高压流量计的支撑构件和高压流量计的制作方法

本实用新型涉及流量计，具体地涉及用于测量高压流体的流量的高压流量计，以及用于支撑高压流量计的流量管的支撑结构。

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。

流量计是一种广泛使用的用于测量流体流量的仪表。科里奥利流量计是一种常用的采用科里奥利效应的流量计。科里奥利流量计的工作原理是使得有介质流经的流量管发生振动，这种振动形成旋转坐标系统，从而引发科里奥利效应(流体在振动管中流动时产生与质量流量成正比的科里奥利力)。流量计中的流量管在科里奥利力的作用下发生摆动，从而产生正弦波。流量为零时，两根流量管同相地发生振动。有流体流量时，科里奥利力促使管道发生扭曲，从而引发相偏移。传感器检测并分析流量管的相位差和振幅变化，利用这些被检测到的变化来获得流体的质量流量。

基于这种原理的流量计可以为单管式或双管式，在双管式流量计的情况下，需要使用一个关联构件将两个流量管彼此关联，以使它们协同振动，从而获得倍增的检测信号。这种关联构件通常是支撑板，支撑板上形成有两个开口，用于容置流量管。由于测量流量过程中流量管会频繁地振动并反复膨胀收缩，流量管与支撑板的接触部位之间存在显著的应力集中并产生应力疲劳。在高压流量计的情况下，因流量管的振动频率更高，这种应力疲劳更加明显。为了缓解这种应力疲劳的问题，技术人员考虑在支撑板与流量管之间设置套筒，以增大流量管与外侧支撑构件之间的接触面积，由此减小应力集中以及因此产生的应力疲劳。

在现有的流量计中，套筒与流量管以及支撑板与套筒之间通常采用钎焊方式连接。钎焊连接的优点在于焊接接头美观，可以针对不同的焊接母材选用合适的钎料，以获得期望强度的焊接结构。然而，钎焊连接在焊接高含氮量不锈钢时容易在焊缝处产生脆性裂纹。

因此，需要提出一种方案以解决此问题。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供一种高压流量计的流量管支撑构件，其具有改进的结构，从而能够消除钎焊裂纹的不利影响。

本实用新型的另一个目的是提供一种高压流量计，其能够提高流量管与相应支撑结构之间的结合强度。

本实用新型的又一个目的是提供一种高压流量计的流量管支撑构件的安装方法，其能够实现缩短的安装时间和支撑构件与流量管之间的增强的结合强度。

针对上述目的，根据本实用新型的一个方面提供了一种用于高压流量计的流量管的支撑构件，支撑构件包括板部和自板部突伸出的中空圆筒部，板部和中空圆筒部形成为单件式构件，其中，中空圆筒部构造为用于套装在高压流量计的流量管上。

采用上述方案，支撑构件自身不需要额外的结合操作，从而允许更加自由地选择中空圆筒部与流量管之间的固定方式，例如选择更适于流量管材料并且能提供强度更佳的接头的焊接方式。

优选地，支撑构件的中空圆筒部在顶部形成有外径减小的焊接用接合部。

优选地，支撑构件的中空圆筒部从板部的一侧或两侧延伸出来。

优选地，支撑构件的中空圆筒部与板部的接合部以圆角部过渡。

优选地，支撑构件由奥氏体不锈钢制成。

优选地，奥氏体不锈钢为304型、316型或XM-19型不锈钢。

优选地，奥氏体不锈钢中的镍含量高于7％。

根据本实用新型的另一方面还提供了一种高压流量计，其包括：基座，基座内用于设置歧管装置；U型的流量管，流量管安装在基座上并与歧管装置连通；以及根据本实用新型的上述方面的支撑构件，支撑构件套装至流量管。

优选地，支撑构件的中空圆筒部的顶部与流量管的外壁熔焊连接。

优选地，支撑构件的中空圆筒部与流量管之间以短段焊或满焊方式焊接。

优选地，支撑构件的中空圆筒部与相应的流量管之间为间隙配合。

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是现有流量计中与流量管相关的内部结构的示意图；

图2是图1中部分B的局部放大图；

图3是现有流量计中采用的用于流量管的套筒的示意图；

图4是现有流量计中采用的用于流量管的支撑构件的示意图；

图5是根据本实用新型实施方式的流量计的与流量管相关的内部结构的示意图；

图6是图5的侧视图；

图7是沿图6中的线A-A的截面图；

图8是根据本实用新型实施方式的用于流量管的支撑构件的示意图；

图9是图8中示出的支撑构件的正视图；

图10是图8中示出的支撑构件的侧视图；

图11是根据本实用新型另一实施方式的用于流量管的支撑构件的示意图；

图12是图11中示出的支撑构件的俯视图；以及

图13是图11中示出的支撑构件的侧视图。

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，首先参照图1-图4描述现有流量计的流量管相关的支撑结构。

图1示出了安装有现有流量管支撑结构的流量计的内部结构，图2示出了图1中的B部的局部放大图。图3和图4分别示出了现有支撑结构的两个组成部件。如图中所示，一组支撑结构包括分别套装在两根流量管31、32上的两个套筒11、12以及一个支撑板20。图1中示出了分别在靠近流体入口41和流体出口42处装在流量管31、32的两侧的两组支撑结构。为了简洁，图1的视图中没有示出用于测量振动的传感器以及驱动流量管31、32的驱动器。图2的局部放大图更清楚地示出了套筒11、12和支撑板20的安装方式。图3示出的示例中，套筒11内形成有通孔11a，以容置流量管31。图4示出的支撑板20上形成有两个开口21、22以分别容置套筒11、12。在套筒11、12安装就位后，通过点焊将套筒11、12附接在流量管31、32上，进而将支撑板20套装在套筒11、12上，随后将流量管和支撑结构的组件放入钎焊炉中进行钎焊，最终将套筒11、12和支撑板20固定在流量管31、32上。钎焊连接的套筒11、12和支撑板20将流量管31、32彼此关联，并对其提供必要的支撑。套筒11、12与流量管31、32之间以及套筒11、12与支撑板20的开口21、22之间可以采用间隙配合，以便为钎料提供所需的铺展空间。

钎焊连接是业内目前普遍采用的固定流量管支撑结构的方式，这是由于套筒11、12和支撑板20均采用套装安装，这种布置正适合于实施钎焊操作。然而，如前文提及的，在钎焊含氮量高的材料制成的流量管(比如用于高压流量计的流量管的材料，氮强化处理可以提高材料自身的机械强度)时，焊接接头中容易产生裂纹，因为过多的氮化物会增大接头的脆性。

为此，本发明人考虑提出一种方案来解决钎焊裂纹的问题，并且不会增加加工成本。本发明人提出的方案是去除现有技术中使用的钎焊步骤，在流量管处通过熔焊连接取代钎焊连接，由此消除钎焊裂纹的影响；进而改进流量管支撑结构，也免除支撑板处的钎焊连接。

下面将参照图5至图13来具体说明根据本实用新型原理的流量计和改进的流量管支撑结构。

图5示出了根据本实用新型的一个实施方式的流量计100，其中仅示出了部分部件，流量管驱动器、传感器等部件没有示出。

如图5所示，本实施方式的流量计100包括：基座101、两根U型的流量管121和122、以及用于关联流量管121和122的支撑构件130和140。图5中示出了两个支撑构件130、140，这两个支撑构件130、140套装在流量管121、122上，并且采用常规的布置位置，与图1中示出的现有支撑结构的位置相似，即布置在U型流量管121、122的直管段上且靠近基座101。基座101内通常设置有歧管装置110(图7中所示)，流量管121、122经由管接头111、112安装在基座101上，并且与基座101内的歧管装置110连通。

下面参照图5至图7说明歧管装置110的构造以及流体在歧管装置110内的流动。如图5和图7中示出的，流体沿虚线箭头所指的方向从入口开口102进入基座101内的歧管装置110，通过流道114在流道113处分流进入流量管121和122，进而在流量管121、122另一端处的对应出口流道(未示出)合流后经由出口开口(未示出)流出。

图5中示出的入口开口102构造成连接外部流体高压管，例如可以构造为螺纹孔。图5中还示出了孔口115和116以及形成在基座101中央的孔口117。两个孔口115和116为加工流道用的工艺孔，并不参与输送流体。在构造歧管装置110时，先从入口开口102钻出纵向流道114(如图7中所示)，之后在工艺孔115处钻出横向流道113(如图7中所示)，由此形成将外部流体高压管与流量管121、122连通的流道。在横向流道113完成后，用柱塞(未示出)将此工艺孔115堵住。工艺孔116与工艺孔115类似，用于形成用于流量管121、122的出口端的横向流道。孔口117在下端与馈送接头(未示出)连接，经由此馈送接头将流量计100的电源和信号与外部设备连接。

下面继续参照图6和图7对根据本实用新型实施方式的流量计的基本工作方式进行说明。

图6中示出的流量计100是一种典型的科里奥利流量计的内部结构，其结构主体采用两根并排的U形流量管121、122，采用两根流量管121、122能够提高流体的流通能力，并且放大检测信号的强度，避免外界振动的干扰。流量管121、122上需要安装流量管驱动器(未示出)并在U型部段两侧的测量点处安装传感器(未示出)以检测流量管121、122在输入流体前以及输入流体后因发生扭曲变形而产生的相位差。流量计100开始工作后，流量管驱动器让两根流量管121、122的回弯部分相向微微振动，则两侧的直管会随之振动。流量管121、122以相同频率振动，由于支撑构件130、140的关联，两根流量管121、122会同时靠拢或同时分开，以同步对称的方式振动。导入流量管121、122的流体会随着流量管121、122的同步振动一起振动同时提供给流量管121、122反作用力(即，科里奥利力)，使得流量管121、122发生扭曲并产生振动信号相位差，传感器检测到此相位差，进而通过测量此相位差来确定流体的质量流量。

本实用新型的一个特别方面在于，根据本实用新型实施方式的支撑构件130、140以熔焊的方式固定至流量管121、122，并且构造为单件式的构件。下面参照图8至图13，以其中一个支撑构件为例来说明根据本公开的单件式支撑构件的结构。

图8示出了根据本实用新型一个实施方式的支撑构件130，其包括板部132和自板部132突伸出的中空圆筒部131a、131b。圆筒部131a和131b分别用于容置两根流量管121、122。

在图8的实施方式中，圆筒部131a和131b在支撑构件130的板部132的两侧均向外突伸出。在其他实施方式中，圆筒部131a和131b可以仅在板部132的一侧突伸出(如图11所示)，或者分别在板部132的不同侧突伸出。只要确保圆筒部131a和131b具有足够的延伸范围来为流量管121、122提供足够的支撑以避免应力集中，上述布置都是可行的。

根据本实用新型的原理，在支撑构件130安装就位后，直接以熔焊的方式将支撑构件130固定至流量管121、122上。具体地，在支撑构件130的圆筒部131a、131b的顶部处将支撑构件130与流量管121、122的外壁熔焊连接。由此以取代现有技术中使用的钎焊连接，消除焊接氮含量高的材料时产生的钎焊裂纹的影响。熔焊连接不仅能够提供强度更佳的接头，还可以显著缩短焊接工时。

进一步地，本发明人考虑也去除支撑板处的钎焊操作，适应流量管121、122处的熔焊操作的缩短的工时。为此，将支撑构件130设计为单件式结构，将板部132与圆筒部131a和131b构造为单件式的，由此免除了板部132处的结合操作。这种单件式结构对于根据板部132而言是有利的，因为板部132的厚度并不适于进行钎焊以外的熔接连接。假如在板部132处进行熔焊连接，则需要为板部132设计额外的焊接部以便于熔焊操作，这将导致支撑构件的结构变得复杂。

本公开提出的焊接方式特别适用于测量高压流体的高压流量计。高压流量计的流量管通常由奥氏体不锈钢制成，由于其通常会通过氮强化，因此不适于钎焊，采用熔焊可以有效地解决这一问题。

进一步，为了获得更佳的熔焊接头，可以采用与流量管同类的材料来制造支撑构件，比如，使用也以奥氏体不锈钢制成的支撑构件。

在便利的实施方式中，可用的奥氏体不锈钢比如为304型、316型或XM-19(S20910)型不锈钢。优选地，可以选用镍含量高于7％的奥氏体不锈钢，以提高焊接性能，获得更优质的焊接接头。并且，镍还可以取代氮起到提高奥氏体不锈钢强度的作用。

为了更便利地将圆筒部131a和131b焊接至流量管121、122并提供更美观的焊接接头，在圆筒部131a和131b的顶端均形成有用于焊接连接的接合部133a和133b，如图9和图10中最佳示出的。接合部133a和133b相较于圆筒部131a和131b的主体部分具有减小的直径，由此提供了界定的焊接区域，并且使随后形成的焊缝基本不会超出圆筒部131a、131b的外部轮廓。

优选地，支撑构件130的圆筒部131a、131b与流量管121、122之间以满焊方式焊接，由此提供足够牢固的焊接连接。进一步地，可以采用氩弧焊实现本公开的熔焊操作，以避免产生影响焊接性能的氧化物，从而提供强度更佳的焊接接头。当然，只要确保焊接接头能够提供所需的强度，则短段焊也可以适用于本实用新型。

根据本实用新型原理的单件式支撑构件130可以以多种方式制造，比如，图8至图10中的支撑构件130以机加工(例如，车削)的方式制成。另外，也可以采用拉深、冲压、铸造等方式制造。

图11至图13示出了以冲压方式制成的根据本实用新型实施方式的另一支撑构件230。支撑构件230的基本结构与前述的支撑构件130的结构相同，包括板部232以及自板部232突伸出的中空圆筒部231a、231b。与支撑构件130的不同之处在于，圆筒部231a、231b仅在板部232的一侧设置，这是由冲压加工方式决定的。

如图11和图13示出的，支撑构件230的圆筒部231a、231b在与板部232的接合部处以圆角部233a、233b过渡，以避免在流量计100的运行过程中，圆筒部231a、231b的底部发生不期望的应力集中。图8至图10所示的支撑构件130同样设置有这种圆角过渡部(未标示)。

以上说明了根据本实用新型实施方式的支撑构件的构造以及安装方式。根据本公开的支撑构件的各个部位的轮廓以及尺寸(例如，板部132的轮廓、圆筒部131a和131b的厚度以及延伸范围等)可以根据设计需要来合理地确定。

下面，将提出一个适用于1/4英寸管径高压气体流量计的支撑构件的具体实例，其中：流量管外径为0.25英寸，振动频率为170Hz。基于此型号的流量管设计的支撑构件130的具体尺寸(图6、图9和图10中示出)如下：

-板部132的长度L：1.6英寸；

-板部132的宽度W：0.6英寸；

-板部132的厚度T：0.04英寸；

-板部132至基座101顶面的距离H2：1.2英寸；

-圆筒部131a、131b的单侧高度H1：0.7英寸；

-圆筒部131a、131b的外径D1：0.4英寸；

-圆筒部131a、131b的厚度D3：0.075英寸；

-圆筒部131a、131b之间的间隔D2：1.0英寸。

上述尺寸大部分根据实际的强度要求和设计空间要求来确定，具体地，圆筒部131a与131b之间的间隔D2设计为能够容置焊枪的头部。此外，尽管上面列出的圆筒部131a、131b的厚度D3与流量管外径的总和刚好等于圆筒部131a、131b的外径D1，但实际上圆筒部131a、131b与流量管121、122之间为间隙配合，以避免圆筒部131a、131b挤压流量管121、122。

基本上，支撑构件130的尺寸会根据使用的流量计的型号而变化，具体可以根据流量计的流量管的管径和振动模态来设计具有所需尺寸和强度的支撑构件。

此外，根据本实用新型的原理，还提供了用于安装上述支撑构件的方法。具体地，在将支撑构件130的中空圆筒部131a、131b套装在流量管121、122上之后，先以点焊方式将中空圆筒部131a、131b初步连接至流量管121、122，以实现支撑构件130相对于流量管121、122的定位，进而通过熔焊将中空圆筒部131a、131b完全固定至流量管121、122上。如上文所述的，熔焊可以为短段焊或满焊，这根据对焊接接头的强度要求来确定。相比于现有技术中以钎焊方式固定的支撑构件，熔焊能够显著减少焊接时间，且焊接操作简单，并且能够提供强度优良的焊接接头。

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。