自動分流裝置及液體管道自動分流系統的製作方法

2023-09-18 04:18:20 1

本實用新型屬於管道分流技術領域，具體涉及一種自動分流裝置及液體管道自動分流系統。

背景技術：

對於同一管道液體消耗量跨度大的場所，為滿足準確測量流量，需採用不同口徑或技術指標的流量儀表進行分段計量。

目前流量儀表都有一定的測量範圍，即最小流量至最大流量，其誤差與測量範圍成正比，即測量範圍越大，絕對誤差也越大。測量口徑越大，絕對誤差也越大。對於貿易結算，由此造成的累計誤差不可忽視。

對於同一管路液體消耗量跨度大，為了減小測量誤差和累計誤差，同時兼顧大跨度的測量範圍，需多臺流量儀表聯合測量。目前自控常常用控制單元儀表、執行機構或閥門與流量測量儀表組成迴路進行聯鎖測量控制，此時有幾臺流量儀表，就需要幾臺切斷閥進行導向。單元儀表較多，迴路組成較為複雜，投資費用較大。當信號傳輸為電量控制時，一旦出現停電，將處於癱瘓狀態，閥無法根據負荷實現自動導向。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種能自動將流體導入不同的測量儀表管路中進行測量的自動分流裝置及液體管道自動分流系統。

本實用新型解決其技術問題所採用的自動分流裝置，包括帶孔的支撐板，設置在所述支撐板上的閥座，與所述閥座配合使用的閥芯，支撐板上的孔位於閥芯在閥座上的投影區域內，還包括帶孔的固定支座，所述固定支座與閥芯之間通過彈性伸縮組件連接，所述閥芯與彈性伸縮組件配合可使閥芯沿著所述閥座的軸向運動，所述閥座與閥芯接觸可形成面密封結構。

進一步的是，所述彈性伸縮組件為彈簧組，彈簧組中的每根彈簧的一端固定在閥芯的背面，另一端固定在固定支座上。

進一步的是，所述閥芯包括閥芯座和閥芯凸臺，所述閥芯座朝向固定支座，所述閥芯凸臺朝向閥座，閥芯座的直徑比閥芯凸臺的直徑大，在閥座上設置有與所述閥芯凸臺配合使用的閥座沉臺，閥芯凸臺與閥座沉臺接觸可形成面密封結構。

進一步的是，在閥座上還設置有與所述閥芯座配合使用的壓緊環，所述壓緊環的內徑與所述閥芯座的直徑匹配。

進一步的是，所述閥芯還包括設置在閥芯凸臺上的球面凸體。

進一步的是，閥芯的材質為不鏽鋼，閥座的材質為聚四氟乙烯。

本實用新型解決其技術問題所採用的液體管道自動分流系統，包括大管道和由大管道分支出來的小管道，在小管道後端的大管道內部安裝有上述的自動分流裝置。此處「後端」是以大管道上小管道所處位置的橫截面為界，大管道內，流體先到達的一端為前端，流體後到達的一端為後端。

進一步的是，所述大管道包括伸縮段，所述伸縮段所在管段位於所述支撐板與固定支座之間，還包括用於調節所述伸縮段伸縮量的調節裝置。

進一步的是，所述調節裝置包括至少兩組螺栓螺帽，所述固定支座設置在伸縮段後端的大管道上，且固定支座包括向大管道外周延伸的調節裝置固定盤，在伸縮段後端的大管道上固定有與所述調節裝置固定盤相配合的法蘭盤，所述調節裝置的一端設置在所述調節裝置固定盤上，另一端設置在法蘭盤上。

進一步的是，在所述小管道內安裝有限流孔板。

本實用新型的有益效果是：閥芯在自身重力、浮力、彈力、動壓力的作用下，可與閥體接觸形成面密封結構，也可離開閥體，相當於閥芯在不同流速的液體作用下，可以與閥體形成密封結構或者開啟的結構，從而實現整個自動分流裝置根據液體流量的大小而自動的關閉或開啟的目的；本實用新型的自動分流裝置會根據生產負荷變化情況，自動跟隨分配物料流道，即流體自動導入不同的流量計管道，從而滿足組合式流量儀表測量環境條件，實現準確計量。

附圖說明

圖1是本實用新型涉及的液體管道自動分流系統的一個實施例的剖視圖；

圖2是本實用新型涉及的自動分流裝置的一個實施例的剖視圖；

圖3是本實用新型涉及的閥座與閥芯相配合的一個實施例的結構示意圖；

圖4是本實用新型涉及的小管道的一個實施例的結構示意圖；

圖中零部件、部位及編號：支撐板1、閥座2、閥座沉臺21、閥芯3、閥芯座31、閥芯凸臺32、球面凸體33、固定支座4、調節裝置固定盤41、螺栓孔411、彈性伸縮組件5、壓緊環6、大管道100、伸縮段101、小管道200、限流孔板201、調節裝置300、法蘭盤400。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

如圖1至圖4所示，本實用新型涉及的自動分流裝置，包括帶孔的支撐板1，設置在所述支撐板1上的閥座2，支撐板1用於固定閥座2，安裝時，支撐板1固定在待測流量的管道上；與所述閥座2配合使用的閥芯3，支撐板1上的孔位於閥芯3在閥座2上的投影區域內，此孔的作用是為流體提供流通的通道；還包括帶孔的固定支座4，所述固定支座4與閥芯3之間通過彈性伸縮組件5連接，固定支座4的作用是固定彈性伸縮組件5，安裝時，固定支座4固定在待測流量的管道上；固定支座4還起到削弱閥芯3對流體造成的擾動：由於閥芯3為阻流件，會使流體的流動狀態發生擾動，為削弱閥芯3對流體造成的擾動，固定支座4的結構參照流動調整器加工製作，可參照勞斯流動調整期、斯皮爾曼流動調整器，其製作結構簡單，成本低；當流體通過固定支座4時，可削弱不正常流動，縮短必要的直管段長度，便於後端流量儀表的安裝；所述閥芯3與彈性伸縮組件5配合可使閥芯3沿著所述閥座2的軸向運動，即閥芯3在不同流量的流體作用下會朝向閥座2運動，從而與閥座2接觸形成阻止流體通過的面密封結構，也可以遠離閥座2運動，從而使閥芯3與閥座2之間形成供流體通過的間隔。對於同一管道液體消耗量跨度大的場所，如圖1所示的情況，流體通過的路徑有兩條，一路為小管道200，一路為大管道100。使用時，自動分流裝置安裝在大管道100內。當流量小時，液體從小管道200通過，大管道100內的自動分流裝置中的閥芯3與閥座2接觸，使該路徑處於無流體通過狀態；當流量大時，大管道100內的自動分流裝置的閥芯3與閥座2分離，流體可從大管道100和小管道200通過。

上述閥芯3的運動原理為：在如圖1所示的流體管道內，閥芯3受到的力主要有重力、浮力、彈力、動壓力。浮力和動壓力向上，重力和彈力(彈簧壓縮狀態)向下。閥芯3的運動過程為：當閥芯3所受到的合力向下時，閥芯3向下運行，接觸閥座2形成面密封結構，阻止流體通過，此時自動分流裝置處於關閉狀態；當閥芯3所受到的合力向上時，閥芯3向上運動，流體通過閥芯3與閥座2間的間隙，此時自動分流裝置處於開啟狀態。而閥芯3在向上運動過程中，所受合力逐漸減小，直到合力為零時，閥芯3停留在一定位置。

具體的，上述具體實施方式中，所述彈性伸縮組件5為彈簧組，彈簧組中的每根彈簧的一端固定在閥芯3的背面，另一端固定在固定支座4上。彈簧採用焊接的方式固定，一端焊接在閥芯3的背面上，另一端焊接在固定支座4上。

具體的，上述具體實施方式中，所述閥芯3包括閥芯座31和閥芯凸臺32，所述閥芯座31朝向固定支座4，閥芯座31能起到固定彈性伸縮組件5和閥芯凸臺32的作用，所述閥芯凸臺32朝向閥座2，閥芯座31的直徑比閥芯凸臺32的直徑大，在閥座2上設置有與所述閥芯凸臺32配合使用的閥座沉臺21，閥芯凸臺32與閥座沉臺21接觸可形成面密封結構。當管道內的流量小，不需要從大管道100流過時，閥芯3受到的合力向下，使閥芯3向閥座2運動，將閥芯凸臺32沉入閥座沉臺21內，使閥芯凸臺32與閥座沉臺21接觸形成面密封結構，從而阻止液體從大管道100流過。閥芯凸臺32與閥座沉臺21的形狀相匹配，可以均為圓形，也可以均為方形。

具體的，上述具體實施方式中，在閥座2上還設置有與所述閥芯座31配合使用的壓緊環6，所述壓緊環6的內徑與所述閥芯座31的直徑匹配。壓緊環6能起到穩固閥芯3的作用，使閥芯3與閥座2接觸而形成的密封結構更加穩固。如圖1所示，壓緊環3和閥座2可以通過螺釘固定在支撐板1上。

具體的，為了減小閥芯3對流體的影響，所述閥芯3還包括設置在閥芯凸臺32上的球面凸體33。球面凸體33的弧形面是迎水面，可以減小對流體的幹擾，降低壓損。

具體的，上述具體實施方式中，為了保證阻流裝置處於關閉狀態時洩漏量小，閥芯3的材質為不鏽鋼，閥座2的材質為聚四氟乙烯。閥座2與閥芯3選擇不同的材質，其彈性變形、強度不同，就可以增大面密封結構的密封性能。閥座2與閥芯3接觸面採用精加工，其粗糙度小，光潔度高，保證閥芯3與閥座2受力接觸形成的密封面，通過的流體洩漏量小。

如圖1所示，本實用新型涉及的液體管道自動分流系統，包括大管道100和由大管道100分支出來的小管道200，在小管道200後端的大管道100內部安裝有如上所述的自動分流裝置。自動分流裝置是利用流體力學的原理進行設計加工製造，確保在小流量時，自動分流裝置處於關閉狀態，流體只能從小管道200通過；當大流量時，大管道內自動分流裝置自動開啟，流體可從大管道100和小管道200通過。

具體，在上述具體實施方式中，為了調節彈性伸縮組件5的伸縮量，所述大管道100包括伸縮段101，所述伸縮段101所在管段位於所述支撐板1與固定支座4之間，還包括用於調節所述伸縮段101伸縮量的調節裝置300。優選的，所述調節裝置300包括至少兩組螺栓螺帽，所述固定支座4設置在伸縮段101後端的大管道100上，且固定支座4包括向大管道100外周延伸的調節裝置固定盤41，在伸縮段101後端的大管道100上固定有與所述調節裝置固定盤41相配合的法蘭盤400，所述調節裝置300的一端設置在所述調節裝置固定盤41上，另一端設置在法蘭盤400上。通過均衡調整法蘭盤400上螺母間的間距，可實現管道伸縮段101的均勻伸縮，確保彈性伸縮組件5均勻受力。

具體，在上述具體實施方式中，為了限制小管道200通過流體的最大流量，在所述小管道200內安裝有限流孔板201。限流孔板201可以保證在大流量消耗時，更多的流體從大管道100通過，從而兼顧不同口徑或技術指標儀表的測量範圍。

上述具體實施方式中，閥座2可參照限流孔板進行計算，按正常流體工況的壓力和通過實際最大消耗量*安全係數取值計算。

閥芯3主要受到有重力、浮力、彈力、動壓力，其它因素產生的力較小可忽略不計。其幾何形狀是按閥座2孔徑設計，預定幾何形狀，類似單座閥閥芯，計算出體積，再計算閥芯3重量，採用迭代計算，最後細化設計具體結構。其計算過程如下：

1)閥芯3受到的浮力：

F浮＝ρ液體×g×v閥芯 (1)

式中：ρ液體---被測流體密度；

g------重力加速度；

V閥芯---閥芯3的體積(根據閥芯3設想形狀，測算體積值)

2)閥芯3受到的彈力：

閥座2受到彈性伸縮組件5給的彈力與彈性伸縮組件5壓縮長度成正比

F彈＝n×k×ΔX (2)

式中：n-------彈性伸縮組件5中彈簧的根數

k-------彈簧的倔強係數；

ΔX-----彈簧發生形變的伸/縮長度

3)閥芯3受到的動壓力：

從流動方向看，閥芯3前端受到的是全壓，而閥芯3後端受到的是被壓，即靜壓，兩者有壓差，其壓差會對閥座2產生壓力。

F動＝S×(P1-P2) (3)

P1-P2＝1/2ρ液×V2

式中：S--------閥芯3的有效面積；

P1--------閥芯3前端的全壓；

P2--------閥芯3後端的靜壓；

V--------流體的流速；

ρ液體-----被測流體密度；

4)以向上的力為正，閥芯3受到的合力為

當閥芯3未跟閥座2接觸，或處於臨界接觸狀態(未給閥芯3支持力)，取向上的力為正，向下的力為負，F彈按壓縮考慮，則合力為：

F合＝F浮-F彈+F動-G閥座

則G閥座＝F合-(F浮-F彈+F動) (4)

式中G閥座為閥座2重量，其值的計算為：F合＝0，V值是大管道所要通過的最小流量，彈簧未發生變形F彈＝0(或設定值)，將式(1)(2)(3)帶入式(4)進行計算，得出閥座2的重量。

彈性伸縮組件5可由多個單彈簧元件組成，點焊在固定支座4和閥芯3上，用於給閥芯3提供與軸線平行的彈力。自動分流裝置在關閉狀態，彈簧所處的位置為式(4)計算的位置，但由於製作偏差需進行調整。其現場調整為：大管道100通過最小流量，即臨界值時，調整彈簧組的伸縮量，使閥芯3與閥座2處於臨界接觸狀態，即閥座2與閥芯3的相互作用力為零，此時自動分流裝置仍處於關閉狀態。當大於臨界值時，閥芯3離開閥座2，處於開啟狀態。閥芯3與閥座2的臨界接觸狀態是通過目測洩流量變化來實現調整。