专利名称：双腔管口配件板支撑件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于监控在管道里的流体流动(flow stream)特性的 方法和装置，特别是涉及双腔管口配件。更准确的说，本发明涉及一 种用于在配件内定位管口板的改进系统。
背景技术：
在管道操作和其他工业应用中，流量计用于测量通过管路部分移 动的气态或液态流体流动的容积流速。流量计可以呈现许多种不同形 式。 一个常见的流量计是孔板流量计，该孔板流量计包括连接到管路 部分的管口配件。所述管口配件用于定向和支撑孔板，该孔板垂直于 流体流动的方向而横过管路部分延伸。所述孔板大致为一个薄板，该 薄板包括圆形开口，或者管口，其典型地和管路部分的内部表面同心 地定位。在操作中，当通过管路部分移动的流体流动达到孔板时，流体被 强制通过管口，从而限制流体的横截面流动面积。由于能量的连续和 守恒原理，流体的速度随着流体流动通过管口而增加。这个速度增加 会在孔板上产生压力差。在孔板上测得的压力差可以用于计算移动通 过管路部分的流体流动的体积流速。双腔管口配件体现了一种特殊设计，该设计能够使得孔板从配件 移去时，不会干扰移动通过管路部分的流体流动。这个特别设计的配 件在本领域中已经公知很多年了。在这里引入美国专利No. 1,996,192 作为各种目的的参考，该美国专利在1934年授权，并描述了一种早期 的双腔管口配件。今天，在许多工业应用中仍然有基本相同的设计的 配件在使用。尽管该设计已经保持着基本没有改变，但是操作条件继
续扩展，双腔配件现在可以用于直径达到48英寸的管路尺寸，并且可 以用于达到10000psi (每平方英寸磅数)的工作压力。在图1中描绘了一种常见的双腔管口配件12。管口配件12包括主体 16和顶部18。主体16包围下腔20，该下腔和管道的内部34流体连通。 顶部18包围上腔22，该上腔通过螺栓17连接到主体16。孔口30形成了 连接上腔22和下腔20的开口。阀座24连接到顶部18，并提供了和滑动 阀板56的密封接合，该滑动阀板通过旋转齿轮轴54滑动致动。操作下 驱动器36和上驱动器38，从而在配件12内垂直地移动孔板托架32。管口31位于通过孔板托架32支撑的孔板33上。孔板托架32显示为 处于和孔34对齐的测量位置里。为了从配件12移去孔板托架32,采用 如下步骤。首先，转动齿轮轴54，使得阀板56横向滑动，并离开阀座 24,打开孔口30。 一旦打开孔口30,就致动下驱动器36，以便使得孔 板托架32向上移动进入上腔22。 一旦孔板托架32完全位于上腔22内， 闭合孔口30，从而使得上腔与孔34和下腔20隔离。然后，在上腔20内 的任何压力可以释放，可以通过松开夹杆螺钉46并从顶部18移去夹杆 44和密封杆40，移去孔板托架32。管口31在孔34内的位置进行精密控制，这是因为任何的不对齐就 可能会引起在测量通过管道的流体时不精确。美国石油研究所(API) 14.3提出了用于在孔34内定位管口31的尺寸标准和公差。遵守API 14.3 的要求会增加传统双腔管口配件的制造的复杂性。许多传统设计依靠 在主体16内部精确定位表面，以便引导和定位孔板托架32。经常需要 多个加工步骤，来将这些选择出的表面置于合适的关系中，以便确保 符合API 14.3。因此，在本领域中存在一种对于双腔管口配件的需求，其要求提 供改进的孔板定位系统。本发明的实施例涉及用于双腔管口配件的板 对齐装置，该装置寻求克服现有技术中的这些和其他限制
发明内容
优选的实施例包括用于在具有直的流动孔的主体内定位孔板的方 法和装置。 一个实施例包括支撑孔板的托架；以及用于接合托架和 沿着垂直于流动孔的第一轴线移动托架的驱动部件。该驱动部件也用 于限制托架沿着垂直于流动孔和垂直于第一轴线的第二轴线的移动。 销用于接合托架，以便限制沿着第一轴线的移动。在一个实施例中，用于定位孔板的装置包括支撑孔板的托架； 以及用于接合托架和沿着垂直于流动孔的第一方向移动托架的驱动部 件。该驱动部件也限制所述托架沿第二方向的移动。所述装置也包括 销组件，该销组件用于限制托架在第一方向上的移动。在某些实施例 中，驱动部件包括轴；齿轮，其旋转固定到轴上；以及圆柱填料箱， 其接合轴，并且具有的外径大于齿轮。齿轮接合设置在托架上的齿。 填料箱接触托架的一侧，该侧垂直于第二方向，并连接到主体，并密 封接合轴。在某些实施例中，销组件包括止动销，该止动销用于接 合托架；以及扳手螺母，其连接到主体上，以便限制止动销在第一方 向上的移动。销组件也可包括起重螺钉，其用于接合扳手螺母，并使 得止动销在第一方向上移动。这样，本发明的实施例包括能够使得双腔管口配件的操作得到实 质增强的特征和优点的组合。本领域技术人员在参考附图，并阅读本 发明的优选实施例的下面详细描述后，会对本发明的这些和其他各种 特征和优点得到清楚了解。
为了更加清楚理解本发明，参考所附的附图，其中 图l是现有技术双腔管口配件的局部剖视等距图； 图2是双腔管口配件的等距视图； 图3是图2的双腔管口配件的横截面视图； 图4是具有根据本发明的板定位系统的配件的一个实施例的局部 剖视等距视图；图5是图3的系统的放大视图； 图6是下驱动系统的一个实施例的等距视图； 图7是水平定位系统的局部剖截面视图；以及 图8是垂直定位系统的局部剖截面视图。
具体实施方式
在下面的描述中，相同的部件在整个说明书和附图中都分别采用 相同的附图标记。附图没有严格成比例。本发明的某些特征可以图示 成为按照比例放大或者以有些示意的形式表示，为了清楚和简要的目 的，传统元件的一些细节可能不再图示。现在参考图2和3，图示了一个双腔管口配件100的一个实施例。 配件100包括通过螺栓117连接的主体110以及顶部115。主体110包 围下腔120，并通过法兰125提供了和管道内部的流体连通。底部销组 件155密封了主体110的下端部。顶部115包围上腔130，并包括孔口 140，该孔口 140在上腔和下腔120之间提供了通道。顶部115包括用于和主体110连接的法兰160;以及围绕上腔 130的壁165。上腔130通过密封杆170和密封杆衬垫172和大气压隔 离，密封杆170和密封杆衬垫172用夹杆175和夹杆螺钉177夹持。 壁165支撑上驱动组件145，并包括端口185，该端口185提供了到达 上腔130的通路。 一个优选的主体和顶部在美国专利申请10/848,883 中得到了进一步描述，上述美国专利申请的名称为"Dual Chamber Orifice Fitting Body" ， (Atty. Ref. 1787-15200)， 该申请作为参考并 入在这里。阀组件135用于打开和关闭孔140，允许孔板托架147在下腔120 和上腔130之间移动。 一个优选的阀组件在美国专利申请10/848,978
中得到了描述，上述美国专利申请的名称为"Dual Chamber Orifice Fitting Valve" , (Atty. Ref. 1787-14900)， 该申请作为参考并入在 这里。孔板托架147支撑孔板149。上驱动组件145和下驱动组件150 用于当打开阀组件135时，在下腔120和上腔130之间移动孔板托架 147。
现在参考图4，显示了主体110的局部剖示意图，揭示了具有孔 板220的孔板托架200、下驱动组件150以及底部销组件230。图示的 板托架200处于充分向下位置，且孔板220和孔轴向对齐。正是在这 个位置进行管道流动测量。下驱动组件150包括轴240、填料箱245、 止动螺母250和齿轮255。销组件230包括扳手螺母260、起重螺钉265 和止动销285。托架200的水平位置通过下驱动组件150设定，垂直位 置通过销组件230设定。
图5显示了下驱动组件150，并且下驱动组件包括轴240、填料箱 245、止动螺母250和齿轮255。轴240具有一个直径加大的中间部分 242。在中间部分242的每一侧上是旋转定位器243，例如键和棱面， 该旋转定位器和齿轮255连接，所述齿轮255具有对应的内部功能部 件257。齿轮255在轴240上滑动，并被定位器243旋转限制。齿轮 255优选地并没有永久固定在轴240上。
填料箱245在轴240上滑动，直到它们接触齿轮255，并轴线限 制齿轮255。填料箱245的内部具有内部密封物(未图示)，该密封物 密封在轴240上。填料箱245的外表面具有螺纹凸起246，该螺纹凸起 连接到在主体110上的对应螺纹。在填料箱245的外部端部上的止动 螺母250用于转动箱，并也将密封物251保持在合适位置，该密封物 251密封在填料箱和配件主体110之间。
现在参考图6，齿轮255接合在托架200上的齿275，以便当齿轮 转动时，使得托架垂直移动。在齿轮255的外部边缘上的填料箱245 具有的直径大于齿轮的直径，因此接合托架200的外部边缘270。外部 边缘270也包括在托架200的顶部的加工表面275。加工表面275突出 到外部边缘270的上方，以便提供一个能够加工成为精密公差的表面， 以便能够建立托架200的整个宽度。尽管外部边缘270的整个长度可 以是加工的，但是表面275提供了局部区域，以便使得具有精密维持 的公差的外部边缘的长度最小。根据API 14.3，孔板220在流动孔内的定位必须精密地进行控制。 因此，在托架200和主体IIO之间的关系优选地采用加工表面来确定， 加工表面的尺寸公差可以被精密控制。现在参考图7，显示了主体IIO 的横截面视图，主体110包括托架200以及下驱动组件150。托架200 的位置相对于图7的横截面平面在垂直和水平上都受到控制，使得孔 板220在允许的限度内中心定位在孔上。孔板220的横向位置由托架200和它和主体110的关系确定，该 横向位置由下驱动组件150控制。在托架200上的加工表面275建立 了托架200的宽度，并形成了在孔板220的中心和托架200的最外边 缘之间的距离277。加工表面275接触填料箱245的端部247。从止动 螺母250的内表面253到填料箱245的端部247的距离282被精密地 控制，这是因为它通过填料箱245的加工长度而进行确定。通过在主 体110的外侧上的加工表面280建立止动螺母250的内表面253的横 向位置，在制造期间该横向位置可以相对于流动孔的中心精密定位。 这样，托架200使用加工部件和表面进行定位，所有这些部件和表面 都可以在制造中进行精密控制。通过销组件230控制托架200的垂直位置。现在参考图8，图示 的销组件230支撑托架200的底部。销组件230包括止动销285、扳手 螺母260和起重螺钉265。销285包括密封件290，该密封件290密封 接合主体110的密封孔295。扳手螺母260螺纹连接到主体110，并包 括容纳起重螺钉265的螺纹孔262。销285和在托架200上的狭槽295
连接。销285的长度和扳手螺母260的垂直位置可以进行调节，以便 控制托架200的垂直位置。在扳手螺母260接合的情况下，销285可 以通过起重螺钉265相对于主体110向上移动，而不用操纵扳手螺母 260。这样，如果托架200将要变得留在主体110中，销285可以通过 转动起重螺钉265而向上移动，以便在托架上推动，而没有移动扳手 螺母265，使得一旦降低了起重螺钉265，则销285就将返回到其初始 位置。这样，下驱动组件150和销组件230的组合为孔板托架200提供 了横向和垂直定位。下驱动组件150和销组件230的位置由位于主体 110外侧的加工表面建立起来。本发明的优选实施例涉及用于在双腔管口配件内定位和移动孔板 的装置。本发明可以具有不同形式的实施例。附图中显示了实施例， 这里将详细描述，本发明的具体实施例应该被这样理解，本发明的公 开应该被认为是本发明的原理的例证，并且并不意味着限制本发明到 这里所图示和描述的这些。特别地，本发明的各种实施例提供了许多 不同布置，以便改善配件的操作。参考本发明的具有板孔的双腔管口 配件的原理的应用，但是使用这些本发明的原理不被局限于这些应用， 并且可以用于任何其他包括其他双腔配件和管口配件的应用。应该充 分地认识到，下面讨论的实施例的不同教导可以独立的采用，或者以 任何合适组合形式采用，以产生需要的结果。此处阐述的实施例仅仅是用于说明的目的，而不是限制本发明的 范围或者其中的细节。应该理解，在不背离本发明的范围和这里披露 的创造性构思的情况下，可以对这里的公开内容作出许多其他变化和 改进。因为在这里教导的创造性构思的范围内可以作出许多变化和不 同实施例，包括等价结构和想到的各种材料，并且因为根据法律的说 明要求而在此处详细描述的实施例里可以作出许多改变，所以，应该 理解，此处的细节应该被解释为说明性的，而不是限制性的。
权利要求
1. 一种用于在具有直的流动孔的主体内定位孔板的装置，所述装 置包括支撑孔板的托架；驱动部件，其用于接合所述托架，并且沿着垂直于流动孔的第一 轴线移动所述托架，其中，所述驱动部件也用于限制所述托架沿着垂直于流动孔且垂直于所述第一轴线的第二轴线的移动；以及销，该销用于接合所述托架，以便限制沿着第一轴线的移动。
2. 根据权利要求l的装置，其中，所述驱动部件包括 轴；齿轮，其旋转固定到所述轴上；以及圆柱填料箱，其接合在所述轴周围，并且具有的外径大于所述齿轮。
3. 根据权利要求2的装置，其中，所述齿轮接合设置在所述托架上的齿。
4. 根据权利要求2的装置，其中，所述填料箱接触所述托架的垂直于第二方向的一侧。
5. 根据权利要求2的装置，其中，所述填料箱连接到主体，并且 密封接合所述轴。
6. 根据权利要求l的装置，其中，所述销包括 止动销，该止动销用于接合托架；以及扳手螺母，其连接到主体上，以便限制所述止动销沿着第一轴线 的移动。
7. 根据权利要求6的装置，其中，所述销组件还包括起重螺钉， 其用于接合所述扳手螺母，并使得所述止动销沿着第一轴线移动。
8. —种双腔管口配件，包括主体，其具有和流动孔连通的下腔以及和下腔连通的上腔； 孑L，其由孔托架支撑，该孔托架可在上腔和下腔之间选择移动； 下驱动系统，其设置在下腔里，并用于在上腔和下腔之间移动孔 托架；以及止动销组件，其连接到所述主体，并突出到下腔中；其中，所述 孔通过所述止动销相对于所述流动孔垂直定位，并且通过所述下驱动 系统相对于所述流动孔水平定位。
9. 根据权利要求8的配件，其中，所述下驱动系统包括 轴，其具有直径变大的中间部分和两个端部；填料箱，其支撑所述轴的每个端部，并且连接到所述主体；以及齿轮，其在每个填料箱和所述轴的中间部分之间旋转固定到所述 轴上，其中，每个齿轮具有的外径小于所述填料箱的外径，但是大于 所述轴的中间部分的直径。
10. 根据权利要求9的配件，其中，所述孔托架具有两个平行侧面，该侧面和所述填料箱连接。
11. 根据权利要求8的配件，其中，所述止动销组件包括 止动销，该止动销用于接合孔托架；以及扳手螺母，其连接到所述主体上，以便限制所述止动销垂直方向 上的移动。
12. 根据权利要求U的配件，其中，所述止动销组件还包括起重 螺钉，其用于接合所述扳手螺母，并使得所述止动销沿着垂直方向移 动。
13. —种双腔管口配件，包括 主体；扳手螺母，其和所述主体螺纹接合；止动销，其可和所述主体移动接合，其中所述止动销的移动由所 述扳手螺母限制；起重螺钉，其和所述扳手螺母螺纹接合，并用于移动所述止动销。
14. 根据权利要求13的双腔管口配件，其中，所述止动销和所述 主体密封接合。
15. —种双腔管口配件，包括 主体；填料箱，其和所述主体密封接合；轴，其部分地位于所述主体内，并和所述填料箱密封接合； 齿轮，其旋转固定到所述轴上，其中所述齿轮沿着所述轴的轴向 位置通过所述填料箱确定。
16. 根据权利要求15的双腔管口配件，其中，所述轴包括直径变 大的中间部分，所述齿轮位于所述轴的中间部分和所述填料箱之间。
17. 根据权利要求16的双腔管口配件，其中，所述轴的直径变大 的中间部分的直径具有的直径小于所述齿轮的外径。
18. 根据权利要求17的双腔管口配件，其中，所述齿轮的外径小 于所述填料箱的外径。
19. 根据权利要求15的双腔管口配件，其中，所述齿轮以可拆卸 的方式连接到所述轴。
20. —种在流动孔内对齐孔板托架的方法，所述方法包括 操作驱动部件，以便接合孔板托架，并使得孔板托架沿着垂直于流动孔的第一轴线移动；以及使用驱动部件，以便控制所述孔板沿着既垂直于所述流动孔也垂 直于第一轴线的第二轴线的位置。
21. 根据权利要求20的方法，还包括使用销接合孔板，以便控制 孔板托架沿着第一轴线的位置。
22. 根据权利要求20的方法，其中，所述驱动部件包括 轴；齿轮，其旋转固定到所述轴上，并用于接合孔板托架，并使得孔 板托架沿着垂直于流动孔的第一轴线移动；以及圆柱填料箱，其接合在所述轴周围，并且具有的外径大于所述齿 轮，其中所述圆柱填料箱用于控制孔板托架沿着既垂直于流动孔也垂 直于第一轴线的第二轴线的位置。
全文摘要
用于在具有直的流动孔的主体内定位孔板的方法和装置。一个实施例包括支撑孔板的托架；驱动部件，其用于接合所述托架，并且沿着垂直于流动孔的第一轴线移动所述托架。驱动部件也用于限制所述托架沿着垂直于流动孔且垂直于所述第一轴线的第二轴线的移动。销用于接合所述托架，以便限制沿着第一轴线的移动。
文档编号G01F1/42GK101124423SQ200580016036
公开日2008年2月13日 申请日期2005年5月17日 优先权日2004年5月19日
发明者加里·艾伦·塔特姆, 托马斯·亨利·洛加, 罗纳尔·格温·伦, 马克·欧丹尼尔 申请人:丹尼尔工业公司