用于流体传输管道的流动调整器 【技术领域】
本发明涉及用于流体传输管道的流动调整器(调节器)。特别涉及一种用于气体传输管道的流动调整器，该调整器包括至少一个整流器，该整流器与一个位于其上游的多孔板作用相连。
背景技术
安装在输送站中的转子气体流量计对使用条件很敏感。特别地，当这样的流量计安装在扩管器或例如阀、弯管、双弯管、收缩管、T形连接管或其它非线性管件等障碍物的下游时，流量计的精度会受到这些障碍物产生的扰动的影响。
为了消除这些干扰，已知的是为转子流量计提供流动调整器。这种设备可以在比固有衰减通常所需的相当长的直线更短的距离上削弱诸如气流旋转-通常称之为“漩涡”、喷流效应或声音脉冲等流动扰动。
目前已有多种可以减少气流漩涡的流动调整器。这些调整器本质上都包括一穿孔板，该穿孔板具有一组分布在多个以该穿孔板的中心为圆心的同心圆环上的孔。
然而，很少有调整器能以一种令人满意的方式减少气流漩涡、其非对称性和流动中地脉冲。这些调整器设计成在使用时在上游和下游方向上的直线长度对应于管道标称直径的若干倍，这使得当希望具有紧凑的扩管器和计量站时，这些调整器的作用有限。
而且，为了在减小所述站的尺寸的同时消除所述扰动，申请人已在法国专利申请FR 2776033中提出了一种流动调整器。在其中一实施例中，调整器包括一穿孔板和一多孔板，多孔板位于穿孔板的上游并与穿孔板接触以便使所有气流都通过这两个元件。在调整器中使用一多孔板特别有利，因为多孔板可以显著改善穿孔板对流体的均匀化能力。
然而，当这种流动调整器被堵塞时，上述多孔板存在将导致压头损失急剧增加并且最重要的是将导致气体供给连续性中断的危险。这种堵塞可能以异常的方式发生，特别是当气体中的杂质堵塞多孔板中的孔时。
【发明内容】
因此，本发明的目的是通过提供一种结构紧凑的流动调整器来减少上述缺陷，该流动调整器能够在避免任何中断流体供给连续性的危险的同时有效消除所有的流动扰动。
为此，本发明提供一种用于流体传输管道的流动调整器，该调整器包括形成一支承件的基本呈管状的主体、至少一个与该主体的轴线XX’本质上垂直地设置在该主体内部的整流器和设置在主体内部整流器的上游并与该整流器平行的多孔板，该调整器的特征在于，调整器的元件布置成使大部分流体流在多孔板未被堵塞时通过整流器和多孔板，并且该调整器还包括用于在所述多孔板被堵塞时确保流体流的连续性的旁通回路。
较特别地，在主体内部设置有固定件和活动件，该活动件在多孔板未被堵塞时与该固定件接触，并且在多孔板被堵塞时适于相对于该固定件沿下游方向轴向平移(移动)以开启用于流体的旁路通道。
优选地，调整器还包括在多孔板未被堵塞时保持活动件与固定件接触的装置，和在所述多孔板被堵塞时允许活动件相对于固定件平移的装置。
因此，在正常使用状态下，大部分流体通过整流器和多孔板，从而在下游显著削弱流体的扰动。在多孔板被堵塞时，可以通过提供用于流体的旁路通道而确保流体流的连续性。
在本发明的一实施例中，活动件为用于支承多孔板的活动环(支承环)，该活动环的外径小于主体的内径，而所述固定件为设置在主体内部多孔板上游并与该多孔板平行的环，此环的内径小于活动环的外径。
有利地，所述调整器包括用于产生磁引力以便保持活动环靠在固定环上的装置。该磁引力可通过固定在固定环上的至少一个永久磁体(磁铁)或至少一个电磁铁而获得，该活动环本质上由至少一种铁磁材料制成。
有利地，活动环包括至少一个向上游方向轴向延伸并与贯穿固定环形成的相应孔配合工作(配合)以允许活动环相对于该固定环轴向平移的导杆。
优选地，每个导杆都设置有用于与所述固定环的上游端面靠接的可调靠接件。
在本发明的另一实施例中，固定件由其外径小于主体的内径的多孔板构成，并且所述活动件为在该多孔板的外径和该主体的内径之间绕该多孔板设置的环。
整流器可包括至少一个向上游方向轴向延伸并与贯穿活动环形成的相应孔配合工作以允许所述活动环相对于所述多孔板轴向平移的导杆。
每个导杆都可设置有位于所述整流器与所述活动环之间以便保持该活动环围绕所述多孔板的弹簧。
优选地，所述活动环包括至少一个用于在所述多孔板被堵塞时保持所述旁路通道打开的可调靠接件。这可以避免活动环中的将对计量质量产生不利影响的自持振荡现象。
根据本发明的有利特征，多孔板具有约10毫米(mm)的厚度并且由镍(Ni)-铬(Cr)合金制成。
多孔板未被堵塞时，整流器和多孔板之间的距离约为5毫米-25毫米。
整流器也可以是穿孔板，并且流体可以是气态流体。
【附图说明】
通过参考示出没有限制性特征的实施例的附图进行的以下说明，本发明的其它特征和优点将显而易见，其中：
图1是本发明的一实施例的流动调整器的分解透视图；
图2A和2B是图1中调整器在两种不同使用状态下的轴向剖视图；
图3是构成本发明的另一实施例的调整器的分解透视图；
图4A和4B是图3中调整器在两种不同使用状态下的轴向剖视图；
图5为示出本发明调整器在不同状态下的精度提高的曲线。
图6为示出本发明调整器在各种状态下的噪声水平的曲线。
【具体实施方式】
在附图中，流动调整器2、2’用于气体传输管道。本发明通常适用于可用于传输任何类型的流体的管道的流动调整器。
该流动调整器2、2’本质上包括其轴线为XX’并构成一支承件的管状主体4。该主体4在其下游端具有能使其固定到一气体传输管道(未示出)上的凸缘6。主体4位于管道内以使其轴线XX’与该管道的轴线一致。
流动调整器2、2’还包括至少一个与主体4的轴线XX’本质上垂直地设置在主体4内部的整流器8和一个设置在该主体4内部整流器8的上游并平行于该整流器的多孔板10。
如附图所示，所述整流器可以是一牢固保持在主体4内部的穿孔板8。例如，该穿孔板可以与主体4一体形成。该穿孔板还包括其分布和尺寸最优以有利于削弱气流紊流的开口。例如，该穿孔板可具有一中心孔12和一组分布在多个以主体4的轴线XX’为中心的同心圆环上的孔12’。
可选地，所述整流器可以是具有翅片或管束的类型。
多孔板10位于主体4内部，以便使大部分(或者甚至全部)气流在多孔板未被堵塞时穿过该多孔板和所述穿孔板8。多孔板10可以通过有利于消除不对称性并削弱较高的紊流度而改善流动调整器的有效性。多孔板具有在破坏较大的紊流结构的同时使流动均匀的优良性能。
优选地，所用的多孔材料为镍-铬合金。孔的平均直径可以有利地为约0.9毫米，并且与流体的接触面积(或一特定表面积)为约1700平方米/立方米(m2/m3)，厚度约为10毫米。
流动调整器还包括一旁通回路以便在多孔回路被堵塞时确保气流的连续性。当多孔板的孔由于气体中的杂质而(至少部分地)被阻塞到其压头损失急剧增加的程度时，认为该多孔板被堵塞。
旁通回路包括一固定件和一位于主体内部的活动件，当多孔板未被堵塞时，该活动件与该固定件接触，当所述多孔板被堵塞时，该活动件适于相对于该固定件沿下游方向轴向平移以开启用于气体的旁通回路。
旁通回路还包括在多孔板未被堵塞时保持活动件与固定件接触的装置，以及在多孔板被堵塞时使活动件相对于固定件平移以使所述活动件移位的装置。
下面将说明本发明的流动调整器旁通回路的两个实施例。
在附图1、2A及2B所示的实施例中，旁通回路的活动件为一用于支承多孔板10且其外径D1小于主体的内径D2的环14。多孔板例如通过一固定螺丝钉15紧固在该活动环14上。
旁通回路的固定件为一位于主体4内部多孔板10上游并与该多孔板平行的环16，该环限定小于活动环14的外径D1的内径D3。固定环16通过紧固螺钉18固定在主体4上。
固定环16包括至少一个可以在多孔板10未被堵塞时产生磁引力以便保持活动环14在适当位置的永久磁体20。为此，所述活动环14本质上包括至少一种选自下列元素的铁磁元素：铁、镍和钴。
优选地，固定环16具有多个绕该固定环的整个圆周规则分布的例如由钐(Sm)-钴(Co)合金制成的永久磁体20。例如，这些磁铁的直径可以为8毫米，长度可以为20毫米，并具有约2.2千克(kg)的单位承重能力。
可选地，当流体性质允许时，在多孔板10未被堵塞时，可以通过至少一个紧固在所述固定环16上的电磁铁(未示出)获得用于保持活动环14的磁引力。在这种情况下，活动环14同样本质上由至少一种铁磁元素组成。
所述活动环14具有至少一个向上游方向轴向延伸并与贯穿固定环形成的相应孔24配合工作以允许活动环相对于固定环轴向平移的导杆22。在图1、2A及2B中，活动环14优选地包括两个沿直径对置的导杆22。这些导杆可以例如焊接到活动环14上。
有利地，每个导杆22都设置有一构成靠在固定环16的上游端面上的靠接件的可调元件26。
上述调整器以一种从上面描述中显而易见的方式工作。
在正常使用状态下(图2A)，即在多孔板10未被堵塞的情况下，活动环14通过磁铁20的磁引力保持靠在所述固定环16上。在这种状态下，来自管道的所有气流都穿过多孔板10，然后再穿过穿孔板8。
在用于构成多孔板10的多孔材料被堵塞的情况下(如附图2B)，气流的压头损失增加，因而气流施加在多孔板10上的压力也增加。当该压力超过磁铁20的保持力时，多孔板10在气流的推力下向下游方向平移，同时导杆22在孔24中滑动直到可调元件26靠接在固定环16的上游端面上。因此打开固定环16和活动环14之间的气体旁路通道，从而继续输送气体。
在调整器的正常使用状态下，可以看出，穿孔板8和多孔板10之间的距离可调。例如，该距离可为5毫米-25毫米，优选地为约10毫米。
在多孔材料被堵塞的状态下，也可具体地通过调节靠接件26而调节穿孔板和多孔板10之间的该距离。
而且，可以根据安装在固定环上的磁铁20的数目调节限制活动环14靠在固定环16上的力。该调节取决于其中安装有调整器的管道的直径以及可容许的多孔材料堵塞量。
应该观察到，可设想调整器2的一中间操作模式。在这种操作模式中(图中未示出)，多孔板的活动环相对于固定环固定并且例如通过一设置在活动环和固定环之间的靠接件保持在距离固定环一定距离处。固定环中的永久磁体不是必须的。因此，在该状态下，旁通回路是永久打开的。这样，在多孔材料未被堵塞时，流体流的大部分通过多孔板，同时其余流体通过旁通回路。在多孔材料被堵塞时，所有流体流都流经旁通回路以确保流体流的连续性。
在图3、4A及4B中所示的调整器2’的另一实施例中，旁通回路的固定件由其外径D4小于主体4的内径的多孔板10构成，而活动件为在多孔板的外径D4与主体4的内径D2之间绕多孔板10设置的环28。
例如，多孔板10通过平行于主体4的轴线XX’向上游方向延伸的紧固杆30固定在穿孔板8上。
穿孔板8具有至少一个向上游方向轴向延伸并与贯穿活动环28形成的相应孔34配合工作以允许活动环相对于多孔板10轴向平移的导杆32。在附图4A及4B中，穿孔板8优选地具有两个沿直径对置的导杆32。这些导杆可以例如焊接在穿孔板8上。
每个导杆32在其端部都具有一用作靠在活动环28的上游端面上的靠接件的垫圈或螺母型元件36。
有利地，每个导杆32还设置有一弹簧38，该弹簧设置在穿孔板8和活动环28之间以便在多孔板未被堵塞时保持活动环围绕多孔板10。
上述流动调整器以一种从上面描述中显而易见的方式工作。
在正常使用状态下(如附图4A)，即在多孔板10未被堵塞时，活动环28通过装配到每个导杆32上的弹簧38而保持围绕多孔板。在这种状态下，来自管道的所用气流都穿过多孔板10，然后再穿过穿孔板8。
在用于多孔板10的多孔材料堵塞的情况下(如附图4B)，气流的压头损失增加，因而流体施加在活动环28上的压力差增加。一旦体作用在活动环28上的力大于弹簧38施加在活动环28上的反向力，弹簧便被压缩。然后活动环28向下游方向平移并在导杆32上滑动。因此绕多孔板10打开一气体旁路通道，从而可确保气体输送的连续性。
为了避免活动环28中的将对计量质量产生不利影响的自持振荡现象，优选地，活动环有利地包括至少一个可在多孔板10被堵塞时保持旁路通道打开的可调靠接件40。
例如，该靠接件40可由例如一带有设计成在活动环28向下游方向平移时支靠在多孔板10的下游端面上的柱头的折叠舌片构成。
为避免自持振荡现象，也可使用与弹簧38相互作用的任何阻尼系统。
采用与前述实施例中相同的方式，可通过调节紧固杆30的长度而调节穿孔板8与多孔板10之间的距离。在调整器的正常使用状态下，该距离为例如5毫米-25毫米，优选地为约10毫米。
也可以通过例如根据管道直径和可容许的多孔材料堵塞程度适当地设置弹簧38而调节保持活动环28围绕多孔板10的力。
在该实施例中，流动调整器2’的元件无需具有铁磁特性。因此这些元件可以由能承受流体压力的任何材料制成。
而且，在前述实施例中描述的中间操作模式也可适用于流动调整器2’。在该状态下(附图中未示出)，保持绕多孔板放置的环相对于多孔板固定。可例如通过带有柱头的舌片使该环与多孔板保持一定距离，从而使旁路通道永久打开。因此，在多孔材料未被堵塞时，大部分流体流通过多孔板，而流体的其余部分经由旁通回路流过。在多孔材料被堵塞时，所有流体都经由旁通回路流过以确保流体流的连续性。
已对上述两个实施例中的具有旁通回路的调整器在几种状态下的有效性进行了测试。因此，图5为示出调整器的精度(作为百分比)随经过该调整器的气体流率(立方米/每小时)而提高的曲线。精度提高表示在没有流动调整器时所得误差与具有流动调整器时所得误差之间的差异。
在图5中，曲线A对应于不具有旁通回路的流动调整器，而曲线B和C对应于在正常使用状态下(即多孔材料未被堵塞时)的设置有一旁通回路的流动调整器。对于曲线B，多孔板与穿孔板的距离为约10毫米，而对于曲线C，多孔板与穿孔板之间的距离设定为约20毫米。
从曲线中可以看出，增加旁通回路不会降低流动调整器的性能，反而提高了其性能。多孔板与穿孔板的距离设置为10毫米或20毫米对该调整器的有效性没有显著影响。
还测试了这种具有旁通回路的调整器产生的噪声。因此图6为示出调整器的噪声水平(分贝(dBA))随经过调整器的气体流率(立方米/每小时)而变化的曲线。测试是在一与管道相距1米(m)的消声室中进行的。
在图6中，曲线E和F对应于设置有旁通回路的调整器。曲线E是在调整器处于其正常使用状态下(即多孔材料未被堵塞时)时测试的，而曲线F是在调整器的多孔材料被堵塞并且旁通回路打开时测试的。
从这些曲线可以看出，与正常使用状态(曲线E)相比，在旁通回路打开的状态下(曲线F)，旁通回路的存在略微提高了噪声水平。然而，应该观察到，该声音水平不会超过80dBA，而80dBA对应于被广泛接受的一噪声水平。
这些测试表明，给调整器增加旁通回路不会以任何方式降低该调整器的效率，并且甚至在某些环境下能改善其效率。