带有法兰接头的旋转式气量计的制作方法

本公开总体涉及气量计设备，更具体地说涉及一种带有法兰接头的旋转式气量计。

背景技术：

气量计可用于测量输送的和/或用于加热或冷却目的的气体的体积。对于大规模和/或工业用途，大多数气体通常按单位体积价格销售(例如每1000立方英尺5美元)。因此，一般认为需要以较高的精度测量输送和/或使用的气体。

一种实现输送/消耗的气体的精确测量的常用方法是使用一个或多个容积式旋转式气量计。当气体流过这种旋转式气量计时，固定体积的气体例如被在已知容积的气缸内沿相反方向旋转的两个八字形叶轮排出。由于气量计出口处的差压低于入口处的差压，因此气量计的叶轮旋转。当它们旋转时，固定体积的气体或其他流体被捕获，然后朝出口移动。因此，叶轮每旋转一周，就有已知体积的气体或其他流体被通过出口排出。

技术实现要素：

以下介绍向读者介绍将在后文中更详细论述的内容。该介绍并非意图限制或限定任何要求保护或尚未要求保护的发明。一个或多个发明可存在于本文的任何部分(包括其权利要求和附图)中公开的元件或处理步骤的任何组合或子组合中。

气量计(例如旋转式气量计)通常具有可用cfh(立方英尺/小时)表示的额定流量。在选择用于特定应用的气量计时，额定流量通常是一个重要考虑因素(即使不是最重要的考虑因素)。例如，气体管道系统的设计者可选择额定流量为通过系统的预期最大气体流量的80％的气量计。

而且，气量计(例如旋转式气量计)通常设有符合一个或多个行业标准的连接接口。例如，b16.5标准(由美国机械工程师协会(asme)和/或美国国家标准学会(ansi)公布)涵盖了管法兰和法兰配件的压力-温度额定值、材料、尺寸、公差、标记、测试和开口指定方法。

气量计的入口和出口的尺寸通常与气量计的额定流量成比例。也就是说，具有较大额定流量的气量计通常具有较大的入口和出口。例如，对于在其入口和出口处带有法兰接头的旋转式气量计，流量额定值小于3000cfh的气量计(以及在某些情况下额定值为3000cfh的气量计)通常配有2英寸法兰接头，而流量额定值在3000到7000cfh之间的气量计通常配有3英寸法兰接头。更大的气量计(例如大于7000cfh)通常具有更大的法兰接头(例如4英寸或6英寸以上)。

在一些市场中，对天然气消费的需求(例如在工业和/或商业领域中)正在增加，在某些情况下急剧增加。因此，期望增加现有气流系统中的气体吞吐量。但是，一旦气流系统安装好(例如安装在工业、商业或住宅建筑中)，增加系统的额定流量就可能会带来许多难题。

例如，最初为3000cfh(或以下)流量设计的气流系统可能使用了2英寸ansi配管和法兰。在常规标准中，针对较高流量(例如3500、5000或7000cfh)的气流系统会使用3英寸ansi配管和法兰。因此，转换采用2英寸管道和法兰连接器的现有3000cfh额定流量系统以将系统容量提高到诸如5000cfh等数值通常需要重新设计和重建管道系统(例如切除现有的2英寸法兰连接器管道配件并重新焊接新的3英寸管道配件)，这可能增加提高系统流量的成本。而且，重建管道系统还需要在重建期间(至少暂时地)切断气流，而这通常被认为是不可接受的。

根据本发明的一个方面，提供了一种具有大于3000cfh的额定容量(例如3500、5000或7000cfh)的旋转式气量计，该旋转式气量计带有标准的2英寸法兰连接器，优选符合ansi/asme16.5标准(例如2英寸125/150级ansib16.5法兰接头)。

提供具有标准的2英寸法兰连接器和大于3000cfh的额定最大流量的气量计可能具有一个或多个优点。例如，这种气量计可用于替换具有标准的2英寸法兰连接器和3000cfh(或以下)最大额定流量的现有气量计，而无需重新设计或重建现有的2英寸管道系统。换句话说，由于新气量计(具有更大的额定流量)在气量计的入口和出口处具有2英寸ansi法兰配置，因此更大的新气量计可耦合至现有的2英寸管道系统，而无需扩大和/或更换现有(2英寸)系统中的管道和/或法兰接头，否则通常需要安装具有常规法兰接头尺寸(即3英寸ansi)的更大的气量计。这在提高现有气流系统的额定容量时可节省时间和/或降低成本。

根据一个很广的方面，提供了一种旋转式气量计，该旋转式气量计包括：气量计主体，该气量计主体具有进气口和配套的入口法兰接头、出气口和配套的出口法兰接头、以及与进气口和出气口流动连通的主室；其中在进气口和主室之间在气量计主体中设有至少一个底切槽；其中在主室和出气口之间在气量计主体中设有至少一个底切槽；其中该入口法兰接头是标准的2英寸接头；其中该出口法兰接头是标准的2英寸接头；其中该旋转式气量计具有大于3000cfh(立方英尺/小时)的额定最大流量。

在一些实施例中，额定最大流量为3500cfh至7000cfh。

在一些实施例中，额定最大流量大约为5000cfh。

在一些实施例中，入口法兰接头符合ansi/asme16.5标准。

在一些实施例中，出口法兰接头符合ansi/asme16.5标准。

在一些实施例中，在进气口与主室之间设置在气量计主体中的至少一个底切槽与进气口成大约30度至大约60度的角度。

在一些实施例中，在进气口与主室之间设置在气量计主体中的至少一个底切槽与进气口成大约45度的角度。

在一些实施例中，在主室与出气口之间设置在气量计主体中的至少一个底切槽与出气口成大约30度至大约60度的角度。

在一些实施例中，在主室与出气口之间设置在气量计主体中的至少一个底切槽与出气口成大约45度的角度。

在一些实施例中，旋转式气量计还包括容积式计量装置，该容积式计量装置包括位于主室中的叶状叶轮。

本领域技术人员应理解，本文中公开的方法或装置可体现本文中包含的任何一个或多个特征，并且这些特征可按任何特定组合或子组合方式使用。

下面将更详细地说明各种实施例的这些方面和特征以及其他方面和特征。

附图说明

为了更好地理解所述的实施例并更清晰地表明它们发生作用的方式，下面将参照附图以示例性方式进行说明。在附图中：

图1是具有2000cfh(立方英尺/小时)额定流量和2英寸法兰接头的气量计的透视图；

图2是沿2-2线截取的图1的气量计的主体的横截面图；

图3是沿3-3线截取的图1的气量计的主体的横截面图；

图4是图1的气量计的主体的俯视图；

图5是具有5000cfh额定流量和3英寸法兰接头的气量计的透视图；

图6是沿6-6线截取的图5的气量计的主体的横截面图；

图7是沿7-7线截取的图5的气量计的主体的横截面图；

图8是图5的气量计的主体的俯视图；

图9是具有5000cfh额定流量和2英寸法兰接头的气量计的透视图；

图10是沿10-10线截取的图9的气量计的主体的横截面图；

图11是沿11-11线截取的图9的气量计的主体的横截面图；

图12是图9的气量计的主体的俯视图；

图13是图9的气量计的主体的俯视透视图；和

图14是具有3英寸法兰接头的5000cfh气量计和具有2英寸法兰接头的5000cfh气量计的差压测试结果曲线图。

在本文中包含的附图用于示出根据本说明书的教导的物品、方法和装置的各种示例，并非意图以任何方式限制所教导的内容的范围。

具体实施方式

下面说明各种装置、方法和组成，以提供每项要求保护的发明的实施例的示例。下面说明的实施例不限制任何要求保护的发明，并且任何要求保护的发明可涵盖与下文所述的装置和方法不同的装置和方法。要求保护的发明不限于具有下面说明的任何一种装置、方法或组成的所有特征或下面说明的多个或所有装置、方法或组成的共有特征的装置、方法和组成。下面说明的装置、方法或组成有可能不是任何要求保护的发明的实施例。在本文中未要求保护的下述装置、方法或组成中公开的任何发明可以是另一种保护性仪表(例如延续专利申请)的主题，并且申请人、发明人和/或所有人不打算通过本文中的公开而抛弃、放弃任何此类发明或将其献给公众。

此外，应理解，为了保证说明的简洁性和清晰性，在认为合适的情况下，可在附图中重复使用附图标记以指示对应或类似的元件。另外，在本文中阐述了大量具体细节，以便透彻理解本文所述的示例性实施例。但是，本领域普通技术人员应理解，实践本文所述的示例性实施例时可以无需这些具体细节。在其他情况下，未详细说公知的方法、过程和部件，以免使本文所述的示例性实施例变得模糊。而且，这些说明不应被视为限制本文所述的示例性实施例的范围。

虽然本文公开的装置和方法是参照常规的容积式旋转气量计具体说明的，但是应理解，所述装置和方法也可与其他类型的旋转式气量计结合使用。

如上所述，气量计(例如旋转式气量计)的入口和出口的尺寸通常与气量计的额定流量成比例。通常，流量额定值小于3000cfh(以及在某些情况下额定值为3000cfh)的旋转式气量计通常配有标准的2英寸法兰接头(例如符合ansi/asme16.5标准，例如2英寸125/150级ansib16.5法兰接头)。流量额定值在3000至7000cfh之间的旋转式气量计通常配有3英寸法兰接头(例如3英寸ansi连接器)。

图1至图4示出了具有2000cfh额定流量(或简称“额定值”)的容积式旋转气量计1000的一个示例。气量计1000包括气量计主体1100，该气量计主体1100具有设置在其上端处的进气口1110以及设置在其下端处的出气口1120。

在所示的示例中，在气量计主体1100的进气口1110和出气口1120处设有标准的2英寸法兰接头1130。例如，该2英寸法兰接头1130可符合ansi/asme16.5标准(例如2英寸125/150级ansib16.5法兰接头)。

在使用时，待测量的气流(例如天然气)经由进气口1110进入气量计主体，穿过内部入口前室或喉部1115，并进入主室1150。在通过主室1150之后，气流穿过内部出口前室或喉部1125，并经由出气口1120离开气量计主体。

可在主室1150中设置任何适当的计量设备以测量气体流量。例如，在气流通过主室1150时，位于主室1150中的一个或多个叶轮(未示出)可与气流量成比例地旋转。例如，在容积式旋转气量计中，每次叶轮旋转一圈时，已知体积的气体在进气口1110和出气口1120之间行进。

与入口前室或喉部1115连通的仪表入口1117为一个或多个传感器(例如压力传感器或温度传感器)提供通路，以测量与进入气量计主体1100的气流相关的状况。类似地，与出口前室或喉部1125连通的仪表出口1127为一个或多个传感器提供通路，以测量与离开气量计主体1110的气流相关的状况。

图5至图8示出了具有5000cfh额定流量(或简称“额定值”)的容积式旋转气量计2000的一个示例。具有与图1至图4中所示的示例性气量计相似的结构和/或执行相似功能的元件以相似的方式编号，将附图标记增大1000。

在所示的示例中，在气量计主体2100的进气口2110和出气口2120处设有标准的3英寸法兰接头2130。例如，该3英寸法兰接头2130可符合ansi/asme16.5标准(例如3英寸125/150级ansib16.5法兰接头)。

图9至图13示出了具有5000cfh额定流量(或简称“额定值”)的容积式旋转气量计3000的一个示例。具有与图1至图4中所示的示例性气量计相似的结构和/或执行相似功能的元件以相似的方式编号，将附图标记增大2000。

在所示的示例中，在气量计主体3100的进气口3110和出气口3120处设有标准的2英寸法兰接头3130。例如，该2英寸法兰接头3130可符合ansi/asme16.5标准(例如2英寸125/150级ansib16.5法兰接头)。

如上所述，提供具有标准的2英寸法兰连接器和大于3000cfh(例如在3500cfh和7000cfh之间)的额定最大流量的气量计(例如在图9至13中所示的示例)与具有常规法兰接头尺寸(即，对于流量额定值在3000至7000cfh之间的气量计为3英寸法兰接头)的气量计相比具有一个或多个优点。但是，修改具有3000cfh至7000cfh的最大额定容量的气量计的设计以使其具有标准的2英寸法兰接头(例如2英寸ansi法兰接头)且同时保持可接受的计量精度水平会造成一个或多个难题。

例如，一个很大难题是进气口3110和出气口3120的压力提高，这是由它们的直径从标准的3英寸ansi法兰接头的规定直径(即，3.00英寸)减小到标准的2英寸ansi法兰接头的规定直径(即，1.56英寸)造成的。

如图9至11和图13所示，在气量计主体3100中在进气口3110的前室或喉部3115的上部处设有第一对底切槽3160。底切槽3160在进气口3110与主室3150之间提供加大的流动面积，这被认为提供了一种与由扩散器提供的扩张条件类似的扩张条件。因此，在气量计主体3100中提供底切槽3160可改善入口气流的扩张条件，这有助于减小进气口3110与出气口3120之间的压差。

而且，在气量计主体3100中在出气口3120的前室或喉部3125的下部处设有第二对底切槽3160。这些底切槽在主室3150与出气口3120之间提供加大的流动面积，这被认为提供了一种与由喷嘴提供的压缩条件类似的压缩条件。因此，在气量计主体3100中提供底切槽3160可改善出口气流的压缩条件，这有助于提高气量计在进气口3110与出气口3120之间的压差方面的性能。

例如，在表1中将带有2英寸法兰接头的5000cfh额定流量的气量计(例如如图9至13所示)的测试结果与带有3英寸法兰接头的5000cfh额定流量的气量计(例如如图5至8所示)的测试结果进行了比较，比较结果绘制在图14中。

表1

这些结果表明，与带有3英寸法兰接头的5000cfh额定流量的气量计(例如如图5至图8所示)相比，带有2英寸法兰接头和底切槽3160的5000cfh额定流量的气量计(例如如图9至13所示)预计能提供同等的计量性能。

在图9至13所示的示例中，在气量计主体3100中在进气口3110与主室3150之间设有两个底切槽3160，并在气量计主体3100中在主室3150与出气口3120之间设有两个底切槽3160。虽然这被认为是优选配置(例如就对称性和/或可加工性而言)，但是应理解，在替代实施例中可设有更多或更少的底切槽。

而且，在所示的示例中，每个底切槽3160按大约45°的角度3165定向(例如参见图11)。应理解，该角度3165可更大或更小(例如从大约30°至大约60°)，这取决于诸如气量计主体3110的尺寸和/或cfh等级等因素。

而且，在所示的示例中，每个底切槽3160具有大致为抛物线的轮廓。应理解，在替代实施例中，底切槽3160可具有圆形或其他适当的轮廓。

提供具有标准的2英寸法兰连接器和大于3000cfh的额定最大流量的气量计(例如如图9至13所示的气量计)可能具有一个或多个优点。例如，这种气量计可用于替换具有标准的2英寸法兰连接器和3000cfh(或以下)最大额定流量的现有气量计(例如如图1至4所示的气量计)，而无需重新设计或重建现有的2英寸管道系统。

换句话说，由于新气量计(具有更大的额定流量)在气量计的入口和出口处具有标准的2英寸法兰接头，因此更大的新气量计(例如如图9至13所示的气量计)可耦合至现有的2英寸管道系统，而无需扩大和/或更换现有(2英寸)系统中的管道和/或法兰接头，否则通常需要安装具有常规法兰接头尺寸的更大的气量计(即，带有3英寸法兰接头的气量计，例如如图5至8所示的气量计)。这在提高现有气流系统的额定容量时可节省时间和/或降低成本。例如，这样可减少或避免完成下列工作所需的时间：重新设计管道系统；重新配置管道系统以适应3英寸法兰接头；安装新气量计后对管道系统进行泄漏测试；和/或关闭和/或排空管道系统(例如在安装新管道和/或法兰接头之前从管道系统排出现有气体)。

在本文中所用的用语“和/或”旨在表示包含性的“或者”。也就是说，例如“x和/或y”旨在表示x或y或者两者。作为另一个例子，“x、y和/或z”旨在表示x或y或z或者它们的任何组合。

虽然上文的说明描述了示例性实施例的特征，但是应理解，在不脱离所描述的实施例的操作的精神和原理的前提下，易于对所描述的实施例的某些特征和/或功能进行修改。例如，借助于所示出的实施例或示例描述的各种特性可有选择性地彼此组合。因此，以上说明的内容旨在示例性地说明所要求保护的概念，而不是限制性的。本领域技术人员应理解，在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，能够做出其他变化形式和修改。权利要求的范围不应受这些优选实施例和示例的限制，而是应总体地按照说明书以最宽泛的方式来解读。