水流量测量装置制造方法
【专利摘要】一种冷却器系统，包括用于蒸发制冷剂的蒸发器和与蒸发器流体连通的水管。水管构造成允许水以一流率穿过并使水循环经过蒸发器以与蒸发器内的制冷剂交换热量。冷却器系统包括水管内的流量限制管，流量限制管构造成允许水以相对于流率降低的流率流过流量限制管。冷却器系统还包括测量探头，该测量探头穿过水管和流量限制管的壁并包括小于流率的流率精确范围。测量探头构造成测量流量限制管内降低的流率，其中降低的流率在精确范围内。
【专利说明】水流量测量装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及流体流率测量装置，且更具体地涉及用于冷却器系统内水管的流体流率测量装置。
【背景技术】
[0002]流体流率测量装置通常包括测量水管内流体流量的测量探头。流体流率测量装置用于测量水管中的实际流体流量。
[0003]在冷却器系统中，足够量的水流量通过蒸发器对于抑制水在蒸发器中冻结是很重要的。诸如泵故障、水管堵塞或水管内水的部分冻结的外部因素会将水流率降低到不足以防止蒸发器内水冻结的速率。为了确保冷冻器在水流量不足以防止冻结时不继续运行，冷却器系统使用来自测量探头的输入监测水流率并将测得的流率与水流量触发点进行比较。当测得的流率为水流量触发点或低于该水流量触发点时，将冷却器系统关闭以防止水冻结。在重启冷却器系统之前需要维修人员来解决低水流量问题。
[0004]在某些情况下，由于湍流或具有高度可变性的水流量传感器，致使高于预期水流量触发点的水流量测量值的不精确的水流量测量值可能使得冷却器系统不必要地关机。这称为“扰乱跳闸(nuisance trip)”。
【发明内容】
[0005]在一实施例中，本发明提供一种冷却器系统。冷却器系统包括用于蒸发制冷剂的蒸发器。冷却器系统还包括与蒸发器流体连通的水管。水管构造成允许水以一水流率穿过并使水循环经过蒸发器以与蒸发器内的制冷剂交换热量。冷却器系统包括水管内的流量限制管，流量限制管构造成允许水以相对于水流率降低的流率流过流量限制管。此外，流量限制管减少紊流，这可降低局部流动变化并改进流量测量精度。冷却器系统还包括测量探头，该测量探头穿过水管的壁和流量限制管的壁并包括小于水流率的流率精确范围。测量探头构造成测量流量限制管内降低的流率，其中降低的流率在精确范围内。
[0006]在另一实施例中，本发明提供一种测量冷却器系统内流量的方法。该方法涉及使蒸发器内的制冷剂蒸发。使水以一水流率穿过水管。使水循环经过蒸发器。在蒸发器内在水与制冷剂之间交换热量。提供测量探头，测量探头包括小于水流率的流率精确范围。使水以精度范围内的降低流率穿过水管内的流量限制管。使测量探头穿过水管和流量限制管的壁。用测量探头测量流量限制管内降低的流率。
[0007]在又一实施例中，本发明提供一种用于测量穿过管的流体流量的流体流率测量装置。该流体流率测量装置包括管，该管构造成允许流体以一流体流率穿过。流量限制管定位在管内并构造成允许流体以相对于流体流率降低的流率流过流量限制管。测量探头穿过管和流量限制管的壁，并包括小于流体流率的流率精确范围。测量探头构造成测量流量限制管内降低的流率，其中降低的流率在精确范围内。
[0008]通过考虑详细说明书和附图，本发明的其它各方面将会变得明显。【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是冷却器系统的局部侧剖视图。
[0010]图2是根据本发明一个实施例的流体流量测量装置的立体图。
[0011]图3是图2的流体流量测量装置的侧视图。
[0012]图4是图2的流体流量测量装置的端视图。
[0013]图5是根据本发明另一实施例的流体流量测量装置的一部分的立体图。
[0014]图6是图5的流体流量测量装置的侧视图。
[0015]图7是图5的流体流量测量装置的端视图。
[0016]图8是图5的流体流量测量装置的流量限制管的放大图。
[0017]在详细解释本发明的任意实施例之前，应理解本发明的应用不限于以下说明书中阐述或附图中示出的结构和部件布置的细节。本发明能具有其它实施例并且能以各种方式实践和实施。
【具体实施方式】
[0018]图1示出冷却器系统10。所示冷却器系统10包括压缩机15，压缩机15接收制冷剂蒸气并将压缩蒸气排放到冷凝器20。冷凝器20接收压缩蒸气并将冷凝的制冷剂排放到计量装置(未示出)。计量装置在高压下接收冷凝的制冷剂并以低压和较低温度将制冷剂排出到蒸发器25。蒸发器25接收较低温度制冷剂、与水以热交换关系连通，该水以每秒约100至200厘米的流率在水管30内流动。在水与蒸发器25之间热交换之后，蒸发器25将制冷剂蒸气排出到压缩机15。
[0019]所示实施例中的水管30是将水输送到蒸发器25的水管。在其它实施例中，水管30还可以是在与蒸发器25内的制冷剂热交换之后将水输送离开蒸发器25的水管。在又一些其它实施例中，水管可以是水回路中与蒸发器25循环水的任何管段。在所示实施例中，水管30具有4英寸的内径。在其它实施例中，水管30可具有2英寸、3英寸的直径或最多10英寸的其它尺寸。水管30使水以每秒100至200厘米之间的流率循环通过水管。在其它实施例中，可使用较高流率。参照图2-4，水管30包括定位在水管30内的流量限制管35，使得限制管35的纵向轴线平行于水管30的纵向轴线。流量限制管35是I英寸40号水管，具有1.315英寸的外径和1.049英寸、或约I英寸的内径。在其它各实施例中，流量限制管35可包括其它直径尺寸。这样，对于某些实施例，流量限制管35的内径与水管30的内径的直径比小于0.50。在其它实施例中，该比值小于0.25。流量限制管35允许水以相对于水流率减小的流率流过。较佳地，减小的水流率低于每秒80厘米，并且在某些实施例中在每秒15至60厘米之间。在与内径为2至4英寸的水管一起使用的流量限制管的某些实施例中，限制管35的长度约5至8英寸之间长。
[0020]测量探头40穿过水管30连接到流量限制管35，使得测量探头的远端暴露于通过限制管35内部的水流。在所示实施例中，测量探头40是精度范围在每秒15至60厘米精度范围的热分散流量传感器。换言之，测量探头额定为在该范围内精确测量流率。测量探头40包含加热器并基于测量探头40的冷却速率确定流率。美国专利第4，987，749号中描述了类似类型的测量探头，其全部内容以参见的方式纳入本文。[0021]限制管35相对于流动通过水管30的水降低了穿过限制管35的水的流率，从而使测量探头40更精确地测量流率并由此更精确地确定在不足水流的情况下冷却器系统10何时需要停机。通过得知水管30内对应于防止蒸发器25内冷冻水的水触发点的水流率的值以及水管30和限制管35的几何形状，对于穿过限制管35的水流可计算用于水触发点的相应流率值。例如，如果用于穿过水管30的水的水触发点为每秒100厘米，则用于限制管35的相应水触发点约为每秒40厘米左右。将限制管35内测得的水触发点有目的地降低以提供更精确的测量，因为与水管30的水触发点相比其良好地在测量探头40的精度范围内。
[0022]操作时，压缩机15接收制冷剂蒸气、压缩蒸气并将压缩蒸气排出到冷凝器20。冷凝器20接收蒸气且穿过冷凝器20的冷却空气吸收热量使蒸气冷凝。计量装置(未示出)在高压下接收冷凝制冷剂并以低压和较低温度将制冷剂排出到蒸发器25。蒸发器25接收低温制冷剂，该低温制冷剂从水管30内流动的水吸收热量，并然后将制冷剂蒸气排放到压缩机15以重复上述过程。
[0023]流量限制管35允许水以减小的流率流过测量探头40。测量探头40测量该减小的流率、确定水的流率、并向IFM Efector SI流量开关42或包括水流量触发点的类似电子流量传感开关输出信号。当测得的流率为水流量触发点或低于该水流量触发点时，将冷却器系统关闭以防止循环经过蒸发器的水冻结。
[0024]图5-8示出根据另一实施例的包括流量限制管235的水管230。流量限制管235包括类似于图1-4的流量限制管35的特征，且因此同样的部件已给予相同的附图标记加200，流量限制管35与235之间仅有的区别将在下文详细讨论。
[0025]流量限制管235包括接纳测量探头240的孔245。流量限制管235还包括连接到窄部分255的锥形部分250。窄部分255的内径小于宽部分260的内径，宽部分260包括大致恒定的内径。窄部分255的内径小于宽部分260内径的80%。锥形部分250和窄部分255可定位在测量探头240的上游或下游。或者，可使用孔口(未示出)来将水流率降低到降低的水流率。该孔口可定位在测量探头240的上游或下游。
[0026]操作时，水管230内的水流通过锥形部分250和窄部分255至少部分地降低到降低的水流率。
[0027]在以下权利要求书中阐述本发明的各特征和优点。
【权利要求】
1.一种冷却器系统，包括: 蒸发器，所述蒸发器用于蒸发制冷剂； 水管，所述水管与所述蒸发器流体连通，所述水管构造成允许水以一水流率穿过并使水循环经过所述蒸发器以与所述蒸发器内的制冷剂交换热量； 水管内的流量限制管，流量限制管构造成允许水以相对于所述水流率降低的流率流过所述流量限制管；以及 测量探头，所述测量探头穿过所述水管和所述流量限制管的壁并包括小于所述水流率的流率精确范围，所述测量探头构造成测量所述流量限制管内降低的流率，其中所述降低的流率在所述精确范围内。
2.如权利要求1所述的冷却器系统，其特征在于，所述测量探头是热分散流量传感器。
3.如权利要求1所述的冷却器系统，其特征在于，所述流量限制管的直径与所述水管的直径的比值小于0.50。
4.如权利要求3所述的冷却器系统，其特征在于，所述流量限制管的直径与所述水管的直径的比值小于0.25。
5.如权利要求1所述的冷却器系统，其特征在于，所述水流率超过每秒100厘米，且所述降低的流率小于每秒80厘米。
6.如权利要求1所述的冷却器系统，其特征在于，所述精确范围低于每秒80厘米。
7.如权利要求1所述的冷却器系统，其特征在于，所述精确范围在每秒15至60厘米之间。`
8.如权利要求1所述的冷却器系统，其特征在于，所述流量限制管包括具有大致恒定直径的第一部分和具有比所述恒定直径小的减小直径的第二部分。
9.如权利要求8所述的冷却器系统，其特征在于，所述减小直径部分在所述测量探头的上游。
10.一种测量冷却器系统内流量的方法，所述方法包括: 使蒸发器内的制冷剂蒸发； 使水以一水流率穿过水管； 使水循环经过所述蒸发器； 在所述蒸发器内在所述水与所述制冷剂之间交换热量； 提供包括小于所述水流率的流率精确范围的测量探头； 使所述水以所述精度范围内的降低流率穿过所述水管内的流量限制管； 使所述测量探头穿过所述水管和所述流量限制管的壁；以及 用所述测量探头测量所述流量限制管内降低的流率。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，提供包括小于所述水流率的流率精确范围的测量探头包括提供热扩散流量传感器，所述热扩散流量传感器具有每秒15至60厘米之间的精度范围。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，使水以一水流率穿过水管包括使水以至少每秒100厘米的水流率穿过所述水管。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括将所述限制管内的所述水流率降低到小于每秒80厘米的降低流率。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，通过使水穿过所述限制管的第一部分来降低所述限制管内的所述水流率，所述限制管的第一部分具有相对于所述限制管的具有大致恒定直径的第二部分减小的直径。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，用所述测量探头测量所述流量限制管内降低的流率发生在水已经穿过所述限制管的第一部分之后。
16.一种用于穿过管的流体流量的流体流率测量装置，所述流体流率测量装置包括: 管，所述管构造成允许流体以一流体流率穿过； 流量限制管，所述流量限制管在所述管内构造成允许所述流体以相对于所述流体流率降低的流率流过所述流量限制管；以及 测量探头，所述测量探头穿过所述管的壁和所述流量限制管的壁并包括小于所述流体流率的流率精确范围，所述测量探头构造成测量所述流量限制管内降低的流率，其中所述降低的流率在所述精确范围内。
17.如权利要求16所述的流体流率测量装置，其特征在于，所述测量探头是热分散流量传感器。
18.如权利要求16所述的流体流率测量装置，其特征在于，所述流量限制管的直径与所述水管的直径的比值小于0.50。
19.如权利要求18所述的流体流率测量装置，其特征在于，所述流量限制管的直径与所述水管的直径的比值小于0.25。
20.如权利要求16所述 的流体流率测量装置，其特征在于，所述精确范围在每秒15至60厘米之间。
【文档编号】G01F1/56GK103534540SQ201280022198
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年3月20日 优先权日:2011年4月14日
【发明者】G·R·兰格, W·B·福克斯 申请人:特灵国际有限公司