ES2287149T3 - Compuertas de control. - Google Patents
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Abstract
Una compuerta (10) de control adaptada para ser instalada de un lado a otro de un canal (12) para líquidos, dicha compuerta (10) de control tiene un miembro (22) de barrera, en donde dicho miembro (22) de barrera está pivotantemente montado en o cerca de la base (20) de dicho canal (12) de flujo y dicha compuerta de control tiene además dos miembros laterales (26, 28) que tienen secciones circulares arqueadas (30) unidas a dicho miembro (22) de barrera y un medio de impulsión que coopera con al menos uno de dichos miembros laterales (26, 28) para permitir la elevación y el descenso de dicho miembro (22) de barrera para regular el flujo de líquido a través de dicha compuerta (10) de control, que se caracteriza porque dicho medio de impulsión comprende para al menos uno de dichos miembros laterales, una bobina (54) y dos cables (56, 58), en donde un primer cable (56) de dichos dos cables es guiado a lo largo del borde periférico de la respectiva sección circular arqueada (30) y se fija en unextremo del miembro (22) de barrera y en el otro extremo (60) a dicha bobina (54), después de pasar alrededor de la bobina, y en donde un segundo cable (58) de dichos dos cables es guiado a lo largo del borde periférico de la sección circular arqueada (30) y se fija en un extremo opuesto de dicho miembro (22) de barrera y en el otro extremo (62) a la bobina (54), después de pasar alrededor de la bobina, mediante lo cual la rotación de dicha o dichas bobinas (54) por su eje provocará la elevación del miembro (22) de barrera mediante el desenrollado de la bobina del primer cable (56) mientras que el segundo cable (58) se enrolla sobre la bobina, o viceversa, dicha o dichas bobinas (54) se sitúan muy cerca de dicha respectiva sección circular arqueada (30) con los dos cables (56, 58) manteniéndose siempre bajo tensión para asegurar que los cables (56, 58) no se levanten sino que se mantengan siempre en contacto periférico con dicha respectiva sección circular arqueada (30)
Description
Compuertas de control.
Esta invención se refiere a compuertas de
control para controlar el flujo y el nivel de líquidos y a
mecanismos de elevación para tales compuertas.
Las compuertas de control habitualmente son para
regular el flujo y el nivel del agua en canales de agua
especialmente para irrigación. Típicamente las compuertas de
control son de tipo de deslizamiento vertical, por ejemplo como en
la patente US 4.267.709; de tipo de control radial, como por ejemplo
en la patente US 5.516.230; o de tipo oscilante, como por ejemplo
en la patente US 4.073.147. Dichas compuertas han resultado
populares pero requieren grandes motores o dispositivos de
accionamiento complejos para levantar las compuertas en contra del
peso del agua, del flujo del agua o del peso de la compuerta.
El documento NL 1.010.851 presenta una compuerta
de control adaptada para ser instalada a través de un canal para
líquidos. La compuerta de control tiene un grupo de barreras que
está pivotantemente montado adyacente a la base del canal y tiene
dos miembros laterales con secciones circulares arqueadas. La
compuerta comprende medios de impulsión que cooperan con los
miembros laterales en forma de cremallera mediante los cuales unos
piñones engranan con estas cremalleras sobre la periferia exterior
de las planchas laterales.
El documento
DE-B-1.050.934 presenta una
compuerta de control adicional que podría instalarse a través de un
canal para líquidos, dicha compuerta de control tiene un miembro de
barrera que está pivotantemente montado a distancia de la base de
dicho canal de flujo. El miembro de barrera tiene una parte de
barrera arqueada y un medio de impulsión que coopera con dicha
parte de barrera para permitir la elevación y el descenso de dicho
miembro de barrera para regular el flujo de líquido a través de
dicha compuerta de control. Los medios de impulsión incluyen una
bobina de enrollado que coopera con un cable a lo largo o en
paralelo con la parte de barrera arqueada; dicho cable se conecta
pegado a un extremo inferior de dicha parte de barrera arqueada,
mediante lo cual el enrollado o desenrollado en dicha bobina de
dicho cable provocará el movimiento de dicha compuerta de
control.
El documento
DE-B-1.102.857 presenta un ejemplo
adicional de una compuerta.
El resumen de patente de Japón, vol. 009, núm.
231, relacionado con el documento
JP-60-088711 presenta una
disposición para accionar una compuerta de control por medio de un
cable y poleas.
El documento
US-A-1.544.996 presenta una central
de llenado y parada de remolinos diseñada para evitar los daños
provocados por el remolino detrás de construcciones tales como una
presa, en el agua.
El resumen de patente de Japón, vol. 1998, núm.
12, relacionado con el documento
JP-10-183585 presenta una
disposición de compuerta de control que comprende miembros de
estructura.
El documento
DE-A-2.935.015 presenta una
disposición de compuerta de control que comprende sensores y
procesadores para determinar el caudal.
La presente invención se refiere a una compuerta
de control como la definida en la reivindicación 1. El uso de una
bobina y de cables dispuestos como se define en la reivindicación 1,
con la bobina situada muy cerca de la sección circular arqueada y
con el cable bajo tensión, por ejemplo asegura que los cables no se
levanten de su posición de contacto periférico con la sección
arqueada y maximiza la ventaja mecánica obtenida de este
posicionamiento.
Realizaciones preferidas de la invención se
definen en las reivindicaciones subordinadas.
Así, el objeto primario de la presente invención
es suministrar una compuerta de control que reduzca las necesidades
de par del motor para elevar la compuerta de control.
Un aspecto adicional de la invención es
suministrar un medio para medir el caudal a través de la
compuerta.
Un aspecto adicional de la invención es
suministrar una compuerta de control con un mecanismo de elevación
asociado que pueda ensamblarse como una unidad autocontenida que
pueda adaptarse a las estructuras reguladoras existentes.
Un aspecto adicional de la invención es
suministrar un mecanismo de elevación para compuertas de control que
pueda integrarse en la construcción de compuertas de control o
adaptarse a las compuertas de control existentes.
Con estos objetos a la vista la presente
invención suministra una compuerta de control adaptada para ser
instalada de un lado a otro de un canal para líquidos, dicha
compuerta de control tiene un miembro de barrera que está
pivotantemente montado en o cerca de la base de dicho canal de flujo
y dos miembros laterales unidos a dicho miembro de barrera, un
medio de impulsión que coopera con al menos un miembro lateral para
permitir la elevación y el descenso de dicho miembro de barrera
para regular el flujo de líquido a través de dicha compuerta de
control.
Dichos miembros laterales tienen una sección
circular arqueada que coopera con dicho medio de impulsión. Dicho
medio de impulsión incluye una bobina de enrollado que coopera con
dos cables a lo largo de o paralelos a dicha sección circular
arqueada que están siempre bajo tensión, mediante lo cual el
enrollado o desenrollado de dichos cables provocará el movimiento
de dicha compuerta de control. En una realización preferida los
mencionados dos miembros laterales encajan herméticamente con una
estructura de soporte dentro de dicho canal de flujo. En una
realización adicional dicha sección circular arqueada puede incluir
una pestaña que se proyecta dentro del flujo de líquido para
alterar las características del flujo a través de dicha compuerta de
control.
Dichos dos cables son un par de cables opuestos
fijados a dicho o dichos miembros de impulsión en la forma de un
miembro de bobina en el cual dichos cables se enrollan o se
desenrollan desde dicho miembro de bobina. En una realización
práctica dicho miembro de bobina también puede moverse axialmente
durante la rotación para permitir que los cables se enrollen y se
desenrollen directamente en y desde dicho miembro de bobina en una
posición substancialmente constante sobre dicho miembro de
bobina.
En otro aspecto adicional de la invención la
compuerta de control está provista de un dispositivo de
estabilización del flujo para la regulación del flujo del líquido a
lo largo del canal, dicho dispositivo de estabilización del flujo
incluye una plancha de dirección de flujo pivotantemente unida a
dicha compuerta de control, dicha plancha de dirección de flujo
está adaptada para permitir que el líquido que pasa a través de
dicha compuerta de control salga de dicha compuerta de control
substancialmente paralelo al suelo de dicho canal.
Preferiblemente dicha plancha de dirección de
flujo está pivotantemente unida a una plancha pivotable sobre la
cual fluye dicho líquido y dicha plancha de dirección de flujo
conserva una disposición substancialmente paralela con respecto al
suelo de dicho canal. En una realización preferida dicha plancha de
dirección de flujo forma un lado de un paralelogramo estando el
lado opuesto fijado en una posición paralela al suelo de dicho
canal.
En otro aspecto adicional de la invención la
compuerta de control está provista de medios para medir el caudal
del líquido a través de la compuerta en el canal, el procedimiento
usado incluye los pasos de medir la presión del líquido en una
primera posición corriente arriba de dicha compuerta, medir la
presión del líquido en una segunda posición corriente abajo de
dicha compuerta, medir la posición de apertura de dicha compuerta y
calcular dicho caudal usando un algoritmo basado en dichas
mediciones. Se prefiere que las mediciones tengan lugar al lado de
la compuerta. Preferiblemente dicho algoritmo se determina usando un
procedimiento de identificación de sistemas.
En otro aspecto adicional de la invención la
compuerta está provista de un dispositivo para medir el caudal de
un líquido a través de la compuerta, dicho dispositivo tiene un
primer sensor de presión para medir la presión del líquido en una
primera posición corriente arriba de dicha compuerta, un segundo
sensor de presión para medir la presión del líquido en una segunda
posición corriente abajo de dicha compuerta, un sensor de apertura
para medir la posición de apertura de dicha compuerta y medios de
computación para calcular dicho caudal usando un algoritmo basado
en dichas mediciones.
En una realización adicional preferida la
compuerta de control está adaptada para ser instalada de un lado a
otro de un canal para líquidos, dicha compuerta de control tiene un
primer miembro de estructura adaptado para ser fijado en dicho
canal, un segundo miembro de estructura que coopera de forma
deslizante con dicho primer miembro de estructura, dicho segundo
miembro de estructura incluye una compuerta para controlar el flujo
de líquido a su través, y un medio de sellado sobre dicho segundo
miembro de estructura para proporcionar un sellado entre dicha
compuerta y dicho segundo miembro de estructura.
Preferiblemente dicho medio de sellado es una
junta continua situada sobre o dentro de dicho segundo miembro de
estructura. Se prefiere que dicha junta continua incluya una
pluralidad de nervaduras paralelas que se apoyen sobre dicha
compuerta para suministrar un efecto de sellado positivo.
En otro aspecto adicional de la invención la
compuerta está provista de medios para medir el caudal de un
líquido a través de la compuerta en el canal, el procedimiento usado
incluye los pasos de suministrar al menos un sensor en o al lado de
dicha compuerta, medir la salida de dicho o dichos sensores y
calcular dicho caudal a través de dicha compuerta usando un
algoritmo basado en dichas mediciones. Preferiblemente dicho
algoritmo se determina usando un procedimiento de identificación de
sistemas. Preferiblemente dichas mediciones pueden efectuarse
usando sensores de presión, inducción magnética, sonar u otros tipos
adecuados de sensores y/o una combinación de sensores diferentes.
Preferiblemente también se mide la posición de apertura de dicha
compuerta y esta medición se incluye también en la determinación de
dicho algoritmo.
Para que la invención pueda ser entendida más
fácilmente y llevarla a efectos prácticos, ahora se hará referencia
a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
compuerta de control que no cae dentro del ámbito de la invención,
ya que la compuerta mostrada en la figura 1 tiene un tipo de medios
de impulsión diferente de los medios de impulsión reivindicados.
La figura 2 es una vista en planta de los medios
de impulsión de la compuerta de control reivindicada.
La figura 3 es una vista en perspectiva de la
compuerta de control reivindicada que tiene el mecanismo de
compuerta de control mostrado en la figura 2.
La figura 4 es una vista en perspectiva de la
compuerta de control mostrada en la figura 1 que tiene un
dispositivo de estabilización de flujo (el mecanismo de impulsión
se diferencia del de la invención según se reivindica).
La figura 5 es una vista lateral de la compuerta
de control mostrada en la figura 4 con la compuerta mostrada en un
modo de flujo cerrado.
La figura 6 es una vista lateral de la compuerta
de control mostrada en la figura 4 con la compuerta mostrada en un
modo de flujo abierto.
Las figuras 7 a 11 ilustran una variación de la
compuerta de control mostrada en la figura 1 que no cae bajo el
alcance de la reivindicación 1 que muestra la secuencia de montaje
de la compuerta de control (en estos dibujos, los medios de
impulsión se diferencian de los medios de impulsión reivindicados en
la invención).
La figura 7 es una vista en perspectiva que
muestra el acoplamiento del miembro de sellado con la estructura de
soporte.
La figura 8 es una vista en perspectiva que
muestra la estructura exterior que recibe la estructura de soporte
con el miembro de barrera pivotantemente unido a la misma (los
medios de impulsión se diferencian de los medios de impulsión de la
invención según se reivindica).
La figura 9 es una vista en sección transversal
a lo largo y en la dirección de las flechas 17 - 17 mostradas en
la figura 8 pero incluyendo la estructura exterior.
La figura 10 es una vista lateral que muestra el
sellado del miembro de barrera con el miembro de sellado de la
compuerta de control mostrado en la dirección de la flecha 18 - 18
de la figura 8.
La figura 11 es una vista similar a la de la
figura 1 que muestra una realización adicional de la invención
(incluyendo también un medio de impulsión diferente del
reivindicado).
En toda la descripción y los dibujos se ha usado
los mismos los mismos números de referencia para enteros similares
para evitar la repetición de la descripción. En la figura 1 de los
dibujos se muestra una compuerta 10 de control para controlar el
flujo de agua a través de un canal 12, esta compuerta 10 de control
no cae dentro del alcance de protección ya que se usa un medio de
impulsión diferente del reivindicado. El canal 12 puede ser un
canal de drenaje, de irrigación u otro curso de agua en el que el
flujo debe ser regulado. El canal 12 tiene un par de paredes
laterales 14, 16 y un suelo 17 que forman un canal en forma de U.
Aunque se muestra un canal en forma de U, el canal podría ser de
cualquier otra forma por ejemplo circular, trapezoidal o de otra
forma. El canal 12 está preferiblemente formado de hormigón para
facilitar la construcción y suministrar un flujo tranquilo de agua.
Preferiblemente se cortan unas ranuras (no mostradas) dentro de las
paredes laterales opuestas 14, 16 para la recepción de una
estructura 18 de soporte de la compuerta 10 de control. La
estructura 18 de soporte tiene forma de U y se deslizará dentro de
las ranuras para facilitar su instalación. La estructura 18 de
soporte se imbrica con las ranuras u otra estructura para
suministrar estabilidad estructural al montaje. El miembro 22 de
barrera está pivotantemente montado en la estructura 18 de soporte.
El miembro 22 de barrera está formado a partir de una plancha
inferior 24 y un par de planchas laterales 26, 28 circulares
arqueadas. El miembro 22 de barrera puede pivotar desde una
posición completamente cerrada en la que la plancha inferior 24
está en una posición substancialmente vertical, hasta una posición
completamente abierta en la que la plancha inferior 24 está
substancialmente horizontal.
Situando la plancha 24 en una posición entre las
posiciones completamente abierta o cerrada puede controlarse el
caudal. Las planchas laterales 26, 28 tienen una sección angular
recta con una sección circular arqueada 30 a lo largo de la
hipotenusa. La sección angular recta pude substituirse, si es
necesario, por más o menos un ángulo de 90º. La plancha inferior 24
es rectangular o cuadrada dependiendo de las dimensiones del canal
12. Unas juntas 32, por ejemplo bandas de sellado, corren a lo largo
de la longitud de la estructura 18 de soporte para suministrar una
junta hermética con el miembro 22 de barrera y evitar que el agua
pase a través del miembro 22 de barrera. En una realización
práctica se dispone una banda continua de sellado en cualquier lado
del pivote para el miembro 22 de barrera y se fijan dentro de la
estructura 18 de soporte y se extienden a través de la longitud
completa de la estructura 18 de soporte.
Para controlar exactamente el caudal se usa un
motor 34 para elevar el miembro 22 de barrera. El motor 34 puede
ser controlado mediante un circuito (no mostrado) para determinar la
posición del miembro 22 de barrera o mediante un conmutador (no
mostrado) para un funcionamiento manual. El motor 34 está acoplado a
una transmisión reductora 36 que tiene un eje 38 de salida
soportado por cojinetes 40 sobre cualquier lado del canal 12. En el
dispositivo de impulsión de la figura 1, que se diferencia del
reivindicado, los piñones 42 se fijan al eje 38 y engranan con unas
cremalleras 44, 46 sobre la periferia exterior de las respectivas
planchas laterales 26, 28. Los piñones 42 se sitúan directamente
encima del punto de pivotado del miembro 22 de barrera. La
disposición de las cremalleras 44, 46 y los piñones 42 suministra
una gran ventaja mecánica que permite la utilización de motores 34
de menor capacidad en vistas a disminuir los requisitos de par
necesarios para elevar el miembro 22 de barrera.
Durante su uso, el motor 34 está preferiblemente
controlado por un panel de control (no mostrado) al cual puede
conectarse una pluralidad de compuertas 10 de control. El motor 34
puede seleccionarse o deseleccionarse para controlar el ángulo de
la plancha inferior 24 con respecto al suelo 17 del canal 12.
Teniendo sensores de presión (no mostrados) en el canal, el flujo
de agua a través de la compuerta de control puede medirse y
variarse elevando la plancha inferior 24 mediante la acción de las
cremalleras 44, 46 y los piñones 42 con la rotación del eje 38
mediante el motor 34 bajo el control del panel de control. Se
prefiere la utilización un par de sensores de presión y que estén
montados sobre la estructura 18 de soporte respectivamente situados
corriente arriba y corriente abajo. Estos sensores pueden colocarse
en cualquier lugar sobre la estructura de soporte pero
preferiblemente adyacentes a su parte inferior sobre el lado de la
estructura de soporte 18. Con las mediciones del par de sensores de
presión junto con la medición de la apertura de la compuerta, puede
calcularse el caudal usando medios de cálculo situados en de dicho
panel de control usando la técnica conocida como "identificación
de sistemas". La expresión "identificación de sistemas"
usada en esta memoria técnica se refiere a la técnica conocida de
derivar un modelo de sistema a partir de datos experimentales.
Consiste en sugerir una representación matemática adecuada para el
modelo de sistema de interés siguiendo con un proceso de
afinamiento en el cual se optimiza la representación particular de
forma que se reproduzcan tan aproximadamente como sea posible las
observaciones experimentales reguladas del sistema. La metodología
proporciona un medio para comparar diferentes modelos y
clasificarlos de acuerdo con su capacidad de reproducir el
comportamiento del sistema. La identificación de sistemas es un
subconcepto particular de la teoría de sistemas matemáticos y
también de la estadística. La técnica de identificación de sistemas
permitirá el desarrollo de una relación específica para cada
compuerta de un sistema de múltiples compuertas. El agua fluirá en
la dirección indicada por la flecha 48 y fluirá sobre la plancha
inferior 24 en la posición mostrada en la figura 1. Cuando la
plancha inferior 24 está en posición vertical se detendrá todo el
flujo ya que la plancha inferior 24 bloqueará el flujo por
completo. Las juntas 32 asegurarán que no haya filtraciones entre la
estructura 18 de soporte y el miembro 22 de barrera.
La figura 2 muestra un medio de impulsión
similar al usado en la compuerta de control de la figura 1 pero el
piñón 42 ha sido substituido por una bobina 54 y la cremallera 50
ha sido substituida por cables 56, 58. Este medio de impulsión
muestra el hecho de la invención. El cable 56 es guiado a lo largo
del borde periférico de la sección circular arqueada 30 y se fija
en un extremo del miembro 22 de barrera y el otro extremo 60 en la
bobina 54, después de pasar a su alrededor. Similarmente el cable 58
es guiado a lo largo del borde periférico de la sección circular
arqueada 30 y se fija en el extremo opuesto del miembro 22 de
barrera y en el otro extremo 62 de la bobina 54, después de pasar a
su alrededor. El posicionamiento de los cables 56, 58 podría
efectuarse mediante el uso de un canal sobre la sección circular
arqueada 30 o de una pestaña sobre la misma. La rotación de la
bobina 54 mediante el eje 38 provocará la elevación del miembro 22
de barrera por cualquier cable 56 que se desenrolla de la bobina 54
mientras que el otro cable 58 se enrolla sobre la bobina 54, o
viceversa. La bobina 54 se sitúa muy cerca de la sección circular
arqueada 30 y bajo tensión para asegurar que los cables 56, 58 no
se separen del contacto periférico con la misma y maximizar la
ventaja mecánica obtenida de este posicionamiento.
En una realización preferida de los medios de
impulsión mostrados en la figura 2 la bobina 54 puede ser también
axialmente móvil durante la rotación para permitir que los cables se
sitúen sobre las bobinas en una posición axial substancialmente
constante a lo largo de las bobinas. Dicho movimiento axial de la
bobina 54 proporcionará un enrollado y desenrollado suave de los
cables desde la bobina 54.
La figura 3 ilustra cómo los mecanismos
elevadores mostrados en la figura 1 y 2 se utilizan para una
compuerta radial estándar 76. La compuerta radial tiene una plancha
cilíndrica 78 que en su posición cerrada descansará sobre el suelo
17 del canal 12. Unas estructuras laterales 80, 82 se unen a lo
largo de las periferias opuestas de la plancha 78 para completar la
compuerta radial 76. Unos pivotes 84, 86 sobre las estructuras
laterales 80, 82 cooperan con las paredes laterales 14, 16 del
canal 12 para permitir que la compuerta radial 76 pivote en sentido
ascendente y permita que el agua fluya por debajo. Se disponen unas
juntas (no mostradas) sobre el borde inferior de la plancha 78 y
sobre ambos bordes circulares de la plancha 78 para asegurar que no
haya filtraciones a través de la compuerta. Esta figura muestra el
uso del mecanismo de elevación mostrado en la figura 2. Los cables
56, 58 se fijan en cada extremo de la plancha 78 y se extienden a lo
largo de la superficie de la plancha 78.
Las figuras 4 - 6 muestran compuertas de control
que no caen dentro del ámbito de la reivindicación 1 pero que
comprenden un dispositivo 96 de estabilización de flujo. El
dispositivo 96 de estabilización de flujo es una plancha 98 que se
extiende por la anchura completa de la plancha inferior 24. La
plancha 98 está pivotantemente montada en la plancha inferior 24
mediante una articulación 100. Un par de brazos de extensión
(solamente se muestra uno) se extienden paralelos al suelo 17 del
canal 12 y tienen la misma anchura que la plancha 98. Un par de
barras o vástagos 104 están pivotantemente unidos en cada extremo a
un respectivo brazo 102 de extensión y al borde libre de la pancha
98. Las barras o vástagos 104 tendrán la misma longitud que la
plancha inferior 24.
De esta manera el borde lateral de la plancha
24, la plancha 98, una respectiva barra o vástago 104 y un
respectivo brazo 102 de extensión formarán un paralelogramo móvil.
Ya que los brazos 102 de extensión se fijan en relación paralela
con el suelo 17 del canal 12, la plancha 98 estará también en una
relación substancialmente paralela con el suelo 17 cuando se eleve
la plancha inferior 24. Sin la plancha 98, el agua fluirá sobre la
plancha inferior 24 y creará turbulencias en la zona donde se va de
la plancha inferior 24 para salir de la compuerta de control. La
plancha 24 mantendrá una trayectoria de flujo horizontal para el
agua a medida que sale de la compuerta de control. Las figuras 5 y
6 muestran un caudal cerrado y un caudal abierto, respectivamente,
y puede verse claramente que la trayectoria de flujo horizontal se
mantiene a cualquier caudal. La plancha 98 reducirá las
turbulencias que normalmente se esperan cuando el agua sale de una
compuerta de control de flujo.
En la realización mostrada en las figuras 7 y 8
se ilustra el montaje de la compuerta 10 de control. Una estructura
exterior 110 reemplaza las ranuras en el canal 12 para la recepción
de la estructura de soporte 18. La estructura exterior 110 es una
estructura en forma de U con secciones verticales 112, 114 y una
sección inferior 116. Las secciones 112, 114, 116 tienen un perfil
en U y se fijan en las paredes laterales 14, 16 y el fondo 17 del
canal 12. La fijación puede hacerse mediante dispositivos de
fijación mecánicos, adhesivo o cualquier otro medio adecuado. La
estructura exterior 110 se hormigona, se sella mediante selladores
del tipo de la silicona u otro tipo de agentes impermeables para
evitar filtraciones entre el canal 12 y la estructura exterior 110.
Tal como se describió previamente la estructura 18 de soporte tiene
un miembro 22 de barrera pivotantemente unido a la misma. En esta
realización la estructura de soporte se forma como una sección hueca
cuadrada o rectangular y tiene brazo laterales 118, 120 que se unen
con el brazo inferior 122. La forma de la estructura 118 de soporte
y de la estructura exterior 110 no está limitada a las formas
mostradas en las figuras ya que puede variar para adaptarse a las
necesidades.
Formas circulares o triangulares de extrusiones
de enclavamiento pueden usarse como ejemplos. La junta 32 se monta
como una banda continua en las superficies que miran hacia el
interior de los brazos laterales 118, 120 y del brazo inferior
122. La junta 32 preferiblemente se extiende sobre los bordes
opuestos de la estructura de soporte tal como se ve en 124 (figura
9). Estos salientes 124 proporcionarán un sellado entre la
estructura exterior 110 y la estructura 18 de soporte para evitar
filtraciones entre ambas. La junta 32 puede ser de cualquier perfil
adecuado pero en la realización preferida tiene una par de
nervaduras paralelas 126, 128 que suministran un sellado muy
efectivo con el miembro 22 de barrera. La doble nervadura
suministrará un doble sellado excelente para el punto de pivotado
del miembro 22 de barrera tal como se muestra en la figura 18 y
para las planchas laterales 26, 28.
Durante su uso, la estructura 10 de soporte, con
el miembro 22 de barrera fijado a la misma, será guiada a su
posición dentro de las secciones verticales 112, 114 y en
acoplamiento hermético con la sección inferior 116. Los salientes
124 asegurarán que no haya filtraciones entre la estructura exterior
110 y la estructura 18 de soporte. Si se necesita reparar el
miembro 22 de barrera o se quiere acoplar un tipo diferente de
miembro de barrera (por ejemplo, una compuerta radial según se
muestra en la figura 3), es tarea fácil extraer la estructura 110
de soporte con el miembro 22 de barrera.
Los sensores 130, 132 de presión (figura 7) se
sitúan corriente arriba y corriente abajo de la compuerta 10 de
control y preferiblemente sobre la estructura 18 de soporte. Estos
sensores 130, 132 de presión se sitúan en un punto inmediatamente
corriente arriba de la junta 32 y en un punto inmediatamente
corriente abajo de la junta 32, es decir en ambos lados de las
nervaduras 126, 128. El tipo de sensores usados puede variar para
adaptarse a la naturaleza del caudal a medir, y la invención no está
limitada al tipo de sensor usado, a su posición o al número de
sensores utilizados.
La compuerta de control mostrada en la figura 11
tampoco cae dentro del alcance de la reivindicación 1 pero es una
variación de la compuerta de control mostrada en la figura 1. La
adición de una plancha 134, 136 de pestaña curvada sobre la
sección circular arqueada 30 de cada plancha lateral 26, 28 alterará
las características de flujo del líquido que pasa a través de la
compuerta de control. Las planchas 134, 136 de pestaña curvadas se
montan perpendiculares al plano de las planchas laterales 26, 28 y
se extienden desde las mismas hacia el interior. Se ha detectado
que el cambio en las características de flujo incrementa la
sensibilidad de las mediciones de presión efectuadas por los
sensores.
Aunque la compuerta de control se ha descrito
con referencia al flujo de agua será evidente que la invención
puede usarse para muchos líquidos y fangos diferentes. Las
realizaciones preferidas muestran el uso de un par de bobinas 54,
la invención trabajará con uno o más de dos de dichos enteros. El
uso de un par de bobinas proporciona un mejor equilibrio para
elevar las compuertas de control. El procedimiento de medición del
flujo tiene sensores de presión sobre la estructura 18 de soporte
pero pueden situarse en otras posiciones adecuadas para adaptarse a
los requisitos computacionales.
Ahora se describirá una compuerta de control no
cubierta por la invención con referencia particular a la figura 8.
Los sensores de presión de la figura 8 pueden omitirse y puede
utilizarse un sistema substituto de determinación del caudal. En
dicho sistema pueden incluirse dispositivos electromagnéticos o de
sónar. Para el sistema electromagnético el concepto es que
cualquier líquido conductor que pasa a través de un campo magnético
induce una tensión que puede ser medida. Este procedimiento se basa
en la ley de inducción de Faraday. La amplitud de la tensión
inducida se relaciona con la velocidad del líquido. El caudal a
través de la compuerta puede derivarse a partir de estas mediciones
usando técnicas de identificación de sistemas. La plancha inferior
24 y las planchas laterales 26, 28 pueden incluir dispositivos
adecuados para inducir un campo magnético y para medir las tensiones
inducidas. Las técnicas de sónar también pueden usarse utilizando
bien el efecto Doopler o bien el procedimiento de tiempo de
desplazamiento directo. En el procedimiento del efecto Doopler se
transmite una señal acústica al interior del líquido en movimiento
y se mide el cambio en la frecuencia de las señales reflejadas desde
las partículas del líquido. La distribución de frecuencias del
desplazamiento de frecuencia de las señales reflejadas se relaciona
con la velocidad del líquido. En el procedimiento de tiempo de
desplazamiento directo se sitúan pares de sensores acústicos de
transmisión y recepción en los límites opuestos del líquido en
movimiento. Los sensores se orientan de manera que la dirección de
la trayectoria acústica entre ellos esté alineada para transmitir
hacia el sensor opuesto y también para recibir una señal desde el
sensor opuesto. Los sensores se sitúan de manera que la trayectoria
entre los sensores atraviese la dirección del flujo del líquido en
un ángulo diferente al perpendicular. Se mide el tiempo de
desplazamiento de la señal en cualquier dirección. La diferencia en
el tiempo de desplazamiento se relaciona directamente con la
velocidad del líquido entre los dos puntos de los sensores. Pueden
utilizarse pares de sensores adicionales para construir un perfil de
las velocidades del líquido.
Las mediciones efectuadas y el uso de
procedimientos de identificación de sistemas determinarán si se
utilizan sensores adicionales. Pueden utilizarse en combinación un
número de diferentes sensores del mismo tipo o de un tipo diferente
que tengan el potencial de mejorar el algoritmo de medición del
caudal. Un tipo de sensor puede medir los caudales altos mejor que
los caudales bajos y los diferentes sensores pueden compensarse
cuando derivan la relación bajo la identificación de sistemas.
Debe entenderse que la invención abarca otras
modificaciones como será fácilmente evidente para los expertos en
la materia y que se estima que caen dentro del alcance de la
invención, según se define mediante las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (14)
1. Una compuerta (10) de control adaptada para
ser instalada de un lado a otro de un canal (12) para líquidos,
dicha compuerta (10) de control tiene un miembro (22) de barrera, en
donde dicho miembro (22) de barrera está pivotantemente montado en
o cerca de la base (20) de dicho canal (12) de flujo y dicha
compuerta de control tiene además dos miembros laterales (26, 28)
que tienen secciones circulares arqueadas (30) unidas a dicho
miembro (22) de barrera y un medio de impulsión que coopera con al
menos uno de dichos miembros laterales (26, 28) para permitir la
elevación y el descenso de dicho miembro (22) de barrera para
regular el flujo de líquido a través de dicha compuerta (10) de
control, que se caracteriza porque dicho medio de impulsión
comprende para al menos uno de dichos miembros laterales, una
bobina (54) y dos cables (56, 58), en donde un primer cable (56) de
dichos dos cables es guiado a lo largo del borde periférico de la
respectiva sección circular arqueada (30) y se fija en un extremo
del miembro (22) de barrera y en el otro extremo (60) a dicha bobina
(54), después de pasar alrededor de la bobina, y en donde un
segundo cable (58) de dichos dos cables es guiado a lo largo del
borde periférico de la sección circular arqueada (30) y se fija en
un extremo opuesto de dicho miembro (22) de barrera y en el otro
extremo (62) a la bobina (54), después de pasar alrededor de la
bobina, mediante lo cual la rotación de dicha o dichas bobinas (54)
por su eje provocará la elevación del miembro (22) de barrera
mediante el desenrollado de la bobina del primer cable (56) mientras
que el segundo cable (58) se enrolla sobre la bobina, o viceversa,
dicha o dichas bobinas (54) se sitúan muy cerca de dicha respectiva
sección circular arqueada (30) con los dos cables (56, 58)
manteniéndose siempre bajo tensión para asegurar que los cables
(56, 58) no se levanten sino que se mantengan siempre en contacto
periférico con dicha respectiva sección circular arqueada (30).
2. La compuerta de control de la reivindicación
1, en la que dichos miembros (26, 28) se acoplan herméticamente con
una estructura (18) de soporte dentro de dicho canal de flujo.
3. La compuerta de control de la reivindicación
1, en la que dicha bobina (54) es axialmente móvil durante la
rotación para permitir que los cables (56, 58, 64, 66) se enrollen y
se desenrollen directamente en dicha bobina (54) en una posición
substancialmente constante sobre dicha bobina (54).
4. La compuerta de control de la reivindicación
1, en la que dicha sección circular arqueada (30) incluye una
pestaña (134, 136) que se proyecta al interior del flujo del líquido
para alterar las características del flujo a través de dicha
compuerta (10) de control.
5. La compuerta de control de una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, que incluye además un dispositivo
(96) de estabilización del flujo, dicho dispositivo (96) de
estabilización del flujo incluye una plancha (98) de dirección de
flujo pivotantemente unida a dicha compuerta (10) de control, dicha
plancha (98) de dirección del flujo está adaptada para permitir que
el líquido que pasa a través de dicha compuerta (10) de control
salga de dicha compuerta (10) de control substancialmente paralelo
al suelo (17) de dicho canal (12).
6. La compuerta de control de la reivindicación
5, en la que dicha plancha (98) de dirección del flujo está
pivotantemente unida a dicho miembro (22) de barrera sobre el cual
fluye dicho líquido y dicha plancha (98) de dirección del flujo
conserva una disposición substancialmente paralela con respecto al
suelo (17) de dicho canal (12).
7. La compuerta de control de la reivindicación
5 ó 6, en la que dicha plancha (98) de dirección del flujo forma un
lado de un paralelogramo con el lado opuesto (102) fijado en una
posición paralela al suelo (17) de dicho canal (12).
8. La compuerta de control de una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en la que dicha compuerta (10) de
control tiene un primer miembro (110) de estructura adaptado para
ser fijado en dicho canal (12), un segundo miembro de estructura
(18) que coopera de forma deslizante con dicho primer miembro (110)
de estructura, dicho miembro (22) de barrera está pivotantemente
unido a dicho segundo miembro (18) de estructura, y un medio (32)
de sellado sobre dicho segundo miembro (18) de estructura para
proporcionar un sellado entre dichos miembros laterales (26, 28) y
dicho segundo miembro (18) de estructura.
9. La compuerta de control de la reivindicación
8, en la que dicho medio (32) de sellado es una junta continua
situada sobre o dentro de dicho segundo miembro (18) de
estructura.
10. La compuerta de control de la reivindicación
9, en la que dicha junta continua (32) incluye una pluralidad de
nervaduras paralelas (126, 128) que se apoyan sobre dicho miembro
(22) de barrera para suministrar un efecto de sellado positivo.
11. La compuerta de control de una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, que incluye además un primer
sensor (130) de presión para medir la presión del líquido en una
primera posición corriente arriba de dicho miembro (22) de barrera,
un segundo sensor (132) de presión para medir la presión del líquido
en una segunda posición corriente abajo de dicho miembro (22) de
barrera, un sensor de apertura para medir la posición de apertura
de dicho miembro (22) de barrera y medios de computación para
calcular dicho caudal usando un algoritmo basado en dichas
mediciones.
12. La compuerta de control de la reivindicación
11, en la que dicho algoritmo se determina usando un procedimiento
de identificación de sistemas.
13. La compuerta de control de la reivindicación
11 ó 12, en la que dichas mediciones se hacen usando sensores (130,
132) de presión, de inducción magnética, de sonar u otros tipos
adecuados de sensores y/o una combinación de sensores (130, 132)
diferentes.
14. La compuerta de control de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la que dicho medio de impulsión
coopera con ambos miembros laterales (26, 28) previamente citados,
en donde dicho medio de impulsión comprende, para cada uno de
dichos miembros laterales, una de dichas bobinas (54) y dos cables
(56, 58) según se define en la reivindicación 1.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112281762A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-01-29 | 刘雪春 | 一种升降启闭式可调节排水量的水利河道闸门 |
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