阅读说明：本技术 用于减小环式接头中的流噪声的装置和方法 (Apparatus and method for reducing flow noise in an annulus joint ) 是由 M.基尼-里基 D.库尼 于 2017-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种垫圈组件,其具有环形密封件(100)和环形接头垫圈(12)。环形密封件(100)具有环状密封主体(102)和环状外密封部分(106),其置于环状密封主体(102)上且限定环状密封主体的外边缘。环状内密封部分(108)置于环状密封主体(102)上并且限定其内边缘。中心孔(104)由环状内密封部分(108)的环状表面(110)限定。环形接头垫圈(12)具有内表面(13),其接合环形密封件(100)的环状外密封部分(106),其中,环形接头垫圈可插入环式接头的凸缘中。(The invention relates to a gasket assembly having an annular seal (100) and an annular joint gasket (12). The annular seal (100) has an annular seal body (102) and an annular outer seal portion (106) disposed on the annular seal body (102) and defining an outer edge of the annular seal body. An annular inner seal portion (108) is disposed on the annular seal body (102) and defines an inner edge thereof. The central bore (104) is defined by an annular surface (110) of an annular inner seal portion (108). An annular joint gasket (12) has an inner surface (13) that engages the annular outer seal portion (106) of the annular seal (100), wherein the annular joint gasket is insertable into the flange of the ring joint.)

用于减小环式接头中的流噪声的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种流体流连接器，并且更具体地涉及一种减少涡旋流体流的环式接头。

背景技术

环形接头最初为了在石油工业中所发现的高压/高温应用被开发用于在油田中在钻井和完成设备上使用。然而，今天该类型的接头也被发现在阀和管道组件中，连同一些高集成度压力容器接头。环形接头经常使用在高压应用中，并且经常用于气体流应用并且特别好地适用于腐蚀性环境，例如在船舶和离岸石油平台中。

该类型的连接使用环(经常不锈钢)来对各凸缘中的槽密封。其是设计成与精确-机加工的凸缘结合使用的精确-工程部件。不幸的是，该类型的密封在凸缘面之间形成小间隙，其当过程流体(process fluid)流过其时增强涡旋。以足够大的速度，环状腔共振并且将大量流噪声引入流径中。这在气体流中特别普遍。在涉及精确计量的环形接头应用中，精确性和可重复性两者都会受负面影响。

根据实施例，提供环形接头垫片(ring joint spacer)，其可在环形接头内***凸缘面之间。该垫片减少流体流中的涡旋，并且在本领域中实现进步。

发明内容

根据一实施例，提供一种垫圈组件(gasket assembly)。垫圈组件包括环形密封件(ring seal)。环形密封件包括环状密封主体和环状外密封部分，其置于环状密封主体上且限定环状密封主体的外边缘。环状内密封部分置于环状密封主体上并且限定其内边缘。中心孔由环状内密封部分的环状表面限定。环形接头垫圈设置具有内表面，其接合环形密封件的环状外密封部分，其中，环形接头垫圈可***环式接头的凸缘中。

根据一实施例，提供一种形成垫圈组件的方法。该方法包括提供具有内表面的环形接头垫圈的步骤。环形密封件***环形接头垫圈中，其中，环形密封件包括环状密封主体、置于环状密封主体上且限定其外边缘的环状外密封部分、置于环状密封主体上且限定其内边缘的环状内密封部分以及由环状内密封部分的环状表面限定的中心孔。环形接头垫圈的内表面接合环形密封件的环状外密封部分。

根据一方面，垫圈组件包括环形密封件，其包括：环状密封主体、置于环状密封主体上且限定其外边缘的环状外密封部分、置于环状密封主体上且限定其内边缘的环状内密封部分、由环状内密封部分的环状表面限定的中心孔，以及环形接头垫圈，其具有接合环形密封件的环状外密封部分的内表面，其中，环形接头垫圈可***环式接头的凸缘中。

优选地，环形接头垫圈包括BX、RX、SRX、SBX、Bridgeman、三角(delta)或镜头式(lens type)垫圈。

优选地，环状密封主体包括比环状外密封部分和环状内密封部分中的至少一个的宽度更小的宽度。

优选地，环状密封主体包括比在环状外密封部分和环状内密封部分两者处的宽度更小的宽度。

优选地，环状内密封部分包括截头锥形的(frustoconical)横截面。

优选地，截头体(frustum)关于环状表面包括大约45°的角度。

优选地，截头体关于环状表面包括在大约10°与80°之间的角度。

根据一方面，形成垫圈组件的方法包括以下步骤：提供具有内表面的环形接头垫圈并且将环形密封件***环形接头垫圈中，其中，环形密封件包括：环状密封主体、置于环状密封主体上且限定其外边缘的环状外密封部分、置于环状密封主体上且限定其内边缘的环状内密封部分以及由环状内密封部分的环状表面限定的中心孔。环形接头的内表面使垫圈与环形密封件的环状外密封部分接合。

优选地，该方法包括将环形接头垫圈***环式接头的凸缘中的步骤。

优选地，环形接头垫圈包括BX、RX、SRX、SBX、Bridgeman、三角或镜头式垫圈。

优选地，该方法包括形成带有比环状外密封部分和环状内密封部分中的至少一个的宽度更小的宽度的环状密封主体的步骤。

优选地，该方法包括形成带有比在环状外密封部分和环状内密封部分两者处的宽度更小的宽度的环状密封主体的步骤。

优选地，该方法包括形成环状内密封部分以包括截头锥形的横截面的步骤。

优选地，该方法包括形成截头体以关于环状表面包括大约45°的角度的步骤。

优选地，该方法包括形成截头体以关于环状表面包括在大约10°与80°之间的角度的步骤。

优选地，该方法包括将环形接头垫圈***流量计凸缘中的步骤。

优选地，该方法包括将环形密封件压在由环形垫圈和凸缘所限定的环状间隙中的步骤。

优选地，环形密封件充分填充环状间隙。

附图说明

图1示出了现有技术环形接头部件的横截面；

图2示出了现有技术八角形的环形接头垫圈；

图3示出了根据一实施例的环形密封件；

图4是图3的环形密封件的横截面视图；

图5是图3和4的垫片的放大视图；

图6示出了根据一实施例安装在环形接头垫圈中的环形密封件；

图7示出了安装在环形接头部件中的环形密封件和环形接头垫圈；以及

图8示出了根据一实施例安装在流量计中的环形密封件的***视图。

具体实施方式

图3-8和以下说明描述了特定示例来教导本领域技术人员如何做出和利用本发明的最佳模式。为了教导发明原理，简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员会理解从在本发明的范围内的这些示例的变体。本领域技术人员会理解，以下所说明的特征能够以各种方式来组合以形成本发明的多个变体。因此，本发明不限于以下所说明的特定示例，而是仅由权利要求及其等同物来限制。

图1示出现有技术环形接头组件10的部分，并且图2示出了现有技术八角形的环形接头垫圈12。椭圆式环形接头垫圈14安装在由环形接头凸缘18限定的槽16中。根据应用，代替椭圆垫圈14，可使用八角形的环形接头垫圈12。然而，环形接头凸缘18典型地具有槽16，其构造成容纳被使用的特殊类型的环形接头垫圈。其他类型的环形接头垫圈也在现有技术中已知，例如诸如三角、镜头和Bridgeman型垫圈。

在实践中，两个环形接头凸缘18以机械紧固器(未示出)彼此固定，紧固器经过由各环形接头凸缘18限定的凸缘孔20。环形接头垫圈12填充并且密封在各环形接头凸缘18中的槽16。当紧固器收紧时，环形接头垫圈12被压入槽16中并且变形以密封凸缘对凸缘接合。根据接头几何结构和材料选择，过程线(process line)中的压力可促使环形接头垫圈12变形并且用作自供能式密封。理想地，环形接头垫圈12的硬度应小于环形接头凸缘18的硬度以防止凸缘变形。高应力提供紧密的密封用于密封高压流体，诸如油和气体。

环形接头垫圈通常由缺乏抗腐蚀性的低碳或低合金钢或者抗腐蚀的钢诸如不锈钢或镍基抗腐蚀合金制成。

图3至5示出根据一实施例的环形密封件100。环形密封件100包括环状密封主体102，其在其中具有中心孔104。环形密封件100包括环状外密封部分106和环状内密封部分108。在一实施例中，环形密封件100由半顺应性材料(非限制性地例如诸如聚四氟乙烯)制成。也考虑高或低顺应性的橡胶、塑料、热塑性复合物以及聚合物。此外，也考虑金属、陶瓷、玻璃和复合材料。在使用金属的实施例中，环形密封件100优选地由比在环形接头组件10中所使用的那些更软的金属(非限制性地例如诸如银、锡、铅和铟的合金)形成。

转向图6，并且继续参照图1-5，将清楚的是环形密封件100构造成可***环形接头垫圈的环面(annulus)中以形成垫圈组件120，非限制性地例如诸如图1和2的现有技术环形接头垫圈12、14。尽管示出了八角形12和椭圆形14环形接头垫圈，环形密封件可构造成可***BX、RX、SRX、SBX、Bridgeman、三角、镜头和在现有技术中已知的任何其他环形接头垫圈型式或构造中。

当两个环形接头凸缘18配合时，环形垫圈的内表面13和环形接头凸缘18限定凹腔或环状间隙15(见图1和2)。在凸缘面之间的该环状间隙15在过程流体流过其时增强涡旋。以足够大的速度，尤其在气体流中，环状间隙15共振并且将大量流噪声引入环形接头组件10所附连至的导管(未示出)中。

为了减少由流过环形接头组件10的环状间隙15的过程流体引起的涡旋，环形密封件100被***环形接头垫圈12、14中以与其内表面13配合。其作为子组件安装在接头组件10中，如在图6中所示。因为在大多数实施例中环形密封件100是半顺应性的，在压紧环形接头凸缘18时，环形密封件100被轻微压入环状间隙15中，其防止环形垫圈震颤(rattle)或共振并且还充分填充环状间隙15。

又转向图3-5，内密封部分108形成中心孔104的边界。外密封部分106限定环状表面110。在一实施例中，环状表面110具有截头锥形的横截面(对于横截面细节见图5)。然而，在实施例中也考虑弯曲的、三角形的和多边形的横截面。此外，截头锥形的和三角形的横截面也可包括圆的或“软的”边缘。“硬的”或有角的边缘作为示例示出。在一实施例中，截头体112关于环状表面110的角度是近似45°。然而，考虑从大约10°至大约80°的角度范围。在另一实施例中，考虑直线的轮廓并且因此该角度将会是90°。

接合环形接头垫圈12、14的安置面(seating face)114可以是平的，如所示出的那样。在其他实施例中，安置面114可以是凸状的、凹状的、有角的、有小面的、有肋的、脊状的或以其他方式成形成接合其构造成被安装到其中的环形接头垫圈的轮廓。

环状密封主体102在横截面的宽度W(图5)中比外密封部分106的或环状内密封部分108的或者外密封部分106和环状内密封部分108两者的宽度更薄。该特征被如此设置以允许内和/或外密封部分106、108接触凸缘面18并且优选地轻微变形而不迫使环形密封件100材料伸入流动流中。尽管在安装时的变形是优选的，这不是对于所有实施例严格必需的。在一些实施例中，当环形接头组件10的表面由环形密封件100接合时，环形密封件100的体积可足以基本上填充环状间隙15的体积。图7示出安装在接头组件10中的环形密封件100。

图8示出流量计200，其可以是任何振动计量仪，非限制性地例如诸如科里奥利流量计或密度计。流量计200包括传感器组件215和计量电子设备(meter electronics)220。传感器组件215可响应于过程材料的质量流率和密度。计量电子设备220经由引线210、211、211’、212连接至传感器组件215以在路径226上提供密度、质量流率和温度信息以及其他信息。传感器组件215包括凸缘201和201’、成对的歧管(manifold)202和202’、成对的平行导管203(第一导管)和203’(第二导管)、驱动器204、温度传感器207诸如电阻式温度探测器(RTD)、以及成对的拾取器(pickoff)205和205’诸如磁体/线圈拾取器、应变计、光学传感器或在现有技术中已知的任何其他拾取器。

当凸缘201和201’连接至工艺线(未示出)(其运送被测量的过程材料)时，材料通过在凸缘201中的第一孔口(在图8的视图中不可见)进入流量计200的第一端230并且被导引通过歧管202。在歧管202内，材料被分开并且发送通过导管203和203’。在离开导管203和203’时，过程材料在歧管202’内被重新结合成单个流并且此后被发送以离开第二端231，其由凸缘201’连接至过程线(未示出)。

导管203和203’被选择并且合适地安装至导管安装块209和209’从而相应地关于弯曲轴W--W和W’--W’大体具有相同的质量分布、惯性力矩和杨氏模量。由于导管203、203’的杨氏模量随温度改变，并且该改变影响流量和密度的计算，温度传感器207被安装至导管203和203’以持续地测量导管的温度。导管的温度和因此横跨温度传感器207的对于给定的经过其的电流出现的电压，主要由经过导管的材料的温度决定。横跨温度传感器207出现的取决于温度的电压以已知的方法由计量电子设备220来使用以补偿由于在导管203和203’的温度中的任何变化而引起的在导管203和203’的弹性模量中的变化。温度传感器连接至计量电子设备220。

导管203和203’两者由驱动器204关于其相应的弯曲轴W和W’在相反的方向上驱动，对此称作流量计的第一异相弯曲模式(out-of-phase bending mode)。该驱动器204可包括许多已知的组件中的任何一个，诸如安装至导管203’的磁体和相对的安装至导管203的线圈，交变电流经过其用于使两个导管振动。合适的驱动信号由计量电子设备220经由引线210施加至驱动器204。应理解的是虽然针对两个导管203、203’来讨论，在其他实施例中可提供仅仅单个导管或可提供多于两个导管。对于多个驱动器产生多个驱动信号也在本发明的范围内。

计量电子设备220接收温度信号以及相应地在引线211和211’上出现的左和右速度信号。计量电子设备220产生在引线210上出现驱动信号至驱动器204并且使导管203、203’振动。计量电子设备220处理左和右速度信号以及温度信号以计算经过传感器组件215的材料的质量流率和密度。该信息连同其他信息由计量电子设备220在路径226上应用至利用器件(utilization means)。不需要解释计量电子设备220的电路来理解本发明并且为了本说明书的简洁而被省略。应理解的是图8的说明仅作为一个可能的振动计量仪的运行的示例来提供并且不意图限制本发明的教导。说明了科里奥利流量计结构，尽管对于本领域技术人员显而易见的是可在振动管密度计上来实践本发明。事实上，本发明可在带有或不带有用于测量质量流、密度等的器件的所有尺寸的管线、导管、凸缘中来运用。也可在没有任何流量计200的情况下来实践本发明。

所说明的环形接头垫圈14被安装到凸缘201、201’中，并且环形密封件100被***各环形接头垫圈14的环面中。适宜的过程线凸缘(未示出)附连至各凸缘201、201’从而将流量计200附连至过程线(未示出)。再次，尽管说明了椭圆形14环形接头垫圈，环形密封件可构造成可***BX、RX、SRX、SBX、Bridgeman、三角、镜头和在现有技术中已知的任何其他环形接头垫圈型式或构造中。

上面的实施例的详细说明不是由发明者所构想的所有实施例在本发明的范围内的穷尽性说明。其实，本领域技术人员将认识到上述实施例的某些元件可不同地来结合或去除以形成另外的实施例，并且这样的另外的实施例在本发明的范围和教导内。对于本领域普通技术人员也将显而易见是，上述实施例可整体或部分地来结合以形成附加的在本发明的范围和教导内的实施例。

因此，尽管为了说明性的目的本文中说明了本发明的特定实施例和对于本发明的示例，在本发明的范围内各种等同变型是可能的，如相关领域技术人员将认识到的那样。本文中所提供的教导可被应用于其他振动系统，而非仅应用于上面所说明的且在附图中示出的实施例。因此，本发明的范围应由权利要求来确定。