Método para obtener información acerca de un fluido en una tubería, elemento para ser colocado en una tubería, y método para la formación de dicho elemento.

Un elemento para ser colocado en una tubería (12) que comprende un disco (10) que tiene una superficie exterior(16) y un orificio adaptado para permitir que el fluido que fluye en la tubería (12) pase a través del disco (10);

unprimer puerto (20) que se extiende en el disco (10) desde la superficie exterior configurada para contener un primertransductor acústico (22); un segundo puerto (26) que se extiende dentro del disco (10) desde la superficie exterior(16) configurado para contener una caja de empalme (28); y al menos un tercer puerto (30) que se extiende dentrodel disco (10) desde la superficie exterior (16) configurado para contener un segundo transductor acústico (32), endonde la caja de empalme (28) está en comunicación eléctrica con el primer transductor (22) y el segundotransductor (32); y medios para unir el disco (10) a la tubería (12); caracterizado porque el disco (10) tiene un canal (42) adaptado para que los cables (44) del primer transductor (22) y el segundo transductor (32) se extiendan hastala caja de empalme (28).

Método para obtener información acerca de un fluido en una tubería, elemento para ser colocado en una tubería, y método para la formación de dicho elemento.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un disco que se conecta a una tubería a través del cual puede fluir el fluido dentro de la tubería y el cual tiene un transductor acústico para introducir señales ultrasónicas dentro de la tubería. En forma más especifica, la presente invención se refiere a un disco que se conecta a una tubería que mantiene una fuerza constante contra el transductor para acoplar mejor el transductor al disco.

Antecedentes de la invención Los transductores acústicos se usan comúnmente para diferentes tipos de mediciones de fluidos y tuberías. Los transductores acústicos se montan a la tubería ya sea colocándolos sobre la superficie de la tubería, o dentro de agujeros que son taladrados en la tubería para permitir que el transductor se acople directamente mejor con el interior de la tubería. De suma importancia en la colocación del transductor acústico en la tubería, ya sea sobre la superficie o dentro de un agujero taladrado en la tubería, es la alineación del transductor. Ya sea que el transductor acústico utilice una trayectoria de rebote con respecto a la señal que produce para recibir la señal de regreso y analizar los datos obtenidos con la señal, o que el transductor acústico transmita una señal ultrasónica a través de la tubería hasta un transductor acústico opuesto que recibe la señal, la alineación del transductor acústico o de los transductores acústicos es critica para que las señales ultrasónicas sean apropiadamente recibidas. Por lo tanto, la colocación y la alineación de los transductores acústicos puede ser una etapa tediosa que consume tiempo, que se debe realizar en forma cuidadosa, y es susceptible de error. Un ejemplo de un dispositivo que tiene sensores, que esta disponible a través de Controlotron, se coloca sobre la tubería.

La patente de los Estados Unidos No. 6.330.831 describe un sensor de coeficiente de reflexión diferencial de corriente limpia.

La patente de los Estados Unidos No. 6.016.023 describe un transductor ultrasónico tubular.

La patente de los Estados Unidos No. 4.141.246 describe un dispositivo de detección primario para medir los cambios de nivel de energía, o las variaciones, en un medio capaz de transmitir energía.

La patente de los Estados Unidos No. 3.204.458 describe un medidor de caudal ultrasónico.

La presente invención proporciona una técnica relativamente simple para introducir transductores acústicos, así como otros tipos de transductores, dentro de una tubería, en donde la alineación y la colocación han sido preestablecidas y son precisas. La presente invención permite además la remoción o reparación directa de los transductores.

Resumen de la invención La presencia invención se refiere a un disco para ser colocado en una tubería. El disco tiene una superficie exterior y un orificio adaptado para permitir que el fluido que fluye dentro de la tubería pase a través de la carcasa. La carcasa tiene un primer puerto que se extiende dentro de la carcasa desde la superficie exterior para contener un primer transductor acústico. El disco tiene un segundo puerto que se extiende dentro del disco desde la superficie exterior configurado para contener una caja de empalme. El disco tiene al menos un tercer puerto que se extiende dentro del disco desde la superficie exterior configurado para contener un segundo transductor acústico, en donde la caja de empalme está en comunicación eléctrica con el primer transductor y el segundo transductor. El disco tiene medios para unir la carcasa a la tubería. El disco se caracteriza porque tiene un canal adaptado para que los cables del primer transductor y del segundo transductor se extiendan hasta la caja de empalme.

La presente invención se refiere además a un método para obtener información acerca del fluido dentro de una tubería. El método comprende las etapas de colocar un elemento como se describió anteriormente con la brida de una tubería. Hay la etapa de hacer fluir fluido a través de un orificio del elemento a medida que el fluido fluye a través de la tubería. Hay la etapa de transmitir señales ultrasónicas desde el primer transductor acústico dentro del fluido en la tubería. Hay la etapa de enviar señales eléctricas entre el primer transductor y la caja de empalme. El método se caracteriza porque las señales eléctricas se envían a través de cables que se extienden a lo largo del canal. La presente invención se refiere además a un método de acuerdo con la reivindicación 19.

Breve descripción de los dibujos En los dibujos anexos, se ilustran la forma de realización preferida de la invención y los métodos preferidos para poner en práctica la invención, en los cuales:

La figura 1 es una vista en ensamble de un disco de la presente invención.

La figura 2 es una vista en perspectiva de una ventana.

La figura 3 es una vista detallada de la parte inferior del primer puerto en contacto con el orificio en el cual se atornilla la ventana.

La figura 4 es una vista detallada del canal en relación con un tornillo para contener el primer transductor acústico en el disco.

La figura 5 es una vista detallada de la caja de empalme.

La figura 6 es una vista detallada del cuarto puerto con un sensor de temperatura.

La figura 7 es una vista en sección ensamblada del medio que sirve de resorte.

La figura 8 es una vista de despiece del medio que sirve de resorte.

La figura 9 es una vista en sección del primer puerto con la ventana en posición.

La figura 10 es una vista en sección del canal en la carcasa.

La figura 11 es una vista en sección del segundo puerto.

La figura 12 es una vista en sección del cuarto puerto.

La figura 13 es una vista en sección del primer puerto.

La figura 14 es una vista lateral del disco con bridas de una tubería.

Descripción detallada

Con referencia ahora a los dibujos en donde números de referencia similares se refieren a partes similares o idénticas en las diferentes vistas, y más específicamente a las figuras 1 y 14 de las mismas, se muestra un disco 10 para ser colocado en una tubería 12 . El disco 10 comprende una carcasa 14 que tiene una superficie exterior 16 y un orificio 18 adaptado para permitir que el fluido que fluye dentro de la tubería 12 pase a través de la carcasa 14. La carcasa 14 tiene al menos un primer puerto 20 que se extiende dentro de la carcasa 14 desde la superficie exterior 16 para albergar un primer transductor acústico. El disco 10 comprende medios para fijar la carcasa 14 a la tubería 12.

Preferiblemente, la carcasa 14 incluye al menos un segundo puerto 26 que se extiende dentro de la carcasa 14 desde la superficie exterior 16 para contener una caja de empalme 28 que está en comunicación eléctrica con el primer transductor 22. La carcasa 14 preferiblemente incluye un tercer puerto 30 que se extiende dentro de la carcasa 14 desde la superficie exterior 16 para contener un segundo transductor acústico que está en comunicación eléctrica con la caja de empalme 28. Preferiblemente, la carcasa 14 incluye un cuarto puerto 34 que se extiende dentro de la carcasa 14 desde la superficie exterior 16 para contener un sensor de temperatura 36 en comunicación eléctrica con la caja de empalme 28. El primer, segundo, tercer y cuarto puertos 20, 26, 30, 34 preferiblemente se extienden en forma radial hacia adentro hacia el centro 38 de la carcasa 14.

Preferiblemente, la carcasa 14 incluye una ventana 40 dispuesta entre cada uno del primer y tercer puertos 20, 30 y el orificio 18. L carcasa 14 preferiblemente tiene un canal 42 adaptado para los cables 44 del primer transductor 22, el segundo transductor 32 y el sensor de temperatura 36 para extenderse hasta la caja de empalme 28, como se muestra en las figuras 4, 6 y 10. Preferiblemente, el primer puerto 20 y el tercer puerto 30 están alineados para que las señales ultrasónicas desde el primer transistor se comuniquen con el segundo transductor 32 después de que las señales ultrasónicas pasan a través del orificio 18. El radio del orificio 18 preferiblemente es esencialmente igual al radio interior de la tubería 12 por lo que esencialmente no hay alteración del fluido que fluye a través de la tubería 12.

Preferiblemente, el disco 10 incluye medios de desviación 46 para presionar contra el primer y segundo transductores acústicos para acoplar el primer y segundo transductores acústicos a la ventana respectiva 40 cuando el primer y segundo transductores acústicos se fijan a... [Seguir leyendo]

1. Un elemento para ser colocado en una tubería (12) que comprende un disco (10) que tiene una superficie exterior

(16) y un orificio adaptado para permitir que el fluido que fluye en la tubería (12) pase a través del disco (10) ; un primer puerto (20) que se extiende en el disco (10) desde la superficie exterior configurada para contener un primer transductor acústico (22) ; un segundo puerto (26) que se extiende dentro del disco (10) desde la superficie exterior

(16) configurado para contener una caja de empalme (28) ; y al menos un tercer puerto (30) que se extiende dentro del disco (10) desde la superficie exterior (16) configurado para contener un segundo transductor acústico (32) , en donde la caja de empalme (28) está en comunicación eléctrica con el primer transductor (22) y el segundo transductor (32) ; y medios para unir el disco (10) a la tubería (12) ; caracterizado porque el disco (10) tiene un canal

(42) adaptado para que los cables (44) del primer transductor (22) y el segundo transductor (32) se extiendan hasta la caja de empalme (28) .

2. Un elemento como se describe en la Reivindicación 1, en donde el disco (10) incluye un cuarto puerto (34) que se extiende dentro del disco desde la superficie exterior (16) para contener un sensor de temperatura (36) en comunicación eléctrica con la caja de empalme (28) .

3. Un elemento como se describe en la Reivindicación 2, en donde el primer, segundo, tercer y cuarto puertos (20, 26, 30, 34) se extienden radialmente hacia dentro hacia el centro del disco (10) .

4. Un elemento como se describe en la Reivindicación 3, en donde el disco (10) incluye una ventana (40) dispuesta entre cada uno del primer, tercer y cuarto puertos (20, 30, 34) y el orificio.

5. Un elemento como se describe en la Reivindicación 4, en donde el canal (42) está adaptado adicionalmente para que los cables (44) del sensor de temperatura (36) se extiendan hasta la caja de empalme (28) .

6. Un elemento como se describe en la Reivindicación 5, en donde el primer puerto (20) y el tercer puerto (30) están alineados para que las señales ultrasónicas del primer transductor (22) se comuniquen con el segundo transductor

(32) después de que las señales ultrasónicas pasen a través del orificio.

7. Un elemento como se describe en la Reivindicación 6, en donde el radio del orificio es igual al radio interno de la tubería (12) por lo que no hay alteración del fluido que fluye a través de la tubería (12) .

8. Un elemento como se describe en la Reivindicación 7, que incluye un medio de desviación (46) para presionar contra el primer y segundo transductores acústicos (22, 32) para acoplar el primer y segundo transductores acústicos (22, 32) a la ventana respectiva (40) cuando el primer y segundo transductores acústicos (22, 32) son fijados al disco (10) .

9. Un elemento como se describe en la Reivindicación 8, en donde el medio de fijación incluye una serie de agujeros

(48) dispersos en el disco (10) y pernos (50) que se ajustan a través de los agujeros (48) y se adaptan para enroscarse dentro de los agujeros (48) en la brida de la tubería (12) .

10. Un elemento como se describe en la Reivindicación 9, en donde el disco (10) tiene ojetes y tapones (52) que se extienden dentro del disco (10) ubicado alrededor del primer y tercer puertos (20, 30) en los cuales están montados los ojetes al disco (10) para levantar el disco (10) .

11. Un elemento como se describe en la Reivindicación 10, en donde el primer y segundo transductores acústicos (22, 32) incluyen un cristal (54) depositado en el primer y tercer puertos (20, 30) , respectivamente, cuando el primer y segundo transductores acústicos (22, 32) son fijados al disco (10) , y en donde el medio de desviación (46) incluye un primer medio que sirve de resorte (56) y un segundo medio que sirve de resorte (58) dispuestos en el primer puerto (20) y el tercer puerto (30) , respectivamente, y adaptados para presionar contra el cristal respectivo (54) para acoplar el cristal respectivo (54) contra la ventana (40) del puerto respectivo.

12. Un elemento como se describe en la Reivindicación 11, en donde la ventana (40) tiene una parte superior (60) y una parte inferior (62) que son lisas y están pulidas hasta al menos 16 micropulgadas RMS.

13. Un elemento como se describe en la Reivindicación 12, en donde cada medio que sirve de resorte incluye una guía (64) que hace contacto con la parte superior del cristal respectivo (54) , una pluralidad de arandelas dispuestas en la guía (64) , un separador dispuesto en las arandelas y un tornillo superior (60) dispuesto sobre el separador y que se enrosca en la carcasa (14) y contiene el medio que sirve de resorte respectivo en su puerto respectivo.

14. Un método para obtener información acerca del fluido en una tubería (12) que comprende los pasos de:

colocar un elemento (10) de acuerdo con la reivindicación 1 con una brida de una tubería (12) ; hacer fluir fluido a través de un orificio del elemento (10) a medida que el fluido fluye a través de la tubería (12) ; transmitir señales ultrasónicas desde el primer transductor acústico (22) dentro del fluido en la tubería (12) ; y enviar señales eléctricas entre el primer transductor (22) y la caja de empalme (28) ; estando el método caracterizado porque las señales eléctricas son enviadas a través de cables (44) que se

extienden a lo largo del canal (42) .

15. Un método como se describe en la Reivindicación 14, en donde la etapa de transmisión incluye el paso de transmitir las señales ultrasónicas desde el primer transductor (22) a través de una ventana (40) dentro del fluido en la tubería (12) que tiene una superficie pulida de al menos 16 micropulgadas RMS.

16. Un método como se describe en la Reivindicación 15, en donde la etapa de transmisión incluye el paso de mantener continuamente una fuerza contra un cristal (54) en el primer puerto (20) del primer transductor acústico

(22) para forzar el cristal (54) contra la ventana (40) mientras el cristal (54) produce las señales ultrasónicas.

17. Un método como se describe en la Reivindicación 16, en donde la etapa de mantenimiento incluye el paso de enroscar un tornillo superior (60) al primer puerto (20) del disco (10) que comprime las arandelas en el primer puerto (20) que a su vez presiona contra una guía (64) en el primer puerto (20) que hace contacto con la parte superior del cristal (54) , con un cable del cristal (54) que se extiende a través de la guía (64) , las arandelas y la parte superior del tornillo (60) .

18. Un método como se describe en la Reivindicación 17, que incluye la etapa de recibir las señales ultrasónicas en un segundo transductor (32) dispuesto en un segundo puerto (26) del disco (10) .

19. Un método para formar un disco (10) que comprende las etapas de:

taladrar un primer puerto (20) radialmente en un lado de la carcasa (14) para contener un primer transductor acústico (22) ; formar un segundo puerto (26) en un segundo lado da la carcasa (14) para contener una caja de empalme (28) ; taladrar un tercer puerto (30) radialmente en un tercer lado de la carcasa (14) para contener un segundo transductor

acústico (32) ; taladrar un orificio en el centro (38) de la carcasa (14) a través del cual puede pasar fluido desde una tubería (12) ; taladrar una serie de agujeros (48) axialmente a través de la carcasa (14) alrededor del orificio de la carcasa (14) ; y formar un canal (42) en una superficie exterior (16) de la carcasa (14) que se extiende entre el primer puerto (20) y el

segundo puerto (26) y que se extiende entre el tercer puerto (30) y el segundo puerto (26) , de tal manera que el cableado desde el primer puerto (20) y desde el tercer puerto (30) puedan extenderse a lo largo del canal (42) hasta el segundo puerto (26) .