雙腔節流裝置隔離閥的製作方法

2023-05-26 11:50:16

專利名稱：雙腔節流裝置隔離閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於監控管道中流動流特性的方法和設備，尤其涉及 雙腔節流裝置。更精確地說，本發明的實施方式涉及一種用於雙腔節 流裝置的改進的閥設計。
背景技術：
在管道作業以及其它的工業應用中，使用流量計來測量穿過管道 截面的氣體流或者液體流的體積流量。流量計可以以許多不同的形式 來使用。 一種類型的流量計是孔口流量計，其包括連接到管道截面的 節流裝置。所述節流裝置用於確定孔板的方向並支撐孔板，所述孔板 延伸穿過垂直於流動流方向的管道截面。所述孔板是包括設置在流動 流內的圓形開口或孔口的薄板。
在操作中，當所述流動流穿過管道截面到達孔板時，流動流被迫 穿過所述孔口，從而流動流的橫截面被壓縮。由於連續性和能量守恆 原理，在流動流穿過所述孔後，流動流的速度增加。這種速度的增加 在所述孔板上造成了壓差。測量到的所述孔板上的壓差能夠用來計算 穿過管道截面的流動流的體積流量。
雙腔節流裝置能夠使所述孔板從所述裝置中移除而不中斷流動流 穿過管道截面。在許多設計中，這是通過在所述裝置中設置兩個腔來 實現的，其中所述孔板位於一個腔中的流動流內和另一個腔中的流動 流外。在兩個腔之間設有隔離閥以便於阻止兩個腔之間的流體連通， 但是隔離閥能夠被打幵以使所述孔板從其中穿過。
更緊湊的同時要求用於驅動的運動更少的閥設計在降低工作中的 封裝規格和簡化操作中均具有潛在的優勢。因此，本發明的實施方式 涉及用於雙腔節流裝置的閥裝置，以試圖克服現有技術中的這些和其 它的局限。

發明內容
本發明的實施方式包括雙腔節流裝置以及用於製造和操作雙腔節 流裝置的方法。雙腔節流裝置包括具有下部腔的本體和具有上部腔的 頂部。孔將所述上部腔連接到下部腔。閉合件樞轉地安裝到所述裝置 並圍繞第一軸線在第一位置與第二位置之間樞轉。樞轉臂可旋轉地安 裝到所述本體並與所述閉合件接合，以便於所述樞轉臂圍繞第二軸線 的旋轉使所述閉合件圍繞所述第一軸線在所述第一與第二位置之間樞 轉。
在某些實施方式中，隔離閥組件包括可旋轉地連接到本體並圍繞 第一軸線旋轉的運轉軸。樞轉臂可旋轉地連接到運轉軸。閉合件連接 到所述樞轉臂並且樞轉地安裝到所述本體上。運轉軸圍繞所述第一軸 線的旋轉使所述閉合件圍繞第二軸線樞轉。
因此，本發明的實施方式包括能實質上增強雙腔節流裝置運作的 特徵和優點的結合。在通過參照附圖閱讀下文中對本發明優選實施方 式的詳細描述之後，本領域技術人員將容易理解本發明的這些以及其 它各種特徵和優點。


參考附圖以更詳細地理解本發明，其中
圖l是具有隔離閥組件的雙腔節流裝置的局部截面視圖，其中示出 的隔離閥組件處於關閉位置；
圖2是圖1中示出的處於關閉位置的隔離閥組件的軸測圖3是圖1中的雙腔節流裝置的局部截面視圖，其中示出的隔離閥 組件處於打開位置；
圖4是圖1中的隔離閥組件處於打開位置的局部軸測圖5是隔離閥組件的一個實施方式的周部軸測圖6是隔離閥組件的選出來的部件的局部視圖7是與隔離閥組件一起使用的閉合件的一個實施方式的端視圖； 圖8是與隔離閥組件一起使用的偏置件的一個實施方式； 圖9是軸和閥帽組件的一個實施方式的局部軸測圖；以及 圖10是圖9中的軸和閥帽組件的截面圖。
具體實施例方式
在下文中的描述中，相同的部件在整個說明書和附圖中分別具有 相同的附圖標記。附圖的輪廓沒有必要按比例繪製。本發明的某些特 徵可以放大比例示出或者只是示意圖的形式，為了清楚簡明起見，常 規元件的細節可以不示出。
現參見圖1，雙腔節流裝置12包括本體16和頂部18。本體16圍 成下部腔20，所述下部腔20與管道的內部34流體連通。頂部18圍成 上部腔22並通過連接件17連接到本體16。孔30限定了將上部腔22 連接到下部腔20的開口。隔離閥組件24安裝在本體16內並且是可驅 動的以便於選擇性地關閉開口 30。下部驅動機構36和上部驅動機構 38運轉以使孔板承載器32在所述裝置12內豎直移動。 一旦孔板承載 器32在上部腔22內，通過鬆開夾塊螺釘46並將夾塊44和密封塊40 從頂部18上取下，可以將孔板承載器32從裝置12中取出。
圖l和2示出的隔離閥組件24處於關閉位置。隔離閥組件包括運 轉軸50、樞轉臂52、閉合件54以及預載偏置件56。運轉軸50可旋轉 地連接到樞轉臂52的各側以便於該軸與所述樞轉臂一起旋轉。樞轉臂 52包括銷58，銷58與閉合件54上的槽60可滑動地接合，並將所述
閉合件設置成密封接合在孔30上。閉合件54包括將閉合件樞轉地安 裝到本體16或頂部18 (未示出)中的任一個上的鉸接銷62。當閉合 件54處於打開位置以及旋轉時，鉸接銷62支撐閉合件54。鉸接銷62 鬆弛地容納在本體16內以使閉合件54運動並且確保閉合件適當地密 封接合在孔30上。
圖l和2示出了孔板承載器32處於與孔34對齊的測量位置。隔 離閥組件24處於關閉位置，以便於閉合件54密封地接合在孔30上。 偏置件56也安裝在本體16內並且在閥組件24處於關閉位置時促使樞 轉臂52進入閉合件54內。偏置件56提供足夠的壓力以實現閉合件54 低壓密封在孔30上。當下部腔20中的壓力增加時，閉合件54上的壓 差會保持閉合件的位置並保持閉合件密封在孔30上的壓力。
為了將孔板承載器32從裝置中取出，必須將隔離閥組件24打開 以便於能夠使所述孔板承載器穿過孔30移到上部腔22中。如圖3所 示， 一旦隔離闊組件24被打開，下部驅動機構36被驅動以將孔板承 載器32向上移動穿過孔30進入上部腔22內。 一旦孔板承載器32完 全處在上部腔22內，隔離閥組件24被關閉以將上部腔與孔34和下部 腔20隔離。然後上部腔20內的任何壓力得到解除，並且通過鬆開夾 塊螺釘46並將夾塊44和密封塊40從頂部18上取下，可以將孔板承 載器32從裝置12中取出。
現參見圖4，示出的隔離閥組件24處於打開位置。運轉軸50和 樞轉臂52自圖3中所示的關閉位置已經被旋轉大約45。。隨著樞轉臂 52被旋轉，銷58穿過槽60。銷58的運動使閉合件54圍繞鉸接銷62 旋轉。樞轉臂52也與孔板承載器32脫開並且提供了空隙區64，孔板 承載器能夠穿過該空隙區64移動。樞轉臂52和閉合件54被布置為使 得樞轉臂圍繞一軸線旋轉，該軸線與閉合件旋轉所圍繞的軸線偏移。 偏移的軸線考慮了由樞轉臂52和閉合件54的這種布置產生的機械優 勢，這種布置導致了在樞轉臂中約45°的旋轉，使閉合件產生了滿90°的旋轉。
在圖5和6中進一步示出了隔離閥24的部件。樞轉臂52包括U 形件66和自U形件的中心部延伸的孔板承載器定位器68，所述U形 件66具有安裝在每一端上的銷58。如圖1和2中所示，當隔離閥組件 24處於關閉位置時，定位器68頂住孔板承載器32以確保孔板處於管 道34內的中心。樞轉臂52通過滑動件72與槽74的接合與運轉軸50 連接。滑動件72可以是一對銷、 一個鍵或者其它一些將樞轉臂52旋 轉固定到運轉軸50同時允許沿著槽74平移的構件。在某些實施方式 中，可以將滑動件定位在樞轉臂上，且將槽設置於運轉軸上。槽74和 滑動件72使得容易裝配這些部件並且當閥組件24處於關閉位置時， 在偏置件56 (見圖2)促使樞轉臂52進入閉合件54時允許樞轉臂52 相對於運轉軸50移動。
隔離閥組件24還提供了其部件的簡單裝配。運轉軸50首先被安 裝在本體16內，以便於將滑動件72對齊。在將樞轉臂52安裝到本體
16內後，然後將滑動件72插入槽74內。接著將樞轉臂52上的銷58 插入到閉合件54上的槽60內，並在安裝閉合件54時將鉸接銷62設 置在本體16或者頂部18上的接受部內。 一旦隔離閥組件24的裝配完 成後，可以將頂部18安裝到本體16上。
在某些實施方式中，可以將閉合件54構造為使得槽60具有不同 的寬度。如圖7所示，閉合件54包括寬槽76和窄槽78，每個位於距 閉合件54的密封表面82相等的距離80處。每個槽與具有相等直徑的 銷58接合。在圖5中可以看出，每個銷58與樞轉臂52連接。當銷58 垂直於這些槽的縱軸移動時，在另一銷與寬槽76側接合前，窄槽78 中的銷58會與窄槽側接合。因此，當閉合件54正被打開時，由樞轉 臂52的旋轉施加的打開力最初僅會施加在閉合件的具有窄槽78的一 側上。通過僅將打開力施加在閉合件的一側上，閉合件與頂部之間的 密封會逐漸趨於剝離，這樣比試圖一次破壞整個密封所需的力更小。
現參見圖8，除了如前面討論的將閉合件偏置成密封接合外，偏
置件56可以被用來校準孔板承載器32。偏置件56包括板簧84和校準 片86。當孔板承載器32處於如圖1中所示的測量位置時，孔板承載器 的每側與偏置件56的校準片86接觸。偏置件56的接合確保孔板承載 器32的齒條與下部驅動機構36嚙合。
現參見圖9和10，運轉軸400可以通過閥帽402和互鎖器具404 與裝置連接，互鎖器具404限制了軸的旋轉。互鎖器具404包括輪轂 406、釋放銷408、銷座410以及蓋412。輪轂406例如通過定位螺釘 414旋轉固定到軸400上。輪轂406包括有角度的槽416，所述槽416 具有第一和第二銷保持位置418和420。銷座410連接到裝置本體(未 示出)以便於相對於軸400是固定的。釋放銷408安裝到銷座410並 且包括促使所述銷與槽416接合的偏置件422。蓋412圍繞輪轂406並 且包括孔424，銷408穿過所述孔424伸出。蓋412相對於輪轂406是 固定的。
互鎖器具404用來提供鎖，該鎖防止軸400的無意旋轉並且當將 闊在其打開與關閉位置之間移動時限制軸的旋轉。圖IO示出了閥位於 關閉位置時的互鎖器具404。銷408與第一保持位置418接合。銷408 與第一保持位置的接合阻止了軸400的旋轉。在軸400能夠被旋轉之 前，銷408必須從第一保持位置418脫開。當軸400旋轉時，銷408 與槽416保持接合。這種接合限制了軸400的旋轉並且阻止了將閩旋 轉超過所述的打開位置。
一旦位於打開位置，銷408會與第二保持位置420接合，表示此 時閥是完全打開的。可以將第二保持位置420布置為使得銷408在第 二保持位置中的接合不會阻止軸400被向所述的關閉位置轉回。這樣 可以將閥快速關閉而不需要操作銷408。實際上，銷408與槽416之間 的接合阻止了隔離闊組件從關閉位置到打開位置的無意移動而不阻止
所述閥從打開位置到關閉位置的旋轉。
在此描述的隔離閥布置能夠在緊湊的空間中操作，這種緊湊的空 間中能夠容納更小的、更輕重量的以及更緊湊的雙腔節流裝置組件。
這種隔離閥布置還提供了在旋轉大約45度時就完全被驅動的閥。這樣 就提供了優於可能需要驅動軸多次的滿360度的旋轉才能完全驅動的 滑閥的顯著優點。通過需要更少旋轉的隔離閥組件不僅操作更快，而 且有限的旋轉簡化了閥的驅動的自動操作。
本發明的優選的實施方式涉及用於通過液壓來隔離雙腔節流裝置 的兩個內腔的裝置。本發明包括不同形式的實施方式。在附圖中示出 了這些實施方式，在此會詳細描述，本發明的具體實施方式
只是為了 將當前公開的內容作為本發明原理的示例來理解，並不旨在將本發明 限制於在此圖示和描述的內容中。特別地，本發明的各個實施方式提 供了許多不同的閥的形狀和類型以改進裝置的操作。參考了應用到具 有孔板的雙腔節流裝置上的本發明思想的應用，但是本發明思想的使 用不局限於這些應用中，其能夠被用在其它任何的包括其它雙腔裝置 和節流裝置的應用中。可以完全認識到，下面描述的實施方式的不同 的教導可以單獨地應用或者以任何合適的結合來應用以產生所需的結 果。
在此闡述的這些實施方式只是說明性的，並不對本發明的範圍或 者其中的細節構成限制。可以理解的是，在不脫離在此公開的本發明 或者本發明思想的範圍下，可以對在此公開的內容做許多其它的修改 和改進。因為在此處教導的本發明思想的範圍內可以做出許多變化的 和不同的實施方式，包括等效的結構或者此後教導的材料，因為可以 對根據法律的描述性需求在此詳述的實施方式做許多修改，可以理解 的是，此處的細節只是說明性的解釋，並不是限制的意思。
權利要求
1.一種雙腔節流裝置，包括本體，所述本體具有設置在其中的下部腔；頂部，所述頂部具有設置在其中的上部腔；將所述上部腔連接到所述下部腔的孔；樞轉地安裝在所述裝置內的閉合件，其中所述閉合件圍繞第一軸線在第一位置與第二位置之間樞轉；以及可旋轉地安裝到所述本體並且與所述閉合件接合的樞轉臂，以便於所述樞轉臂圍繞第二軸線的旋轉使所述閉合件圍繞所述第一軸線在所述第一位置與所述第二位置之間樞轉。
2. 根據權利要求l所述的雙腔節流裝置，還包括連接到所述樞轉 臂並穿過所述本體的一側延伸的運轉軸。
3. 根據權利要求2所述的雙腔節流裝置，其中設置在所述運轉軸 上的滑動件與設置在所述樞轉臂上的槽接合。
4. 根據權利要求l所述的雙腔節流裝置，還包括偏置件，所述偏 置件設置在所述本體內，並且是可操作的，以當所述閉合件處於第二 位置時促使所述閉合件與所述頂部密封地接合。
5. 根據權利要求l所述的雙腔節流裝置，還包括 設置在穿過所述本體的流動管路內的孔板承載器； 第一校準部件，所述第一校準部件在第一方向上控制所述孔板承載器相對於所述流動管路的位置；以及第二校準部件，所述第二校準部件在第二方向上控制所述孔板承 載器相對於所述流動管路的位置。
6. 根據權利要求5所述的雙腔節流裝置，其中所述第一校準部件 設置在偏置件上，所述偏置件設置在所述本體內，並且是可操作的，以當所述閉合件處於第二位置時促使所述閉合件密封接合在所述孔上。
7. 根據權利要求5所述的雙腔節流裝置，其中所述第二校準部件 設置在所述樞轉臂上。
8. 根據權利要求l所述的雙腔節流裝置，其中所述樞轉臂還包括 中心部；第一端部，所述第一端部自所述中心部延伸，並且具有連接到所 述第一端部上的第一銷；以及第二端部，所述第二端部自所述中心部延伸，並且具有連接到所 述第二端部上的第二銷。
9. 根據權利要求8所述的雙腔節流裝置，其中所述第一銷設置在 所述閉合件上的第一槽內，所述第二銷設置在所述閉合件上的第二槽 內。
10. 根據權利要求9所述的雙腔節流裝置，其中，當所述樞轉臂 圍繞所述第二軸線樞轉時，所述第一銷與所述第一槽接合，以便於使 所述閉合件圍繞所述第一軸線在所述第一與第二位置之間樞轉。
11. 根據權利要求10所述的雙腔節流裝置，其中，當所述樞轉臂 圍繞所述第二軸線樞轉時，所述第一銷在所述第二銷與所述第二槽接 合之前與所述第一槽接合。
12. —種隔離閥組件，包括可旋轉地連接到裝置的運轉軸，其中所述運轉軸圍繞第一軸線旋轉；可旋轉地連接到所述運轉軸的樞轉臂；以及 連接到所述樞轉臂並且樞轉地安裝到所述裝置上的閉合件，其中 所述運轉軸圍繞所述第一軸線的旋轉使所述閉合件圍繞第二軸線樞 轉。
13. 根據權利要求12所述的隔離閥組件，還包括 設置在所述樞轉臂上的槽；以及 設置在所述運轉軸上並與所述槽接合的滑動件。
14. 根據權利要求12所述的隔離閥組件，還包括 設置在所述閉合件的第一側上的第一槽； 設置在所述閉合件的相對側上的第二槽； 設置在所述樞轉臂的第一端部上的第一銷；以及 設置在所述樞轉臂的第二端部上的第二銷。
15. 根據權利要求14所述的隔離閥組件，其中所述第一銷設置在 所述第一槽內，所述第二銷設置在所述第二槽內，以便於當所述樞轉 臂圍繞所述第一軸線樞轉時，所述第一銷與所述第一槽接合，從而使 所述閉合件圍繞所述第二軸線樞轉。
16. 根據權利要求15所述的隔離閥組件，其中當所述樞轉臂圍繞 所述第一軸線樞轉時，所述第一銷在所述第二銷與所述第二槽接合之 前與所述第一槽接合。
17. 根據權利要求12所述的隔離閥組件，還包括偏置件，所述偏 置件設置在所述本體內，並且是可操作的，以當所述閉合件處於關閉 位置時使所述樞轉臂相對於所述運轉軸在與所述第一軸線垂直的方向 上移動。
18. 根據權利要求12所述的隔離閥組件，還包括 第一校準部件，所述第一校準部件沿著第一方向控制孔板承載器 在本體內的位置；以及第二校準部件，所述第二校準部件沿著第二方向控制所述孔板承 載器的位置。
19. 根據權利要求18所述的隔離閥組件，其中所述第一校準部件設置在偏置件上，所述偏置件設置在所述本體內，並且是可操作的，以當所述閉合件處於關閉位置時使所述樞轉臂相對於所述運轉軸在與所述第一軸線垂直的方向上移動。
20. 根據權利要求18所述的隔離閥組件，其中所述第二校準部件 設置在所述樞轉臂上。
21. —種方法，包括 將運轉軸安裝在雙腔節流裝置的本體內；將樞轉臂安裝在所述本體內並將所述樞轉臂可旋轉地連接到所述 運轉軸，其中所述樞轉臂可以圍繞第一軸線旋轉；以及將閉合件安裝在所述本體內並將所述閉合件連接到所述樞轉臂， 其中所述閉合件可以圍繞第二軸線在第一位置與第二位置之間樞轉。
22. 根據權利要求21所述的方法，還包括將頂部連接到所述雙腔 節流裝置，其中所述頂部包括孔，所述孔提供設置在所述頂部內的上 部腔與設置在所述本體內的下部腔之間的連通，其中當所述閉合件處 於所述第一位置時，穿過所述孔的連通被阻止，當所述閉合件處於所 述第二位置時，穿過所述孔的連通被允許。
23. 根據權利要求22所述的方法，還包括旋轉所述運轉軸，使得所述樞轉臂圍繞所述第一軸線旋轉，所述 閉合件圍繞所述第二軸線旋轉並且從所述第一位置移動到所述第二位 置；穿過所述孔移動孔板承載器；以及旋轉所述運轉軸，使得所述樞轉臂圍繞所述第一軸線旋轉，所述 閉合件圍繞所述第二軸線旋轉並且從所述第二位置移動到所述第一位
全文摘要
用於操作雙腔節流裝置的設備和方法。所述雙腔節流裝置包括具有下部腔的本體和具有上部腔的頂部。孔將上部腔與下部腔相連。閉合件樞轉地安裝到所述裝置並圍繞第一軸線在第一位置與第二位置之間樞轉。樞轉臂可旋轉地安裝到所述本體並與所述閉合件接合，以便於所述樞轉臂圍繞第二軸線的旋轉使所述閉合件圍繞所述第一軸線在所述第一與第二位置之間樞轉。
文檔編號G01F1/42GK101375136SQ200680052793
公開日2009年2月25日 申請日期2006年12月6日 優先權日2006年2月13日
發明者加裡·艾倫·塔特姆, 安東尼·瓊斯, 託馬斯·亨利·洛加, 格雷戈裡·西倫·傑伊 申請人:丹尼爾度量和控制公司