ПРОЧИЩАЕМЫЙ СТЕРЖНЯМИ КОЛЛЕКТОР ПРЯМОГО МОНТАЖА ДЛЯ ПЕРВИЧНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ПОТОКА Российский патент 2015 года по МПК G01F15/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области измерения технологического потока и, более конкретно, к усовершенствованиям в конструкции клапанного коллектора, который взаимно соединяет выпуск расходомера текучей среды дифференциального давления с устройством передачи данных потока.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Выпуски высокого и низкого давления первичного измерительного элемента потока расходомера текучей среды дифференциального давления традиционно передаются через каналы на преобразователь давления, чей электрический выход передается на измерительный центр посредством устройства передачи. Однако является необходимым периодически выполнять техническое обслуживание или калибровать устройство передачи. Для этой цели между каналами давления и преобразователем давления вставлен клапанный коллектор, который обеспечивает возможность закрывания соответствующих каналов высокого и низкого давления для изоляции преобразователя давления от технологического потока, или высокие и низкие давления, существующие в коллекторе, могут выравниваться посредством одного клапана в коллекторе для калибровки устройства передачи. В технологических применениях, где текучие среды содержат твердые частицы, техническое обслуживание должно осуществляться для очистки отложений твердых частиц с внутренних проходов и участков первичного измерительного элемента потока для поддержания целостности устройства измерения потока. Процесс очистки требует существенного демонтажа комбинации коллектора и устройства передачи, приводя к неуместной задержке возврата системы обратно в режим работы.

Таким образом, основной целью настоящего изобретения является обеспечение клапанного коллектора для узла расходомера технологического потока, чьи внутренние проходы могут очищаться от твердых частиц с помощью процесса прочистки стержнями, который не требует отсоединения преобразователя давления и устройства передачи от клапанного коллектора и использует стержень, вставленный в проходы коллектора, для разрушения или удаления засоров и приставшего материала.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Многоклапанный коллектор по настоящему изобретению представляет собой одну составную часть измерительного узла потока технологической текучей среды, или массового расхода. Узел содержит первичный измерительный элемент потока, такой как дроссельная диафрагма самоусреднения дифференциального давления, или трубка полного напора, клапанный коллектор, преобразователь давления, устройство передачи данных, и может включать в себя датчик температуры текучей среды.

Клапанный коллектор включает в себя корпус, содержащий подводящие текучую среду высокого и низкого давления, прочищаемые стержнями отверстия, проходящие от верхней поверхности корпуса к его нижней поверхности. Выборочно удаляемые закрывающиеся порты на терминальных концах отверстий на верхней поверхности корпуса коллектора обеспечивают вставку абразивных стержней для очистки пристающих твердых частиц с подводящих текучую среду высокого и низкого давления отверстий в корпусе коллектора. Проходящие латерально каналы для текучей среды сообщаются с прочищаемыми стержнями отверстиями и устанавливают соединение с возможностью переноса текучей среды с преобразователем давления, который монтируется рядом с верхней поверхностью, но на задней стороне корпуса коллектора. Монтаж преобразователя давления и взаимно соединенного устройства передачи данных на заднюю сторону корпуса, вместо традиционной верхней стороны, обеспечивает вставку стержней для очистки непосредственно в подводящие текучую среду отверстия, когда заглушки верхней поверхности удалены с терминальных концов отверстий. Кроме обеспечения процесса прочистки стержнями, эта конфигурация менее подвергается вибрации, чем традиционная конфигурация продольного монтажа, показанная для аналогичного технологического измерительного узла в патенте США № 7406880. Рядом с нижним участком корпуса коллектора расположены блокировочные клапаны высокого и низкого давления, которые размещены и предназначены для перекрывания прохода технологической текучей среды в подводящие текучую среду отверстия. Блокировочные клапаны представляют собой тип блокировочных клапанов со "сквозным портом", таким образом, при проведении процесса прочистки стержнями стержни могут свободно проходить через дистальные концы блокировочных клапанов, которые размещены в подводящих текучую среду отверстиях. Рядом с верхним участком корпуса коллектора расположены дублирующие запорные клапаны высокого и низкого давления и клапан выравнивателя, - все во взаимодействии по текучей среде с подводящими текучую среду высокого и низкого давления отверстиями, и которые, главным образом, предназначены для использования с целью уменьшения или выравнивания давления технологической текучей среды при калибровке устройства передачи данных.

Выполнение процесса прочистки стержнями требует, чтобы сначала было снижено давление технологической текучей среды и перекрыт поток технологической текучей среды. Это обеспечивает возможность блокировочным клапанам в коллекторе оставаться открытыми, обеспечивая вставку стержней для очистки через дистальные концы блокировочных клапанов, а также мимо нижнего края корпуса коллектора, через каналы для текучей среды в монтажной шейке коллектора и в первичный измерительный элемент потока.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой перспективный вид иллюстративного первичного измерительного элемента потока, в форме дроссельной диафрагмы усреднения, и связанных составных частей узла, включая клапанный коллектор настоящего изобретения, преобразователь давления и устройство передачи данных.

Фиг. 2 представляет собой перспективный вид корпуса клапана коллектора по настоящему изобретению, взаимно соединенного посредством удлиненной шейки с первичным измерительным элементом потока дроссельной диафрагмы усреднения.

Фиг. 3 представляет собой продольный разрез, взятый по линиям 3-3 на Фиг. 2.

Фиг. 4 представляет собой вид спереди корпуса клапанного коллектора.

Фиг. 5 представляет собой вид сбоку корпуса клапанного коллектора.

Фиг. 6 представляет собой вид сзади корпуса клапанного коллектора.

Фиг. 7 представляет собой продольный разрез корпуса клапанного коллектора, взятый вдоль линий 7-7 Фиг. 5.

Фиг. 8 представляет собой продольный разрез корпуса клапанного коллектора, взятый вдоль линий 8-8 Фиг. 4.

Фиг. 9 представляет собой продольный разрез корпуса клапанного коллектора, взятый вдоль линий 9-9 Фиг. 4.

Фиг. 9а представляет собой разрез корпуса клапанного коллектора, взятый по линиям 9-9 Фиг. 4 и включающий в себя виды в частичном продольном разрезе с разнесением деталей клапанов, которые занимают гнезда клапанов, показанные на Фиг. 9.

Фиг. 10 представляет собой разрез корпуса клапанного коллектора, взятый по линиям 10-10 Фиг. 4 и включающий в себя виды в частичном продольном разрезе с разнесением деталей клапанов, которые занимают гнезда клапанов, также показанные на Фиг. 10.

Фиг. 11 представляет собой вид сверху корпуса клапана коллектора.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Клапанный коллектор 2 по настоящему изобретению показан на Фиг. 1 в виде части узла первичного измерительного элемента потока, содержащего первичный измерительный элемент 4 потока дифференциального давления, взаимосвязывающую шейку 6, преобразователь 8 давления и устройство 10 передачи данных. Корпус 12 клапана 2 коллектора, без связанных клапанов, показан на Фиг. 2 и 3 как соединяющийся с первичным измерительным элементом 4 потока дроссельной диафрагмы усреднения дифференциального давления, который описан в патенте США № 7406880. Как показано на Фиг. 5 и 7, корпус 12 коллектора содержит внутренние параллельные и разнесенные отверстия 14 и 16 для технологических текучих сред высокого и низкого давления, которые проходят через длину корпуса и нижнюю манжету 19 корпуса и взаимно соединяются на их дистальных концах с каналами 18 и 20, расположенными внутри трубчатой монтажной шейки 6, которая прикреплена к цилиндрической манжете 19 на нижней части корпуса 12. Верхние или проксимальные концы отверстий 14 и 16 для технологических текучих сред высокого и низкого давления заканчиваются приемниками 15 и 17, которые размещают резьбовые заглушки для уплотнения концов отверстий во время нормальной работы узла измерения потока. Нижние или дистальные концы каналов 18 и 20 приварены или иным образом соединены с портами 22 и 24 высокого и низкого давления расходомера 4 дроссельной диафрагмы усреднения.

На вертикальном уровне корпуса 12, обозначенном линиями 9-9 на Фиг. 4 и показанном на Фиг. 9а, пара дублирующих блокировочных клапанов 26 и 28 размещена на соответствующих латеральных сторонах корпуса 12. Как видно на Фиг. 9, гнезда 30 и 32 блокировочных клапанов пересекаются с путями 34 и 36 каналов, которые обеспечивают путь для технологической текучей среды из вертикальных отверстий 14 и 16 в соединительные порты 38 и 40 высокого и низкого давления преобразователя.

На том же уровне, что и клапаны 26 и 28, и на передней стороне корпуса 12 размещается клапан 42 выравнивания, сцепленный посредством резьбы с гнездом 44 клапана. Поперечные отверстия 46 и 48 взаимно соединяют гнездо 44 клапана с соответствующими подводящими технологическую текучую среду отверстиями 14 и 16. Выборочная регулировка клапана выравнивания будет выравнивать высокое и низкое давление технологической текучей среды, которое передается на преобразователь давления, таким образом, обеспечивая возможность калибровки устройства передачи.

Ниже уровня дублирующих клапанов блокировочные клапаны 50 и 52 со сквозными портами размещаются в резьбовых гнездах 47 и 49 клапанов, расположенных на диагональных передних гранях корпуса 12 коллектора. Эти клапаны открыты во время нормальной работы технологического потока, и признак открытого порта клапанов обеспечивает возможность вставки гибких стержней 50 и 51 в каналы для технологической текучей среды коллектора и монтажной шейки для очистки твердых частиц из них во время процесса прочистки стержнями. Стержни должны иметь достаточную длину для прохождения через отверстия 14 и 16 коллектора и доходить до каналов 18 и 20 шейки, портов 22 и 24 давления и участков оснащенной отверстиями диафрагмы 55 первичного измерительного элемента 4 потока. Процесс прочистки стержнями должен проводиться, когда технологический поток перекрыт.

Главная функция блокировочных клапанов 50 и 52 заключается в том, чтобы служить в качестве основной системы перекрывания для узла расходомера. Когда технологический поток включает воспламеняющиеся текучие среды, является особенно важным обеспечить основное устройство перекрывания, и такое устройство должно быть пожаробезопасным. Соответственно, блокировочные клапаны 50 и 52, предпочтительно, выполнены в виде пожаробезопасных клапанов для уменьшения до минимума утечки опасного продукта и поддержания эффективного перекрывания, когда клапаны подвергаются пожароопасным условиям. Так как не существует промышленного стандарта или протокола испытания для "пожаробезопасных клапанов", для целей этого описания изобретения термин будет означать, что, когда клапан подвергается пожароопасным условиям, он будет обеспечивать минимальную утечку через посадочное место и шток и будет продолжать обеспечивать эффективное перекрывание во время или после воспламенения или подвергания чрезмерным температурам.

Во время процесса прочистки стержнями, когда нет технологического потока, является желательным выпустить захваченную текучую среду из коллектора до начала прочистки стержнями. С этой целью обеспечены два выпускных клапана 60 и 62, которые сцепляются посредством резьбы с гнездами 64 и 66 выпускных клапанов, размещенными в латеральных сторонах корпуса 12 коллектора на нижнем вертикальном уровне. На Фиг. 10 показано положение гнезд клапанов и поперечных просверленных отверстий 68 и 69, которые взаимно соединяют отверстия 14 и 16 для технологической текучей среды с соответствующими гнездами 64 и 66 клапанов.

Настоящая группа изобретений относится к области измерения технологического потока и, более конкретно, к усовершенствованиям в конструкции клапанного коллектора. Заявлены прочищаемые стержнями многоклапанные коллекторы и способ прочистки стержнями подводящих технологическую текучую среду каналов клапанного коллектора и его монтажной шейки, многоклапанный коллектор является составной частью узла измерения потока технологической текучей среды или массового расхода. Коллектор содержит: корпус, имеющий верхнюю и нижнюю поверхности, первую и вторую латеральные стороны и переднюю и заднюю стороны, первое и второе подводящие текучую среду, прочищаемые стержнями отверстия, проходящие от верхней поверхности к нижней поверхности и включающие в себя первый и второй закрывающиеся порты, расположенные в терминальных концах отверстий на верхней поверхности корпуса, первый и второй выпускные проходы, пересекающиеся с соответствующими первым и вторым подводящими текучую среду отверстиями и проходящие к задней стороне корпуса, и первый и второй порты преобразователя давления, размещенные на задней стороне корпуса в сообщении с соответствующими первым и вторым выпускными проходами. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Прочищаемый стержнями многоклапанный коллектор, содержащий
корпус, имеющий верхнюю и нижнюю поверхности, первую и вторую латеральные стороны и переднюю и заднюю стороны,
первое и второе подводящие текучую среду, прочищаемые стержнями отверстия, проходящие от верхней поверхности к нижней поверхности и включающие в себя первый и второй закрывающиеся порты, расположенные в терминальных концах отверстий на верхней поверхности корпуса,
первый и второй выпускные проходы, пересекающиеся с соответствующими первым и вторым подводящими текучую среду отверстиями и проходящие к задней стороне корпуса, и
первый и второй порты преобразователя давления, размещенные на задней стороне корпуса в сообщении с соответствующими первым и вторым выпускными проходами.

2. Коллектор по п. 1 и дополнительно включающий в себя
первое и второе клапанные средства, размещенные в соответствующих первой и второй латеральных сторонах корпуса для выборочной блокировки потока текучей среды в соответствующих первом и втором выпускных проходах.

3. Коллектор по п. 2 и дополнительно включающий в себя
первый и второй блокировочные клапаны, имеющие дистальные концы и поддерживающиеся передней стороной корпуса, при этом каждый из указанных блокировочных клапанов имеет сквозной порт на его дистальном конце, причем сквозной порт каждого из
указанных блокировочных клапанов размещается в соответствующих первом и втором подводящих текучую среду отверстиях.

4. Коллектор по п. 3, в котором первый и второй блокировочные клапаны являются пожаробезопасными.

5. Коллектор по п. 3 и дополнительно включающий в себя
первый и второй выпускные клапаны, поддерживающиеся на соответствующих первой и второй латеральных сторонах корпуса в положении, копланарном с первым и вторым блокировочными клапанами,
первое и второе выпускные отверстия, взаимно соединяющие соответствующие первый и второй выпускные клапаны с соответствующими первым и вторым подводящими текучую среду отверстиями.

6. Коллектор по п. 5 и дополнительно включающий в себя
клапан выравнивателя, поддерживающийся на передней стороне корпуса и размещенный копланарно с первым и вторым клапанными средствами,
первое и второе отверстия выравнивателя, взаимно соединяющие соответствующие первое и второе подводящие текучую среду отверстия и клапан выравнивателя.

7. Коллектор по п. 6 и дополнительно включающий в себя
первую и вторую заглушки портов, размещенные в соответствующих первом и втором закрывающихся портах на верхней части корпуса.

8. Коллектор по п. 6 и дополнительно включающий в себя
удлиненный жесткий элемент шейки, приспособленный для взаимного соединения нижней поверхности корпуса коллектора с
первичным измеряющим элементом потока текучей среды дифференциального давления, при этом указанный элемент шейки имеет расположенный внутри первый и второй подводящие текучую среду каналы, которые взаимно соединены с соответствующими первым и вторым подводящими текучую среду отверстиями корпуса.

9. Прочищаемый стержнями многоклапанный коллектор, содержащий
корпус, имеющий верхнюю и нижнюю поверхности, первую и вторую латеральные стороны и переднюю и заднюю стороны,
первое и второе подводящие текучую среду, прочищаемые стержнями отверстия, проходящие от верхней поверхности к нижней поверхности и включающие в себя первый и второй закрывающиеся порты, на терминальных концах отверстий на верхней поверхности,
первый и второй выпускные проходы, пересекающиеся с соответствующими первым и вторым подводящими текучую среду отверстиями и проходящие к задней стороне корпуса, и
первый и второй порты преобразователя давления, размещенные на задней стороне корпуса в сообщении с соответствующими первым и вторым выпускными проходами,
первое и второе клапанные средства, размещенные в соответствующих первой и второй латеральных сторонах корпуса для выборочной блокировки потока текучей среды в соответствующих первом и втором выпускных проходах,
первый и второй блокировочные клапаны, имеющие дистальные концы, поддерживающиеся передней стороной корпуса, при этом каждый из указанных блокировочных клапанов имеет сквозной порт на его дистальном конце, причем сквозной порт каждого из
указанных блокировочных клапанов размещается в соответствующих первом и втором подводящих текучую среду отверстиях,
первый и второй выпускные клапаны, поддерживающиеся на соответствующих первой и второй латеральных сторонах корпуса в положении, копланарном с первым и вторым блокировочными клапанами,
первое и второе выпускные отверстия, взаимно соединяющие соответствующие первый и второй выпускные клапаны с соответствующими первым и вторым подводящими текучую среду отверстиями,
клапан выравнивателя, поддерживающийся на передней стороне корпуса и размещенный копланарно с первым и вторым клапанными средствами, и
первое и второе отверстия выравнивателя, взаимно соединяющие соответствующие первое и второе подводящие текучую среду отверстия и клапан выравнивателя.

10. Коллектор по п. 9 и дополнительно включающий в себя
удлиненный жесткий элемент шейки, приспособленный для взаимного соединения нижней поверхности корпуса с первичным измеряющим элементом потока текучей среды дифференциального давления, при этом указанный элемент шейки имеет расположенный внутри первый и второй подводящие текучую среду каналы, которые взаимно соединены с соответствующими первым и вторым подводящими текучую среду отверстиями корпуса.

11. Коллектор по п. 9 и дополнительно включающий в себя
первую и вторую заглушки портов, размещенные в соответствующих первом и втором портах на верхней части корпуса.

12. Способ прочистки стержнями подводящих технологическую текучую среду каналов клапанного коллектора и монтажной шейки, содержащий этапы
обеспечения подводящих технологическую текучую среду высокого и низкого давления каналов через продольные длины корпуса клапанного коллектора и монтажной шейки, которая взаимно соединяет клапанный коллектор с первичным измеряющим элементом потока текучей среды дифференциального давления в обрабатывающей текучую среду системе; при этом указанные подводящие текучую среду каналы имеют дистальные концы, соединенные с первичным измеряющим поток текучей среды элементом, и проксимальные концы, которые выполнены с возможностью закрываться,
обеспечения отводных каналов в корпусе клапанного коллектора, проходящих латерально от и соединяющихся с продольными подводящими технологическую текучую среду каналами для подвода соответствующей технологической текучей среды высокого и низкого давления к внешнему преобразователю давления,
перекрывания потока технологической текучей среды через первичный измеряющий поток текучей среды элемент,
удаления заглушек на проксимальных концах продольных подводящих текучую среду высокого и низкого давления каналов, и
вставки стержней для очистки в подводящие текучую среду каналы и абразивного удаления твердых частиц со сторон каналов и участков первичного измеряющего поток текучей среды элемента.

13. Способ по п. 12 и дополнительно включающий в себя
обеспечение двойных блокировочных клапанов со сквозными портами, работающих в подводящих технологическую текучую среду
высокого и низкого давления каналах;
открывание блокировочных клапанов со сквозными портами для обеспечения прохода стержней для очистки.