流量计的制作方法

本实用新型涉及流量计，具体涉及高压流体流量计。

背景技术：

本部分的内容仅提供了与本公开相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

高压气体流量计是工业领域常用的一种流量计，主要用于高压气体的流量测量，比如用于压缩天然气、压缩空气等的流量测量。高压气体流量计主要由外壳以及内部承压部件构成。内部的承压部件主要为流体管道，其通常设计为能够承受大的流体压力。然而，如果流体管道发生故障破裂(比如由于压缩气体中含有的水汽发生锈蚀破裂)或由于其他原因而泄露，则高压流体会从流体管道内泄漏到流量计的外壳内。由于流量计的外壳通常并不会设计为承受高压(出于成本方面的考虑)，因此外壳会由于内部的增大压力而爆裂，外壳爆裂会导致压力在随机方向上泄放或外壳碎片飞溅而造成安全隐患。

为了防止流量计外壳因从内部流体管道泄漏的高压而爆裂，目前的解决方案是在高压气体流量计的外壳上布置压力泄放开口，在此压力泄放开口上布置密封贴纸或爆破片以临时封堵此泄放开口，防止外部的水汽等进入外壳内部。在流体管道内的高压因管道泄漏而进入外壳时，密封贴纸和爆破片会首先破裂以释放高压，由此确保内部高压按照预定方向释放，从而避免流量计外壳发生爆裂。

图1和图2分别示出了采用密封贴纸和爆破片的高压气体流量计。如图1中所示，流量计10的外壳11上设置有泄压孔13，泄压孔13以泄压贴纸12封堵。图1中还示出了流量计10具有流体入口14和流体出口15，其均与外壳11内部的流体管道(图中未示出)相连以输送流体。在图1的方案中，如果流量计10内部的流体管道发生泄漏，从流体管道泄放出的高压会首先导致泄压贴纸12破裂，从而允许压力从泄压孔13释放出。图2示出的流量计10’采用爆破片12’来封堵壳体11’上的泄压孔，从流体管道泄漏出的高压会首先导致爆破片12’破裂，使得压力从泄压孔释放出。

上述两种方案存在一个共同的问题，即：泄压贴纸12和爆破片12’都只能使用一次，仅能一次性使用会使得每次压力泄放后都需要更换新的泄压贴纸12和爆破片12’，由此导致流量计的实际操作成本增加。并且，爆破片12’本身的制作成本也较高。此外，不能提前检验泄压贴纸12和爆破片12’是否能正常工作，因此不容易确定精准的爆破压力。

因此，需要提供一种能够解决上述问题的技术方案。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供一种具有泄压装置的流量计，其中压力泄放装置能够反复使用。

本实用新型的另一个目的是提供一种具有泄压装置的流量计，其中压力泄放装置的泄放压力能够被精准地确定，并且根据需要进行调整。

上述目的中的一个或多个可以通过提供下述流量计实现，此流量计包括：构造为用于容纳流量计的构成部件的壳体，壳体上设置有泄压孔；布置在壳体内部用于传输流体的流体管道；流量计还包括设置在泄压孔处的泄压装置，泄压装置构造成能够选择性地重复地打开和关闭以允许或阻断壳体的内部和壳体的外部之间的流体连通。

采用上述方案，提供了能够重复使用的用于流量计压力释放的泄压装置，由此以简便且低成本的方式来实现流量计的压力释放。

优选地，当壳体内部的压力大于等于第一预定值时或者壳体内部的压力与壳体外部的压力之间的压力差大于等于第二预定值时，泄压装置能够被打开以允许壳体的内部和壳体的外部之间的流体连通，而当壳体内部的压力小于第一预定值时或者壳体内部的压力与壳体外部的压力之间的压力差小于第二预定值时，泄压装置能够恢复关闭以阻断壳体的内部和壳体的外部之间的流体连通。

优选地，泄压装置构造为弹簧加载的单向阀。

优选地，泄压装置至少部分地布置在壳体的内侧，并且泄压装置包括：本体，本体内部限定贯穿本体的泄压通道；密封件，密封件可活动地布置在泄压通道内部并且密封泄压通道；偏压件，偏压件以预压缩的方式布置泄压通道内并且抵压密封件。

优选地，密封件为球形构件、半球形构件、筒形构件、圆台形构件或板状构件。

优选地，泄压通道内形成有倾斜或弯曲的密封面，密封件抵靠在倾斜或弯曲的密封面上以形成对泄压通道的密封。

优选地，泄压装置还包括调整件，调整件以能够沿泄压通道移动的方式布置在泄压通道内，偏压件抵压在密封件与调整件之间。

优选地，调整件的外周面形成有外螺纹，泄压通道的内壁上形成有对应的内螺纹。

优选地，调整件具有内部通孔，内部通孔包括与壳体上的泄压孔邻接的工具接合孔。

优选地，泄压通道包括沿着壳体的纵向方向依次布置的第一部段、第二部段、第三部段，其中，密封件位于第一部段内切抵靠在第一部段与第二部段的交界处，偏压件延伸经过第二部段和第三部段，调整件布置在第三部段中并且邻近泄压孔。

优选地，第一部段、第二部段和第三部段的内径依次增加，并且第三部段的内径小于泄压孔的内径，第一部段的内径小于密封件的外围尺寸。

优选地，偏压件为螺旋弹簧或片簧。

优选地，泄压装置以焊接、粘接或机械紧固的方式安装至流量计的壳体。

优选地，流量计为压缩天然气质量流量计。

优选地，泄压装置的开启压力小于流量计的壳体的承压强度。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本实用新型的一个或几个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解，其中：

图1示出了现有技术中的采用泄压贴纸的流量计；

图2示出了现有技术中的采用爆破片的流量计；

图3示出了根据本实用新型的一个实施方式的具有泄压装置的流量计；

图4示出了根据本实用新型的一个实施方式的泄压装置的截面图，其中示出了泄压装置安装在流量计壳体上的状态；

图5示出了图4的泄压装置的截面图；

图6示出了根据本实用新型的另一个实施方式的泄压装置的截面图；以及

图7和图8分别示出了图5和图6的泄压装置的立体图。

具体实施方式

下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本实用新型及其应用或用法的限制。在各个附图中采用相同的附图标记来表示相同的部件，因此相同部件的构造将不再重复描述。

下面参照图3-图8描述根据本实用新型的实施方式的流量计及其泄压装置。

图3示出了根据本实用新型的一个实施方式的流量计100。如图3中所示，流量计100主要包括壳体110、流体管道120和泄压装置130。壳体110构成大致密闭的空间以用于容纳流量计100的各个构成部件，如图中所示的流体管道120等。在图3的实施方式中，壳体110可以包括上壳体111和下壳体112。作为示例，泄压孔113(图4中示出)形成在下壳体112中以使得壳体110的内部和壳体110的外部能够流体连通。泄压装置130设置在下壳体112的内侧，且安装在泄压孔113处。流体管道120布置在壳体110内部以用于传输高压流体，比如压缩天然气、压缩空气等。图3中示出了流体管道120包括第一流体管道121和第二流体管道122。泄压装置130用于在流体管道120发生泄漏导致壳体110内部的压力突然增大时迅速释放压力。

特别地，根据本公开的泄压装置130构造为可重复使用的装置，以取代现有技术中的一次性使用的泄压贴纸12和爆破片12’。换言之，泄压装置130构造成能够选择性地重复地打开和关闭以允许或阻断壳体110的内部和壳体110的外部之间的流体连通。更具体地，当壳体110内部的压力大于等于第一预定值时或者壳体110内部的压力与壳体110外部的压力之间的压力差大于等于第二预定值时，泄压装置130能够被打开以允许壳体110的内部和壳体110的外部之间的流体连通，而当壳体110内部的压力小于第一预定值时或者壳体110内部的压力与壳体110外部的压力之间的压力差小于第二预定值时，泄压装置130能够恢复关闭以阻断壳体110的内部和壳体110的外部之间的流体连通。由此例如可以防止壳体110外部的水汽进入壳体内部，并且有可能在壳体110内充注预定压力(小于泄压装置130的开启压力)的氮气以保护壳体110内的部件。

根据本公开的一个便利的实施方式，泄压装置130构造为弹簧加载的单向阀，如图4中所示。下面将参照附图对构造为单向阀形式的泄压装置130的构成和操作方式进行说明。

具体地，泄压装置130主要包括本体131、密封件133和偏压件134。本体131的内部限定有贯穿其中的泄压通道，密封件133以可活动的方式布置在泄压通道内部并且能够密封泄压通道，偏压件134以预压缩的方式布置泄压通道内并且抵压密封件133以密封泄压通道。在流量计100正常工作时，密封件133受偏压件134的偏压力的作用而封堵泄压通道，以便将壳体110的内部与外部密封隔离。在流体管道120发生泄漏的情况下，密封件133受到壳体110内部压力的推动而脱离密封位置，以便内部压力经由泄压通道从壳体110内部释放到外部。在内部的高压被释放后，密封件133会在偏压件134的回弹作用下返回到密封位置从而重新封堵泄压通道。

根据本公开的流量计100的泄压装置130的制造成本相较于价格昂贵的爆破片而言降低，并且能够重复使用，由此能够显著节约压力泄放的成本。相较于泄压贴纸而言，根据本公开的泄压装置130具有良好的可靠性。

由于泄压装置130能够重复使用，因此可以在正式使用之前对其是否能够实现所需的压力释放功能进行检验。比如，通过额外的开口(例如抽真空开口)向壳体110内充入达到泄压装置130开启压力p的高压气体，以检验泄压装置130是否能够正常开启。

具有根据本公开的上述泄压装置130的流量计100的其他方面和优点将在下文参照图4至图8的详细描述中进一步说明，其中图4、图5和图7示出了根据本公开第一实施方式的泄压装置130，图6和图8示出了根据本公开第二实施方式的泄压装置230。

图4示出了泄压装置130安装至流量计100的下壳体112内侧的状态。与通常设置在流量计壳体外侧的泄压贴纸12和爆破片12’不同，根据本公开的泄压装置130可以布置在壳体110的内侧，由此不会影响流量计100的外观。根据本公开的实施方式，泄压装置130可以以焊接、粘接或机械紧固等的方式安装至流量计100的壳体110。在图4的实施方式中，泄压装置130焊接至下壳体112的泄压孔113处。在焊接完成后，泄压装置130的附接端面131c(图7中示出)附接至流量计100的下壳体112的内表面。类似地，图6中示出的泄压装置230在采用焊接安装的情况下，安装就位后泄压装置230的附接端面231c(图8中示出)也将附接至下壳体112的内表面。此外，在根据本实用新型的其他实施方式中，泄压装置130也可以有一部分布置在壳体110的外侧。在这种实施方式中，泄压装置130可以通过任何适当的方式固定在泄压孔113中，比如粘接、过盈配合等。

图4还示出了下壳体112上具有抽真空开口114。在泄压装置130安装就位后，通过抽真空开口114将壳体110内部抽真空进而充入氮气。充入氮气的目的在于去除壳体110内部的氧气和水气以防止壳体110内的部件氧化失效。抽真空时，壳体110内部的压力很小，泄压装置130的密封件133受到偏压件134的偏压力和环境压力的作用而处于密封位置，泄压装置130不会开启。在随后的充氮气过程中，可以控制充入的氮气的压力，保证壳体110内的压力不会超过偏压件134的偏压力以及环境压力，避免泄压装置130意外开启。

相较于采用泄压贴纸和爆破片的已有方案，根据本公开的流量计100能够在泄压装置130安装后抽真空并充入氮气是十分有益的。在采用泄压贴纸和爆破片的方案中，一旦泄压贴纸/爆破片布置就位，就不便于对流量计100进行抽真空和充氮气的操作，因为会导致壳体110内部的压力发生变化。

根据本公开的实施方式，偏压件134的一端抵靠密封件133以使其密封泄压通道。偏压件134的另一端可以直接抵靠在下壳体112的内侧壁上，或者可以抵靠在额外的封堵件(如，端盖)上。在直接抵靠壳体内壁的实施方式(未图示)中，可以通过更换具有不同偏压特性的偏压件134来调整泄压装置130的开启压力p。也就是说，如果开启压力p确定了，则可以选择与此开启压力p适配的偏压件134。在设置额外的封堵件的情况下，可以布置位置可调的封堵件以便调节偏压件134的压缩量，从而调整泄压装置130的开启压力p。

基于上述的两种实施方式，泄压装置130的开启压力p可以通过采用不同的偏压件134(具有不同的偏压特性)以及通过可调的封堵件改变安装时的预紧力(偏压量)来调整，由此可以提供与期望开启压力相符的不同水平的开启压力p。采用泄压贴纸或爆破片的已有方案不能实现这种效果。采用泄压贴纸的流量计的开启压力(破裂压力)由粘附泄压贴纸的粘结剂的附着力来确定。然而，粘结剂的附着力会受到组装时的工艺因素(比如，粘合面的洁净程度、粘合时的压力、固化时间等)以及外界环境因素(比如温度、湿度等)的影响，这可能导致泄压贴纸的开启压力偏离期望的开启压力。并且，一旦泄压贴纸粘结就位，则开启压力就不再可调。采用爆破片的流量计的开启压力由爆破片上的压力释放槽口确定。压力释放槽口的尺寸和布置决定了流量计的开启压力。与泄压贴纸类似，一旦爆破片加工完成，则其开启压力就被确定，不能再调节。

本公开的图4至图8示出的泄压装置均具有位置可调的封堵件。

在图4、图5和图7示出的实施方式中，流量计100的泄压装置130可以包括调整件132，其用于调整偏压件134的压缩量从而调整其偏压力(预紧力)。偏压件134抵压在密封件133与调整件132之间。为了实现调整预紧力的功能，调整件132需要以能够沿泄压通道移动的方式布置在泄压通道内。在图中所示的示例中，调整件132构造为螺纹端盖的形式。调整件132的外周面形成有外螺纹132a，泄压通道的内壁上形成有对应的内螺纹131b，由此调整件132能够以螺纹安装的方式安装在泄压通道内。

由于设置了调整件132，泄压通道的一部分被占据，为此可以在调整件132内设置内部通孔132b、132c，以确保泄压通道能够与外部环境连通。在图5的示例中，调整件132的内部通孔132b构造为圆形通孔，内部通孔132c构造为工具接合孔，例如内六角插孔并且与下壳体112上的泄压孔113邻接。内部通孔132c的这种构造方式允许用内六角扳手来改变调整件132的位置。当然，也可以将内部通孔132c构造为四角插孔，用四角扳手来改变调整件132的位置。

图6和图8的实施方式采用了与图4、图5和图7类似地调整件232，其结构和布置方式都与调整件132类似。如图6中示出的，调整件232的外周形成有外螺纹232a，用来与泄压装置230的本体231内表面上的内螺纹231b配合。调整件232内同样形成有内部通孔232b和232c，其中内部通孔232c可以形成为诸如内六角插孔或内四角插孔的工具接合孔。

需要说明的是，本公开的图中示出的是一种相对简单的实施方式，在其他实施方式中，调整件132可以以可滑动的方式安装在泄压通道内，并且可以在调整件132的外周面上设置多个沿直线排列的定位凹槽并在本体131内提供与定位凹槽对应的通孔，以例如借助定位销将调整件132定位在泄压通道内的不同位置中。包括这种实施方式的任何能够可轴向移动地布置调整件的实施方式都将包含在本实用新型的范围内。

下面继续参照附图对泄压装置130的其他部件的构造方式进行说明。

在图4、图5和图7示出的第一实施方式中，密封件133为构造为球形构件。偏压件134将密封件133抵压在本体131的泄压通道内壁上的对应密封面131a上，以实现对泄压通道的密封。在图示的第一实施方式中，密封面131a形成为斜面，由此球形的密封件133与密封面131a之间会形成线接触密封。这种线接触密封的优点在于对压力冲击的反应更加灵敏，不过这种灵敏性会带来密封不严的风险，特别是在流量计100工作而发生振动的情况下。一般地，高压流体流量计在工作时会发生高频振动以及在运输过程中会由于路面颠簸而发生振动，这种工作时的高频振动和外界环境引起的振动会导致密封件133也发生振动，由于密封件133与密封面131a之间为线接触，因此密封件133有可能因振动而脱离密封面131a，从而导致密封不严。

为了解决这种问题，可以将密封面构造为与密封件133的球形表面匹配的弯曲表面(未图示)。由此，密封件133与密封面之间形成面接触，具有更大的接触密封面积，从而使密封更加严密。总体上，如果希望实现更加严密的密封，可以将密封面的形状构造为与密封件133的表面形状相匹配。此外，还可以选择偏压件134的适当预偏置力以及具有合适质量的密封件133，来减小振动对密封件133密封性能的影响。这将在下文进一步说明。

在图6和图8的第二实施方式中，密封件233构造为筒形构件。偏压件234的一部分延伸到密封件233的内部，并抵靠密封件233的封闭端而将其抵靠在泄压通道内的密封面231a上。在此实施方式中，筒形的密封件233的封闭端的外周具有平直的斜角，泄压通道内的密封面231a形成为对应的斜面，以便在密封件233抵靠在密封面231a的情况下形成面接触密封。

除了图中示出的两种构型，根据本实用新型的原理，密封件133/233也可以构造为半球形构件、圆台形构件、板状构件或者能够实现所需的密封效果的任何形式的构件。

此外，除了设计泄压通道内的密封面131a/231a的形状使之与密封件133/233严密配合之外，还可以对密封件133/233的质量进行设计，使密封件133/233具有足够的质量以避免因高频振动而与密封面131a/232a脱离。

在图中示出的实施方式中，泄压装置130/230中的偏压件134/234均采用螺旋弹簧的形式，并且以预压缩的方式布置。在其他实施方式中，偏压件134/234也可以采用片簧的形式，并且可以采用多个片簧。在采用螺旋弹簧的情况下，螺旋弹簧可以为图中示出的等直径的螺旋弹簧，也可以为不等直径的螺旋弹簧。比如，如果采用从一端至另一端直径逐渐增大的螺旋弹簧，则可以将尺寸相对小的密封件133/233设置在螺旋弹簧的小直径端部处，并且将螺旋弹簧的大直径端部抵靠在下壳体112的内壁或调整件132/232上。采用不等直径的螺旋弹簧允许更灵活地选择密封件133/233的尺寸、以及设计泄压通道的尺寸。

根据本实用新型的原理，泄压通道的径向尺寸的设计需要考虑根据密封件133/233的尺寸、偏压件134/234的尺寸、调整件132/232的尺寸，总体上要求泄压通道能够完全容置密封件133/233、偏压件134/234和可选的调整件132/232。在图5的实施方式中，泄压通道沿其纵向方向依次包括第一部段136a、第二部段136b、第三部段136c。第一部段136a、第二部段136b和第三部段136c的内径依次增加，以分别适应密封件133、偏压件134、调整件132的尺寸。类似地，在图6的实施方式中，泄压通道依次包括第一部段236a、第二部段236b、第三部段236c，并且第一部段236a、第二部段236b和第三部段236c的内径依次增加。下面以图5的实施方式为例来具体说明泄压装置130的各个部件在泄压通道内的布置方式以及泄压通道各个部段的尺寸设计要求。

在图5所示的示例中，密封件133总体上位于第二部段136b中并且在第一部段136a与第二部段136b的交界处(密封面131a就形成在此交界处)封堵泄压通道。偏压件134延伸经过第二部段136b和第三部段136c，调整件132布置在第三部段136c中并且邻接下壳体112的泄压孔113。优选地，第一部段136a的内径设计为小于密封件133的外部尺寸，以便密封件131能够方便地定位在泄压通道内部。小直径的第一部段136a可以作为密封件的定位止挡部。特别地，在图4中示出的示例中，第三部段136c的内径小于下壳体112上的泄压孔113的内径。这种设计便于经由泄压孔113利用扳手来改变调整件132的位置，并允许调整件132不受阻挡地移动穿过泄压孔113。

还需要对泄压通道的第一部段136a(以第一实施方式的泄压装置130为例)的直径D进行设计。第一部段136a用作允许壳体110内的高压进入泄压装置130的泄压孔口，壳体110内的压力流体首先经由第一部段136a进入泄压装置130进而经由泄压通道被释放到壳体110外部。第一部段136a的直径D的设计需要考虑经由泄压装置130释放的压力流体的流速。此直径D可以设计为：在泄压装置130因达到开启压力p而打开时，允许具有压力流体足够迅速地(以足够的流量)释放，不会因允许的流量过低(在直径D过小的情况下)而导致流体不能及时释放从而导致壳体110的损坏。

泄压装置130/230的开启压力p根据流量计100/200的设计要求以及操作要求来确定，主要需要考虑壳体110的结构强度。开启压力p应该小于壳体110的能承受的最大压力，以便在壳体110内的压力达到壳体110的承压极限前使泄压装置130/230开启，使壳体110内的压力从壳体110释放而不会导致壳体110破裂。同时，开启压力p还应大于偏压件134/234的预紧力与环境压力的总和，以保证流体管道120未发生泄漏情况下泄压装置130/230不会开启。

总体上，开启压力p应满足以下关系：

偏压件133/233的预紧力+环境压力<p<壳体110的结构强度。

在确定了需要的开启压力p之后，可以随之选择密封件133/233的质量m、偏压件134/234的偏压特性(如弹簧刚度k)、确定偏压件133/233的预压缩量Δl(由偏压件133/233的原始长度和安装长度决定)。

如上文提及的，密封件133/233的质量m和/或偏压件134/234的预紧力要足够大，以便在流量计100/200工作时密封件133/233不会因振动而脱离密封。弹簧刚度k和预压缩量Δl选择为使偏压件134/234的预紧力和环境压力之和小于确定的开启压力p。

上面是对根据本实用新型的实施方式的流量计100及其泄压装置130/230的基本构造的示例性说明。

根据本实用新型的原理，本公开流量计100通常适于构造为高压流体流量计，例如可以为压缩天然气质量流量计或压缩空气质量流量计。此外，除了可以适用于高压流体流量计外，本实用新型的原理也可以应用至其他使用高压流体的工业仪表，比如流量传感器。这些可能的应用同样涵盖在本实用新型的范围内。还需要说明的是，图中示出的流量计100的外形仅是示例性的，根据本公开的泄压装置130/230能够应用至具有任何外形的流量计中。

尽管在此已详细描述本实用新型的各种实施方式，但是应该理解本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离本实用新型的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本实用新型的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。