ES2938259T3 - Caudalímetro e impulsor para el mismo - Google Patents

Abstract

2.1. La invención se refiere a un medidor de flujo con un impulsor y un impulsor (8) que puede usarse para ello, que tiene un cuerpo impulsor (1), que tiene una disposición de paletas (2) y está configurado para girar alrededor de un eje impulsor de rotación (3), y un elemento de superficie de exploración de una pieza (4) que está conectado de forma no giratoria al cuerpo del impulsor y tiene un borde exterior (5) que rodea el eje de rotación del impulsor (3) en forma de un anillo parcial .2.2. Según la invención, el elemento de superficie de escaneado (4) presenta una pieza de perforación (6) con una o varias zonas de perforación (61, 62,...) en su superficie delimitada por el borde exterior. 2.3. Utilícelo, por ejemplo, para contadores de agua en edificios. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Caudalímetro e impulsor para el mismo

[0001] La invención se refiere a un caudalímetro con un impulsor y a un impulsor que se puede utilizar para el mismo, que tiene un cuerpo de impulsor que tiene una disposición de alabes y está configurado para rotar alrededor de un eje giratorio de impulsor, y tiene un elemento de superficie de escaneo uniseccional, que está conectado al cuerpo de impulsor de manera no giratoria y tiene un borde exterior que rodea el eje giratorio de impulsor en forma de anillo parcial.

[0002] Los caudalímetros de este tipo se utilizan, por ejemplo, como contadores de agua en edificios, o alternativamente también para medir el caudal de un fluido en otras aplicaciones. Para ello, el impulsor engrana con su disposición de álabes en un canal de corriente de fluido, que normalmente se extiende en una carcasa de aparato del caudalímetro. Cuando un fluido fluye en el canal de corriente de fluido, hace que el cuerpo de impulsor rote alrededor del eje giratorio de impulsor, alrededor del cual el impulsor está dispuesto de forma giratoria. El elemento de superficie de escaneo conectado al cuerpo de impulsor de manera no giratoria también gira y puede ser escaneado de manera sensorial por un sistema de sensores de medición correspondiente del caudalímetro, por ejemplo, sin contacto de manera inductiva, por lo que el caudalímetro puede detectar el caudal del fluido.

[0003] La solicitud de patente DE 102010 055752 A1 muestra un tal impulsor para su uso en una cámara de medición de un medidor de caudal mecánico, donde una capa transmisora, preferiblemente metálica, que está rociada, recubierta por extrusión o moldeada por inyección, en el cuerpo del impulsor con un grosor de capa de aproximadamente 5 |_im a 10 |_im actúa como elemento de superficie de escaneo. La capa transmisora está diseñada en toda la superficie y tiene un borde exterior que rodea el eje giratorio de impulsor en forma semianular. Los impulsores similares con una tal capa transmisora en forma semianular de superficie completa, que se aplica como revestimiento sobre el cuerpo de impulsor, o alternativamente con un elemento de película en forma semianular de superficie completa correspondiente prefabricado por separado del cuerpo de impulsor y fijado a él, se describen en las solicitudes de patente DE 102011 110026 A1, d E 10200503983 A1 y EP 3477 265 A1, el modelo de utilidad DE 29611212 U1 y la patente DE 102008038955 B4.

[0004] La solicitud de patente DE 100 27 647 A1 muestra una disposición para detectar una rotación de un elemento giratorio, que está acoplado de manera móvil a un impulsor. El elemento giratorio está acoplado a un disco modulador, sobre cuya superficie se aplica un electrodo superficial semicircular de superficie completa.

[0005] El modelo de utilidad DE 202006005401 U1 divulga un sensor de caudal con una cápsula de barril, en la que se encuentra un impulsor montado de manera giratoria, donde el impulsor tiene una lámina moduladora en su lado superior, que está diseñada como cuña metálica enrollada, y un cuerpo de compensación, que compensa un desequilibrio provocado por la lámina moduladora.

[0006] La patente DE 197 25 806 C2 divulga un detector de rotación que puede usarse, por ejemplo, para caudalímetros de agua con un rotor, que tiene al menos dos elementos de sector circular de superficie completa con diferentes propiedades magnéticas como elemento de superficie de escaneo.

[0007] La solicitud de patente DE 10 2015 112 732 A1 divulga un método para equilibrar un dispositivo de ventilador, que tiene al menos una unidad de ventilador, que está montada de manera giratoria alrededor de un eje giratorio, con un impulsor. Para compensar un desequilibrio de la unidad de ventilador, al menos una parte de la unidad de ventilador se retira al menos parcialmente, donde esta parte puede ser, en particular, un cilindro hueco, cuya superficie de revestimiento exterior está conectada en unión material al impulsor y en la que se introduce un rebaje y/o una muesca con el fin de compensar el desequilibrio.

[0008] Por regla general, se pretende un grosor pequeño para el elemento de superficie de escaneo para evitar influencias desfavorables sobre el comportamiento de flotabilidad del impulsor en el canal de corriente de fluido y una degradación asociada de la calidad de medición del caudalímetro. La aplicación de un revestimiento sobre el cuerpo de impulsor suele requerir un coste de fabricación relativamente alto, por lo que a menudo se prefiere el uso de elemento de película delgado, preferiblemente metálico, como elementos de superficie de escaneo prefabricados por separado, que se unen firmemente al cuerpo de impulsor. Sin embargo, existen límites para el uso de películas de metal muy delgadas, especialmente con respecto a su manejo en la producción, su capacidad de resistencia mecánica y su calidad de escaneo requerida para los sensores de escaneo, por ejemplo, su calidad de amortiguación inductiva para bobinas de sensor de escaneo inductivo.

[0009] La invención se basa en el problema técnico de proporcionar un impulsor apropiado para un caudalímetro de la técnica anteriormente mencionada, que se pueda fabricar con un peso relativamente pequeño y un coste de fabricación relativamente pequeño y tenga características de escaneo suficientemente buenas, así como un caudalímetro equipado con un tal impulsor.

[0010] La invención resuelve este problema proporcionando un impulsor con las características de la reivindicación 1 y un caudalímetro con las características de la reivindicación 6. Los desarrollos adicionales ventajosos de la invención se especifican en las reivindicaciones secundarias, cuya redacción en este caso forma parte de la descripción por referencia.

[0011] En el caso del impulsor según la invención, el elemento de superficie de escaneo tiene una parte de perforación con una o varias zonas de perforación en su extensión superficial delimitada por el borde exterior. En consecuencia, el elemento de superficie de escaneo está agujereado en la parte de perforación, es decir, el elemento de superficie de escaneo no está formado sobre toda la superficie, sino que tiene una o varias zonas de superficie separadas entre sí y perforadas en su extensión superficial delimitada por el borde exterior. De este modo, el peso del elemento de superficie de escaneo se puede reducir significativamente en comparación con un elemento de superficie de escaneo plano de superficie completa de la misma extensión superficial y el mismo grosor, típicamente alrededor de la fracción que tiene la parte de perforación de la extensión superficial del elemento de superficie de escaneo.

[0012] A pesar de su parte de perforación, el elemento de superficie de escaneo está formado por una sola pieza con su extensión superficial delimitada por el borde exterior. Y dado que la parte de perforación del elemento de superficie de escaneo actúa para reducir el peso, el elemento de superficie de escaneo puede fabricarse con un grosor suficiente para que pueda manipularse fácilmente incluso en el caso de prefabricación como un componente separado y unido al cuerpo de impulsor. Además, un grosor suficiente, pero no demasiado pequeño del elemento de superficie de escaneo, junto con la naturaleza unitaria del elemento de superficie de escaneo con su borde exterior parcialmente en forma de anillo parcial que rodea el eje giratorio de impulsor, contribuye a lograr características de escaneo suficientemente buenas para el elemento de superficie de escaneo.

[0013] En un desarrollo adicional de la invención, el borde exterior del elemento de superficie de escaneo se extiende a lo largo de un rango angular entre 160° y 200° alrededor del eje giratorio de impulsor. Esto asegura una característica de escaneo suficientemente buena del elemento de superficie de escaneo para muchas aplicaciones de medición. En formas de realización preferidas para aplicaciones correspondientes, el borde exterior del elemento de superficie de escaneo se extiende a lo largo de un rango angular entre 175° y 185° alrededor del eje giratorio de impulsor. En formas de realización alternativas, el borde exterior del elemento de superficie de escaneo también se puede extender a lo largo de más de 200° o menos de 160° alrededor del eje giratorio de impulsor en forma de anillo parcial.

[0014] En un desarrollo adicional de la invención, el grosor del elemento de superficie de escaneo está comprendido entre 0,005 mm y 0,2 mm. Para muchas aplicaciones, este rango de grosor representa un compromiso óptimo entre más peso con más grosor y peor manejo con menos grosor. Un grosor del elemento de superficie de escaneo entre 0,01 mm y 0,05 mm es óptimo para muchas aplicaciones. En aplicaciones correspondientes, el grosor también puede inferior a 0,005 mm o superior a 0,2 mm. En un desarrollo adicional de la invención, la parte de perforación del elemento de superficie de escaneo tiene varias zonas de perforación, que están dispuestas de manera distribuida a lo largo de la extensión superficial del elemento de superficie de escaneo. La distribución de las zonas de perforación separadas entre sí se puede distribuir de forma regular, irregular o aleatoria según los requisitos y la aplicación. En formas de realización alternativas, las zonas de perforación tienen la misma forma entre sí, por ejemplo, todas una forma circular u ovalada o la misma forma poligonal, o formas diferentes, por ejemplo, en parte una forma circular u ovalada y en parte una forma poligonal. Alternativamente, la parte de perforación contiene solo una zona de perforación, que se selecciona de manera adecuada en términos de su forma y extensión dependiendo de la aplicación.

[0015] En un desarrollo adicional de la invención, la parte de perforación del elemento de superficie de escaneo tiene una proporción de superficie en la extensión superficial del elemento de superficie de escaneo de al menos el 30 %, en formas de realización ventajosas de al menos el 40 % o al menos el 45 %, por ejemplo también de aproximadamente el 50 % o más. En consecuencia, el peso del elemento de superficie de escaneo se puede reducir notablemente en comparación con una forma de realización de superficie completa del mismo grosor. En formas de realización alternativas, la proporción de superficie de la parte de perforación se puede seleccionar para que sea más pequeña, es decir, menos del 30 % de la extensión superficial del elemento de superficie de escaneo.

[0016] En un desarrollo adicional de la invención, el caudalímetro comprende una carcasa de aparato, en la que se extiende un canal de corriente de fluido, a través del cual puede fluir un fluido, cuyo caudal debe detectarse. Además, el caudalímetro tiene un sistema de sensores de medición que funciona de manera inductiva, que está dispuesto en la carcasa de aparato en conexión activa inductiva con el elemento de superficie de escaneo. De este modo, el caudalímetro permite una medición de caudal inductiva con el impulsor según la invención.

[0017] Las formas de realización ventajosas de la invención están representadas en los dibujos. Estas y otras formas de realización ventajosas de la invención se describen con más detalle a continuación. A este respecto, se muestra:

Figura 1 una vista superior sobre un impulsor para un caudalímetro,

Figura 2 una vista en sección a lo largo de una línea M-M en la figura 1,

Figura 3 un plano detallado de una zona III en la figura 2,

Figura 4 una representación en perspectiva de un caudalímetro equipado con un impulsor de las figuras 1 a 3,

Figura 5 una vista superior sobre el caudalímetro de la figura 4,

Figura 6 una vista en sección a lo largo de una línea VI-VI en la figura 5,

Figura 7 una vista en sección a lo largo de una línea VII-VII en la figura 5 y

Figura 8 una vista en sección a lo largo de una línea VIII-VIII en la figura 6.

[0018] Las figuras 1 a 3 ilustran un impulsor apropiado en un caudalímetro para su uso en un caudalímetro, que contiene un cuerpo de impulsor 1, que tiene una disposición de alabes 2 y está configurado para rotar alrededor de un eje giratorio de impulsor 3. Además, el impulsor contiene un elemento de superficie de escaneo 4 uniseccional, es decir, que consta de una sola pieza, que está conectado de manera no giratoria al cuerpo de impulsor 1 y tiene un borde exterior 5 que rodea el eje giratorio de impulsor 3 en forma de anillo parcial. Además, el elemento de superficie de escaneo 4 contiene una parte de perforación 6 con una o más zonas de perforación 61, 62, ... en su extensión superficial delimitada por el borde exterior 5.

[0019] En el ejemplo de realización mostrado, el elemento de superficie de escaneo 4 está prefabricado como un elemento de disco o una película superficial, preferiblemente metálicos, y fijados al cuerpo de impulsor 1, por ejemplo, integrados en el cuerpo de impulsor 1, como puede verse en la figura 3. Un material de película hecho de una aleación de cobre se puede utilizar, por ejemplo, como material para el elemento de superficie de escaneo 4. En una forma de realización ventajosa, el cuerpo de impulsor 1 está diseñado como parte moldeada por inyección de plástico, y el elemento de superficie de escaneo 4 está inyectado en el cuerpo de impulsor 1 o moldeado o recubierto por extrusión. En este caso, el material de moldeo por inyección de plástico también penetra en la(s) zona(s) de perforación 61, 62, ... de la parte de perforación 6, por lo que el elemento de superficie de escaneo 4 está anclado, además, en el cuerpo de impulsor 1, que está fabricado como una parte moldeada por inyección de plástico, lo que hace que la fijación del elemento de superficie de escaneo 4 al cuerpo de impulsor 1 sea particularmente estable. En formas de realización alternativas, el elemento de superficie de escaneo 4 se aplica al cuerpo de impulsor 1 como un revestimiento.

[0020] La disposición de álabes 2 comprende al menos un álabe 2a, preferiblemente varios álabes 2a, por ejemplo, como se muestra, seis álabes 2a o, alternativamente, un número diferente de álabes 2a, que sobresalen radialmente hacia el exterior en el cuerpo de impulsor 1 en el ejemplo mostrado. Preferiblemente, los álabes 2a están distribuidos de manera equidistante alrededor del eje giratorio de impulsor 3 en la dirección circunferencial, como en el ejemplo mostrado. El eje giratorio de impulsor 3 está definido por un árbol central 7 en el impulsor mostrado.

[0021] En formas de realización ventajosas, el borde exterior 5 en forma de anillo parcial del elemento de superficie de escaneo 4 se extiende a lo largo de un rango angular a entre 160° y 200°, en formas de realización preferidas entre 175° y 185°, alrededor del eje giratorio de impulsor 3. En el ejemplo mostrado, el borde exterior 5 se extiende especialmente a lo largo de un rango angular a de 180°.

[0022] En formas de realización ventajosas, el elemento de superficie de escaneo tiene un grosor D entre 0,005 mm y 0,2 mm, más preferiblemente entre 0,01 mm y 0,05 mm. En una realización ventajosa, el grosor D tiene aproximadamente 0,03 mm.

[0023] En formas de realización correspondientes, las diversas zonas de perforación 61, 62, ..., como en el ejemplo de realización mostrado, están dispuestas de manera distribuida a lo largo de la extensión superficial delimitada por el borde exterior 5 del elemento de superficie de escaneo 4, donde la distribución depende de las circunstancias o necesidades respectivas. El material restante del elemento de superficie de escaneo 4 forma, de este modo, una especie de estructura reticular de material, que proporciona las propiedades de escaneo inductivas requeridas. Esto comprende tanto variantes con una disposición regular de las zonas de perforación 61, 62, ... como variantes con una disposición irregular de las zonas de perforación 61, 62, ... En este caso, una distribución axialmente simétrica, como la disposición de las zonas de perforación 61, 62, ... simétrica al eje de la línea de sección II-II en la figura 1 en el ejemplo de realización representado, puede ser ventajosa en términos de funcionalidad y/o fabricación.

[0024] En el ejemplo de realización mostrado, las zonas de perforación individuales 61, 62, ... tienen una forma circular, en sección transversal, es decir, están formadas como agujeros de perforación circulares a través del elemento de superficie de escaneo 4. En realizaciones alternativas, las zonas de perforación 61, 62, ... tienen otra forma de sección transversal, por ejemplo, una forma poligonal, donde, en variantes de formas de realización correspondientes, las diferentes zonas de perforación 61, 62 también pueden tener formas de sección transversal que difieren entre sí.

[0025] En formas de realización ventajosas, la parte de perforación 6 tiene una proporción de superficie en la extensión superficial del elemento de superficie de escaneo 4 de al menos el 30 %, es decir, al menos el 30 % de la superficie total del elemento de superficie de escaneo 4 delimitada por el borde exterior 5 corresponde a las zonas de perforación 61, 62, ..., la proporción de superficie restante corresponde al material restante del elemento de superficie de escaneo 4. En formas de realización preferidas, la proporción de superficie de la parte de perforación 6 con respecto a la superficie total del elemento de superficie de escaneo 4 es de al menos el 40 % o de al menos el 45 %, en el ejemplo de realización mostrado es de aproximadamente el 50 %. En consecuencia, el peso del elemento de superficie de escaneo 4 se reduce en este porcentaje en comparación con una forma de realización de superficie completa con la misma superficie total y el mismo grosor D.

[0026] Las figuras 4 a 8 ilustran un caudalímetro, que se puede utilizar, por ejemplo, como contador de agua o contador de calor y contiene un impulsor 8, que se trata del impulsor según las figuras 1 a 3 en la forma de realización mostrada allí o en una forma de realización alternativa según la invención mencionada anteriormente. El caudalímetro posee una carcasa de aparato 9, en la que se extiende un canal de corriente de fluido 10. En el ejemplo mostrado, la carcasa de aparato 9 está diseñada en dos partes con un cuerpo base de carcasa 9b y una tapa de carcasa 9a. El impulsor 8 encaja en el canal de corriente de fluido 10 con su disposición de álabes 2. Para ello, puede colocarse en el canal de corriente de fluido 10 con un árbol vertical 7 en una posición de uso del caudalímetro, que entonces puede discurrir de manera esencialmente horizontal en la carcasa de aparato 9 entre una entrada de carcasa 11 y una salida de carcasa 12. En el ejemplo mostrado, el árbol 7 está montado de forma giratoria en un casquillo de cojinete inferior 13 y un casquillo de cojinete superior 14 en la carcasa de aparato 9.

[0027] El elemento de superficie de escaneo 4 del impulsor 8 dispuesto en la carcasa de aparato 9 está en conexión activa inductiva con un sistema de sensores de medición 15 que funciona de manera inductiva. El sistema de sensores de medición inductivo 15 tiene un tipo de construcción convencional, por lo que no requiere ninguna explicación adicional aquí. Este comprende en el ejemplo mostrado una primera placa de sensores más grande 16 y una segunda placa de sensores más pequeña 22. La primera placa de sensores 16 está dispuesta arriba en el lado interior de la tapa de carcasa 9a. En la primera placa de sensores 16 se encuentran, por ejemplo, un condensador de radio 17, una unidad de visualización óptica 20 visible a través de un disco de visualización 19 en la tapa de carcasa 9a y una batería 18 que se utiliza para suministrar energía eléctrica, donde la figura 6 muestra una variante de la batería 18 con una forma de construcción más pequeña y la figura 7 muestra una variante de la batería 18 con una forma de construcción más grande. En el lado interior superior de la tapa de la carcasa 9a o en otro punto está dispuesta una antena 21.

[0028] En la segunda placa de sensores 22 está dispuesto un inductor de escaneo 23, que está opuesto al elemento de superficie de escaneo 4 y lo escanea de manera inductiva, de modo que el sistema de sensores de medición 15 puede detectar la rotación del impulsor 8 y, de este modo, se puede determinar el caudal de un fluido que fluye a través del canal de corriente de fluido 10. Una conexión de cable eléctrica 24 proporciona la energía eléctrica requerida y/o las conexiones de señal entre las dos placas 16, 22.

[0029] Mediante el uso del impulsor 8 según la invención, el caudalímetro tiene propiedades particularmente ventajosas. El elemento de superficie de escaneo 4 puede constar de un material metálico, que posee una densidad significativamente mayor que el agua, lo que promueve la resistencia al desgaste y la capacidad de escaneo inductivo del elemento de superficie de escaneo 4. Al mismo tiempo, el elemento de superficie de escaneo 4 solo tiene un peso relativamente menor debido a su parte de perforación 6, lo que mantiene baja la fricción en el cojinete del impulsor 8, independientemente de su posición espacial en el canal de corriente de fluido 10. Debido a su estructura con el característico elemento de superficie de escaneo 4 perforado uniseccional, el impulsor 8, cuando se expone al fluido en el canal de corriente de fluido 10, no experimenta fuerzas de exploración ni momentos de torsión causados por ello hasta cierto punto que interfieren con la medición de caudal.

[0030] Como aclaran los ejemplos de realización mostrados y los mencionadas anteriormente, la invención proporciona de manera ventajosa un impulsor con un elemento de superficie de escaneo, que es de una sola pieza, tiene un borde exterior que rodea el eje giratorio de impulsor en forma de anillo parcial y una parte de perforación, de modo que el elemento de superficie de escaneo posee, por un lado, un peso relativamente bajo y, por otro lado, una capacidad de escaneo. El impulsor es especialmente adecuado para caudalímetros que están diseñados como contadores de agua o contadores de calor.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Impulsor diseñado para un caudalímetro, con

- un cuerpo de impulsor (1 ), que tiene una disposición de alabes (2) y está configurado para rotar alrededor de un eje giratorio de impulsor (3), y

- un elemento de superficie de escaneo uniseccional (4), que está conectado al cuerpo de impulsor (1) de manera no giratoria y tiene un borde exterior (5) que rodea el eje giratorio de impulsor (3) en forma de anillo parcial,

caracterizado por el hecho de que

- el elemento de superficie de escaneo (4) tiene una parte de perforación (6) con una o más zonas de perforación (61, 62, ...) en extensión superficial delimitada por el borde exterior (5).

2. Impulsor según la reivindicación 1, caracterizado, además, por el hecho de que el borde exterior (5) del elemento de superficie de escaneo (4) se extiende a lo largo de un rango angular (a) entre 160° y 200°, en particular entre 175° y 185°, alrededor del eje giratorio de impulsor (3).

3. Impulsor según la reivindicación 1 o 2, caracterizado, además, por el hecho de que un grosor (D) del elemento de superficie de escaneo (4) está comprendido entre 0,005 mm y 0,2 mm, en particular entre 0,01 mm y 0,05 mm.

4. Impulsor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado, además, por el hecho de que la parte de perforación (6) tiene varias zonas de perforación (61, 62, ...), que están dispuestas de manera distribuida a lo largo de la extensión superficial del elemento de superficie de escaneo (4).

5. Impulsor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado, además, por el hecho de que la parte de perforación (6) tiene una proporción de superficie en la extensión superficial del elemento de superficie de escaneo (4) de al menos el 30 %, en particular de al menos el 40 % o de al menos el 45 %.

6. Caudalímetro con un impulsor (8) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Caudalímetro según la reivindicación 6, con una carcasa de aparato (9), en la que se extiende un canal de corriente de fluido (10), en el que encaja la disposición de álabes (8) del impulsor, y un sistema de sensores de medición (15), que funciona de manera inductiva, dispuesto en la carcasa de aparato (9) en conexión activa inductiva con el elemento de superficie de escaneo (4).