроенное соответствующее верхнее или нижнее по потоку отводное отверстие 56(5)а', 56(5)b' может быть выполнено под углом и проходит через указанный по меньшей мере один элемент или часть 56(5)а, 56(5)b отводного отверстия, как показано.
На Фиг. 13b и 13d калиброванная измерительная диафрагма 56(5) показана повернутой перпендикулярно (закрыта) направлению потока F текучей среды, в соответствии с тем, что изображено на Фиг. 2b.
На Фиг. 13 с калиброванная измерительная диафрагма 56(5) показана повернутой параллельно (открыта) направлению потока F текучей среды, в соответствии с тем, что изображено на Фиг. 2а. Трубопровод Р' (с правой стороны) также показан выполненным со сходящимся внутрь на конус каналом С, по сравнению с трубопроводом Р (с левой стороны), имеющим не сходящийся на конус канал С.
Фиг. 14: Процессор 100 сигналов
В соответствии с настоящим изобретением, устройство 10 может также содержать процессор сигналов или модуль 100 обработки данных, показанный на фиг. 14, который может быть выполнен с возможностью по меньшей мере: получения сигналов от верхнего или нижнего по потоку датчика 18а и 18b отводного отверстия для отбора давления (см. также Фиг. 1), и осуществления непосредственного измерения расхода текучей среды, основываясь, по меньшей мере частично, на полученных сигналах. Процессор 16 сигналов может быть также выполнен с возможностью обеспечения соответствующих сигналов, содержащих информацию о непосредственном измерении расхода потока текучей среды. Процессор 100 может также быть выполнен с процессором и по меньшей мере одним запоминающим устройством и компьютерным программным кодом, причем указанное по меньшей мере одно запоминающее устройство и указанный компьютерный программный код выполнены с возможностью, вместе с указанным по меньшей мере одним процессором, реализации процессором сигнала по меньшей мере функции обработки сигнала в устройстве, указанном выше. Специалист способен реализовать такой процессор сигналов для выполнения вышеупомянутой функции обработки сигнала без излишнего экспериментирования.
В качестве примера, функциональность процессора 100 может быть реализована с помощью аппаратных средств, программного обеспечения, встроенного программного обеспечения или их комбинации. В типичной реализации программного обеспечения процессор 100 содержит одну или несколько микропроцессорных архитектур, имеющих по меньшей мере один микропроцессор, оперативную память (RAM), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), устройства ввода / вывода и управления, а также соединяющие их шины данных и адресные шины. Специалист способен запрограммировать такое приложение, основанное на микроконтроллере (или микропроцессоре) для выполнения функции, описанной в данном документе без излишнего экспериментирования. Объем изобретения не предназначен быть ограниченным какой-либо конкретной реализации с помощью технологии, либо известной в настоящее время, либо той, которая будет разработана в будущем.
Объем изобретения
Следует понимать, что, если не указано иное, любой из признаков, характеристик, альтернатив или модификаций, описанных в отношении конкретного варианта выполнения настоящего изобретения, может также быть применен, использован или объединен с любым другим вариантом выполнения, описанным в настоящем документе. Кроме того, чертежи, представленные в настоящем документе, показаны не в масштабе.
Несмотря на то, что настоящее изобретение описано посредством примера в отношении центробежного насоса, объем изобретения предполагает включение всех признаков в отношении других типов или видов насосов, либо известных в настоящее время, либо тех, которые будут разработаны в будущем.
Несмотря на то, что настоящее изобретение описано и проиллюстрировано в отношении иллюстративных вариантов выполнения, все сказанное выше, а также различные другие дополнения и опущения могут быть выполнены без отхода от сущности и объема настоящего изобретения.