СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УДЕРЖАНИЯ ФЛАНЦА НА РАСХОДОМЕРЕ Российский патент 2016 года по МПК F16L19/02 G01F15/18 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Варианты реализации, описанные ниже, относятся к флюидным расходомерам и, более конкретно, к способу и устройству для удержания фланца на расходомере.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Флюидные расходомеры, такие как расходомеры Кориолиса, вибрационные денситометры, пьезоэлектрические расходомеры и т.д., обычно включают в себя один или несколько трубопроводов для содержания жидкости. Флюид может течь так, как в расходомере Кориолиса, или может быть стационарным, таким как в вибрационном денситометре. Флюид может содержать жидкость, газ или их комбинацию. В некоторых ситуациях флюид может включать в себя взвешенные твердые частицы. Обычно, флюидные трубопроводы заключаются в корпус для защиты самих трубопроводов и соответственных электрических элементов, а также для обеспечения более стабильной окружающей среды.

Во многих ситуациях участок флюидных трубопроводов выступает из корпуса и присоединяется к устройству сочленения с магистральным трубопроводом, например, к манифольду. Флюидные трубопроводы обычно присоединяются к манифольду посредством сварки. Манифольды затем обычно припаиваются в вакууме твердым припоем к краям корпуса. Как только соответствующие электрические датчики прикреплены к флюидным трубопроводам, края корпуса затем привариваются к кожуху. Фланцы тогда обычно привариваются к краям корпуса, или к манифольду, для последующего присоединения расходомера к трубопроводной магистрали, переносящей технологический флюид.

Получение адекватных и надежных соединений между различными элементами часто представляло собой проблему для флюидных расходомеров техники предшествующего уровня. Одна из причин заключается в тепловом расширении материалов, используемых для различных элементов флюидного расходомера. Когда элементы присоединяются друг к другу, то часто это сопровождается нагревом до высоких температур, что может привести к существенным изменениям размеров элементов. Это особенно справедливо, когда различные элементы содержат металлы, соединяемые сваркой, пайкой мягким припоем, пайкой твердым припоем и т.д., что может требовать очень большого количества тепла. Хотя это может и не создать проблемы, если все элементы выполнены из того же самого материала или из материалов с подобными коэффициентами теплового расширения, и в этом случае элементы расширяются и сжимаются синхронно, но это не всегда осуществимо. Во многих ситуациях флюидные трубопроводы сформированы из материала, отличного от материала корпуса, краев корпуса и фланцев. Например, когда технологический флюид в расходомере содержит сильно коррозионный флюид, флюидные трубопроводы должны быть сформированы из материала, который является достаточно коррозионностойким, например, из титана, тантала или циркония. Аналогично, любой другой участок смачиваемого тракта должен также быть выполнен из достаточно стойких к коррозии материалов. Например, в расходомере с двойным трубопроводом манифольд включен в смачиваемый канал флюида. Поэтому манифольд также должен был быть выполнен из достаточно стойкого к коррозии материала. При том, что корпус, края корпуса и фланцы в идеальном случае должны быть выполнены из того же самого материала, что и флюидные трубопроводы и манифольд, такое решение обычно оказывается дорогостоящим, поскольку титан, тантал и цирконий - дорогие металлы. Поэтому, участки флюидного расходомера, которые не находятся в контакте с флюидом, обычно делаются из менее дорогостоящих материалов, например, из нержавеющей стали.

Хотя различные материалы, используемые для формирования расходомера, могут и не представлять собой проблему, когда расходомер находится при определенной заданной температуре или вблизи нее, например, при комнатной температуре, различия их коэффициентов теплового расширения могут создать серьезные производственные проблемы, поскольку различные участки расходомера подвергаются значительным вариациям температуры. Подобная проблема может возникать в ситуациях, когда флюид находится при экстремальной температуре по сравнению с температурой окружающей среды, что приводит к смоченному флюидному тракту, подвергаемому воздействию намного более высокой температуры. Варианты реализации, описанные ниже, преодолевают эти и другие проблемы, и достигается усовершенствование в данной области техники. Варианты реализации, описанные ниже, предоставляют улучшенный флюидный расходомер, который может объединить различные элементы, имеющие различающиеся коэффициенты теплового расширения, без вышеупомянутых недостатков.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с вариантом реализации предоставляется сборка датчика для флюидного расходомера. Сборка датчика содержит основание сборки датчика и одно или более периферических углублений, сформированных в основании сборки датчика. В соответствии с вариантом реализации два или более удерживающих элемента разъемным образом соединяются между собой и зацепляют, по меньшей мере, одно из одного или нескольких периферических углублений. В соответствии с вариантом реализации фланец окружает, по меньшей мере, участок основания сборки датчика и удерживается вокруг основания сборки датчика первым и вторым удерживающими элементами.

В соответствии с вариантом реализации предоставляется способ для удержания фланца на сборке датчика. Способ содержит этап установки фланца вокруг участка основания сборки датчика так, что фланец располагается ближе к среднему участку основания сборки датчика, чем периферическое углубление, сформированное в основании сборки датчика. В соответствии с вариантом реализации способ дополнительно содержит разъемную связь двух или нескольких удерживающих элементов вокруг периферического углубления, чтобы обеспечить внешний диаметр кольца, больший чем, по меньшей мере, участок внутреннего диаметра фланца, тем самым препятствуя фланцу перемещаться мимо двух или нескольких удерживающих элементов.

ОБЪЕКТЫ

В соответствии с объектом сборка датчика для флюидного расходомера содержит:

основание сборки датчика;

одно или несколько периферических углублений, сформированных в основании сборки датчика;

два или несколько удерживающих элементов, разъемным образом связанных вместе и зацепляющих по меньшей мере одно из одного или нескольких периферических углублений; и

фланец, окружающий, по меньшей мере, участок основания сборки датчика и удерживаемый вокруг основания сборки датчика первым и вторым удерживающими элементами.

Предпочтительно, фланец содержит ступеньку, выступающую от внутренней поверхности, с участком внутренней поверхности, простирающимся по двум или нескольким удерживающим элементам, и ступеньку, смыкающую два или несколько удерживающих элемента.

Предпочтительно, основание сборки датчика содержит корпус, устройство сочленения с магистральным трубопроводом и переходное кольцо, связывающее устройство сочленения с магистральным трубопроводом с корпусом.

Предпочтительно, одно или несколько периферических углублений сформированы в переходном кольце.

Предпочтительно, сборка датчика дополнительно содержит О-образное кольцевое углубление, сформированное на лицевой грани устройства сочленения с магистральным трубопроводом.

Предпочтительно, каждый из двух или нескольких удерживающих элементов включает в себя выступ, имеющий форму и размеры для приема периферическим углублением.

Предпочтительно, сборка датчика дополнительно содержит одно или несколько механических креплений, сцепляющих два или несколько удерживающих элементов, чтобы соединить два или несколько удерживающих элементов друг с другом.

В соответствии с другим объектом способ для удержания фланца на сборке датчика содержит этапы:

установки фланца вокруг участка основания сборки датчика так, что фланец располагается ближе к среднему участку основания сборки датчика, чем периферическое углубление, сформированное в основании сборки датчика; и

разъемного соединения двух или нескольких удерживающих элементов вокруг периферического углубления для предоставления внешнего диаметра кольца, большего, чем, по меньшей мере, участок внутреннего диаметра фланца, тем самым препятствуя фланцу перемещаться мимо двух или нескольких удерживающих элементов.

Предпочтительно, фланец содержит ступеньку, простирающуюся от внутренней поверхности, с участком внутренней поверхности, простирающимся по двум или нескольким удерживающим элементам, и ступеньку, смыкающую два или несколько удерживающих элемента.

Предпочтительно, основание сборки датчика содержит корпус, устройство сочленения с магистральным трубопроводом и переходное кольцо, связывающее устройство сочленения с магистральным трубопроводом с корпусом.

Предпочтительно, периферическое углубление сформировано в переходном кольце.

Предпочтительно, устройство сочленения с магистральным трубопроводом содержит О-образное кольцевое углубление.

Предпочтительно, каждый из двух или нескольких удерживающих элементов включает в себя выступ, имеющий форму и размеры для приема периферическим углублением.

Предпочтительно, этап разъемного соединения двух или нескольких удерживающих элементов содержит зацепление одного или нескольких механических креплений с одной или несколькими закрепляющими апертурами, сформированными в двух или нескольких удерживающих элементах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 изображает флюидный расходомер в соответствии с вариантом реализации.

Фиг. 2 - манифольд в соответствии с вариантом реализации.

Фиг. 3 - переходное кольцо для соединения корпуса с устройством сочленения с магистральным трубопроводом в соответствии с вариантом реализации.

Фиг. 4 - поэлементное изображение одного конца сборки датчика в соответствии с вариантом реализации.

Фиг. 5 - вид сечения одного конца сборки датчика в соответствии с вариантом реализации.

Фиг. 6 - вид сечения конца сборки датчика, присоединенной к трубопроводной системе, в соответствии с вариантом реализации.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1-6 и нижеследующее описание демонстрируют конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области техники того, как реализовать и использовать наилучший рабочий режим вариантов реализации расходомера. С целью пояснения принципов изобретения некоторые обычные объекты были упрощены или исключены. Специалисты в данной области техники увидят возможные вариации этих примеров, которые находятся в пределах объема притязаний изобретения. Специалисты в данной области техники увидят, что описанные ниже признаки могут быть различным образом скомбинированы, образуя множественные вариации расходомера. Таким образом, описанные ниже варианты реализации не ограничиваются описанными ниже конкретными примерами, но только пунктами формулы и их эквивалентами.

На фиг. 1 показан флюидный расходомер 100 в соответствии с вариантом реализации. Флюидный расходомер 100 содержит сборку 5 датчика и измерительную электронику 20. Сборка 5 датчика содержит корпус 6 сборки датчика, который содержит кожух 101, первое переходное кольцо 102a, второе переходное кольцо 102b, первое устройство 103a сочленения с магистральным трубопроводом (см. фиг. 5) и второе устройство 103b сочленения с магистральным трубопроводом. Флюидный расходомер 100 дополнительно включает в себя первый фланец 104a, который показан как удерживаемый на сборке 5 датчика, и второй фланец 104b, который показан как свободный от сборки 5 датчика. Фланцы 104a, 104b могут быть удержаны на сборке 5 датчика с использованием первого и второго удерживающих элементов 105a, 106a (см. фиг. 5) и 105b, 106b, соответственно.

В пределах корпуса 6 сборки датчика флюидный расходомер 100 может включать в себя обычные элементы, например, один или несколько флюидных трубопроводов (см. фиг. 5), и необходимые элементы датчика, например, привод и один или несколько тензометрических элементов. Эти элементы являются общеизвестными в данной области техники, и поэтому обсуждение элементов техники предшествующего уровня в описании опущено для краткости. Кожух 101 включает в себя проходное соединение 104 для электрического кабеля 50, который соединяет элементы датчика с измерительной электроникой 20. Канал 26 может предоставить средство ввода и вывода, которое позволяет связывать с оператором одну или несколько измерительных электроник 20. Измерительная электроника 20 может быть связана с оператором с использованием проводного соединения или с использованием какого-либо беспроводного устройства, например. Измерительная электроника 20 может измерять один или несколько параметров исследуемого флюида, например, разность фаз, частоту, временную задержку (разность фаз, деленная на частоту), плотность, массовый расход, объемный расход, общий массовый расход, температуру, выполнять коррекцию расходомера и может получать другую информацию, как это известно в данной области техники.

Эти признаки являются общеизвестными в технологии флюидных расходомеров и не содержат участок формулируемых вариантов реализации. Таким образом, обсуждение конкретной работы флюидных расходомеров и измерительной электроники в данном случае опущено для краткости описания.

На фиг. 2 показано устройство 103 сочленения с магистральным трубопроводом в соответствии с вариантом реализации. Устройство 103 сочленения с магистральным трубопроводом может содержать первое или второе устройства 103a, 103b сочленения с магистральным трубопроводом, поскольку оба устройства сопряжения по существу одинаковые. В показанном варианте реализации устройство 103 сочленения с магистральным трубопроводом включает в себя первую лицевую грань 203a и вторую лицевую грань 203b, обычно противоположную первой лицевой грани 203a. В соответствии с вариантом реализации первая лицевая грань 203a стыкуется с присоединяемым магистральным трубопроводом (не показано). Как можно понять, в высококоррозионных средах устройство 103 сочленения с магистральным трубопроводом должно быть предпочтительно сформировано из материала, имеющего высокую коррозионную стойкость. Во многих вариантах реализации устройство 103 сочленения с магистральным трубопроводом сформировано из того же самого материала, что и флюидные трубопроводы 504, 504′ (см. фиг. 5).

В соответствии с показанным вариантом реализации устройство 103 сочленения с магистральным трубопроводом содержит манифольд, который разделяет единственный поток флюида на два или несколько флюидных потоков. Поэтому, показанное устройство 103 сочленения с магистральным трубопроводом может быть использовано в расходомерах с двойным трубопроводом, например. Поэтому, устройство 103 сочленения с магистральным трубопроводом включает в себя первую и вторую апертуры 204, 204′ флюидных трубопроводов. Первая и вторая апертуры 204, 204′ флюидных трубопроводов могут быть выбраны по размеру и расположены для приема двух флюидных трубопроводов (см. фиг. 5). Поэтому, первая и вторая апертуры 204, 204′ флюидных трубопроводов могут принимать единственный флюидный поток от присоединенного магистрального трубопровода и разделять флюид между двумя апертурами 204, 204′ флюидных трубопроводов. Хотя настоящий вариант реализации имеет две апертуры 204, 204′ флюидных трубопроводов, в других вариантах реализации может быть предоставлено больше, чем две апертуры флюидных трубопроводов, чтобы разделить флюид больше, чем на два флюидных потока. Альтернативно, устройство 103 сочленения с магистральным трубопроводом может содержать единственную апертуру флюидного трубопровода, как в расходомере с единственным трубопроводом. В показанных вариантах реализации устройство 103 сочленения с магистральным трубопроводом показано как разделяющее поток между двумя апертурами 204, 204′ флюидных трубопроводов, и, таким образом, остальная часть описания относится к устройству 103 сочленения с магистральным трубопроводом как к манифольду 103.

На фиг. 3 показано переходное кольцо 102 в соответствии с вариантом реализации. Переходное кольцо 102 может содержать первое переходное кольцо 102a, показанное на фиг. 1, или второе переходное кольцо 102b, показанное на фиг. 1, поскольку переходные кольца по существу одинаковые. Переходное кольцо 102 сконфигурировано для соединения с устройством 103 сочленения с магистральным трубопроводом в первом конце 302a и с кожухом 101 во втором конце 302b. Поэтому, переходное кольцо 102 может соединить два несходных металла сборки 5 датчика. В соответствии с вариантом реализации, переходное кольцо 102 включает в себя периферическое углубление 303, близкое к первому концу 302a. Периферическое углубление 303 обеспечено для приема, по меньшей мере, участка первого и второго удерживающих элементов 105, 106, как обсуждается более подробно ниже. Хотя периферическое углубление 303 показано как проходящее по существу целиком вокруг периферии переходного кольца 102, в других вариантах реализации периферическое углубление 303 может только частично проходить вокруг переходного кольца 102. Поэтому, описание и пункты формулы не должны быть ограничены требованием к тому, чтобы углубление 303 полностью проходило бы вокруг переходного кольца 102. Кроме того, хотя показано только единственное углубление 303, в других вариантах реализации может быть предоставлено больше, чем одно углубление в каждом конце сборки 5 датчика.

На фиг. 4 показан более крупный вид второго конца сборки 5 датчика. В соответствии с вариантом реализации, показанным на фиг. 4, фланец 104b еще не удерживается на сборке 5 датчика. Как можно видеть, первый и второй удерживающие элементы 105b, 106b отделены друг от друга. В соответствии с вариантом реализации первый и второй удерживающие элементы 105a, 105b могут быть отделены друг от друга, чтобы удалить фланец 104b из сборки 5 датчика. Как показано, первый и второй удерживающие элементы 105b, 106b могут содержать по существу дугообразные формы, которые при соединении между собой образуют, по меньшей мере, часть кольца. Следует отметить, что хотя показано только два удерживающих элемента 105b, 106b, в других вариантах реализации могут быть предоставлены больше, чем два удерживающих элемента. Например, хотя каждый из первого и второго удерживающих элементов 105b, 106b, показанных на фиг. 4, содержат приблизительно половину полного кольца, если бы три удерживающих элемента предоставлялись, то каждый из удерживающих элементов мог бы содержать приблизительно 1/3 полного кольца. Поэтому, описание и пункты формулы не должны быть ограничены двумя удерживающими элементами. Однако следует отметить, что в некоторых вариантах реализации удерживающие элементы могут включать в себя пространство между смежными удерживающими элементами. Поэтому, описание и пункты формулы не требуют того, чтобы было сформировано непрерывное кольцо, когда два или несколько удерживающих элементов соединяются вместе.

В соответствии с вариантом реализации первый удерживающий элемент 105b содержит одну или несколько апертур 405, 405′ закрепления. Апертура 405′ закрепления показана пунктирными линиями на фиг. 4, поскольку она фактически заключена в удерживающем элементе и иначе была бы не видимой на фиг. 4. В соответствии с вариантом реализации второй удерживающий элемент 106b содержит одну или несколько соответствующих апертур 406, 406′ закрепления. Следует отметить, что апертуры 405, 406 закрепления могут быть выровнены друг с другом, хотя апертуры 405′, 406′ закрепления аналогично могут быть выровнены друг с другом. Как только апертуры закрепления выровнены, первый и второй удерживающие элементы 105, 106 могут быть сведены друг с другом и механический крепеж 425 может быть принят каждой из апертур 405, 405′, 406, 406′ для соединения друг с другом первого и второго удерживающих элементов 105, 106. Например, механический крепеж 425 может содержать болт, винт, шпильку и т.д. В вариантах реализации, где механический крепеж 425 содержит болт или винт, апертуры 405, 406 закрепления могут иметь резьбу. Следует отметить, что хотя первый и второй удерживающие элементы 105, 106 могут быть соединены с использованием способов, отличных от механических креплений, например, склеиванием, пайкой твердым припоем, связыванием, сваркой и т.д., механическая связь первого и второго удерживающих элементов 105, 106 улучшает фиксаторы фланца техники предшествующего уровня, такие как разрезные кольца, которые могут быть легко непреднамеренно расширены по периферическому углублению 303, тем самым позволяя фланцу случайно соскользнуть. И напротив, механическая связь между первым и вторым удерживающими элементами 105, 106 обеспечивает безопасную систему для удержания фланца 104 на сборке 5 датчика флюидного расходомера 100. Однако, в отличие от склейки, пайки твердым припоем, сварки и т.д., которые предоставляют по существу постоянное соединение, механические крепления 425 могут быть удалены, чтобы заменить фланцы 104a, 104b.

В соответствии с вариантом реализации первый и второй удерживающие элементы 105, 106 включают в себя выступы 415, 416. Выступы 415, 416 простираются внутрь от внутренних поверхностей 418, 419 удерживающих элементов 105, 106. Выступы 415, 416 имеют размеры и форму для вхождения в периферическое углубление 303, сформированное в переходном кольце 102. Поэтому, вхождение выступов 415, 416 в периферическое углубление 303b может ограничить движение удерживающих элементов 105, 106. В соответствии с вариантом реализации выступы 415, 416 могут быть выведены из периферического углубления 303b разделением первого и второго удерживающих элементов 105b, 106b друг от друга и подъемом выступов 415, 416 из периферического углубления 303b. Хотя каждый из первого и второго удерживающих элементов 105, 106 показаны только с одним выступом 415, 416, в других вариантах реализации может быть предоставлено больше, чем один выступ. Например, если предоставляется больше, чем одно углубление, удерживающие элементы могут включать в себя больше, чем один выступ, так что множественные углубления могут быть зацеплены одновременно.

В показанном на фиг. 4 варианте реализации фланец 104b показан также со ступенькой 414. В соответствии с вариантом реализации ступенька 414 простирается внутрь от круговой в целом внутренней поверхности 417 фланца 104b, приводя к тому, что фланец имеет два различных внутренних диаметра. Хотя ступенька 414 имеет размер, достаточно большой для посадки поверх переходного кольца 102, ступенька 414 обычно делается меньше, чем внешний диаметр первого и второго удерживающих элементов 105, 106, когда они соединяются вместе. Поэтому, ступенька 414 ограничивает движение фланца 104b, как обсуждается более подробно ниже. Следует отметить, что в альтернативных вариантах реализации ступенька 414 может быть исключена, и круговая внутренняя поверхность 417 может иметь размер, меньший, чем внешний диаметр первого и второго удерживающих элементов 105, 106. В этом альтернативном варианте реализации фланец 104b не принимает какой-либо участок удерживающих элементов 105, 106, а вместо этого внешняя лицевая грань фланца 104b примыкает к первому и второму удерживающим элементам 105, 106.

Также на фиг. 4 показано О-образное кольцевое углубление 404, сформированное в манифольде 103. О-образное кольцевое углубление 404 может удерживать О-образное кольцо или подобный уплотняющий элемент, чтобы сформировать по существу герметичное уплотнение с магистральным трубопроводом (см. фиг. 6). В некоторых вариантах реализации уплотняющий элемент может быть предоставлен на стороне магистрального трубопровода, и, таким образом, О-образное кольцевое углубление 404 может не быть необходимым во всех вариантах реализации.

На фиг. 5 показан вид сечения первого конца сборки 5 датчика флюидного расходомера 100 в соответствии с вариантом реализации. В нижеследующем обсуждении, где тот же самый элемент показан на втором конце, соответствующие символы "a" и "b" пропущены. Например, первый конец содержит манифольд 103a, хотя второй конец содержит манифольд 103b. В нижеследующем обсуждении часто упоминается манифольд 103, поскольку оба манифольда 103a, 103b по существу идентичны.

В соответствии с вариантом реализации манифольд 103 может быть присоединен к флюидным трубопроводам 504, 504′. Обычно, манифольд 103 присоединяется к флюидным трубопроводам 504, 504′ с помощью сварки. Однако могут быть использованы другие способы соединения, например, пайка твердым припоем, пайка мягким припоем, склеивание и т.д. В соответствии с показанным вариантом реализации манифольд 103 содержит участок смоченного флюидного тракта. Следовательно, в некоторых ситуациях может быть важно сформировать манифольд 103 из материала, также имеющего высокое сопротивление коррозии. В соответствии с вариантом реализации манифольд 103 может быть сформирован из материала, по существу подобного материалу, используемому для флюидных трубопроводов 504, 504′. Поэтому, в некоторых вариантах реализации манифольд 103 может содержать такой металл, как титан, цирконий или тантал, например.

Не только именно по существу подобный материал, используемый для манифольда 103, обеспечивает увеличенную коррозионную стойкость к технологическому флюиду, но также манифольд 103 должен иметь коэффициент теплового расширения, который по существу подобен коэффициенту теплового расширения флюидных трубопроводов 504, 504′, тем самым позволяя более высокотемпературные методики соединения, например, сварку.

Как это известно, коэффициент теплового расширения циркония составляет приблизительно между 5,5-5,9 мм/м/°C; коэффициент теплового расширения тантала составляет приблизительно между 6,3-6,7 мм/м/°C; и коэффициент теплового расширения титана составляет приблизительно 7,0-7,4 мм/м/°C. Специалисты в данной области техники легко поймут, что эти значения могут варьироваться, исходя из чистоты металла, и никоим образом не должны ограничивать объем притязаний описания и формулы. Значения просто предоставлены как пример. Специалисты в данной области техники легко распознают, насколько должен быть близок коэффициент теплового расширения для манифольда 103 относительно коэффициента теплового расширения для флюидных трубопроводов 504, 504′, исходя из предполагаемых применений.

В соответствии с вариантом реализации манифольд 103 также соединен с переходным кольцом 102 у первого конца 302a переходного кольца 102. Обычно, переходное кольцо 102 соединяется с манифольдом 103 посредством пайки твердым припоем. В соответствии с одним вариантом реализации переходное кольцо 102 может быть соединено с манифольдом 103 вакуумной пайкой твердым припоем. Обычно, вакуумная пайка твердым припоем выполняется, применяя твердый припой между манифольдом 103 и переходным кольцом 102. Флюидные трубопроводы 504, 504', манифольд 103 и переходное кольцо 102 помещаются затем в вакуумную паяльную печь (не показано), которая находится при достаточно высокой температуре, чтобы расплавить материал твердого припоя, тем самым спаивая манифольд 103 и переходное кольцо 102 друг с другом. Специалисты в данной области техники распознают, что сварочное соединение между манифольдом 103 и флюидными трубопроводами 404, 404′ обычно может выдерживать температуру паяльной печи, поскольку сваренные соединения обычно плавятся при намного более высоких температурах, чем используемые в паяльной печи температуры.

В соответствии с показанным вариантом реализации переходное кольцо 102 дополнительно присоединяется к кожуху 101 расходомера на втором конце 302b. Обычно, переходное кольцо 102 присоединяется к кожуху 101 расходомера сварочным соединением; однако, могут быть использованы другие способы. В соответствии с вариантом реализации кожух 101 расходомера может содержать материал, который отличается от материала, используемого для формирования манифольда 103 и флюидных трубопроводов 504, 504′. Например, при производстве обычно используется нержавеющая сталь 300-ой серии для кожуха 101 расходомера. Поэтому, в соответствии с вариантом реализации переходное кольцо 102 может связывать два несходных металла сборки 5 датчика.

Общая связь между манифольдом 103, переходным кольцом 102 и кожухом 101, то есть связь корпуса 6 сборки датчика, обсуждается более подробно в международной патентной заявке PCT/US11/59720, которая тем самым полностью включена здесь посредством ссылки. Поэтому, связь между элементами здесь более подробно не обсуждается.

С манифольдом 103, переходным кольцом 102 и кожухом 101, соединенными вместе, фланец 104 может быть удержан на сборке 5 датчика. Как отмечено выше, фланец 104 может быть использован для присоединения сборки 5 датчика к трубопроводной системе. Однако предоставленный на трубопроводной системе фланец может варьироваться в зависимости от местоположения и размера трубопровода. Поэтому, предпочтительно предоставить фланец, который является съемным, чтобы предоставить сборку 5 датчика, приспосабливаемую к различным конфигурациям. Кроме того, когда сборка 5 датчика используется в ситуациях высокой коррозии, различия в коэффициентах теплового расширения между фланцем 104, который обычно изготавливается из нержавеющей стали 300-ой серии, и переходным кольцом 102 и/или манифольдом 103 делают сварку или пайку твердым припоем фланца 104 нежелательными. Сварка фланца 104 с переходным кольцом 102 и манифольдом 103 привела бы к чрезмерному тепловому напряжению, приложенному к паяному соединению между манифольдом 103 и переходным кольцом 102, приводя к преждевременному ослаблению соединения. Даже если бы фланец 104 был присоединен к кожуху 101, то нагрев от сварки мог бы все же угрожать целостности паяного соединения между переходным кольцом 102 и кожухом 101 и/или целостности паяного соединения между манифольдом 103 и переходным кольцом 102. Следовательно, подходы техники предшествующего уровня при присоединении фланца к сборке датчика могут оказаться не желательными в некоторых ситуациях.

Для преодоления вышеупомянутых проблем с приваркой фланца 104 к корпусу 6 сборки датчика настоящий вариант реализации использует два или несколько удерживающих элемента 105, 106, чтобы удержать фланец 104 на сборке 5 датчика, но не присоединять фланец 104 к сборке 5 датчика. В соответствии с показанным вариантом реализации, до зацепления удерживающих элементов 105, 106, по меньшей мере, с одним из периферических углублений 303, фланец 104 может скользить мимо периферического углубления 303. Иначе говоря, фланец 104 может быть установлен ближе к среднему участку сборки 5 датчика вдоль продольной оси X-X (направо от углубления 303, как показано на фиг.5). Как можно видеть, фланец 104 может только скользить мимо углубления 303 на заданное расстояние, поскольку форма кожуха 101 увеличивается за пределами внутреннего диаметра ступеньки 414. Однако, как показано, заданное расстояние находится достаточно далеко за пределами периферического углубления 303, так что выступы 415, 416 первого и второго удерживающих элементов 105, 106 могут быть, по меньшей мере, частично приняты периферическим углублением 303. С выступами 415, 416, входящими в периферическое углубление 303, могут быть использованы механические крепления 425 для соединения первого и второго удерживающих элементов 105, 106 вместе, тем самым фиксируя удерживающие элементы 105, 106 вокруг периферического углубления 303.

Следует отметить, что, хотя в вариантах реализации механические крепления 425 описываются как только сцепляющие первый и второй удерживающие элементы 105, 106, в других вариантах реализации механические крепления 425 могут сцеплять переходное кольцо 102. Например, переходное кольцо 102 может включать в себя апертуры закрепления для приема механических креплений 425 после прохождения через апертуры закрепления 405, 405′, 406, 406′. Поэтому, в некоторых вариантах реализации первый и второй удерживающие элементы 105, 106 могут быть присоединены непосредственно к переходному кольцу 102 вместо того, чтобы быть зафиксированными вокруг переходного кольца 102.

Кроме того, хотя показанный вариант реализации имеет периферическое углубление 303, сформированное в переходном кольце 102, следует отметить, что периферическое углубление 303 может быть сформировано в любом из элементов корпуса 6 сборки датчика. Например, в других вариантах реализации, периферическое углубление 303 может быть сформировано в манифольде 103. В еще одном альтернативном варианте реализации периферическое углубление 303 может быть сформировано в кожухе 101. Некоторые варианты реализации могут включать в себя больше, чем одно периферическое углубление 303 в каждом конце для обеспечения множественных местоположений фланца. Конкретное местоположение углубления 303 в корпусе 6 сборки датчика может зависеть от предполагаемой конфигурации связанного магистрального трубопровода, к которому сборка 5 датчика должна быть присоединена.

Как только первый и второй удерживающие элементы 105, 106 соединяются друг с другом и/или с переходным кольцом 102, зацепление выступов 415, 416 с периферическим углублением 303 предотвращает удерживающие элементы 105, 106 от перемещения в параллельном направлении или в перпендикулярном направлении относительно продольной оси X-X сборки 5 датчика. Следует отметить, что в некоторых вариантах реализации удерживающие элементы 105, 106 могут иметь возможность вращаться вокруг продольной оси X-X.

В соответствии с вариантом реализации с первым и вторым удерживающими элементами 105, 106, удерживаемыми от перемещения вдоль продольной оси X-X, фланец 104 надежно удерживается на сборке 5 датчика. Как показано, фланец 104 не может перемещаться далее налево, чем это показано, из-за смыкания с удерживающими элементами 105a, 106a. Более конкретно, в показанном варианте реализации ступенька 414 фланца 104a смыкает удерживающие элементы 105a, 106a. Аналогично, на втором конце фланец 104b не имеет возможности перемещаться дальше направо, чем это позволено границей ступеньки 414 с удерживающими элементами 105b, 106b. Следует отметить, что фланец 104 может все же перемещаться направо на заданное расстояние, которое определяется формой и размером кожуха 101. Однако, как только фланец 104 присоединен к трубопроводной системе (см. фиг. 6), фланец 104 будет удержан от движения от положения, показанного на фиг. 5.

Следует отметить, что в некоторых вариантах реализации фланец 104a может не включать в себя ступеньку 414, и вместо этого фланец может только содержать единственный диаметральный размер. Однако, со ступенькой 414 участок 417 большего диаметра фланца 104 может, по меньшей мере, частично покрывать два или несколько удерживающих элементов 105, 106. В некоторых вариантах реализации покрытие удерживающих элементов 105, 106 может по существу предотвратить падение механических креплений 425 из апертур закрепления вследствие вибрации и т.п. Поэтому, имеющаяся ступенька 414 может предоставить еще одну меру безопасности для удержания фланца 104 на сборке 5 датчика.

Удаление фланца 104 может быть выполнено по существу в противоположном порядке. Как только фланец 104 отцеплен от трубопроводной системы 600 (см. фиг.6), фланец 104a может перемещаться направо, тем самым обнажая первый и второй удерживающие элементы 105, 106. Первый и второй удерживающие элементы 105, 106 могут быть расцеплены друг от друга и вынуты из зацепления с периферическим углублением 303. Когда первый и второй удерживающие элементы 105, 106 удалены из периферического углубления 303, фланец 104 может быть удален из сборки 5 датчика для обслуживания или замен, например.

На фиг. 6 показан вид сечения сборки 5 датчика, присоединенной к трубопроводной системе 600 в соответствии с вариантом реализации. Как показано, сборка 5 датчика присоединена к трубопроводной системе 600 с использованием фланца 104a. Один или несколько болтов 620 могут быть использованы для присоединения фланца 104a, удерживаемого на сборке 5 датчика, к фланцу 604 трубопроводной системы 600. Фланец 604 присоединяется к трубопроводу 601. О-образное кольцо 602 предоставляется в О-образном углублении 404, чтобы сформировать по существу флюидонепроницаемое уплотнение между трубопроводом 601 и манифольдом 103a.

Как можно видеть, фланец 104a удерживается от перемещения налево первым и вторым удерживающими элементами 105, 106 и удерживается от перемещения направо благодаря болтам 620, зацепляющимися с фланцем 604. Таким образом, фланец 104a надежно удерживается на месте.

Варианты реализации, описанные выше, предоставляют улучшенную систему для удержания фланца 104 на сборке 5 датчика. Система может быть использована, когда приварка фланца к сборке 5 датчика может привести к преждевременному отказу других двойных соединений корпуса 6 сборки датчика. Система также может быть использована, когда желателен сменный фланец, реализуя два или несколько удерживающих элементов 105, 106, которые могут быть соединены друг с другом, варианты реализации, описанные выше, преодолевают недостатки, связанные с конструкциями разрезного кольца, которые допускают случайное скольжение фланца.

Подробные описания вышеупомянутых вариантов реализации не являются исчерпывающими описаниями всех вариантов реализации, предполагаемых автором, как находящихся в рамках настоящего описания. Действительно, специалисты в данной области техники увидят, что некоторые элементы вышеописанных вариантов реализации могут быть по-разному объединены или устранены, чтобы создать дополнительные варианты реализации, и такие дополнительные варианты реализации находятся в пределах объема притязаний и принципов настоящего описания. Также, специалистам в данной области техники будет очевидно, что вышеописанные варианты реализации могут быть объединены полностью или частично, чтобы создать дополнительные варианты реализации в пределах объема притязаний и принципов настоящего описания.

Таким образом, хотя конкретные варианты реализации описаны здесь в иллюстративных целях, различные эквивалентные модификации возможны в рамках настоящего описания, как это увидят специалисты в данной области техники. Представленные здесь принципы могут быть применены к другим флюидным расходомерам, а не только к описанным выше и показанным на сопровождающих чертежах вариантам реализации. Соответственно, объем притязаний описанных выше вариантов реализации должен быть определен из нижеследующей формулы.

Изобретение относится к способу и устройству удержания фланца на расходомере. Описывается сборка (5) датчика для флюидного расходомера (100). Сборка (5) датчика содержит корпус (6) сборки датчика и одно или несколько периферических углублений (303), сформированных в корпусе (6) сборки датчика. Два или несколько удерживающих элементов (105, 106) разъемным образом соединяются между собой вокруг, по меньшей мере, одного из одного или нескольких периферических углублений (303) с участком двух или нескольких удерживающих элементов, обхватывающих периферическое углубление. Предоставляется также фланец (104), который окружает, по меньшей мере, участок корпуса (6) сборки датчика и удерживается вокруг корпуса (6) сборки датчика первым и вторым удерживающими элементами (105, 106). Изобретение повышает надежность соединения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Сборка (5) датчика для флюидного расходомера (100), содержащая:
корпус (6) сборки датчика;
одно или более периферических углублений (303), сформированных в корпусе (6) сборки датчика;
два или более удерживающих элемента (105, 106), разъемным образом связанных вместе и обхватывающих по меньшей мере одно из одного или более периферических углублений (303); и
фланец (104), окружающий, по меньшей мере, участок корпуса (6) сборки датчика и удерживаемый вокруг корпуса (6) сборки датчика первым и вторым удерживающими элементами (105, 106),
причем два или более удерживающих элемента (105, 106) скреплены вместе вокруг одного или более периферических углублений (303).

2. Сборка (5) датчика по п.1, в которой фланец (104) содержит ступеньку (414), выступающую от внутренней поверхности (417), с участком внутренней поверхности (417), проходящим по двум или более удерживающим элементам (105, 106), и ступеньку (414), смыкающую два или более удерживающих элемента (105, 106).

3. Сборка (5) датчика по п.1, в которой корпус (6) сборки датчика содержит кожух (101), устройство (103) сочленения с трубопроводом и переходное кольцо (102), связывающее устройство (103) сочленения с магистральным трубопроводом с кожухом (101).

4. Сборка (5) датчика по п.3, в которой одно или более периферических углублений (303) сформированы в переходном кольце (102).

5. Сборка (5) датчика по п.3, дополнительно содержащая О-образное кольцевое углубление (404), сформированное в лицевой грани устройства (103) сочленения с трубопроводом.

6. Сборка (5) датчика по п.1, в которой каждый из двух или более удерживающих элементов (105, 106) включает в себя выступ (415, 416), имеющий размер и форму, приспособленные для приема периферическим углублением.

7. Сборка (5) датчика по п. 1, дополнительно содержащая одно или более механических креплений (406, 406′), сцепляющих два или более удерживающих элементов (105, 106), чтобы связать два или более удерживающих элемента (105, 106) друг с другом.

8. Способ удержания фланца на сборке датчика, содержащий этапы:
установки фланца вокруг участка корпуса сборки датчика так, что фланец располагается ближе к среднему участку корпуса сборки датчика, чем периферическое углубление, сформированное в корпусе сборки датчика; и
разъемного соединения двух или более удерживающих элементов вокруг периферического углубления посредством скрепления двух или более удерживающих элементов вместе вокруг периферического углубления для обеспечения внешнего диаметра кольца большего, чем, по меньшей мере, участок внутреннего диаметра фланца, тем самым препятствуя фланцу перемещаться мимо двух или более удерживающих элементов.

9. Способ по п.8, причем фланец содержит ступеньку,
проходящую от внутренней поверхности, с участком внутренней поверхности, проходящей по двум или более удерживающим элементам, и ступеньку, смыкающую два или более удерживающих элемента.

10. Способ по п.8, в котором корпус сборки датчика содержит кожух, устройство сочленения с трубопроводом и переходное кольцо, связывающее устройство сочленения с трубопроводом с кожухом.

11. Способ по п.10, в котором периферическое углубление сформировано в переходном кольце.

12. Способ по п.10, в котором устройство сочленения с магистральным трубопроводом содержит О-образное кольцевое углубление.

13. Способ по п.8, в котором каждый из двух или более удерживающих элементов включает в себя выступ, имеющий форму и размеры для приема периферическим углублением.

14. Способ по п.8, в котором этап разъемного соединения двух или более удерживающих элементов содержит зацепление одного или более механических креплений с другими закрепляющими апертурами, сформированными в двух или более удерживающих элементах.