具有过程流体排放套件的磁流量计流管的制作方法

背景技术：

磁流量计(即mag meters)通过法拉第感应(电磁效应)来测量流量。磁流量计激励一个或多个线圈，该一个或多个线圈生成跨流管套件截面的磁场。该磁场感生出跨通过流管套件的传导过程流体流的电动势(EMF)。使用一对延伸到流动的过程流体中的一对电极来测量跨传导流体显现的作为结果的电势。备选地，一些磁流量计使用电极与过程流体之间的容性耦合，使得可以在不直接接触的情况下可以测量EMF。在任何情况下，流速一般正比于感生的EMF，并且容积流量正比于流速和流管横截面面积。

磁流量计在各种流体流测量环境中是有用的。具体地，基于水的流体流、离子溶液以及其它导电流体都可以使用磁流量计来测量。因此，在水处理设施、饮料及保健食品生产、化学处理、高纯度制药以及危险和腐蚀液体处理设施中能够找到磁流量计。磁流量计经常用于烃类燃料行业，该行业有时使用利用磨蚀性和腐蚀性料浆的液压压裂技术。

磁流量计可以指定各种不同的衬垫材料和/或电极材料，以与使用了磁流量计的应用相适应。衬垫材料的示例包括：聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、PFA、聚氨酯、氯丁橡胶、耐纳特橡胶以及其它材料。电极可以由任何合适的材料来构造，包括：316L不锈钢、镍合金276、钽、铂/铱混合物、钛、以及其它合适的材料。

经常选择含氟聚合物衬垫材料(例如PTFE、ETFE以及PFA)用于高度耐化学侵蚀和/或高温操作。在至少一些应用中，基于含氟聚合物的衬垫正经受更高的应用要求。例如，在油气行业中，一些含氟聚合物衬垫正经受更高的压力和/或温度。这种状况在设计和制造鲁棒的、 具有含氟聚合物衬垫的磁流量计设备时提出了挑战。这是因为至少一些如PTFE的含氟聚合物会经历“冷流”，在该“冷流”中，衬垫材料在压力和温度下膨胀和收缩。这样的膨胀/收缩会导致过程流体泄漏。

提供上面的讨论仅用于一般的背景信息，并且并不旨在用于帮助确定所公开主题的范围。

技术实现要素：

在一个实施例中，磁流量计流管套件包括：具有内径的导管、设置在导管中并通过导管延伸的衬垫、以及相对于衬垫安装以测量在流过衬垫的过程流体中感生的电压的一对电极。排放套件提供从导管的内径到流管套件外部的过程流体排放路径。

在一个实施例中，排放磁流量计的方法包括：提供具有导管的流管套件，导管具有内表面、外表面、以及形成在内表面和外表面之间的孔。该方法还包括在导管中插入非传导衬垫，以及提供与所述孔流体连通的排放套件。

在一个实施例中，磁流量计流管套件包括导管，该导管具有内表面、外表面、以及形成在内表面和外表面之间的导管中的孔。套件还包括设置在导管中并通过导管延伸的非传导衬垫，以及相对于衬垫安装以测量在流过衬垫的过程流体中感生的电压的一对电极。套件还包括耦合到导管的与形成在导管中的孔接近的配件，以及设置在配件中的多孔金属插头。

附图说明

图1是其中本发明的实施例特别有用的磁流量计的概略视图。

图2是示出了在一个实施例下设置在具有一对凸缘的流管套件中的含氟聚合物衬垫的概略横截面图。

图3是根据本发明的实施例的具有排放套件的流管部分的概略横截面图。

图4是根据本发明的实施例的图3所示的排放套件的概略横截面透视图。

图5是根据本发明的实施例的排放磁流量计的方法的流程图。

具体实施方式

图1是其中本文所述实施例有用的磁流量计的概略视图。磁流量计10包括耦合到变送器电子设备14的流管套件12。流管套件12包括一节导管16，该节导管16具有耦合到相应凸缘22和24的端18和20。凸缘22、24中的每一个包括用于安装到合适的管道凸缘的安装孔，使得过程流体流过导管16。凸缘22、24一般通过将导管16焊接到凸缘的颈部的方式附着于导管16。这样的耦合允许压力从凸缘22、24向导管16转移。

流管套件12一般还包括线圈/电极部分26，该线圈/电极部分26包含由变送器电子设备14驱动以产生跨导管16的电磁场的一个或多个电磁线圈。设置在导管16中的电极与过程流体接触，并且用于感测响应于感生磁场而跨过程流体来生成的电动势(EMF)。流管套件12的线圈和电极一般耦合到外壳28中的接线端(terminal block)，然后该接线端可操作地耦合到变送器电子设备14。变送器电子设备14一般包括控制器或微处理器，该控制器或微处理器被配置为基于测量的EMF来提供针对过程流体流的指示。变送器电子设备14一般还包括通信电路，以向由双向箭头30表示的一个或多个远程设备传达这种过程流体流信息。这种通信可以具有有线过程通信或无线过程通信的形式。

图2是示出了设置在耦合到一对凸缘22、24的导管16中的衬垫42的概略横截面图。在示出的实施例中，衬垫42由非传导材料形成，该非传导材料将导管16与过程流体加以绝缘。在一个示例中，衬垫42由含氟聚合物形成，该含氟聚合物例如是(但不限于)聚四氟乙烯(PTFE)。

凸缘22、24中的每一个分别包括密封面32、34，该密封面32、34被配置为与密封环接合，并且因此流体耦合(fludically couple)到相对的管道凸缘。在一些情况下，为了产生高压的金属对金属的连接，该密封可以是容纳在槽36、38中的环型密封。虽然对RTJ密封环的 使用提供了鲁棒的密封，但是它也在衬垫42的外径40与密封环的内径之间产生了间隙。该间隙允许增压的过程流体与含氟聚合物衬垫42和凸缘22、24之间的界面44接合或者以其他方式接触。一般地，将衬垫42过盈配合(interference fit)到导管16的内径中，并且因此衬垫42与导管16之间没有粘合。

本公开的实施例总体上提供了排放套件，其被配置为排放泄漏进衬垫42与导管16之间的空间的过程流体(即，突破界面44、通过衬垫42扩散、和/或以其它方式在衬垫42与导管16的内径之间泄漏的过程流体)。例如，在某些冷流条件下，衬垫42将会膨胀或收缩，并且可以在凸缘面产生泄漏路径。一旦过程流体突破界面44，它能够沿导管16的内径非常快速地到达电极46。当过程流体到达电极时，这种电极的电隔离失效，并且电极再也不能从过程流体向变送器电子设备14运送所感生的电压。

图3是根据一个实施例的具有排放套件的流管部分的概略横截面图，该排放套件提供将泄漏的过程流体向大气中排出的排放路径。流管具有一节导管50、设置在导管50中的衬垫52、以及耦合到导管50的一端56的凸缘54。流管包括电极(图3未示出)以及耦合到导管50的第二端的第二凸缘(图3未示出)。在一个示例中，导管50和衬垫52与上面关于图2讨论的导管16和衬垫42相似。此外，在一个示例中，凸缘54与图2示出的凸缘24的相似之处在于：其包括凸面58以及RTJ槽60。在衬垫52的外径64与凸缘54的面58之间提供界面62。因此，在一些情况下，过程流体可以突破界面62，由此沿着导管50的内径72向电极移动。

如图3所示，排放套件68耦合到导管50，接近导管50中通过例如钻孔过程形成的孔70。虽然排放套件68被示出为耦合到导管50的底部，接近端56，但是应当注意的是：排放套件68可以被定位在沿导管50上的任何其它合适的位置。此外，在一个示例中，可以将多个排放套件耦合到导管50。

排放套件68为泄漏的过程流体提供了离开流管套件的路径，用来防止过程流体在衬垫52与导管50的内径之间积聚。例如，过程流体 可以突破界面62或通过衬垫52扩散到衬垫52与导管50的内径之间的空间。在示出的实施例中，泄漏的过程流体流入形成在导管50中的孔70，并流过排放套件68。排放套件68包括至少一个阻流路径，该阻流路径允许过程流体从孔70中向大气中排出，但是是以比排放套件68不在孔70处存在的情况更慢的速度排出。在一个实施例中，排放套件68包括至少一个弯曲流路径。

为了说明的目的，在孔70处不使用排放套件68的情况下，在过程流体与流量计环境之间只安置衬垫52。由此，在这种情况下，衬垫52的故障可以导致高压过程流体从孔70中向环境释放，例如，这可以对在流管套件周围的工作人员造成危险。在一个实施例中，将排放套件68与流管套件一起使用满足了工业标准压力保持测试，例如在三倍爆裂压力下的爆裂测试，如IEC 61010中所规定的。

图4是排放套件68的概略横截面透视图。排放套件68被安装到导管50的外表面78，接近在内表面(即内径72)与外表面78之间形成的孔70。衬垫52输送其中流过的过程流体80。如同上文中的描述，在工作期间，一些过程流体可以泄漏进衬垫52的外径82与导管50的内径72之间的空间。排放套件68提供将过程流体向环境或大气84中排出的排放路径。

在示出的实施例中，孔70的直径大约在八分之一英寸到四分之一英寸。然而，也可以使用任何合适的尺寸。配件86位于孔70上面，并且例如通过焊接或者任何其它合适的附着方式固定到导管50的外表面78。配件86具有与孔70对准的相应洞(bore)88。

插头90安置在配件86的洞88中。插头90被配置为提供将过程流体向环境84中排出的阻碍路径(resistive path)。在示出的实施例中，插头90由多孔金属构成，例如(但不限于)根据粉末冶金过程来制造的不锈钢。多孔金属插头具有比对应的非多孔插头更低的密度，并且被配置为允许过程流体流通过洞88，但是提供对过程流体流的阻力。

在图4的示例中，配件86包括螺纹接套，其中，一系列螺纹沿洞88的表面设置。插头90具有沿着其外表面的对应螺纹，使插头能够旋入洞88中。在示出的实施例中，插头90被旋入配件86中，直到插 头90的端接触衬垫52的外表面82，这可以为衬垫52提供结构支持。为防止插头90与配件86脱离螺纹接合(例如，由于热循环和/或振动)，在一个实施例中，插头90通过定位焊接(tack welding)或其它合适的附着方式来固定到配件86。

在另一个实施例中，排放套件68的插头90由固态无孔材料形成。穿过排放套件68的阻流路径沿插头90与配件86之间的螺纹界面92形成。在一个示例中，配件86与插头90的螺纹可以具有不同尺寸，从而在它们之间形成间隙，该间隙允许通过螺纹界面92的过程流体通路。

图5是排放磁流量计的方法100的流程图。为了说明而不是限制的目的，方法100将在图3和图4示出的示例流速计的背景下描述。

在方框102处，提供流管。该流管包括具有内表面和外表面的导管(例如导管50)。在方框104处，在导管50中提供孔(例如孔70)。例如，通过钻通导管50来制造孔70。在方框106处，将衬垫(例如衬垫52)插入导管50中。可选地，还可以执行方框108，以将衬垫52与导管50以化学方式键合，用于在衬垫/导管界面处的额外密封。

在方框110处，具有洞(例如洞88)的配件(例如配件86)附着到导管50。例如，配件86可以被焊接到导管50的外表面78。在方框112处，将插头(例如插头90)插入配件86中。在方框114处，将插头90固定到配件86(例如通过定位焊接的方式)以防止插头90从洞88中脱离。

虽然方法100的方框以特定布置来示出并讨论，所示出的布置并不旨在暗示方框的任何特定顺序。方框可以以任何合适的顺序来执行。例如，在一个实施例中，方框110、112和114中的一个或多个可以在方框104和/或106之前执行。

尽管参考优选的实施例对本发明进行了描述，本领域技术人员将会认识到，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以作出形式和细节上的修改。