专利名称：多边形节流件的制作方法
技术领域：
本发明涉及提供了一种节流装置，尤其涉及一种多边形的置于多边形通道中的节 流件。
背景技术：
非线性或非均质的流体在工业上难于测量其流速和流量。虽然往往各种非线性的 流速分布可以被转换为平均流速和相应的平均节流区，但是仍无法解决非线性的影响，因 为流动状态的变化同样造成平均流速和平均节流区的非线性变化。所以，流速分布的非线 性特征已被作为流量计设计中的不可控变量，并造成在误差要求范围内流量计测量范围的 大幅降低。此现象也同时影响涡流流量计。相关专利的例子有:U. S. Pat. No. 4，638，672， U. S. Patent No. 5，814，738。目前所知的节流件是用于圆形通道中流动的流体，其特征是至少有一端为圆形， 例如安装在通道内部的圆锥形节流装置可以改变流体的流速分布状态，往往用于在圆形通 道中流动的流体，例如，在金属圆管中的油，而该装置对于在多边形通道中流动的非线性的 流体是无效的，目前也没有见到可以有效解决前述非线性问题的装置。因此，本领域的技术人员致力于开发一种能有效解决前述非线性流体问题和起到 有效整流效果的装置。

发明内容
一方面，此发明提供了一种节流装置，它由一个多边形通道和置于多边形通道中 的节流件组成。多边形通道由管道的壁的内表面形成，流体在多边形通道内按一定方向流动，并 沿此方向形成一个上游端和一个下游端。在多边形通道内的节流件沿流体的流向有一上游端，和在其后节流件的较大部位 的一个周围边缘，此周围边缘具有与其所在的多边形通道的截面基本相同的形状和相等数 目的边。节流件的上游端为一个单一尖锐端点或具有与节流件的周围边缘基本相同但较小 的形状。从上游端由至少一个按一定角度倾斜延伸且逐渐增大至周围边缘的壁形成的节流 件周围壁，流体沿节流件周围壁被倾斜分流通过由节流件周围边缘和多边形通道之间形成 的通流区域。前述节流件周围边缘通常被置于与流体流向相垂直的平面内，同时此周围边缘的 每条边也与其所在的多边形通道的截面相对应的边平行，前述上游端通常位于多边形通道 的纵向中轴上，这样此节流件通常被置于与多边形通道同轴的状态。实证研究发现这种周围壁和周围边缘的方式在一定的流量范围内至少在前述通 流区域可以有效地使流体流动状态线性化。此节流件也可以具有一个为单一尖锐端点的或 具有与周围边缘相同形状但较小的下游端，并从周围边缘由至少一个按一定角度倾斜延伸 且逐渐减小至下游端的壁形成的周围壁。
在此节流件的上游端或下游端处和多边形通道之间由互相配合的方式将此节流 件同轴地安装于多边形通道内，此互相配合的安装方式可以是固定的(不可拆卸的)，也可 以是可替换或可拆卸的(例如，插入方式，对夹方式，等等)。一些实施例中，此节流件通过一个从上游端伸出的支撑臂被插入到多边形通道 中，并由螺栓或法兰固定在多边形通道所在的管道的壁上。通过此互相配合的安装方式可 以省去节流装置的通道，因此可以节省材料和制造费用。一些实施例中，此节流件是被同轴地安装在多边形通道基本位于中间的位置。一些实施例中，多边形通道与此节流件相重叠的截面具有相同的形状。一些实施例中，此节流件只有一个周围边缘。此节流件最大周围边缘所围成的平面面积相对于其所在的多边形通道的截面的 面积之比的范围在大约0. 05到大约0. 95之间(例如从大约0. 30到大约0. 80之间，从大 约0. 50到大约0. 80之间，从大约0. 70到大约0. 80之间，从大约0. 30到大约0. 60之间或 是大约0. 45)。一些实施例中，此多边形通道和节流件都由金属制成(例如，碳钢，不锈钢，铁， 铝，各种合金，等等)。一些实施例中，此节流装置包含一个或多个安装于多边形通道上或与多边形通道 相连接的流量计，该流量计可以测量多边形通道内流体的流速、流量、压力、涡流的状态或
席骨笔笔
AW里j寸寸ο一些实施例中，多边形通道内流体的状态是液态或是气态。比如，在多边形通道内 的气态流体可以包括空气、烟道气、焦炉煤气、沼气、粉碎燃料气，某种惰性气体、氮气或水 蒸汽。液态流体的例子包括水和油。另一些实施例中，该多边形通道可以是方形、正方形、五边形或三角形通道，例如， 方形通道，正方形通道，等等。多边形通道的尺寸可以包括但不局限为6. 0乘6. 0米，4. 0 乘1. 6米，3. 0乘1. 2米，0. 4乘0. 8米，等等。另一方面，本发明提供了一种可以使多边形通道中流体的状态线性化的节流件。 具体地说，沿流体流向，此节流件包括一个上游端和至少一个周围边缘，该周围边缘具有与 其所在的多边形通道截面基本一致的形状和相等数目的边，该上游端为一个单一尖锐端点 或具有与周围边缘相同但较小的形状。该节流件的周围边缘与其所在的多边形通道的截面形状相同但尺寸较小，在节流 件的两端之间由按一定角度延伸的壁的方式形成节流件的周围壁，从而使流体被分流通过 一个由节流件周围边缘和多边形通道之间形成的通流区域，在一定的流量范围内，此周围 边缘和周围壁的方式至少在前述通流区域可以有效地使流体的流速分布、流量或涡流的状 态线性化，此节流件被安置于多边形通道内并且附着于其上。一些实施例中，前述上游端为一个单一尖锐端点。一些实施例中，前述上游端具有与前述周围边缘相同但较小的形状。比如，前述上 游端的大小可以是前述周围边缘的大约0. 至50%或大约5%至25%，等等。一些实施例中，由前述周围边缘所围成的平面面积是其所在的多边形通道的截面 面积的大约5%到95% (例如，大约30-80%，大约50-80%，大约70-80%，大约30-60%或 是大约45%，等等)。
一些实施例中，前述周围边缘的形状可以属于方形、正方形、五边形或三角形(例 如，方形，正方形，等等。)此发明所涉及的节流装置提供的优越性包括但不限于有效地使流体混合，创造 有利于测量的涡流状态，增大流量计的线性范围(例如，使压差和流量平方之间具有更大 的线性，等等)。此处使用的“或”和“或者”的含义同时有“和”和“或”的意思。此处使用的“周围边缘”的含义是前述节流件的一突出底端的截面的外轮廓，从此 周围边缘延伸出按一定角度倾斜的壁直至形成一个上游端。大体上，节流件的周围壁向上 游延伸得越长，就可以获得越强的流速分布的线性，但是同时流体经过节流件所产生的压 差就越小，可能使测量变得困难。为了同时取得优化的流体状态的线性和必需的压差，由实证研究得知，如果前述 节流件的周围壁在逐渐延伸的过程中改变不同的倾斜角度就可以形成不止一个周围边缘。 比如，如果一个节流件沿流体的流向有两个(或更多)相连的并按照不同角度延伸逐渐增 大的周围壁，前一部分周围壁按照相对于节流件中轴60度角延伸，而在前一部分周围壁的 末端后一部分周围壁按照相对于节流件中轴25度角延伸，则此节流件就具有两个周围边 缘一个位于前一部分(按照60度角延伸的)周围壁的末端，另一个位于后一部分(按照 25度角延伸的)周围壁的末端。同时由实证研究得知，沿流向，从最大的周围边缘向后也可 以(按照一个负角度)延伸出由逐渐减小的周围壁形成的直至一个为单一尖锐端点的或具 有与周围边缘相同形状但较小的节流件下游端。此下游端可以降低流体流经节流件造成的 压力损失，优化回流速度，创造优化的涡流状态和流体混合效果。周围壁自最大周围边缘延 伸至下游端的长度通常小于周围壁自最大周围边缘延伸至上游端的长度。此处使用的“线性化”的含义是改变至少一个原本不规律的或非线性的流体状态， 使其变为大体上呈线性或大幅提高其线性范围，例如，流速，流量，涡流脱落，等等。此处使用的“节流”的含义是流体流通的方向被调整、改变或被节制，通常由于节 制流体流动会产生压差等效果。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创 造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员 依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术 方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。


图1所示是本发明所涉及的节流装置的一个纵截面，其中包括，沿流体流向，在节 流件的上游端之前位于多边形通道上的用于连接流量计的一个开口(Pi)和在节流件的下 游端之后的位于多边形通道上的用于连接同一台或其它流量计的另一个开口(P2)。该节流 件通过所谓的对夹方式安装于多边形通道所在的管道上，即连接该节流件的下游端的支撑 架被管道的壁和法兰所限制而达到安装的目的。图2所示是图1所示的本发明所涉及的节流装置从其上游所视的横截面，如图所 示其周围边缘与所在多边形通道横截面的形状相同且具有相等数目的边，此周围边缘的每 条边与其所在的多边形通道截面的相对应的边平行，这样此节流件被同轴地置于多边形通
6道内。此节流件包括一个方形通道，一个方形节流件，沿流体流向，在节流件上游端之前的 在多边形通道上的一个开口(Pl)和在节流件下游端之后的在多边形通道上的另一个开口 (P2)。 图3是本发明所涉及的节流装置的一个纵截面，其中包括，沿流体流向，一个在节 流件的上游端之前位于多边形通道上的一个开口(Pi)和其后的位于多边形通道上的另一 个开口(P2)，此另一个开口是由与节流件的上游端连接的中空的支撑臂、中空的节流件和 节流件下游端的开孔所组成的流体通路的出口。这两个开口被用于与一台或多台流量计的 连接。在此节流装置中，节流件的上游端和下游端被固定在多边形通道上，该节流件还具有 两个周围边缘。其中标号1和2的部分分别是节流件的不同坡度的斜壁，在它们之间标号 6的部分是第一个周围边缘，此周围边缘具有与其所在的多边形通道的截面基本相同的形 状和相等数目的边；标号3和4的部分分别是固定该节流件的上游端和下游端的部件(在 本图内为直杆)；标号5的部分是节流装置多边形通道的壁；标号7的部分是第二个周围边 缘，此周围边缘同样具有与其所在的多边形通道的截面基本相同的形状和相等数目的边。
权利要求
1.一种节流装置，它由一个多边形通道和置于多边形通道中的节流件组成，其中多 边形通道由管道的壁的内表面形成，流体在多边形通道内按一定方向流动，并沿此方向形 成一个上游端和一个下游端；在多边形通道内的节流件沿流体的流向有一上游端，和在其 后节流件的较大部位的一个周围边缘，此周围边缘具有与其所在的多边形通道的截面基本 相同的形状和相等数目的边；节流件的上游端为一个单一尖锐端点或具有与节流件的周围 边缘基本相同但较小的形状；从上游端由至少一个按一定角度倾斜延伸且逐渐增大至周围 边缘的壁形成的节流件周围壁，流体沿节流件周围壁被倾斜分流通过由节流件周围边缘和 多边形通道之间形成的通流区域；前述节流件周围边缘通常被置于与流体流向相垂直的平 面内，同时此周围边缘的每条边也与其所在的多边形通道的截面相对应的边平行，前述上 游端通常位于多边形通道的纵向中轴上，这样此节流件通常被置于与多边形通道同轴的状 态。
2.如权利要求1所述的节流装置，其中此节流件也可以具有一个为单一尖锐端点的或 具有与周围边缘相同形状但较小的下游端，并从周围边缘由至少一个按一定角度倾斜延伸 且逐渐减小至下游端的壁形成的周围壁。
3.如权利要求1所述的节流装置，其中在此节流件的上游端或下游端处和多边形通道 之间由互相配合的方式将此节流件同轴地安装于多边形通道内，此互相配合的安装方式可 以是固定的，也可以是可替换或可拆卸的。
4.如权利要求1所述的节流装置，其中此节流件是被同轴地安装在多边形通道基本位 于中间的位置。
5.如权利要求1所述的节流装置，其中此多边形通道与此节流件相重叠的截面具有相 同的形状。
6.如权利要求1所述的节流装置，其中此节流件只有一个周围边缘。
7.如权利要求1所述的节流装置，其中此节流件最大周围边缘所围成的平面面积相对 于其所在的多边形通道的截面的面积之比的范围在大约0. 05到大约0. 95之间。
8.如权利要求7所述的节流装置，其中此节流件最大周围边缘所围成的平面面积相对 于其所在的多边形通道的截面的面积之比的范围在大约0. 30到大约0. 80之间。
9.如权利要求8所述的节流装置，其中此节流件最大周围边缘所围成的平面面积相对 于其所在的多边形通道的截面的面积之比的范围在大约0. 50到大约0. 80之间。
10.如权利要求9所述的节流装置，其中此节流件最大周围边缘所围成的平面面积相 对于其所在的多边形通道的截面的面积之比的范围在大约0. 70到大约0. 80之间。
11.如权利要求7所述的节流装置，其中此节流件最大周围边缘所围成的平面面积相 对于其所在的多边形通道的截面的面积之比的范围在大约0. 30到大约0. 60之间。
12.如权利要求7所述的节流装置，其中此节流件最大周围边缘所围成的平面面积相 对于其所在的多边形通道的截面的面积之比大约是0. 45。
13.如权利要求1所述的节流装置，其中此多边形通道和节流件都由金属制成。
14.如权利要求13所述的节流装置，其中该金属为碳钢、不锈钢、铁、铝或合金。
15.如权利要求1所述的节流装置，此节流装置包含一个或多个安装于多边形通道上 或与多边形通道相连接的流量计，该流量计可以测量多边形通道内流体的流速、流量、压 力、涡流的状态或质量。
16.如权利要求1所述的节流装置，此多边形通道内流体的状态是液态或是气态。
17.如权利要求16所述的节流装置，在多边形通道内的气态流体可以包括空气、烟道 气、焦炉煤气、沼气、粉碎燃料气，某种惰性气体、氮气或水蒸汽。
18.如权利要求16所述的节流装置，在多边形通道内的液态流体可以包括水和油。
19.如权利要求1所述的节流装置，该多边形通道可以是方形、正方形、五边形或三角 形通道。
20.如权利要求19所述的节流装置，该多边形通道是方形通道或正方形通道。
21.如权利要求19所述的节流装置，该多边形通道的尺寸可以为大约6.0乘大约6.0 米，大约4. 0乘大约1. 6米，大约3. 0乘大约1. 2米或大约0. 4乘大约0. 8米。
22.—种可以使多边形通道中流体的状态线性化的节流件，其中沿流体流向，此节流 件包括一个上游端和至少一个周围边缘，该周围边缘具有与其所在的多边形通道截面基本 一致的形状和相等数目的边，该上游端为一个单一尖锐端点或具有与周围边缘相同但较小 的形状；该节流件的周围边缘与其所在的多边形通道的截面形状相同但尺寸较小，在节流 件的两端之间由按一定角度延伸的壁的方式形成节流件的周围壁，从而使流体被分流通过 一个由节流件周围边缘和多边形通道之间形成的通流区域，在一定的流量范围内，此周围 边缘和周围壁的方式至少在前述通流区域可以有效地使流体的流速分布、流量或涡流的状 态线性化，此节流件被安置于多边形通道内并且附着于其上。
23.如权利要求22所述的节流件，其中前述上游端为一个单一尖锐端点。
24.如权利要求22所述的节流件，其中前述上游端具有与前述周围边缘相同但较小的 形状。
25.如权利要求22所述的节流件，其中前述上游端的大小可以是前述周围边缘的大约 0. 1 %至大约50 %或大约5 %至大约25 %。
26.如权利要求25所述的节流件，其中由前述周围边缘所围成的平面面积是其所在的 多边形通道的截面面积的大约5%到大约95%。
27.如权利要求沈所述的节流件，其中由前述周围边缘所围成的平面面积是其所在的 多边形通道的截面面积的大约30%到大约80%。
28.如权利要求27所述的节流件，其中由前述周围边缘所围成的平面面积是其所在的 多边形通道的截面面积的大约50%到大约80%。
29.如权利要求27所述的节流件，其中由前述周围边缘所围成的平面面积是其所在的 多边形通道的截面面积的大约70%到大约80%。
30.如权利要求沈所述的节流件，其中由前述周围边缘所围成的平面面积是其所在的 多边形通道的截面面积的大约30%到大约60%。
31.如权利要求沈所述的节流件，其中由前述周围边缘所围成的平面面积是其所在的 多边形通道的截面面积的大约45%。
32.如权利要求22所述的节流件，其中前述周围边缘的形状可以属于方形、正方形、五 边形或三角形。
33.如权利要求22所述的节流件，其中前述周围边缘的形状可以属于方形或正方形。
全文摘要
本发明包括了一种节流装置和可以作为节流装置一部分的节流件。沿流体流向，此节流件包括一个上游端和至少一个周围边缘，该周围边缘具有与其所在的多边形通道截面基本一致的形状和相等数目的边，该上游端为一个单一尖锐端点或具有与周围边缘相同但较小的形状；该节流件的周围边缘与其所在的多边形通道的截面形状相同但尺寸较小，在节流件的两端之间由按一定角度延伸的壁的方式形成节流件的周围壁，从而使流体被分流通过一个由节流件周围边缘和多边形通道之间形成的通流区域，在一定的流量范围内，此周围边缘和周围壁的方式至少在前述通流区域可以有效地使流体的流速分布、流量或涡流的状态线性化，此节流件被安置于多边形通道内并且附着于其上。
文档编号G01F1/32GK102095452SQ20101059548
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者李枫 申请人:上海埃蹊恩贸易有限公司