ES2924078T3 - Válvula de bola y caudalímetro ultrasónico integrados - Google Patents

Válvula de bola y caudalímetro ultrasónico integrados

Info

Publication number
ES2924078T3
ES2924078T3 ES18791587T ES18791587T ES2924078T3 ES 2924078 T3 ES2924078 T3 ES 2924078T3 ES 18791587 T ES18791587 T ES 18791587T ES 18791587 T ES18791587 T ES 18791587T ES 2924078 T3 ES2924078 T3 ES 2924078T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
ball
fluid flow
housing
fluid
ball valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES18791587T
Other languages
English (en)
Inventor
Vittorio Bonomi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Application granted granted Critical
Publication of ES2924078T3 publication Critical patent/ES2924078T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/662—Constructional details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/06—Construction of housing; Use of materials therefor of taps or cocks
    • F16K27/067—Construction of housing; Use of materials therefor of taps or cocks with spherical plugs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • F16K31/041—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor for rotating valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0025—Electrical or magnetic means
    • F16K37/005—Electrical or magnetic means for measuring fluid parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/06—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having spherical surfaces; Packings therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/06—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having spherical surfaces; Packings therefor
    • F16K5/0605—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having spherical surfaces; Packings therefor with particular plug arrangements, e.g. particular shape or built-in means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/663—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters by measuring Doppler frequency shift
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/005—Valves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/02—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature
    • G01F15/022—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature using electrical means
    • G01F15/024—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature using electrical means involving digital counting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Una válvula de bola de medición de flujo de fluido incluye un alojamiento y una bola que tiene un orificio. La bola se mueve entre una posición abierta que permite el flujo de fluido a través del orificio y una posición cerrada que impide el flujo de fluido. Un primer transductor ultrasónico está posicionado en el alojamiento aguas arriba de la bola. Se coloca un segundo transductor ultrasónico en la carcasa aguas abajo de la pelota y ambos se alinean para enviar y recibir pulsos. Los reflectores acústicos primero y segundo están alineados con los transductores para transmitir y reflejar señales ultrasónicas en al menos una dirección a través del orificio de la bola cuando la bola está en una posición abierta. El controlador determina la velocidad del fluido en función de la velocidad del sonido medida y calcula el volumen de fluido a través del orificio en función de la velocidad del fluido medido y el área de la sección transversal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Válvula de bola y caudalímetro ultrasónico integrados
Aplicación(es) de prioridad
Esta aplicación PCT se basa en la solicitud de patente estadounidense n.° 15/496,078 presentada el 25 de abril de 2017.
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de las válvulas de bola, y más particularmente, esta invención se refiere a una válvula de bola que incorpora un caudalímetro.
Antecedentes de la invención
En todo el mundo, los sistemas de distribución de agua potable y gas utilizan diferentes tipos de tuberías, válvulas y accesorios. La mayoría de los sistemas, incluso con sus variaciones, normalmente incluyen un caudalímetro de agua o gas conectado al sistema, por ejemplo, en un domicilio u otras instalaciones. El caudalímetro mide el flujo de fluido a lo largo del tiempo, que luego se usa para facturar al propietario de las instalaciones su uso de agua y/o gas consumido en las instalaciones. Hay muchos tipos diferentes de tuberías, válvulas y accesorios que pueden incorporarse en un sistema de distribución de agua o gas, y pueden usarse diferentes tecnologías de medición de agua o gas para medir el consumo de agua y/o gas dependiendo del sistema. Cada tipo diferente de sistema de distribución de agua o gas tiene sus propios pros y contras y la elección realizada para cualquier caudalímetro particular en unas instalaciones a menudo se basa en el precio del caudalímetro, precisión de flujo, proceso de fabricación, facilidad de instalación, requisitos de mantenimiento, y el tamaño de sus componentes, tamaños relativos de tubería y colocación.
Habitualmente, un sistema de distribución de gas o agua en unas instalaciones incluye un dispositivo de medición de flujo de fluido dedicado, que normalmente funciona junto con una válvula de cierre que se hace funcionar manualmente que se ubica antes o aguas arriba del dispositivo de medición de flujo de fluido para permitir que un técnico cierre el flujo de fluido y mantenga y/o reemplace el dispositivo de medición de flujo de fluido cuando sea necesario. Hay muchos ejemplos diferentes de conductos de gas y agua que incorporan una válvula de cierre adyacente a un dispositivo de medición de flujo de fluido. Usualmente, unas instalaciones doméstica incluye o bien una válvula de bola o bien una válvula de compuerta en la línea principal de gas o agua. A veces, una caja de horquilla contiene una válvula de cierre y/o un caudalímetro de agua o gas y puede incorporar una tapa de hierro de lectura de medidor electrónico opcional que se retira para acceder a la válvula de cierre y/o al caudalímetro. Un sistema de distribución de agua doméstica suministra agua a aparatos tales como inodoros, grifos, calentadores de agua, y dispositivos similares, y un sistema de distribución de gas natural puede incluir un conducto de gas que tiene una válvula de cierre y un caudalímetro de gas adyacente o en la casa y el conducto de gas conectado que se ramifica en una tubería más pequeña para suministrar aparatos de gas tales como una parrilla, luces, calentador de piscina, o componentes similares. Existen problemas asociados con estos sistemas de distribución de gas y agua más convencionales, tales como restricciones de tamaño para diversas válvulas y caudalímetros de fluido, precisión inaceptable del caudalímetro, y caídas de presión que se producen en el sistema de distribución de gas o agua que afectan a la medición precisa del flujo de fluido.
La patente estadounidense n.° 6,923,074 da a conocer una válvula de bola con un dispositivo de calibración de caudal incorporado directamente en la válvula de bola. La parte de bola de la válvula de bola incluye un orificio o perforación calibrado y dos agujeros de presión que pueden posicionarse colocados antes y después de la bola, respectivamente, para proporcionar mediciones indicativas del caudal del fluido que pasa a través de la válvula de bola. Esta válvula de bola normalmente se limita al uso de agua. Aunque es eficaz medir el flujo de fluido a caudales de agua normalmente más altos, tiene cierta precisión reducida a caudales de agua más bajos.
En los últimos seis años, la industria de medición de gas y agua ha mejorado la accesibilidad, rendimiento, y precisión de caudalímetros ultrasónicos que usan mediciones de tiempo de tránsito o mediciones de efecto Doppler. El documento CN204241051-U da a conocer una válvula de bola de medición de flujo de fluido con transductores ultrasónicos posicionados aguas arriba y aguas abajo de la válvula de bola y con reflectores acústicos para transmitir y reflejar señales ultrasónicas a través del orificio de la bola cuando la bola está en una posición abierta. Estos caudalímetros ultrasónicos miden la cantidad de tiempo requerido para que una señal ultrasónica, por ejemplo un “silbido” emitido pase entre dos o más puntos fijos dentro del caudalímetro. Cuando los caudalímetros ultrasónicos se calibran adecuadamente para gas y agua, pueden usarse para medir ambos medios fluidos. Los caudalímetros ultrasónicos incorporan normalmente uno o más transductores ultrasónicos para emitir ondas sónicas ultrasónicas a través del fluido para determinar la velocidad de fluido. Debido a que el área en sección transversal del cuerpo del caudalímetro es un valor fijo y conocido, cuando se detecta la velocidad de fluido, el volumen de fluido que pasa a través del caudalímetro puede calcularse con una precisión muy alta. Además, debido a que la densidad del fluido cambia con la temperatura, la mayoría de los caudalímetros ultrasónicos miden la temperatura de fluido como componente del cálculo de volumen y determinan el flujo de fluido basándose en la temperatura como variable. Cuando se usa con válvulas de bola, los caudalímetros ultrasónicos están conectados directamente a una válvula de bola existente o conectados a la tubería de gas o agua a la que está conectada la válvula de bola. Esto puede aumentar el espacio ocupado de la válvula de bola y su caudalímetro ultrasónico conectado de manera cercana, es decir, hacer que la combinación sea demasiado grande para una solución viable, haciendo que los caudalímetros y las válvulas sean difíciles de instalar, mantener y reemplazar.
Sumario de la invención
Este sumario se proporciona para introducir una selección de conceptos que se describen adicionalmente a continuación en la descripción detallada. Este sumario no se pretende que identifique características clave o esenciales de la materia objeto reivindicada, ni se pretende que se use como una ayuda para limitar el alcance de la materia objeto reivindicada.
Una válvula de bola de medición de flujo de fluido comprende un alojamiento que tiene aberturas de entrada y salida y una cámara de válvula. Una bola con un orificio para el flujo de fluido a través de la misma está contenida dentro de la cámara de válvula y la bola tiene un reflector calibrado que ayuda al “silbido” del transductor a rebotar correctamente para que el caudalímetro ultrasónico mida el agua o el gas según los estándares internacionales más estrictos. Un actuador está soportado por el alojamiento y conectado a la bola para girar la bola dentro del alojamiento entre una posición abierta que permite el flujo de fluido a través del orificio y una posición cerrada que impide el flujo de fluido. Un primer transductor ultrasónico se posiciona en el alojamiento aguas arriba de la bola. Un segundo transductor ultrasónico se posiciona en el alojamiento aguas abajo de la bola. Los reflectores acústicos primero y segundo se posicionan dentro del alojamiento. Un controlador, preferiblemente integrado en el actuador, está conectado transductores ultrasónicos primero y segundo a los transductores ultrasónicos primero y segundo.
Los transductores ultrasónicos primero y segundo y los reflectores acústicos primero y segundo están alineados para transmitir y reflejar señales ultrasónicas en al menos una dirección a través del orificio de la bola, y en un ejemplo, con un reflector calibrado de un transductor a otro transductor cuando la bola está en una posición abierta. El controlador está configurado para determinar la velocidad de fluido basándose en la velocidad de sonido medida y calcular el volumen de fluido que pasa a través del orificio basándose en la velocidad de fluido medida y el área en sección transversal del orificio. Según la invención, el alojamiento comprende un cuerpo de válvula y un adaptador de extremo conectados entre sí y configurados para formar una abertura de entrada y una abertura de salida y una cámara de válvula, en donde dicho cuerpo y adaptador de extremo incluyen cada uno roscas calibradas para ensamblar el adaptador de extremo en el cuerpo y marcas de alineación sobre el cuerpo y adaptador de extremo que cuando están alineadas indican que los transductores ultrasónicos y los reflectores acústicos están alineados.
En otro ejemplo más, el actuador incluye un husillo conectado a la válvula de bola y un sensor de temperatura portado por el husillo puede conectarse al controlador y configurarse para medir la temperatura de fluido. La detección de temperatura puede ayudar a tener en cuenta los cambios de densidad de fluido basándose en la temperatura y determinar el volumen de fluido. Cada uno de los reflectores acústicos primero y segundo puede comprender un soporte vertical aguas arriba y aguas abajo montado dentro del alojamiento y que tiene una superficie de reflector acústico configurada para reflejar señales acústicas o bien en una superficie de reflector acústico o bien transductor acústico dependiendo de la dirección transmitida de las señales ultrasónicas. Los reflectores acústicos primero y segundo pueden comprender cada uno una superficie mecanizada integrada dentro de una superficie interna del alojamiento que está calibrada para reflejar señales ultrasónicas en una superficie de reflector acústico o transductor acústico dependiendo de la dirección transmitida de las señales ultrasónicas. Una superficie de tercer reflector acústico puede reflejar señales ultrasónicas y proporcionar múltiples reflexiones.
En otro ejemplo más, cada uno de los transductores ultrasónicos primero y segundo puede comprender circuitos transmisores y receptores configurados para transmitir y recibir señales ultrasónicas. El controlador puede integrarse dentro del actuador y conectarse a dicho mecanismo de accionamiento y puede configurarse para determinar la velocidad de fluido basándose en el tiempo de vuelo o el efecto Doppler. El volumen medido de fluido en un ejemplo incluye el volumen medido de un líquido o gas. El actuador puede comprender un mecanismo de accionamiento y el controlador puede configurarse para accionar el mecanismo de accionamiento para hacer girar la bola entre una posición abierta, cerrada o intermedia. El controlador puede incluir una memoria que tiene una firma de uso de agua configurada para cada aparato en unas instalaciones que tienen un sistema de agua al que está unida la válvula de bola de medición de flujo de fluido y configurada para medir el consumo de agua dentro de las instalaciones.
En otro ejemplo más, una bola reemplazable que tiene un orificio está contenida dentro de la cámara de válvula. Un actuador está soportado por el cuerpo de válvula y conectado a la bola para girar la bola dentro del alojamiento entre una posición abierta que permite el flujo de fluido a través del orificio y una posición cerrada que impide el flujo de fluido. Un primer transductor ultrasónico se posiciona en el alojamiento aguas arriba de la bola. Un segundo transductor ultrasónico se posiciona en el alojamiento aguas abajo de la bola. Los reflectores acústicos primero y segundo se posicionan dentro del alojamiento y un controlador se conecta a los transductores ultrasónicos primero y segundo.
Los transductores ultrasónicos primero y segundo y los reflectores acústicos primero y segundo se alinean para transmitir y recibir señales ultrasónicas en al menos una dirección a través del orificio de la bola cuando la bola está en una posición abierta. El controlador está configurado para determinar la velocidad de fluido basándose en la velocidad de sonido medida y calcular el volumen de fluido que pasa a través del orificio basándose en la velocidad de fluido medida y el área en sección transversal del orificio.
En otro ejemplo más, un sistema de control de flujo de agua para unas instalaciones incluye un sistema de agua y una pluralidad de aparatos conectados al sistema de agua. Una válvula de bola de medición de flujo de fluido está conectada al sistema hidráulico y comprende un alojamiento que tiene aberturas de entrada y salida y una cámara de válvula. Una bola tiene un orificio y está contenida dentro de la cámara de válvula. Un actuador está soportado por el alojamiento y conectado a la bola para girar la bola dentro del alojamiento entre una posición abierta que permite el flujo de fluido a través del orificio y una posición cerrada que impide el flujo de fluido. Un primer transductor ultrasónico se posiciona en el alojamiento aguas arriba de la bola. Un segundo transductor ultrasónico se posiciona en el alojamiento aguas abajo de la bola.
Un controlador está conectado transductores ultrasónicos primero y segundo a los transductores ultrasónicos primero y segundo, y los transductores ultrasónicos primero y segundo se alinean para transmitir y recibir señales ultrasónicas en al menos una dirección a través del orificio de la bola cuando la bola está en una posición abierta. El controlador está configurado para determinar la velocidad de fluido basándose en la velocidad de sonido medida y calcular el volumen de fluido que pasa a través del orificio basándose en la velocidad de fluido medida y el área en sección transversal del orificio. El controlador incluye una memoria que tiene una firma de uso de agua configurada para cada aparato en las instalaciones y configurada para medir el consumo de agua dentro de las instalaciones. Una interfaz gráfica de usuario está conectada al controlador para visualizar el estado y los datos de entrada del sistema de agua y aparatos específicos.
Breve descripción de los dibujos
Otros objetos, las características y ventajas de la presente invención se harán evidentes a partir de la descripción detallada de la invención que sigue, cuando se considera a la luz de los dibujos adjuntos en los que:
La figura 1 es una vista isométrica de la válvula de bola de medición de flujo de fluido según un ejemplo no según la invención reivindicada.
La figura 2 es una vista en planta inferior de la válvula de bola de medición de flujo de fluido tomada en la dirección de la flecha 1 en la figura 1 según un ejemplo no según la invención reivindicada.
La figura 3 es una vista en sección lateral que muestra detalles de la válvula de bola de medición de flujo de fluido según un ejemplo no según la invención reivindicada.
La figura 4 es una vista en sección de extremo tomada a lo largo de la línea 4-4 de la figura 3 y que muestra un reflector acústico según un ejemplo no según la invención reivindicada.
La figura 5 es una vista en sección de otra realización de la válvula de bola de medición de flujo de fluido que usa reflectores acústicos mecanizados según un ejemplo no limitante.
La figura 6 es una vista en sección de otra realización más de la válvula de bola de medición de flujo de fluido sin reflectores acústicos según un ejemplo no según la invención reivindicada.
La figura 7 es una vista en sección de la válvula de bola de medición de flujo de fluido que incluye un husillo como parte del actuador que permite la detección de temperatura de fluido según un ejemplo no limitante.
La figura 8 es una vista en sección de la válvula de bola de medición de flujo de fluido similar a la figura 3 y que muestra el husillo como parte del actuador según un ejemplo no limitante.
La figura 9 es una vista en sección de la válvula de bola de medición de flujo de fluido que incluye un cuerpo y un adaptador de extremo similar a la mostrada en las figuras 5 y 6, pero usando un actuador con el husillo según un ejemplo no limitante.
La figura 10 es un vista en planta superior parcial de la válvula de bola de medición de flujo de fluido mostrada en la figura 9.
La figura 11 es una vista en sección de la válvula de bola de medición de flujo de fluido de la figura 9 que muestra los reflectores acústicos primero y segundo como superficies mecanizadas según un ejemplo no limitante.
La figura 12 es una vista en sección ampliada parcial de una parte de la válvula de bola de medición de flujo de fluido mostrada en la figura 11 que muestra mayores detalles del reflector acústico.
La figura 13 es una vista de entorno parcial de unas instalaciones tal como un domicilio que muestra un sistema de control de flujo de agua que incorpora la válvula de bola de medición de flujo de fluido según un ejemplo no limitante.
Descripción detallada
Ahora se describirán diferentes realizaciones de manera más completa a continuación en el presente documento con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran realizaciones preferidas. Pueden establecerse muchas formas diferentes y las realizaciones descritas no deben interpretarse como limitadas a las realizaciones expuestas en el presente documento. En su lugar, estas realizaciones se proporcionan de modo que esta divulgación sea exhaustiva y completa, y transmitirá completamente el alcance a los expertos en la técnica.
Haciendo referencia ahora a las figuras 1-4, se ilustra un ejemplo no según la invención reivindicada de la válvula de bola de medición de flujo de fluido indicada generalmente con el número 20 que incluye un alojamiento indicado generalmente con el número 22 que tiene una abertura de entrada 24 y una abertura de salida 26, y como se muestra en la vista en sección esquemática en la figura 3, una cámara de válvula 28 formada dentro del alojamiento 22. Esta válvula de bola de medición de flujo de fluido 20 también se denominará válvula de bola o válvula de bola que tiene un caudalímetro integrado o un caudalímetro ultrasónico integrado, y todas las expresiones se refieren a la válvula de bola de medición de flujo de fluido 20. En este ejemplo, el alojamiento 22 está formado por dos componentes fijados entre sí, en este ejemplo, como un cuerpo de válvula 30 que forma la mayor parte de la cámara de válvula 28 y un adaptador de extremo 32 que se conecta al cuerpo de válvula 30. Cuando están conectados entre sí, los dos componentes 30, 32 forman el alojamiento 22 y la abertura de entrada 24 y la abertura de salida 26 y la cámara de válvula 28. El cuerpo de válvula 30 y el adaptador de extremo 32 en este ejemplo incluyen, cada uno, extensiones o pestañas 34 que tienen orificios pasantes 36 (figuras 1, 2 y 4) que se alinean entre sí para recibir los elementos de sujeción 37, que, como se explica a continuación, garantizan la alineación de los diferentes componentes del caudalímetro ultrasónico que están integrados en la válvula de bola de medición de flujo de fluido 20. Si el cuerpo de válvula 30 y el adaptador de extremo 32 se atornillan juntos como se explica con mayor detalle a continuación, pueden usarse marcas de alineación para alinear diversos componentes de los componentes del caudalímetro.
La válvula de bola 20 puede incluir una configuración en la que el alojamiento 22 tiene extremos externos opuestos que están rebordeados 38 para permitir que un técnico inserte y retire la válvula de bola de un sistema de tuberías (no mostrado) y repare o reemplace cuando sea necesario la bola u otros componentes del caudalímetro integrado como se describirá. La bola 40 está posicionada en la cámara de válvula 28 y puede formarse como una bola reemplazable. Esta incluye un orificio o perforación 42 que proporciona una trayectoria de flujo de fluido a través de la bola, que es paralela al eje de la válvula de bola 20. En un ejemplo, el orificio 42 puede construirse para obtener una restricción de flujo que se calibra con respecto al paso de fluido que pasa a través de la válvula de bola 20. Además, el área en sección transversal se conocerá como se explica a continuación para que el volumen de agua pueda calcularse usando el caudalímetro que está integrado con la válvula de bola 20. La válvula de agua 20 puede estar disponible en una variedad de secciones transversales, pero las configuraciones comunes incluyen 3,175, 2,54 y 1,905 cm (1,25, 1,0 y 0,75 pulgadas).
Como se ilustra, un actuador 44 está soportado por el alojamiento 22 y conectado a la bola 40 para girar la bola dentro del alojamiento 22 entre una posición abierta que permite el flujo de fluido a través del orificio 42 y una posición cerrada que impide el flujo de fluido. Este actuador 44 podría ser manual o automático, y puede tener un alojamiento 46 que permite conectar una herramienta o un mango para aprovechar la rotación de la bola 40 dentro del alojamiento 22, especialmente en válvulas de bola más grandes 20 donde la rotación de la bola puede ser difícil debido a las presiones de agua y al área en sección transversal más grandes. Podría conectarse un conjunto de accionamiento automático 48 al actuador 44 para permitir el accionamiento automático de la válvula de bola 20 y el giro de la bola 40 dentro de la válvula de bola 20. Un conjunto de accionamiento automático 48 puede incluir una caja de engranajes, un motor eléctrico, y componentes asociados contenidos en el alojamiento 46 y un controlador integrado 70 como se explica con mayor detalle a continuación. En otro ejemplo, el actuador 44 incluye un husillo 45 con función de sensor de temperatura como se explica más adelante con referencia a las figuras 7-12.
En este ejemplo, juntas de bola 50 (figura 3) ayudan a soportar la bola 40 dentro del alojamiento 22 y enganchar el adaptador de extremo 32 en un par de rebajes de junta de bola y el cuerpo de válvula 30 en otro par de rebajes de junta de bola. El actuador 44 incluye un vástago 54 que tiene un extremo distal que se conecta en una ranura o muesca 56 de la bola 40 para permitir que la bola rote dentro de la cámara de válvula 28 tras la rotación del vástago 54 a través del actuador 44. El vástago 54 se monta sobre arandelas de empuje en este ejemplo e incluye una junta tórica que ayuda a recibir y guiar el vástago dentro de una perforación vertical 62 formada en el alojamiento 22, y más particularmente, el cuerpo de válvula 30 de modo que el extremo distal pueda conectarse con precisión en la muesca 56 de la bola 40.
Como se ilustra en la vista en sección de la figura 3, el orificio de bola 42 y las partes proximales aguas arriba y aguas abajo de la bola en el adaptador de extremo 32 y el cuerpo de válvula 30 están configurados como un canal recto que tiene el mismo diámetro que el orificio 42 de la bola, pero se reduce en sección hacia fuera desde la bola tanto en el cuerpo de válvula 30 como en el adaptador de extremo 32 para formar partes de extremo y un canal de flujo que tiene el mismo diámetro en ambos extremos del alojamiento 22. Esta configuración establece la misma área en sección transversal para el orificio de bola 42 y su área inmediata tanto aguas arriba como aguas abajo, y las aberturas de entrada y salida 24, 26, que tienen un diámetro ligeramente mayor que el orificio.
Como se ilustra en el ejemplo no según la invención reivindicada de las figuras 1-4, un primer transductor ultrasónico 66 está posicionado en el alojamiento 22 aguas arriba de la bola 40 y un segundo transductor ultrasónico 68 está posicionado en el alojamiento aguas abajo de la bola. En el ejemplo ilustrado, los transductores ultrasónicos 66,68 están conectados a un controlador 70 respectivo que es integral con el actuador 44 y puede conectarse al conjunto o mecanismo de accionamiento 48 del actuador 44. En este ejemplo, dependiendo del diseño para la dirección del flujo de fluido, el primer transductor ultrasónico está posicionado en el adaptador de extremo 32 y el otro transductor 68, por ejemplo, el segundo, está posicionado en el cuerpo de válvula 30. Tanto el adaptador de extremo 32 como el cuerpo de válvula 30 pueden incluir agujeros de transductor que reciben los transductores ultrasónicos 66, 68. En un ejemplo, cada transductor ultrasónico 66, 68 puede incluir un elemento piezoeléctrico como es conocido por los expertos en la técnica para generar los pulsos ultrasónicos. En este ejemplo, cada transductor ultrasónico 66, 68 se puede presionar o atornillar en el agujero de transductor respectivo mediante técnicas conocidas por los expertos en la técnica.
Este tipo de transductor ultrasónico incluye un circuito transmisor 74 que incluye un elemento piezoeléctrico en un ejemplo y un sensor ultrasónico como circuito receptor 76. Esos circuitos 74, 76 están configurados para transmitir y recibir señales ultrasónicas. Algunos caudalímetros ultrasónicos pueden usar uno, dos o más transductores ultrasónicos que emiten los pulsos ultrasónicos como ondas de sonido, e incluir otros sensores para recibir los pulsos, pero no transmitir. Otros sistemas pueden usar transductores ultrasónicos que incluyen circuitos transmisores y receptores 74, 76 tanto para la detección como para la transmisión de señales ultrasónicas y pueden usar mediciones de tiempo de vuelo o mediciones de efecto Doppler en un ejemplo no limitante.
En este ejemplo, reflectores acústicos primero y segundo 84, 86 están posicionados dentro del alojamiento 22. En este ejemplo, los transductores ultrasónicos primero y segundo 66, 68 y los reflectores acústicos primero y segundo 84, 86 están alineados para transmitir y reflejar señales ultrasónicas en al menos una dirección a través del orificio 42 de la bola 40 cuando la bola está en la posición abierta. El controlador 70 está configurado para determinar la velocidad de fluido basándose en la velocidad de sonido medida y calcular el volumen de fluido que pasa a través del orificio basándose en la velocidad de fluido medida y el área en sección transversal del orificio 42 y el canal de fluido global. Un sensor de temperatura 82 está conectado al controlador 70 y configurado para medir la temperatura de fluido y tener en cuenta los cambios de densidad de fluido basándose en la temperatura y determinar el volumen del fluido. La temperatura de fluido puede tenerse en cuenta al determinar el volumen de fluido que pasa a través del orificio. En este primer ejemplo no según la invención reivindicada, los reflectores acústicos primero y segundo 84, 86 que están posicionados dentro del alojamiento 22 incluyen cada uno un soporte vertical 84a, 86a montado opuesto con respecto a un transductor acústico respectivo 66, 68 como se muestra en las figuras 3 y 4. Cada soporte vertical 84a, 86a incluye una superficie de reflector acústico 84b, 86b para reflejar señales acústicas a sustancialmente 90° o bien en el transductor acústico respectivo posicionado en el mismo lado aguas abajo o aguas arriba o bien en otra superficie de reflector acústico dependiendo de la dirección transmitida de las señales ultrasónicas.
Como se muestra mejor en la figura 4, cada soporte vertical 84a, 86a incluye un orificio pasante perforado 84c, 86c para permitir que el fluido pase a través de cada soporte vertical y ofrecer menos resistencia al flujo de fluido ya que el soporte vertical se extiende hacia arriba en el canal de fluido formado por el cuerpo de válvula 30 y el adaptador de extremo 32. Las superficies de reflector acústico 84b, 86b en este ejemplo son una superficie plana de 45° con respecto al eje longitudinal del canal de flujo formado dentro del alojamiento 22 y recibe las señales ultrasónicas y las refleja sustancialmente a aproximadamente 90° al otro reflector acústico, o si recibe una señal ultrasónica, la refleja sustancialmente aproximadamente a 90° al transductor ultrasónico en el mismo lado aguas abajo o aguas arriba. Los soportes verticales 84a, 86a pueden fijarse mediante ajuste a presión o roscarse en el interior de un agujero formado en el alojamiento 22 respectivo opuesto al transductor acústico respectivo.
Una realización de la válvula de bola y el caudalímetro ultrasónico integrados 120 se muestra en la figura 5. Para fines de descripción, componentes comunes que pueden diferir en detalles pero tienen una funcionalidad común comienzan en la serie 100 de números. Esta realización emplea un mango longitudinal 121 fijado por una tuerca 123 en este ejemplo. También incluye un adaptador de extremo 132 y un cuerpo de válvula 130, pero con una configuración diferente a la mostrada en el primer ejemplo no según la invención reivindicada de las figuras 1-4. Más particularmente, el cuerpo de válvula 130 y el adaptador de extremo 132 son más cortos y forman una válvula de bola más compacta y un caudalímetro ultrasónico integrados 120. La válvula de bola 120 incluye los transductores ultrasónicos primero y segundo 166, 168 y circuitos transmisores 174 y circuitos receptores 176. Los transductores 166, 168 se posicionan más cerca de la bola 140 en este ejemplo. Lo que es diferente en esta realización son los reflectores acústicos primero y segundo 184, 186, que están formados cada uno como una superficie mecanizada que está integrada en una superficie interna del alojamiento 122, y en este ejemplo particular, en la superficie interna dentro del orificio de bola 142 y alineada con los transductores ultrasónicos 166, 168 para reflejar señales ultrasónicas a un transductor acústico respectivo u otro reflector acústico dependiendo de la dirección transmitida de las señales ultrasónicas.
En la realización mostrada en la figura 5, la superficie interna de orificio incluye los reflectores acústicos primero y segundo 184, 186 como las superficies mecanizadas y un tercer reflector acústico 187 como una superficie mecanizada que está alineada con los reflectores acústicos primero y segundo 184, 186 para reflejar señales ultrasónicas y proporcionar múltiples reflexiones, en este ejemplo, cuatro recorridos o reflexiones. En este ejemplo, las superficies mecanizadas se forman en la superficie interna del orificio 142, pero podrían formarse en la superficie interna del cuerpo de válvula 120 o adaptador de extremo 132 en un ejemplo no limitante y como se muestra y se explica más adelante con referencia a las figuras 9-12. El transductor ultrasónico se configuraría y ajustaría para dirigir pulsos en una dirección a los reflectores acústicos, y, por lo tanto, la alineación se vuelve más crítica y la alineación se realiza mediante roscas precisas y marcas de alineación como se explica a continuación. Pueden usarse diferentes máquinas para mecanizar el alojamiento y otros elementos tales como los reflectores mecanizados, incluyendo una máquina de transferencia, máquina CNC, máquinas de husillo simple o múltiple. Pueden usarse diferentes materiales para diferentes componentes, pero normalmente el cuerpo de válvula 130 y el adaptador de extremo 132 están hechos de bola forjada niquelada. El actuador 144 y el vástago 154 pueden formarse a partir de una barra de latón mecanizada. Esta construcción puede aplicarse a todos los ejemplos no según la invención reivindicada de las figuras 1-4 y 6 y la realización de la figura 5.
Debido a que la alineación de los transductores y cualquier reflector debe ser precisa, puede ser difícil garantizar que los transductores ultrasónicos 166, 168 y los reflectores acústicos 184, 186, 187 estén en eje o alineación para enviar y recibir las señales de pulso ultrasónico con los reflectores acústicos, y por esta razón, el cuerpo de válvula 130 y el adaptador de extremo 132 usan roscas calibradas 190 para fijar los dos componentes juntos y garantizar la alineación entre los transductores y reflectores. El uso de tuercas y pernos con las pestañas 34 y los orificios pasantes 36 se muestra en las figuras 1-4 puede garantizar la alineación, pero en este ejemplo particular de la figura 5, la alineación de los transductores y reflectores puede hacerse mediante el uso de las roscas calibradas 190 y las marcas de alineación 192 en el adaptador de extremo 132 y el cuerpo de válvula 130 para garantizar la alineación. Pueden usarse diferentes máquinas como se indicó anteriormente en la fabricación de los componentes y las roscas, pero en un ejemplo, la máquina automatizada con el control CNC puede hacer el número específico de vueltas de rosca necesarias para tener la válvula de bola 120 con su cuerpo de válvula 130 y el adaptador de extremo 132 atornillados y fijados y en alineación con las marcas de alineación 192. Por lo tanto, ambos transductores estarán en alineación con cualquier reflector. El montaje preciso también puede someterse a prueba alineando las marcas de alineación 192 a lo largo del cuerpo de válvula 130 y el adaptador de extremo 132 y sometiendo a prueba cuándo no fluye fluido.
En el ejemplo no según la invención reivindicada mostrada en la figura 6, que tiene números de referencia en la serie 200, los transductores ultrasónicos primero y segundo 266, 268 están alineados entre sí sin el uso de reflectores acústicos, de modo que un transductor emitirá pulsos que apunten al otro transductor. La alineación se garantiza mediante la medición de rosca calibrada adecuada del tornillo 290 con el número específico de vueltas y el uso de las marcas de alineación 292 a lo largo del cuerpo de válvula 230 y el adaptador de extremo 232 de modo que cuando se alinean, los dos transductores ultrasónicos 266, 268 estarán en alineación directa entre sí.
Haciendo referencia de nuevo a la realización mostrada en la figura 5, es posible generar un número de pulsos ultrasónicos que recorren la válvula 120 a través de los reflectores acústicos mecanizados, que están diseñados y configurados para ser dos, tres o cuatro recorridos, con cuatro recorridos mostrados en la realización de la figura 5. Por ejemplo, el orificio 142 tiene una superficie interna como se describió anteriormente y otra superficie mecanizada más integrada en la superficie interna y que forma el tercer reflector acústico 187 que está alineado con los reflectores acústicos primero y segundo 184, 186. Aunque estas superficies mecanizadas se muestran en el orificio, podrían mecanizarse en otras posiciones dentro del alojamiento 122 en el cuerpo de válvula 130 o en el adaptador de extremo 132. La bola 140 se alinearía con precisión, tal como una alineación precisa usando la junta de bola 150 y la conexión a través de la muesca 156. Si alguno de los reflectores se mecaniza en la superficie interna de la bola 140, entonces la alineación de la bola a través de la muesca 156 y la alineación del cuerpo de válvula 130 y el adaptador de extremo 132 se vuelven más esenciales.
En funcionamiento, teniendo la válvula de bola 20 el caudalímetro ultrasónico que usa los transductores ultrasónicos 66, 68 y cualquier reflector acústico 84, 86 puede promediar la velocidad de sonido en múltiples trayectorias, pero normalmente funciona generando el “silbido” con los transductores y mide el tiempo transcurrido antes de que el otro transductor (o sensor) reciba el pulso sónico. Las trayectorias ultrasónicas pueden apuntar aguas arriba en un ejemplo de modo que la suma de los tiempos de vuelo de los pulsos sónicos puede dividirse por la suma de los enlaces de vuelo y proporcionar una velocidad promedio del sonido en la dirección aguas arriba.
La válvula de bola 20 que tiene el caudalímetro ultrasónico integrado como se explica también puede usar mediciones de efecto Doppler para determinar la velocidad del agua que pasa a través de la válvula, o en otro ejemplo, el tiempo de tránsito que mide la cantidad de tiempo requerido para que una señal ultrasónica pase entre dos o más puntos fijos dentro de la válvula de bola 20. Cuando se usa el efecto Doppler, por otro lado, la frecuencia de una onda reflejada es diferente debido al efecto Doppler. Cuando el fluido se mueve más rápido, el desplazamiento de frecuencia aumenta linealmente y el controlador 70 procesa señales de la onda transmitida y sus reflexiones para determinar el caudal. Cuando se usa un sistema de tiempo de tránsito, los transductores enviarán y recibirán ondas ultrasónicas entre los transductores en direcciones tanto aguas arriba como aguas abajo. En condiciones sin flujo, es el mismo tiempo para discurrir aguas arriba y aguas abajo entre los transductores 66, 68, pero en condiciones con flujo, el pulso aguas arriba discurrirá más lentamente y tardará más tiempo que el pulso aguas abajo más rápido. A medida que el fluido se mueve más rápido, la diferencia entre los tiempos de pulso aguas arriba y aguas abajo aumenta y el controlador 70 procesará los tiempos de pulso aguas arriba y aguas abajo para determinar el caudal.
La trayectoria entre los transductores primero y segundo 66, 68 a través de los reflectores acústicos primero y segundo 84, 86 como se muestra en las figuras 1-4, por ejemplo, es una trayectoria única y forma un sensor de trayectoria única, pero la válvula de bola con su caudalímetro ultrasónico integrado 20 podría diseñarse para múltiples trayectorias. Habitualmente, cuando el primer pulso se genera desde un transductor ultrasónico 66, puede generarse una señal de inicio en el controlador 70 para marcar el comienzo de una medición de “tiempo de vuelo”. En el segundo transductor ultrasónico 68, el pulso se recibe y el controlador 70 genera una señal de detención para marcar el momento en el que se recibió el pulso ultrasónico. El tiempo que tardan los pulsos en viajar de un transductor al siguiente, es decir, el tiempo entre el pulso de inicio y el primer pulso de parada, es el tiempo de vuelo. Cuando se recibe una señal de pulso en el otro transductor, o bien por reflexión como en las figuras 1-5 o bien por generación de pulso directa al otro transductor como en la figura 6, ese transductor receptor puede conmutar a transmitir un conjunto de pulsos ultrasónicos que se reciben por el otro transductor a través de reflexión o de manera directa y formar un nuevo tiempo de vuelo. La diferencia entre los dos tiempos de vuelo es proporcional a la velocidad del flujo del g promedio en la válvula. Puede haber un factor de calibración dependiendo del tipo de mecanizado y la configuración de la válvula de bola. Esta calibración puede lograrse anticipadamente antes de conectarse al fluido de flujo. La velocidad promedio del flujo de fluido se tiene en cuenta y el área en sección transversal del orificio y otras partes de la válvula de bola se tienen en cuenta.
También es posible que la válvula de bola y el caudalímetro ultrasónico integrados 20 puedan formarse como un caudalímetro Doppler no intrusivo que requiere partículas o burbujas en el flujo, tal como se usa en aplicaciones de aguas residuales o líquido sucio que es conductor o está basado en agua. El desplazamiento de frecuencia o efecto Doppler puede usar una onda de sonido física que cambia la frecuencia cuando se refleja por discontinuidades móviles en el líquido que fluye y las discontinuidades reflejan los pulsos ultrasónicos con una frecuencia ligeramente diferente que es proporcional a la velocidad de flujo del líquido. En un ejemplo, el fluido debe contener al menos 100 partes por millón (ppm) de partículas o burbujas suspendidas de 100 micrómetros o más grandes. Un transductor ultrasónico que tiene tanto el circuito transmisor como el circuito reflector podría usarse por dos transductores ultrasónicos.
Como se ha indicado anteriormente, el husillo 45 puede ser parte del actuador 44. El husillo 45 puede incluir juntas tóricas 45a que permiten que el husillo rote dentro del alojamiento 22. Un saliente 45b en el extremo distal del husillo 45 se conecta en una muesca de la bola 40 de modo que cuando se hace rotar el husillo, la bola también rota. El husillo 45 puede incluir un sensor de temperatura 82 que se extiende a través del husillo, que permite la detección de temperatura. Este podría incluir un canal que permita que el fluido fluya hacia arriba del canal para permitir una detección de temperatura más cerca del actuador y el controlador integrado 70.
La figura 8 muestra el husillo 45 recibido dentro del alojamiento 22. Las figuras 9 y 10 son otras vistas en sección que muestran el husillo 145 recibido dentro del cuerpo de válvula 130 en una realización que incluye las superficies de reflector acústico mecanizado 184, 186 como se muestra mejor en las figuras 11 y 12. Las superficies de reflector acústico mecanizado 184, 186 se calibran y posicionan tal como en un ángulo del 30 % o 45 % u otro ángulo para garantizar que el “silbido” de los transductores rebota correctamente. En esta realización, las superficies de reflector acústico primero y segundo 184, 186, se mecanizan en el cuerpo fuera del área de bola, y la superficie de tercer reflector acústico 187 puede mecanizarse en el extremo del husillo en un ejemplo o en la pared interna de orificio.
La figura 13 muestra un diagrama de alto nivel de un sistema de control de flujo de agua 400 (números que comienzan en la serie 400) para unas instalaciones tal como un domicilio 402 donde las instalaciones incluyen un sistema de agua 404 que incluye la válvula de bola 420 como se describió anteriormente que tiene un conducto de agua 406 y una pluralidad de aparatos 408 conectados al sistema de agua, tal como una lavadora, inodoros, duchas, calentador de agua, y otros aparatos que usan agua. El controlador 470 puede incluir una memoria 471 que tiene una firma de uso de agua configurada para cada aparato 408 al que está unida la válvula de bola de medición de flujo de fluido 420 y configurada para medir el consumo de agua dentro de las instalaciones. En este ejemplo, una interfaz gráfica de usuario 473 está conectada al controlador 470 y visualiza el estado y permite la entrada de datos para el sistema de agua. También incluye firmas específicas de aparatos. El sistema 400 podría conectarse a un dispositivo de comunicaciones portátil 410 tal como un teléfono móvil. Se podría ubicar una interfaz gráfica de usuario GUI 411 en el teléfono para mostrar el estado o los datos de entrada.
Por ejemplo, la válvula de bola con caudalímetro integrado 420 podrá medir el consumo de agua dentro del apartamento, casa o domicilios desde un único punto. Con un algoritmo específico que puede adaptarse para instalaciones específicas, la configuración y consumo de agua (o gas, si se usa como válvula de bola de gas y caudalímetro) se registra como una “firma” para cada aparato específico y el sistema podrá registrar y clasificar el consumo de agua y gas dentro de las instalaciones. El controlador 470 podría aprender por sí mismo con el uso de agua/gas en tiempo real dividido para cada aparato o accesorio de fontanería. Este sistema, en efecto, ha permitido un equilibrio de agua y un espacio ocupado de agua. Por lo tanto, puede disponerse un mayor control sobre el consumo y ajustar los aparatos en consecuencia.
Muchas modificaciones y otras realizaciones de la invención llegarán a la mente de un experto en la técnica que tengan el beneficio de las enseñanzas presentadas en las descripciones anteriores y los dibujos asociados. Por lo tanto, se entiende que la invención no se limita a las realizaciones específicas dadas a conocer, y que las modificaciones y realizaciones están destinadas a estar incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Una válvula de bola de medición de flujo de fluido (20, 120), que comprende:
un alojamiento (22, 122) que tiene aberturas de entrada (24, 124) y salida (26, 126) y una cámara de válvula (28, 128);
una bola (40, 140) contenida dentro de la cámara de válvula, teniendo dicha bola un orificio (42, 142); un actuador (44, 144) soportado por dicho alojamiento y conectado a dicha bola para girar la bola dentro de dicho alojamiento entre una posición abierta que permite el flujo de fluido a través del orificio (42) y una posición cerrada que impide el flujo de fluido;
un primer transductor ultrasónico (66, 166) posicionado en dicho alojamiento (22, 122) aguas arriba de dicha bola;
un segundo transductor ultrasónico (68, 168) posicionado en dicho alojamiento (22, 122) aguas abajo de dicha bola;
reflectores acústicos primero (84, 184) y segundo (86, 186) posicionados dentro del alojamiento;
un controlador (70, 170) conectado a dichos transductores ultrasónicos primero y segundo,
en la que dichos transductores ultrasónicos primero y segundo y reflectores acústicos primero y segundo están alineados para transmitir y reflejar señales ultrasónicas en al menos una dirección a través del orificio de la bola cuando la bola está en una posición abierta y dicho controlador está configurado para determinar la velocidad de fluido basándose en la velocidad de sonido medida y calcular el volumen de fluido que pasa a través del orificio basándose en la velocidad de fluido medida y el área en sección transversal del orificio, caracterizada porque
el alojamiento (22, 122) comprende un cuerpo de válvula (30, 130) y un adaptador de extremo (32, 132) conectados entre sí y configurados para formar la abertura de entrada y la abertura de salida y la cámara de válvula, y
en la que dicho cuerpo y adaptador de extremo incluyen cada uno roscas calibradas (190) para ensamblar el adaptador de extremo en el cuerpo y marcas de alineación (192) en el cuerpo y adaptador de extremo que cuando están alineadas indican que los transductores ultrasónicos y los reflectores acústicos están alineados.
2. La válvula de bola de medición de flujo de fluido (20, 120) según la reivindicación 1, en la que dicho actuador incluye un husillo (45) conectado a dicha válvula de bola y un sensor de temperatura portado por dicho husillo y conectado a dicho controlador y configurado para medir la temperatura de fluido.
3. La válvula de bola de medición de flujo de fluido (20, 120) según la reivindicación 1, en la que dichos reflectores acústicos primero y segundo (84, 86) comprenden un soporte vertical aguas arriba y aguas abajo montado dentro del alojamiento que tiene una superficie de reflector acústico configurada para reflejar señales acústicas o bien en una superficie de reflector acústico o bien en un transductor acústico dependiendo de la dirección transmitida de las señales ultrasónicas.
4. La válvula de bola de medición de flujo de fluido (20, 120) según la reivindicación 1, en la que dichos reflectores acústicos primero y segundo (184, 186) comprenden cada uno una superficie mecanizada integrada dentro de una superficie interna del alojamiento que está calibrada para reflejar señales ultrasónicas en una superficie de reflector acústico o un transductor acústico dependiendo de la dirección transmitida de las señales ultrasónicas.
5. La válvula de bola de medición de flujo de fluido (20, 120) según la reivindicación 4, que comprende además una superficie de tercer reflector acústico (187) que está calibrada con superficies de reflector acústico primero y segundo para reflejar señales ultrasónicas y proporcionar múltiples reflexiones.
6. La válvula de bola de medición de flujo de fluido (20, 120) según la reivindicación 1, en la que dichos transductores ultrasónicos primero y segundo comprenden cada uno circuitos transmisores y receptores configurados para transmitir y recibir señales ultrasónicas y dicho controlador está configurado para determinar la velocidad de fluido basándose en el tiempo de vuelo o el efecto Doppler.
7. La válvula de bola de medición de flujo de fluido (20, 120) según la reivindicación 1, en la que dicho actuador comprende un mecanismo de accionamiento y dicho controlador está integrado dentro de dicho actuador y conectado a dicho mecanismo de accionamiento y configurado para accionar el mecanismo de accionamiento para hacer girar dicha bola entre una posición abierta, cerrada o intermedia.
8. La válvula de bola de medición de flujo de fluido (20, 120) según la reivindicación 1, en la que dicho controlador incluye una memoria que tiene una firma de uso de agua configurada para cada aparato en unas instalaciones que tienen un sistema de agua al que está unida la válvula de bola de medición de flujo de fluido y configurada para medir el consumo de agua dentro de las instalaciones.
9. Un sistema de control de flujo de agua para unas instalaciones, incluyendo dichas instalaciones:
un sistema de agua y una pluralidad de aparatos conectados al sistema de agua; y
una válvula de bola de medición de flujo de fluido (20, 120) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores y conectada al sistema de agua.
ES18791587T 2017-04-25 2018-03-12 Válvula de bola y caudalímetro ultrasónico integrados Active ES2924078T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/496,078 US10295387B2 (en) 2017-04-25 2017-04-25 Integrated ball valve and ultrasonic flowmeter
PCT/US2018/021938 WO2018200087A1 (en) 2017-04-25 2018-03-12 Integrated ball valve and ultrasonic flowmeter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2924078T3 true ES2924078T3 (es) 2022-10-04

Family

ID=63853783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES18791587T Active ES2924078T3 (es) 2017-04-25 2018-03-12 Válvula de bola y caudalímetro ultrasónico integrados

Country Status (14)

Country Link
US (1) US10295387B2 (es)
EP (2) EP3615895B1 (es)
JP (1) JP2020517969A (es)
KR (1) KR20200019862A (es)
CN (1) CN110582688A (es)
AU (1) AU2018257538A1 (es)
BR (1) BR112019022123A2 (es)
CA (1) CA3059349A1 (es)
DK (1) DK3615895T3 (es)
ES (1) ES2924078T3 (es)
HR (1) HRP20220818T1 (es)
PT (1) PT3615895T (es)
SG (1) SG11201909981UA (es)
WO (1) WO2018200087A1 (es)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH711558A1 (en) * 2015-09-22 2017-03-31 Belimo Holding Ag Electronic pressure flow regulator.
WO2017107352A1 (zh) * 2015-12-23 2017-06-29 芜湖美的厨卫电器制造有限公司 流量调节装置和具有它的燃气热水器
DE102017011201B4 (de) * 2017-12-05 2023-01-26 Diehl Metering Gmbh Verfahren zur Betriebsüberwachung eines Fluidzählers sowie Fluidzähler
DE102018000414A1 (de) * 2018-01-19 2019-07-25 Diehl Metering Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Fluidzählers
EP3643955B1 (de) 2018-10-26 2022-10-19 REHAU Industries SE & Co. KG Absperrarmatur zum einbau in ein leitungssystem für ein medium, insbesondere in eine gebäudeinstallation
CN109854772A (zh) * 2018-12-11 2019-06-07 北京联创思源测控技术有限公司 一种无线管道智能测控设备及方法
EP3671138A1 (de) * 2018-12-18 2020-06-24 Engelmann Sensor GmbH Ultraschall-durchflussmengenmesser
US10982789B2 (en) * 2019-02-14 2021-04-20 Sensus Spectrum, Llc Gas meters having high pressure shut-off valves and related gas flow control systems
DE102019105948A1 (de) * 2019-03-08 2020-09-10 Grohe Ag Verfahren zum Messen eines Volumenstroms einer Flüssigkeit durch eine Flüssigkeitsleitung
EP3730907A1 (en) * 2019-04-27 2020-10-28 Hero Labs Sp. z o.o. An assembly for flow measurement and control
USD947051S1 (en) * 2019-09-20 2022-03-29 Spire Metering Technology LLC Water meter
US11306829B2 (en) * 2019-10-17 2022-04-19 Leaksmart Inc. Low torque residential water shutoff valve
DE102019132552A1 (de) * 2019-11-29 2021-06-02 Samson Aktiengesellschaft Messkanal und Verfahren zum räumlichen Anordnen einer Sensorkomponente oder Sensorschar in einem Messkanal
EP3832265A1 (en) * 2019-12-02 2021-06-09 IMI Hydronic Engineering International SA A flow measuring device
EP3869163B1 (en) * 2020-02-20 2024-02-14 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Device for detecting a flow of a fluid or a presence of a fluid
US11131405B1 (en) * 2020-03-10 2021-09-28 Vittorio BONOMI Angle ball valve having integrated sensor
US20220011004A1 (en) * 2020-03-10 2022-01-13 Vittorio BONOMI Vertical fan coil unit with piping and valve assembly having lossless dynamic pressure
KR102212129B1 (ko) * 2020-04-14 2021-02-04 주식회사 케이디 수도 미터 조립체 및 수도 미터 보정 시스템
KR102212130B1 (ko) * 2020-04-14 2021-02-04 주식회사 케이디 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터
US11920964B2 (en) * 2020-05-29 2024-03-05 SimpleSUB Water Water metering device and methods for water consumption apportionment
IT202000025927A1 (it) * 2020-10-30 2022-04-30 Metersit Srl Gruppo valvolare per contatore di gas e contatore di gas impiegante lo stesso
US20220325820A1 (en) * 2021-04-07 2022-10-13 Shubhada Surve Coolant Valve with Integrated Sensors
DE102021126028A1 (de) 2021-10-07 2023-04-13 Wimtec Sanitärprodukte Gmbh Vorrichtung zur Ablaufüberwachung
FR3135123A1 (fr) * 2022-04-29 2023-11-03 Sagemcom Energy & Telecom Sas Surveillance d’une électrovanne
FR3135137B1 (fr) * 2022-04-29 2024-03-29 Sagemcom Energy & Telecom Sas Compteur de fluide à ultrasons intégrant deux capteurs de pression.

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1906266A (en) 1930-07-12 1933-05-02 Benjamin P Hoffman Ball valve
US3210042A (en) 1964-07-29 1965-10-05 Jamesbury Corp Ball valve seat
US3788140A (en) * 1972-02-25 1974-01-29 Gen Signal Corp Electroacoustical flow metering apparatus
US4610167A (en) * 1984-07-23 1986-09-09 Westinghouse Electric Corp. Apparatus for measuring flow velocity of fluids
GB8511399D0 (en) * 1985-05-03 1985-06-12 Weir R J Process line valve
US4838093A (en) * 1987-12-11 1989-06-13 Gmi Engineering & Management Institute Flow meter and method of measuring flow
DE9113951U1 (de) * 1991-11-09 1992-01-02 Metalpraecis Berchem + Schaberg Gesellschaft für Metallformgebung mbH, 4650 Gelsenkirchen Absperrvorrichtung zum Einbau in eine Rohrleitung, die ein heißes strömendes Medium führt
SE500754C2 (sv) 1991-12-17 1994-08-29 Goeran Bahrton Flödesmätare
IL107848A0 (en) 1993-12-02 1994-04-12 Paz Ilan Electronic flowmeter system with a stopper against undesirable flows, leak detector and bypass for measuring low flows
ATE186385T1 (de) 1994-02-23 1999-11-15 Giacomini Spa Strangregulierventil
US5568825A (en) 1995-12-11 1996-10-29 Faulk; John W. Automatic leak detection and shut-off system
US6854338B2 (en) * 2000-07-14 2005-02-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fluidic device with integrated capacitive micromachined ultrasonic transducers
US6691724B2 (en) 2002-04-11 2004-02-17 Michael Brent Ford Method and system for controlling a household water supply
ITBS20020046A1 (it) * 2002-05-03 2003-11-03 Enolgas Bonomi Spa Valvola a sfera con misuratore di portata incorporato direttamente nella sfera
JP2004101319A (ja) 2002-09-09 2004-04-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波流量計
GB0221782D0 (en) * 2002-09-19 2002-10-30 Univ Sussex Methods of measuring two-phase fluid flow using single-phase flowmeters
US6874371B1 (en) 2003-10-29 2005-04-05 Christopher Smith Ultrasonic seepage meter
US7044001B2 (en) * 2004-03-26 2006-05-16 Endress + Hauser Flowtec Ag Sonic- or ultrasonic flowmeter
WO2010070891A1 (ja) * 2008-12-18 2010-06-24 パナソニック株式会社 超音波式流量計
IT1393903B1 (it) 2009-04-14 2012-05-17 Enolgas Bonomi S P A Dispositivo per la rilevazione di perdite di fluidi
US8141434B2 (en) * 2009-12-21 2012-03-27 Tecom As Flow measuring apparatus
EP2369305A1 (en) 2010-03-24 2011-09-28 Kamstrup A/S Ultrasonic flow meter unit for detecting mixing ratio of liquid components
MX2012010996A (es) 2010-03-25 2012-11-23 Daniel Measurement & Control Caudalimetro ultrasonico con un sistema de drenaje de liquidos.
US20110281378A1 (en) * 2010-05-14 2011-11-17 United Solar Ovonic Llc Ultrasonic system for measuring gas velocity
DE102010033952B4 (de) * 2010-08-10 2012-05-03 Viega Gmbh & Co. Kg Absperrhahn für den Installationsbereich
IL208815A0 (en) 2010-10-19 2011-01-31 Raphael Valves Ind 1975 Ltd An integrated ultrasonic flowmeter and hydraulic valve
CN202209966U (zh) * 2011-06-09 2012-05-02 蒋韵坚 表阀一体化超声波热量表的流量传感器
BR112015003634A2 (pt) 2012-08-22 2017-10-24 Miitors Aps medidor ultrassônico de fluxo, e método para montagem de um medidor ultrassônico de fluxo
CN202903255U (zh) * 2012-09-13 2013-04-24 江西三川水表股份有限公司 表阀一体的超声波表
IL228237A0 (en) * 2013-06-17 2014-03-31 Aqua Rimat Ltd Monitoring and control of water and gas flow
CN203443623U (zh) * 2013-08-23 2014-02-19 北京嘉洁能科技有限公司 一体式流量表
DK3042155T3 (da) 2013-09-05 2023-04-17 Apator Miitors Aps Ultralydsflowmåler
WO2015048160A1 (en) * 2013-09-24 2015-04-02 Bray International, Inc. Self-learning closed-loop control valve system
US20150277447A1 (en) * 2014-03-28 2015-10-01 Bray International, Inc. Pressure Independent Control Valve for Small Diameter Flow, Energy Use and/or Transfer
WO2016025919A1 (en) * 2014-08-14 2016-02-18 Soneter, Inc Methods and apparatus for fluid flow monitoring and leak detection
CN204241051U (zh) * 2014-10-23 2015-04-01 邓鲁坚 表阀一体化超声波流量传感器及相应ic卡流量表
CN104634399B (zh) * 2015-01-24 2018-06-08 安徽水联水务科技有限公司 管段中间内置阀门的防水型超声波水表和热量表及其管段
US9928724B2 (en) 2015-05-13 2018-03-27 Rachio, Inc. Flow characteristic detection and automatic flow shutoff
KR20170000903U (ko) 2015-09-01 2017-03-09 대우조선해양 주식회사 초음파 유량계 일체형 볼 밸브

Also Published As

Publication number Publication date
HRP20220818T1 (hr) 2022-10-14
CN110582688A (zh) 2019-12-17
NZ758447A (en) 2021-05-28
KR20200019862A (ko) 2020-02-25
SG11201909981UA (en) 2019-11-28
BR112019022123A2 (pt) 2020-05-05
EP4053513A1 (en) 2022-09-07
DK3615895T3 (da) 2022-07-11
EP3615895B1 (en) 2022-05-04
WO2018200087A1 (en) 2018-11-01
JP2020517969A (ja) 2020-06-18
CA3059349A1 (en) 2018-11-01
PT3615895T (pt) 2022-07-07
EP3615895A4 (en) 2021-02-17
US10295387B2 (en) 2019-05-21
AU2018257538A1 (en) 2019-10-31
US20180306617A1 (en) 2018-10-25
EP3615895A1 (en) 2020-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2924078T3 (es) Válvula de bola y caudalímetro ultrasónico integrados
EP2310809B1 (en) System and method of an acoustic flow meter with dual flow measurements
RU2003137806A (ru) Устройство и способ проверки расходомера
WO2010002432A1 (en) Insertable ultrasonic meter and method
EP2824428A1 (en) Coaxial flow meter
AU2013308378B2 (en) Flow meter with acoustic array
AU2011223818B2 (en) Fluid flow meter
US20050081642A1 (en) Flow meter and flow metering system
CN108871478A (zh) 一种超声波流量计
JP7485324B2 (ja) 超音波流量計
CN207585729U (zh) 一种大口径液体流量计在线校准装置
EP3730907A1 (en) An assembly for flow measurement and control
NZ758569A (en) An agricultural system
NZ758569B2 (en) Unobtrusive Nasal Mask
CN209459712U (zh) 超声波水表
JP7383256B2 (ja) 網状超音波による流体の挙動測定法
DK176710B1 (da) Strömningsmåler
CN203364889U (zh) 带x型超声节流装置的水表
Styles et al. Evaluation of Magnetic Meters for Irrigation Pipeline Measurement
KR20220137349A (ko) 초음파 유량계
Wahl Laboratory Calibration of the Mag-Tube Flow Meter
RU2003123797A (ru) Установка для поверки расходомеров и счётчиков жидкости (варианты)
Ha et al. Feedwater Flow Measurement Using Transit-time Ultrasonic Flow Meter in Nuclear Power Plant
JP2016223989A (ja) 配管内流量計