Medidor de flujo de fluido y mezclador que presenta un elemento de desplazamiento retirable y reemplazable.

Aparato de flujo de fluido (10), que comprende un conducto que incluye una sección de conducto retirable y reemplazable (20) que presenta una pared periférica con una superficie interior para transportar fluido a través de la misma en un sentido dado,

presentando dicha sección de conducto con respecto al sentido de flujo de fluido un extremo aguas arriba y un extremo aguas abajo, incluyendo dicho aparato:

un elemento de desplazamiento de flujo de fluido (42) en la sección de conducto (20) que presenta con respecto al sentido de flujo de fluido un extremo aguas arriba y un extremo aguas abajo, siendo dicho elemento de desplazamiento (42) de menor tamaño que la sección de conducto (20) y presentando entre sus extremos unos medios de pared inclinada (48, 50) que forman una periferia en dicho elemento para desviar el fluido para que fluya a través de una zona definida entre la periferia de dicho elemento de desplazamiento (42) y la superficie interior de la sección de conducto (20),

un tubo (54, 56) que se extiende a través de la pared de dicha sección de conducto,

presentando dicho elemento de desplazamiento (42) un paso sustancialmente axial a través del mismo que se acopla con dicha espiga de guiado (56) de manera que se establece una comunicación de fluido entre el exterior de la sección de conducto (20) y una ubicación en o adyacente al eje de dicha sección de conducto en o adyacente al extremo aguas abajo de dicho elemento de desplazamiento (42),

unos medios de cooperación para montar de manera retirable y reemplazable dicho elemento de desplazamiento (42) en la sección de conducto (20) mediante los cuales dicho elemento de desplazamiento (42) puede retirarse y reemplazarse por un elemento de desplazamiento (42) diferente para adaptarse a una gama diferente de flujos a través de la sección de conducto (20);

estando dicho aparato caracterizado por que presenta una espiga de guiado (56) fijada a dicho tubo (54) y que se extiende axialmente desde la sección de conducto (20) en el sentido aguas abajo,

estando dichos medios de cooperación ubicados entre dicha espiga de guiado (56) y dicho elemento de desplazamiento (42).

Medidor de flujo de fluido y mezclador que presenta un elemento de desplazamiento retirabie y reemplazable.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un aparato de flujo de fluido y, en particular, a medidores de flujo de fluido, mezcladores de fluido y dispositivos de dispersión de fluido.

Antecedentes de la invención

Las patentes US n° 4.638.672, n° 4.812,49, n° 5.363.699 y n° 5.814.738 divulgan medidores de flujo de fluido y dispositivos de dispersión y mezclado de fluido que se caracterizan por un elemento de desplazamiento de flujo de fluido estático único que está montado de manera simétrica en un conducto y que es eficaz para linealizar el flujo de fluido a través del conducto en una zona definida entre el elemento de desplazamiento y la superficie interior del conducto y aplanar el perfil de velocidad del flujo de fluido en el conducto tanto aguas arriba como aguas abajo del elemento de desplazamiento. El aparato garantiza una medición fiable de las condiciones de flujo de fluido dentro del conducto y también establece una combinación y dispersión homogéneas de diversos fluidos y/o fluidos que contienen material particulado.

Los medidores de flujo de fluido y los mezcladores únicos se fabrican y venden con la marca registrada "V-CONE" por McCrometer, Inc. de Hemet, California, que es el titular de las patentes anteriores y el cesionario de la presente invención.

El elemento de desplazamiento de flujo de fluido en los dispositivos V-CONE está constituido por dos troncos, habitualmente de cono, unidos por sus extremos más grandes y montados de manera coaxial en una sección de conducto individualizada. Los troncos están montados de manera sustancialmente normal al eje de la sección y a la dirección de flujo de fluido y con sus periferias separadas de manera simétrica hacia dentro desde la superficie interior de la sección de conducto. Dependiendo de las dimensiones del elemento de desplazamiento en relación con el diámetro interno del conducto, el elemento de desplazamiento es eficaz para linealizar el flujo de fluido en una gama de caudales a través de la sección.

En algunas formas de realización, el elemento de desplazamiento se realiza uniendo dos troncos entre sí por sus extremos más grandes, habitualmente mediante soldadura. El tronco orientado en el sentido aguas arriba se une habitualmente, por ejemplo, mediante soldadura, por su extremo aguas arriba y más pequeño a una tubería o tubo que se extiende a través del elemento de desplazamiento hasta su cara aguas abajo y a través del cual se toma una lectura de presión o a través del cual se introduce un fluido secundario para su mezclado con un fluido primario que fluye a través del conducto. La tubería o tubo está acodado hacia fuera y se extiende a través de la pared de la sección de conducto aguas arriba del elemento de desplazamiento. La tubería o tubo se une, por ejemplo, se suelda, a la pared de la sección de conducto y sirve convenientemente como medio para montar el elemento de desplazamiento de manera coaxial dentro de la sección.

En las formas de realización descritas anteriormente, se requiere un flujómetro separado y sus dispositivos sensores de flujo asociados para cada uno de los diversos tamaños de flujómetros necesarios para linealizar y medir los flujos de fluido en las respectivas gamas de caudales.

La patente 5.814.738 da a conocer una forma de realización del dispositivo V-CONE en la que elemento de desplazamiento de flujo de fluido está montado de manera que puede retirarse y reemplazarse en el extremo aguas abajo de la sección de conducto de modo que un elemento de desplazamiento dado puede retirarse y reemplazarse por uno o más elementos de desplazamiento diferentes con el fin de adaptarse a diferentes fluidos y diferentes gamas de flujo de fluido a través de la sección de conducto. De esta manera, puede utilizarse una única sección de conducto, es decir, un único cuerpo de medidor, con una variedad de elementos de desplazamiento para adaptarse a diversos líquidos y gases y a una amplia gama de flujos a través del cuerpo de medidor.

Esta última forma de realización del dispositivo también proporciona tomas de medición de flujo a través de la pared de la sección de conducto o cuerpo de medidor de modo que no se requieren tomas de medición u otros orificios o pasos en el elemento de desplazamiento. Sin embargo, se ha descubierto desde entonces que para algunos fluidos, especialmente gases de alta velocidad, la medición de la presión en el lado aguas abajo del elemento de desplazamiento mediante una toma en la pared del conducto no es tan precisa como las mediciones aguas abajo obtenidas con las formas de realización anteriores del dispositivo V-CONE.

El documento EP 1 355 132 da a conocer un flujómetro que presenta un elemento de desplazamiento con superficies cónicas opuestas, que está colocado en el flujo dentro de una tubería o conducto.

Sumario de la invención

El objetivo de la invención es mejorar los dispositivos dados a conocer en las patentes indicadas anteriormente y las formas de realización comerciales de los medidores y dispositivos de mezclado y dispersión de fluido V-CONE.

El objeto de la invención es un aparato de flujo de fluido según se define en la reivindicación 1.

Los objetos y ventajas de la invención resultarán evidentes para los expertos en la materia a partir de la siguiente descripción detallada, considerada junto con los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una sección transversal longitudinal de una primera forma de realización de la invención;

la figura 2 es una vista en sección transversal ampliada del medidor de flujo de fluido que comprende la forma de realización de la figura 1;

la figura 3 es una vista en perspectiva del montaje de elemento de desplazamiento para la forma de realización de la figura 1;

las figuras 4 y 5 son vistas en sección transversal de componentes del montaje de elemento de desplazamiento para la forma de realización de la figura 1;

la figura 6 es una vista en sección longitudinal de una segunda forma de realización de la invención;

la figura 7 es una vista en sección de la parte de la figura 6 rodeada por el círculo "B" y que ilustra el montaje de elemento de desplazamiento para la forma de realización de la figura 6; y

las figuras 8, 9 y 1 son vistas en sección transversal de tres elementos de desplazamiento intercambiables para su utilización en el mismo conducto, o conductos de igual diámetro interno, y presentando cada uno con respecto al conducto diferentes relaciones beta.

Descripción detallada de formas de realización preferidas

A continuación se proporciona una descripción detallada de formas de realización preferidas de la invención actualmente contempladas por los inventores como el mejor modo de llevar a cabo la invención. A medida que avance la descripción resultarán evidentes para los expertos en la materia modificaciones y cambios en las mismas.

Haciendo referencia a la figura 1, un medidor de flujo de fluido de la invención, indicado generalmente en 1, está adaptado para instalarse en una tubería u otro conducto de flujo de fluido que se representa como constituido por secciones de tubería 12 que presentan bridas 14 empernadas en sus extremos. El flujómetro 1 está constituido por un cuerpo de medidor o sección de conducto 2 y un dispositivo de desplazamiento de flujo de fluido 4 montado de manera coaxial dentro del cuerpo. El cuerpo de medidor 2 comprende, en esencia, una sección de tubería o conducto adaptada para empernarse o fijarse de otro modo entre dos secciones de tubería, por ejemplo, entre las bridas 14 de las secciones de tubería 12 ilustradas. El cuerpo de medidor ilustrado, a modo de ejemplo, presenta un diseño denominado de tipo oblea y está simplemente sujeto entre las bridas 14 y centrado o alineado axialmente con las secciones de tubería 12 por medio de pernos 16 separados circunferencialmente (sólo se muestra uno) que se extienden entre y conectan las bridas. Sin embargo, la sección de conducto 2 puede ser de cualquier configuración de tubería adecuada, tal como una sección embridada o sección de extremo soldado, etc.

La sección 2 presenta un calibre interno u orificio pasante 22 que, en uso, comprende una parte de, y constituye una continuación del trayecto de flujo de fluido a través de la tubería 12. Tal como se indica mediante la flecha, el sentido de flujo de fluido es de izquierda a derecha según se observa en los dibujos. La tubería 12 y la sección de conducto 2 son habitualmente cilindricas y el calibre 22 presenta habitualmente, aunque no siempre, la misma... [Seguir leyendo]

1. Aparato de flujo de fluido (1), que comprende un conducto que Incluye una sección de conducto retirable y reemplazable (2) que presenta una pared periférica con una superficie Interior para transportar fluido a través de la misma en un sentido dado, presentando dicha sección de conducto con respecto al sentido de flujo de fluido un extremo aguas arriba y un extremo aguas abajo, incluyendo dicho aparato:

un elemento de desplazamiento de flujo de fluido (42) en la sección de conducto (2) que presenta con respecto al sentido de flujo de fluido un extremo aguas arriba y un extremo aguas abajo, siendo dicho elemento de desplazamiento (42) de menor tamaño que la sección de conducto (2) y presentando entre sus extremos unos medios de pared inclinada (48, 5) que forman una periferia en dicho elemento para desviar el fluido para que fluya a través de una zona definida entre la periferia de dicho elemento de desplazamiento (42) y la superficie interior de la sección de conducto (2),

un tubo (54, 56) que se extiende a través de la pared de dicha sección de conducto,

presentando dicho elemento de desplazamiento (42) un paso sustancialmente axial a través del mismo que se acopla con dicha espiga de guiado (56) de manera que se establece una comunicación de fluido entre el exterior de la sección de conducto (2) y una ubicación en o adyacente al eje de dicha sección de conducto en o adyacente al extremo aguas abajo de dicho elemento de desplazamiento (42),

unos medios de cooperación para montar de manera retirable y reemplazable dicho elemento de desplazamiento (42) en la sección de conducto (2) mediante los cuales dicho elemento de desplazamiento (42) puede retirarse y reemplazarse por un elemento de desplazamiento (42) diferente para adaptarse a una gama diferente de flujos a través de la sección de conducto (2);

estando dicho aparato caracterizado por que presenta una espiga de guiado (56) fijada a dicho tubo (54) y que se extiende axialmente desde la sección de conducto (2) en el sentido aguas abajo,

estando dichos medios de cooperación ubicados entre dicha espiga de guiado (56) y dicho elemento de

desplazamiento (42).

2. Aparato de flujo de fluido (1) según la reivindicación 1, en el que dichos medios de cooperación comprenden unas roscas de tornillo acopladas (62, 66) sobre dicha espiga de guiado (56) y dicho elemento de desplazamiento (42).

3. Aparato de flujo de fluido (1) según la reivindicación 1, en el que dichos medios de cooperación comprenden dicha espiga de guiado (56) que se extiende a través del paso axial (64) en dicho elemento de desplazamiento (42) desde su extremo aguas arriba hasta situarse adyacente a su extremo aguas abajo, presentando dicha espiga de guiado (56) un extremo aguas abajo partido y una rosca de tornillo (6) sobre dicho extremo, y un tapón roscado achaflanado (68) enroscado en dicha rosca de tornillo (6) y que puede enroscarse en la misma para expandir el extremo partido de dicha espiga de guiado (56) acoplándolo de manera bloqueada con el elemento de desplazamiento (42).

4. Aparato de flujo de fluido (1) según la reivindicación 3, en el que dichos medios de cooperación comprenden además unas roscas de tornillo acopladas (62, 66) en el interior del extremo aguas arriba del elemento de desplazamiento (42) y sobre la parte contigua de la espiga de guiado (56).

5. Aparato de flujo de fluido (1) según la reivindicación 1, comprendiendo dicho tubo una primera toma de medición (26) en el exterior de dicha sección de conducto (2) y una segunda toma de medición (24) que se extiende a través de la pared de la sección de conducto aguas arriba de dicho elemento de desplazamiento (42), alojando dichas tomas la medición de flujo de fluido en el interior del conducto en unas áreas aguas arriba y aguas abajo de dicho elemento de desplazamiento.

6. Aparato de flujo de fluido según la reivindicación 5, que incluye unos medios sensores de flujo (27) asociados con dicha sección de conducto (2) y dichas tomas (24, 26) y que constituyen junto con las mismas un cuerpo de medidor, siendo dicho elemento de desplazamiento (42) reemplazable por un elemento de desplazamiento (42) diferente y pudiendo medirse diferentes fluidos y diferentes gamas de fluidos utilizando un único cuerpo de medidor.

7. Aparato de flujo de fluido (1) según la reivindicación 5, comunicándose la segunda de dichas tomas (24) con un área en el conducto aguas arriba del elemento de desplazamiento (42), en la que el perfil de velocidad de flujo de fluido es relativamente plano, y comunicándose unos medios de medición de flujo (27) externos a dicho conducto con el interior de dicho conducto a través de dichas tomas de medición (24, 26).

8. Aparato de flujo de fluido (1) según la reivindicación 3, en el que las roscas de tornillo (62, 66) y (6, 7) respectivamente entre dicho tapón achaflanado (68) y dicha espiga de guiado (56) y entre dicho elemento de

desplazamiento (42) y dicha espiga de guiado (56) presentan sentidos opuestos.

9. Aparato de flujo de fluido (1) según la reivindicación 1, en el que dichos medios de cooperación comprenden una ranura (84) y un dispositivo de conexión/desconexión rápida de espiga (8) acoplados.