专利名称：用于控制并计量流体流并包括可变节流孔的装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及流体流，更具体地，涉及一种计量并控制流体流的可变节流孔。
背景技术：
在过程控制工业中，当制造过程中需要少量流体时，通常使用小直径管道以低流速来运送处理流体。该管道差不多总是圆形的截面。管道中用于测量流速的仪器必须与管道中流动的流体接触，同时最小化对流体流的干扰。为了最小化对流体流的干扰，仪器一般为圆形截面以配合管道的截面。对于测量流过节流孔的压力的变化的流量计而言，其流速由下式定义Q=C*Ao(11-(AoAP)2)12*(2*(Pht-Plo)ρ)12]]>其中Q＝体积流速C＝节流孔流量系数Ao＝节流孔截面积AP＝管道截面积Pht＝上游压力
Plo＝下游压力ρ＝流体密度在小管道中用于测量流速的流量计具有集成在同一个机壳中的压力传感器和节流孔。由于流速是节流孔截面积的函数，重要的是精确地知道节流孔的开度。典型地，基于节流孔的流量计包含具有固定开度的节流孔，并且为了得到不同的节流孔尺寸来适应不同的流速，用户需要更换整个流量计。已经尝试制造具有可变节流孔的流量计。但是，若节流孔开度不能随着节流孔开度大小的变化而保持恒定形状，当使用上述流动方程计算流速时就会出现错误。例如，若圆形节流孔压缩成一个略微呈椭圆形的而不是严格的圆形，计算流速时可能导致误差，因为该方程中的面积值假定该形状保持为圆形。而且，节流孔的前缘和后缘形状直接影响节流孔的流量系数及节流孔的流动特性。若节流孔的前边缘和后边缘的形状随着开度的大小而变化，节流孔的流动特性将会连续变化。若该流量系数在节流孔开度大小变化时不是恒定值，并且若不能精确地知道该值，使用上述流动方程将再次出现误差。
最一般地，计量并控制流体流是通过使用分离的设备或至少在单个设备中分离的特征而进行的。例如，使用节流孔计量流体流的设备可包括一个分离的阀部件，该阀部件控制通过流动管道的流体流的量和压力，从而控制节流孔。在其它应用中，一个分离的阀设备位于流动路径中且位于该计量设备的前方或后方。在任意情况下，计量和控制功能的分离特性导致了用于执行计量和控制流体流的装置体积较大而且昂贵。而且，因为所述的分离的特征必须连接到一起，需要额外的密封件和垫圈来防止泄漏。
有多个原因使得已知的可变节流孔设备工作效率低。首先，已知的可变节流孔设备通常使用圆形或弯曲的部件，该部件相对于流体流移动而改变节流孔的尺寸。由于这些部件的弯曲特性，节流孔的形状随着节流孔尺寸的变化而变化，这导致当在一节流孔尺寸范围内计算流体流时会出现显著的错误。第二，节流孔的形状变化导致至少在一部分流动范围内节流孔的形状不理想。这导致对于任意给定的开度当流速变化时不一致的流动特性，再次导致了在计算流体流时的误差。
克服已知流动控制和计量设备的上述和其它缺点的流量设备是该领域中重要的进展。
发明内容
本发明涉及一种用于计量并控制流体流并包含可变节流孔和压力传感器的设备。在本发明的一个方面，该设备包含一个流体流管道，其包含至少一个延伸的平面内壁，和一个具有直边的元件，该直边设置成与该流体流管道的所述至少一个平面内壁相配合。该元件可沿管道轴线的横向方向在一个打开位置和一个关闭位置之间移动，在打开位置时流体流经该管道，在关闭位置该元件大致切断管道中的流体流。
本发明的另一方面涉及一种用于控制流体流或用于计量流体流的设备，所述类型设备具有可变节流孔并设置成使用一个压力或差分压力信号。该设备包含一个带有第一、第二和第三段的管道，其中第一和第三段为圆形截面，而第二段为非圆形截面且带有至少两个平面部分并且位于第一和第三段之间。该设备还包含一个元件，该元件带有至少一个直边，其设置成与第二段接合以大致切断管道中的流体流。
本发明进一步的方面涉及一种测量并控制流体流的设备，其包含一个管道，该管道包含内部圆形截面的入口部分和内部矩形截面的节流孔部分；一个压力传感器，其设置成测量管道中的压力；和一个可移动元件，其适于并设置成与节流孔部分的内部矩形截面接合而控制流体流。
本发明的另一方面涉及一种控制并计量流体流的装置，该装置包含机壳、可移动元件和第一及第二压力传感器。该机壳包含沿其长度方向带有第一、第二和第三部分的流体流管道，第二部分包含至少一个平面侧壁，还包含一个提供进入所述管道的通道的元件孔。该机壳还包含第一和第二传感器腔室，所述腔室分别连通该管道的第一和第二部分以及第二和第三部分。该元件包含一个设置成与管道第二部分的至少一个平面侧壁相配合的直边以与其形成密封，该元件还可在元件孔中在一个打开位置和一个关闭位置之间移动，在打开位置流体流经管道，在关闭位置该元件顶住所述平面侧壁并大致切断管道中的流体流。第一和第二压力传感器分别安装在第一和第二传感器腔室中并设置成确定流经管道的压力差值。
本发明的另一方面涉及一种控制流体流经一个设备的方法，该设备包含至少一个压力传感器、一个带有圆形内部截面的第一部分和矩形截面的第二部分的管道、以及一个带有至少一个直边的可移动元件。该方法包含将该可移动元件沿管道长度纵向方向的横向方向移动到管道中，并在关闭位置将该可移动元件的直边接合到管道的至少一个平面侧壁，通过顶住该至少一个平面侧壁而形成密封。
本发明进一步的方面涉及一种计量并控制流经一流量装置的流体流的方法，该装置包含一个机壳、一个可移动元件、以及第一和第二压力传感器。该方法包括形成穿过机壳的管道，该管道至少包含第一、第二和第三部分。第一和第三部分为圆形内部截面，而第二部分包含至少一个平面侧壁。该方法还包括在机壳中形成第一和第二传感器腔室，从而分别连通管道的第一和第二部分以及管道的第二和第三部分。该方法进一步包括在机壳中形成沿管道的横向延伸并提供进入该管道的第二部分的通道的元件孔，将所述可移动元件在该元件孔中移动以控制管道中的流体流，以及在关闭位置时将可移动元件的直边接合到管道中的至少一个平面侧壁以与该至少一个平坦的侧壁形成密封。该方法还包含借助每个第一和第二压力传感器提供的压力信号来确定第一和第二传感器腔室之间的压力差值，以及基于该压力差值而计量流体流。可选地，可使用单个差分压力传感器来代替分离的传感器。本发明的另一方面可包含借助于来自外部源的压力信号而控制并计量设备中的流体流，来代替与设备相关联的来自压力传感器的压力信号，或同时使用。
通过下面结合附图对本发明实施方式的详细阐述，将会更清楚本发明的上述以及进一步的目的。
参照附图对示例性的实施方式进行详细描述，其中图1示出了依据本发明原理的流量设备的顶部视图；图2示出了图1中所示的流量设备的俯视图；图3示出了图2中所示的流量设备的一个示例性的构造沿截面指示符3-3的截面视图；图4示出了图3中所示的示例性流量设备沿截面指示符4-4的截面视图；图5示出了图4中所示设备的节流孔和可移动元件部分的放大视图；图6示出了图2中所示的示例性流量设备沿截面指示符6-6的截面视图；图7示出了图2中所示的示例性流量设备沿截面指示符7-7的截面视图；图8示出了图2中所示的示例性流量设备沿截面指示符8-8的截面视图；图9示出了所述流量设备的另一示例性构造沿该流量设备长度方向的截面视图；图10示出了图9中所示的示例性流量设备沿截面指示符10-10的截面视图。
具体实施例方式
本发明总体上涉及计量并控制流体流，更具体地，涉及一种计量并控制流体流的可变节流孔。该可变节流孔为流量设备的一部分，该流量设备将具有圆形截面流动区域的输入流转变成具有非圆形截面流动区域并包含至少一个线性、平面侧面的计量流。计量流的一个示例性的截面形状为具有直线的、平面四边的矩形。计量流的其它截面形状可包括例如，平行四边形、菱形或其它多边形，但是可还包含具有平坦和弯曲表面的组合形状。该可变节流孔特别适于用于差分压力流量计中，这将在这里结合多幅图形进行描述，尽管上述应用仅是可适用本发明原理的许多应用的示例。
图1-8中示出了一个示例性的用于控制并计量流体流的流量设备10。该设备包含机壳12、可移动元件14、第一和第二压力传感器16和18、以及入口和出口管道连接器22和20。管道30穿过该机壳而形成并包含第一、第二和第三段50、52和54。该机壳还包含沿垂直于管道30的方向与管道30相交的第一和第二传感器孔36和38，以及也沿垂直于管道30的方向与管道30相交的元件孔40。在此例子中，元件孔40和传感器孔36和38彼此平行地延伸，但是在其它实施方式中可能排列成彼此垂直，例如图9和10中所示的流量设备100。机壳12还可被分成分开的块或半部13和15(如图1)以便于在机壳内精确地形成复杂的特征。
可移动元件14包括基部42和接触件44，并位于元件孔40中，从而延伸到管道30的第二段52中。接触件44包含前缘46、逐渐变细的后缘48和平面接触表面49(如图5所示)，该接触表面49设置成与第二段52的平面(例如如下所述并在图5中所示的固定壁90)配合。可移动元件14沿一直线轴线在一个打开(缩回)位置和一个关闭位置之间的一系列位置上可移动地调整，可移动元件14的运动限于该线性轴线。在打开位置使得最多的流体流经管道30。随着可移动元件14朝向关闭位置移动，由于与流体接触，流经管道30的流体减少。可移动元件14在元件孔40中的调整可通过使用例如线性致动器、步进马达、液压或气压致动器、螺线管、伺服马达或手动设备例如带有指旋钮的螺纹轴来执行。可通过使用例如霍耳效应传感器、磁致伸缩设备、线性可变差动变压器(LVDT)、光学编码器以及其它位置确定技术来确定可移动元件14的位置。将元件14的运动限制为在元件孔40中的直线运动可简化可移动元件14的定位。
第二段52包含入口部分60、出口部分62以及位于入口部分60和出口部分62之间的节流孔部分64。该入口部分60的一端与传感器腔室32连通，并在邻接所述节流孔部分64的第二端包含多个锥形表面。类似地，出口部分62的一端与传感器腔室34连通，并在邻接所述节流孔部分64的相对一端包含多个锥形表面。
该设备节流孔段的入口和出口部分优选地包含多个限定非圆形截面的固定侧壁。示例性的第一和第三部分60、62包含4个大致为方形的固定壁(如图7中入口部分60的示例性截面所示)。本说明书全文所使用的矩形定义为四壁形状，而方形定义为四壁长度相等的矩形。矩形的壁大致为平的或直的，并且相交的两壁约呈90度角。在一些应用中，由于加工的限制，矩形的角可逐渐倾斜，具有圆形、倒圆、倒角或其它特征。进一步，一个或多个壁的一部分可为倾斜或微微倒角的，以产生密封点或满足其它设计目的和/或克服加工的限制。在包含直壁和曲线壁(图未示)的组合的实施方式中，这些壁的相交处也可包括例如圆形、倒圆、倒角等特征。最后，一个或多个壁的一部分可由垫圈或密封件的露出表面来形成。
锥面70、72、74、76形成于入口部分60的侧壁上，以减少入口部分邻接节流孔部分64所在位置的截面积。锥面70、72、74、76对齐于一轴线位置，从而使得以单个台阶即形成了部分60的截面积的减小(如图3-5所示)。出口部分62也包括在相对侧壁带有锥形表面78、80(如图4所示)的方形截面，从而减小出口部分62在节流孔部分64和出口部分62的过渡点处的截面积。
节流孔部分64包含3个固定壁90、92、94，固定壁90包含一个锥形的后缘96和前缘98(如图5所示)。因而，节流孔部分64的截面积分两个台阶以锥面组96、48和78、80逐渐变大到所述部分62的更大的截面积。如图8的截面视图所示，节流孔部分64与图7中所示的入口部分60相比具有相对较小的横截面积。
节流孔部分64中的相应的移动元件44的前缘46、98和后缘96、48提供了进出节流孔部分64的恒定的流体特性。节流孔部分64的截面尺寸由可移动元件14相对于节流孔部分64的固定壁90、92、94的位置而确定。节流孔部分64没有传感器开口和死区空间，从而避免干扰流体流并避免加工材料潜在的聚集或沉积。
例如前面描述的那些(例如步进马达、伺服马达等的)线性致动器(图未示)可用于驱动所述可移动元件14进行运动。通过沿单根直线轴线移动，该可移动元件14线性地改变节流孔部分64的截面尺寸，同时保持一个大致一致的形状，从而在可移动元件位置的范围内提供一组相对恒定的流动特性。节流孔部分64的截面形状使得可根据可移动元件14在位置范围中的位置而可重复地调节流体流。在一个例子中，其中该一致的形状为矩形，节流孔部分64的截面面积的高度的大小随着可移动元件14在打开和关闭位置之间移动而减小。保持一个矩形形状或者至少一个带有至少一个平的或直的侧壁的形状，可最小化流体特性的变化(背景技术的流速方程中的变量“C”)，从而对于每个节流孔尺寸确定流速时减少了误差。
在如图9和10所示的另一示例性的流量设备100中，该流量设备包含机壳112、可移动元件114、第一和第二压力传感器116、118、入口和出口管道连接器120、122、以及在机壳内形成的管道130。该机壳还包括第一和第二传感器腔室132、134、容纳第一和第二压力传感器116、118的传感器孔136、138、以及容纳可移动元件的元件孔140。该管道包含第一、第二和第三段150、152、154，其中第一和第三段150、154为圆形截面，而第二段152为非圆形截面。
第二段152包含入口部分160、出口部分162和节流孔部分164。节流孔部分164包含第一、第二和第三固定壁190、192、194、锥形的后缘196、以及锥形的前缘198。
入口和出口部分160、162各包含两组相对的侧壁，所述侧壁在邻接节流孔部分164的轴向分开的位置处逐渐变细。入口部分160在第一轴向位置包含锥面170、172。第二段152的截面面积在节流孔部分164的入口侧由于可移动元件114的锥形前缘198和锥形前缘146而进一步减小。第二段152的截面面积在节流孔部分164的出口侧由于可移动元件114的锥形后缘196和锥形后缘148而扩大。出口部分162包含在第一组相对侧壁上的锥面178、180，从而进一步扩大所述段152在节流孔部分164之后的截面面积。从而，流量设备100与流量设备10的不同在于入口部分160的锥面沿管道130轴向分隔设置，而不像如图3-5中流量设备10所示的节流孔部分的入口侧的四个侧壁同时缩小。
流量设备10和100之间的另一个区别在于进入节流孔部分64、164的入口。在流量设备10中，锥面70、72、74、76不直接使进入节流孔部分64的流体变细。如图5最佳所示，可移动元件14的前缘46和节流孔部分64的前缘98提供一个大致平坦的壁状表面，从而在节流孔部分64的入口处产生一个高压。取决于沿着方向A的可移动元件14的位置，节流孔部分64入口处的压力可以有稍微的变化，当增加或者减少节流孔部分64的尺寸时该情况是预期的。节流孔部分64入口处的压力也可以由前缘46、98所限定的壁状结构的尺寸所影响。
相反，由于可移动元件114的锥形后缘148和更显著的锥面170、172，通向节流孔部分164和流量设备100的入口更直接地使通向节流孔部分64的入口部分60变细。
在使用时，流体首先流经管道30的第一段50进入流量设备10(该例子将用于描述本发明不同方面的剩余部分)。流经第一段50的流动具有与第一段50的圆形截面相匹配的流动特性。接着，流体流进入第二段52的非圆形入口部分60之前，该流动进入设置有过渡容积的打开的传感器腔室32。然后，流动的截面积由形成在节流孔部分64之前的入口部分60上的多个锥面而减小。如上所述，由于节流孔部分64非常小的截面面积以及由前缘46和98产生的壁状结构使得在节流孔部分64的入口处产生了更高的压力。节流孔部分64的截面面积取决于可移动元件沿方向A的位置。沿方向A的每一位置对应于节流孔部分64的不同截面面积，其用于确定流经流量设备10的体积流量。
当流体流出节流孔部分64、流入所述部分62时，由于可移动元件14和节流孔部分64的后缘48和96以及锥面78和80，流体流的截面面积增大。出口部分62的截面面积优选地和入口部分60具有相同的尺寸和形状(如图10，在示例性的流量设备10中其为方形截面)。流出出口部分62的流体流进入传感器腔室34，在这里在流体流进入第三段54之前设置了另一个过渡容积，且具有第三段54的圆形截面的流型。
第一和第二压力传感器16、18位于节流孔部分64的相对两侧，使得可以确定管道30第二段52的入口和出口侧的压力差。第一和第二压力传感器16、18可安装成最接近要处理的流体以使流体死区的量最小，并减少第一和第二压力传感器16、18之间的结晶化和颗粒聚集以及管道30中的流体。在本发明的另一方面中，可使用单个差分压力传感器来连通第一和第二传感器腔室32、34以确定压力差。进一步地，在第一和第二传感器腔室32、34的其中一个具有固定压力的应用场合只需要单个压力传感器。例如，若第二传感器腔室34位于节流孔的下游并且排空到一个大气压力的开口罐，下游压力就不需测量，而从第一传感器16测量的压力就可直接用来与大气压力一起确定压力差。同样地，若当第一传感器腔室32位于节流孔部分64的上游，并且从压力被严格控制为固定值的密封罐中接受流体，上游压力就不需测量，而从第二传感器18测量的压力就可直接用来与该固定的上游压力值一起确定压力差。
另一个示例性的实施方式可使用单个差分压力传感器来从所述设备节流孔部分的入口和出口侧取得压力读数，并且确定该节流孔部分的压差。这种和其他种类的传感器并不必须安装在传感器孔中，也不必要使用具有比管道截面积大的截面积的传感器孔。例如，传感器可设置成使用小型探针来获得压力读数，该探针需要相对于管道尺寸而言一个非常小的、通向该管道的开口，并且传感器可以安装在所述设备机壳内部或邻接该设备机壳的不同位置。
然而另外的实施方式可不包含任何直接与该设备相关的传感器，但可设置成使用外部源提供的压力信号。上述从外部源得到的压力读数可包含，例如从位于所述设备上游或下游的压力传感器得到的读数，或者代表了该设备上游或下游的系统的已知静态压力状况的压力信号。这样，尽管该设备不需要压力传感器，基于计量并控制流经该设备的流体的目的，该设备优选地设置成使用压力信号。
代表流经节流孔的压力差的压力信号可与该节流孔的截面积、节流孔之前或之后的入口和出口的截面积、以及流体密度一起被用来确定该体积流速(在上面的背景技术部分里面有描述)。
这里讨论的传感器腔室的尺寸和容积取决于容纳在传感器孔中的传感器的尺寸。大的传感器孔(如图3所示的孔36)可有利地提供大的传感器腔室，其能在所述设备管道的圆形和非圆形段之间有效地过渡流动和压力。在另一个不包含传感器腔室或包含一个相对于管道尺寸非常小的传感器腔室的实施方式中，该设备可包含另外的适于在上述构造中使用的过渡特征。
不同材料可很好地适用于依据本发明原理的流量设备中。在另一例子中，可移动元件由刚性材料形成，例如金属、诸如不锈钢的金属合金、诸如特氟隆的聚合材料、以及其它刚性塑料、陶瓷、或工业用宝石。相同地，示例性的流量设备的机壳和其它特征可由相似的金属、聚合体、陶瓷或其它种类的腐蚀或非腐蚀材料制成。
流量设备10绕管道30沿机壳12的长度方向是对称的。本领域技术人员可以得知，依据本发明的原理的流量设备可以从各个方面来看是不对称的，这不会偏离本发明的精神或范围。
流量设备10包含几个组合特征来产生协作效果。上述特征可单独使用或与依据本发明教示的其它特征组合。例如，依据本发明的教导，可移动元件14可用于控制流体流而不计量该流体。同样地，节流孔部分64可不用可移动元件14而与所述设备的其它特征结合，例如第一和第二传感器腔室30、32和第一和第二压力传感器16、18，来计量流体而不控制流体。若期望有固定的压力信号(ΔP)，该特征是有用的，这时所述设备可只用于计量。
本发明另一优点在于，压力信号(ΔP)可通过改变节流孔尺寸而对于每个流速而最优化。例如，对于给定流速，压力信号可通过改变节流孔尺寸而设定为最小值。进一步地，针对每个期望的流速和可用的入口压力，该压力信号可通过改变节流孔尺寸得到最优化。
进一步，尽管第二段52的入口、出口和节流孔部分60、62、64示出为矩形截面，需要理解的是所述截面可以是不同形状的截面，例如但不限制于矩形、等腰三角形等。进一步地，第二段52的不同部分可具有不同的截面形状和尺寸，且沿第二段52的各个部分的长度方向可具有变化的形状或尺寸。此外，尽管节流孔部分64为矩形截面，由可移动元件14的前缘44和后缘46和固定壁90、92、94的前缘98和后缘96限定的节流孔部分64的前部和后部部分可具有与图中示出不同的尺寸、形状和方向。
上述说明书、例子和数据为本发明的组成的制造和使用提供了完整的描述。由于本发明的许多实施方式无需偏离本发明的精神和范围即可得到，本发明由所附带的权利要求所限定。
权利要求
1.一种用于控制流体流的设备，其带有可变节流孔并设置成使用压力信号，所述设备包含一个流体流管道，其包含至少一个沿所述管道的纵向延伸的平面内壁；和一个带有直边的元件，该直边设置成与所述流体流管道的至少一个平面内壁相配合而与其形成密封，该元件沿横向于该纵向方向在一个打开位置和一个关闭位置之间是可移动的，在该打开位置流体流经该管道，在该关闭位置该元件基本上切断该管道中的流体流。
2.如权利要求1所述的可变节流孔，其中所述管道为矩形截面，所述元件基本上是矩形形状。
3.如权利要求1所述的可变节流孔，其中所述管道包含至少一个成型的侧壁，并且所述元件包含至少一个边，其曲率大致匹配所述管道的成型侧壁的截面形状。
4.如权利要求1所述的可变节流孔，其中所述压力信号由安装在机壳内的压力传感器提供。
5.如权利要求1所述的可变节流孔，其中所述压力信号由安装在所述设备上游或下游的、位于机壳外部的压力设备提供。
6.一种用于计量流体流的设备，其带有可变节流孔并设置成使用压力信号，所述设备包含一个流体流管道，其包含至少一个沿所述管道纵向延伸的平面内壁；和一个带有直边的元件，该直边设置成与所述流体流管道的至少一个平面内壁相配合而与其形成密封，该元件沿横向于该管道纵向的方向在一个打开位置和一个关闭位置之间是可移动的，在打开位置流体流经该管道，在关闭位置该元件基本上切断该管道中的流体流。
7.如权利要求6所述的可变节流孔，其中所述管道为矩形截面，所述元件基本上是矩形形状。
8.如权利要求6所述的可变节流孔，其中所述管道包含至少一个成型的侧壁，并且所述元件包含至少一个边，其曲率大致匹配所述管道的成型侧壁的截面形状。
9.如权利要求6所述的可变节流孔，其中所述压力信号由安装在机壳内的压力传感器提供。
10.如权利要求6所述的可变节流孔，其中所述压力信号由安装在所述设备上游或下游的、位于机壳外部的压力设备提供。
11.一种用于控制流体流的设备，其带有可变节流孔和压力传感器，所述设备包含一个具有第一、第二和第三段的管道，其中第一和第三段为圆形截面，而第二段为带有至少两个平面部分的非圆形截面，并且位于第一和第三段之间；和一个带有至少一个直边的元件，其设置成与所述第二段接合而基本上切断管道中的流体流。
12.一种测量并控制流体流的设备，包含一个管道，该管道包含带有内部圆形截面的入口部分和带有内部矩形截面的节流孔部分；一个压力传感器，其配置为测量所述管道中的压力；和一个可移动元件，其适于并配置成与所述节流孔部分的内部矩形截面接合而控制流体流。
13.一种控制并计量流体流的装置，该装置包含一个机壳，该机壳包含一流体流管道，其沿管道长度方向包含第一、第二和第三部分，第一和第三部分具有圆形截面，而第二部分包含至少一个平面侧壁并且位于第一和第三部分之间；一个元件孔，该元件孔沿所述管道的横向延伸，并提供了进入所述第二部分的通道；和第一和第二传感器腔室，所述腔室各包含一入口和一出口，第一传感器腔室的入口和出口分别连通该管道的第一和第二部分，第二传感器腔室的入口和出口分别连通该管道的第二和第三部分；一个元件，该元件包含一个配置成与所述至少一个平面侧壁相配合的直边而与其形成密封，该元件在元件孔中的一个打开位置和一个关闭位置之间是可移动的，在打开位置流体流经管道，在关闭位置该元件基本上切断管道中的流体流；和第一和第二压力传感器，分别安装在第一和第二传感器腔室中，并配置成确定所述机壳内的压力差值。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述管道的第一和第三部分为圆形截面，而所述管道的第二部分为矩形截面。
15.如权利要求13所述的装置，其中所述管道的第二部分包含一个流动控制段，该段与所述第二部分的其余段的较大截面积相比具有较小的截面积。
16.如权利要求15所述的装置，其中所述流动控制段包含一入口和一出口，所述入口和出口各包含至少一个从该较小截面积过渡到所述第二部分其余段的较大截面积的锥面。
17.如权利要求13所述的装置，其中所述元件包含一表面，该表面带有面向流体流上游的前缘和面向流体流下游的后缘，该表面基本上是平面并且所述后缘包含一锥面。
18.如权利要求13所述的装置，其中所述机壳沿穿过所述管道中央的平面分成至少第一和第二部分。
19.如权利要求13所述的装置，其中所述第一和第二传感器腔室可通过各自的沿所述管道的横向延伸的第一和第二传感器孔而进入。
20.如权利要求19所述的装置，其中所述第一和第二传感器孔沿与所述元件孔方向垂直的方向延伸。
21.一种控制流体流经一个设备的方法，该设备包含一个压力传感器、一个带有圆形内部截面的第一部分和矩形内部截面的第二部分的管道和一个具有至少一个直边的可移动元件，该方法包含以下步骤在该管道中沿横向于该管道长度的方向移动该可移动元件；和在关闭位置将该可移动元件的直边与该管道的至少一个平面侧壁接合以与该至少一个平面侧壁形成密封。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述设备进一步包含一机壳，并且所述管道穿过该机壳而延伸，该机壳包含位于该管道的第一和第二部分之间并将二者连通的传感器腔室；和一元件孔，该元件孔沿管道的横向方向延伸并且提供了进入管道第二部分的通路，并且所述可移动元件延伸穿过所述元件孔。
23.一种计量流体流经一个设备的方法，该设备包含一个带有圆形内部截面的第一部分和矩形内部截面的第二部分的管道和一个具有至少一个直边的可移动元件，并配置为使用一个压力信号，该方法包含以下步骤在该管道中沿横向于一纵向方向的方向移动该可移动元件，该纵向方向是沿该管道长度的方向；和在关闭位置将该可移动元件的直边与该管道的至少一个平面侧壁接合以与该至少一个平面侧壁形成密封。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述设备进一步包含一机壳，并且所述管道穿过该机壳而延伸，该机壳包含位于该管道的第一和第二部分之间并将二者连通的传感器腔室；和一元件孔，该元件孔沿管道的横向方向延伸并且提供了进入管道第二部分的通路，并且所述可移动元件延伸穿过所述元件孔。
25.一种计量并控制流经一流量装置的流体流的方法，该装置包含一个机壳、一个可移动元件、以及第一和第二压力传感器，该方法包含如下步骤形成穿过机壳的管道，该管道至少包含第一、第二和第三部分，第一和第三部分具有圆形内部截面，而第二部分包含至少一个平面侧壁；在所述机壳中形成第一和第二传感器腔室，使其分别连通管道的第一和第二部分以及管道的第二和第三部分；在机壳中形成一元件孔，该元件孔沿管道的横向延伸并提供进入该管道的第二部分的通道；将所述可移动元件在该元件孔中移动以控制管道中的流体流；在关闭位置时将可移动元件的直边与该管道的至少一个面侧壁接合以与该至少一个平面侧壁形成密封；借助每个第一和第二压力传感器提供的压力信号来确定第一和第二传感器腔室之间的压力差值；和基于该压力差值而计量流体流。
全文摘要
一种用于计量并控制流体流的设备，该设备包含可变节流孔且设置成使用压力传感器。该设备包含一个流体流管道，其包含至少一个沿流体流管道长度方向的一部分延伸的平面内壁；和一个带有一直边的元件，该直边设置成与该流体流管道的所述至少一个平面内壁相配合。该元件可沿管道轴线的横向方向在一个打开位置和一个关闭位置之间移动，在打开位置流体流经该管道，在关闭位置该元件基本上切断管道中的流体流。
文档编号G01F1/42GK1846117SQ200480025563
公开日2006年10月11日 申请日期2004年8月19日 优先权日2003年9月4日
发明者代尔·艾伦·纽金特, 约翰·艾伦·基尔布, 马克·丹尼尔·利特基 申请人:瑞瓦泰克公司