ES2302341T3 - Tubo de pitot medidor de flujo con sensor de temperatura. - Google Patents

Abstract

UN CONJUNTO DE SONDA DETECTORA COMBINADA DE TEMPERATURA Y PRESION PARA UN SISTEMA DE MEDIDA DE FLUJO, QUE COMPRENDE UN CUERPO TUBULAR, UNA PARTE DEL CUAL ESTA ADAPTADA PARA LA INSERCION EN UN FLUJO QUE CIRCULA EN UN CONDUCTO CONFINADO, TAL COMO UNA TUBERIA. DENTRO DEL CUERPO TUBULAR SE ENCUENTRAN CAMARAS SEPARADAS, LAS CUALES ESTAN EXPUESTAS RESPECTIVAMENTE A PRESIONES ALTAS Y BAJAS DEL FLUIDO EN EL FLUJO CIRCULATORIO. UN BLOQUE COLECTOR ESTA FIJADO A DICHA PARTE DEL CUERPO TUBULAR, QUE SE ENCUENTRA EN LA PARTE EXTERNA DE LA TUBERIA QUE CONTIENE EL FLUJO CIRCULATORIO. JUNTO CON VALVULAS Y CANALES DE TRANSPORTE DEL FLUIDO, EL BLOQUE ESTA EQUIPADO CON UN CONDUCTO PARA SOPORTAR LOS CONDUCTORES ELECTRICOS Y CONTENIENDO TAMBIEN UN CONDUCTO TRANSVERSAL, QUE ESTA ALINEADO CON EL CUERPO TUBULAR Y ESTANDO EN COMUNICACION CON EL CONDUCTOR QUE SOPORTA EL CONDUCTO. SE ENCUENTRA DISPUESTO UN SENSOR DE TEMPERATURA DE RESPUESTA ELECTRICA DENTRO DEL CUERPO TUBULAR, Y MONTADO EN EL CONDUCTO ALINEADO EN EL COLECTOR Y MONTADO EN EL CONDUCTO ALINEADO SOBRE EL COLECTOR. LOS CONDUCTORES DEL SENSOR DE TEMPERATURA ESTAN DIRIGIDOS DESDE EL CONDUCTO DEL COLECTOR A TRAVES DEL CONDUCTO DE CONEXION A UN PUNTO EXTERIOR DEL COLECTOR.

Description

Tubo de pitot medidor de flujo con sensor de temperatura.

La presente invención se refiere a medidores de flujo del tipo tubos de pitot para uso en conductos confinados, como tuberías, y en particular a un aparato combinado para medir las presiones pertinentes y la temperatura del fluido fluyente y transportar señales representativas del mismo a un transmisor que desarrolla y transmite señales eléctricas representativas de las variables del flujo de fluido, tales como velocidad, volumen y masa.

Antecedentes

Los sensores de flujo de tubo de pitot del tipo de los divulgados en la patente americana Nº. US 4,559,836 de Darrel F. Coleman et al. se han utilizado durante muchos años en sistemas de medida de flujo por diferencia de presión para medir el impacto medio, o alta presión, en la cara de aguas arriba del tubo de pitot y para medir baja presión de fluido en la cara de aguas abajo del tubo. Tradicionalmente, las presiones de fluido alta y baja se han utilizado para obtener una señal eléctrica representativa de la velocidad de flujo del fluido.

Las presiones de fluido medidas y transportadas por el tubo de pitot u otro tipo de sensor de diferencia de presión, tal como una placa de orificio, por ejemplo, se transportan hacia un transductor de presión a través de una cabeza de interconexión, como la que se muestra por el número de referencia 24 en la mencionada patente U.S. '836, o por medio de un colector múltiple de válvulas, como el que se muestra por el número de referencia 17 en la patente Nº US 4,446,290 de Roger L. Frick.

Cuando se desea medir la temperatura del medio que fluye en la tubería, se han utilizado dispositivos sensores de temperatura como un RTD (Detector de Temperatura Resistivo) Thermowell, insertando el RTD en una vaina protectora, como una "Thermowell", que se introduce en el fluido cuya temperatura se está midiendo.

En el desarrollo continuado de sistemas sofisticados de medición de flujo para procesar fluidos se ha vuelto cada vez más importante el poder medir volumen y masa de fluidos, así como velocidad. Para poder hacer esto, sin embargo, la temperatura del fluido debe ser conocida. Puesto que la medición intrusiva de diversos parámetros de un flujo que fluye en una tubería requiere de penetración de la tubería, es asimismo importante medir los parámetros requeridos con un único instrumento, requiriéndose únicamente una intrusión dentro de la tubería.

Es por tanto, el objeto principal de la presente invención proporcionar un único aparato para medir la temperatura en un fluido que fluye dentro de un canal confinado, además de medir las presiones alta y baja que se han medido previamente por medio de un sensor de flujo del tipo de tubo de pitot.

Un segundo objeto de la invención es proporcionar un dispositivo combinado sensor de presión y temperatura para fluido que fluye en una tubería que permitirá que la parte sensora de temperatura del conjunto se pueda retirar y sustituir sin tener que retirar de la tubería adicionalmente el sensor de presión primaria.

Otro objeto de la invención es utilizar ventajosamente el espacio disponible en el interior de un tubo de pitot del estado de la técnica para alojar un dispositivo sensor de temperatura.

Según la invención, se proporciona un sensor de temperatura y presión del tipo tubo de pitot para medir las características de un fluido que fluye en un conducto confinado, que comprende el sensor que incluye un tubo de pitot con paredes y dos plenums de fluido dispuestos interiormente, poseyendo cada plénum aberturas a través de las paredes del tubo que, durante la utilización, exponen los respectivos plenums a presiones de fluido más altas aguas arriba y más bajas aguas abajo, incluyendo el tubo de pitot al menos un conducto dispuesto interiormente, un sensor de temperatura de respuesta eléctrica montado en el tubo de pitot y medios de colector múltiple que poseen conductos conductores de fluido unidos a un extremo del sensor, caracterizado porque los medios de colector múltiple poseen un agujero interior dispuesto en alineación con el conducto interior del tubo de pitot, poseyendo el sensor de temperatura ampliado de respuesta eléctrica una salida y estando dispuesto de manera que se puede liberar en el conducto interior del tubo de pitot y en el interior del agujero del colector múltiple de modo que el sensor de temperatura puede ser retirado del tubo de pitot sin, durante la utilización, retirar el tubo de pitot del conducto.

Otros objetos adicionales, características y ventajas de la invención resultarán obvios a partir de una lectura de la descripción detallada de una realización preferida de la presente invención.

Descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema de medida de flujo fluido en el cual funciona el elemento de la presente invención.

La Figura 2 es una vista ampliada en sección transversal tomada a lo largo de la línea 2-2 de la Figura 1.

La Figura 3 es una vista en sección transversal del sensor de flujo primario de la presente invención, incluyendo la tubería en el interior de la cual se insertan los elementos sensores de presión y temperatura combinadas y la cabeza múltiple montada en el extremo proximal del sensor.

La Figura 4 es una vista extrema del colector múltiple de la presente invención que muestra la tubería de subida y la carcasa terminal en un lado del colector múltiple y el receptáculo para una de las válvulas de presión del extremo mostradas. El extremo opuesto es imagen simétrica del extremo mostrado.

La Figura 5 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de las líneas 5-5 de la Figura 4.

La Figura 6 es una vista lateral de la realización preferida del sensor de temperatura.

Descripción detallada de la invención

La Figura 1 ilustra un sistema 2 típico de medida de flujo al cual se aplica la combinación de la presente invención. La porción primaria del sistema comprende un sensor 4 de diferencia de presiones de flujo del tipo de tubo pitot (del tipo descrito en la patente americana referida anteriormente Nº US 4,559,836), que se inserta diametralmente dentro de una tubería 6 que transporta fluido. El instrumental de montaje, que no forma parte de la presente invención, se muestra generalmente por medio de la referencia numérica 8. El extremo proximal del tubo de pitot termina en una cabeza de colector 10 múltiple donde las presiones alta y baja de fluido se transportan a través de canales interiores del colector múltiple hacia un transductor 12 de presión montado directamente en el colector 10 múltiple. Tal como se muestra en la Figura 5, los conductos 11 y 13 interiores conductores de fluido del colector múltiple pasan respectivamente a través de un par de válvulas de corte que están dispuestas en receptáculos 14 y 16 roscados del colector múltiple. Una válvula 18, de las dos, se muestra en la Figura 1. Una tercera válvula 20, equilibradora, dispuesta en el receptáculo 22 del colector múltiple, se abre para interconectar los conductos 11 y 13 de alta y baja presión para equilibrar la presión de fluido en el colector múltiple con el propósito de calibrar el transmisor. Aunque se muestra un colector múltiple de tres válvulas, se puede emplear en la presente invención un colector múltiple de cinco válvulas.

Unido al transductor 12 de presión está el denominado transmisor 24 de diferencia de presiones, el cual sin embargo, en el contexto de esta invención, procesa y transmite señales representativas de la masa y el volumen del fluido que fluye en la tubería 6, así como diferencia de presiones y velocidad de flujo de fluido.

Unido a una cara del colector 10 múltiple está un tubo 26 de subida que soporta una carcasa 28, que contiene un terminal eléctrico (no mostrado). El terminal interior a la carcasa 28 interconecta el cableado 30 desde un dispositivo sensor de temperatura con otro cableado (no mostrado) que conduce la señal de temperatura hasta el transmisor 24 de diferencia de presiones para su empleo en la determinación de la masa y/o el volumen del fluido en el tubo 6.

El dispositivo 32 captador de temperatura es preferiblemente un dispositivo resistivo de temperatura, como los ARI y Weed RTD fabricados por Texas Termowell, Inc. Tal dispositivo comprende un elemento 34 rígido resistivo alargado que posee conductores 30 que transportan la señal desde el elemento resistivo hacia un lugar de procesado posterior de la señal. Haciendo ahora referencia a las Figuras 1 y 2, el sensor de temperatura RTD se aprecia en su posición instalada dentro de un espacio en el tubo 4 de pitot entre los plenums 40 y 42 de alta y baja presión.

Tal como se ve en la Figura 3, el colector 10 múltiple, adicionalmente a las válvulas y circuitos ya mencionados, contiene un agujero 35 que atraviesa el cuerpo del colector múltiple. El agujero 35 está dimensionado y posicionado en el colector múltiple para actuar como un conducto a través de cual se hace pasar el elemento 34 rígido resistivo del sensor 32 de temperatura RTD durante su inserción dentro de o retirada del tubo 4 de pitot. Cuando la porción 34 rígida del sensor de temperatura está completamente insertada dentro del tubo de pitot, los conductores 30 del sensor de temperatura son transportados a través de un conducto 42 en el colector 10 múltiple, dicho conducto está en comunicación con la tubería 26 de subida. Los conductores se hacen pasar a través de la tubería de subida para ser conectados a la terminal de la carcasa 28.

Un extremo del agujero 35 está provisto de dos receptáculos 36 y 38 alargados radialmente y roscados, de diámetros diferentes. Después de que el sensor 32 de temperatura se encuentra en posición en el tubo de pitot y el colector múltiple, un collar 41 roscado del extremo proximal de la porción 34 resistiva del sensor de temperatura se enrosca dentro del receptáculo 38 pequeño con el propósito de montar y fijar el sensor de temperatura. Después de que el sensor de temperatura está fijado, se atornilla un tapón 43 de sellado dentro del receptáculo 36 exterior mayor tras el cual el transductor 12 de presión puede unirse al colector múltiple, como se muestra en la Figura 1.

Claims (5)

1. Un sensor (4) de presión y temperatura del tipo de tubo de pitot para medir las características de un fluido que fluye en un conducto (6) confinado incluyendo el sensor (4) un tubo de pitot con paredes y dos plenums (40, 42) de fluido dispuestos interiormente, poseyendo cada plenum (40, 42) aberturas a través de las paredes del tubo que, durante la utilización, exponen los respectivos plenums (40, 42) a presión más alta aguas arriba y presión más baja aguas abajo en el fluido, incluyendo el tubo de pitot al menos un conducto dispuesto interiormente, un sensor (34) de temperatura de respuesta eléctrica que está montado en el tubo (4) de pitot y medios de colector (10) múltiple que poseen conductos (11, 13) conductores de fluido que están unidos a un extremo del sensor (4) caracterizado porque los medios de colector múltiple poseen un agujero (35) interior dispuesto en alineación con el conducto interior del tubo de pitot, poseyendo el sensor (34) de temperatura alargado de respuesta eléctrica una salida y estando dispuesto de manera que se puede liberar dentro del conducto interior del tubo (4) de pitot y en el interior del agujero (35) del colector múltiple de modo que el sensor (34) de temperatura se puede retirar del tubo (4) de pitot sin, durante el uso, retirar el tubo (4) de pitot del conducto (6).

2. Un sensor según la reivindicación 1 y que además comprende medios terminales portados por dichos medios de colector (10) múltiple para interconectar componentes eléctricos, un conducto para portar conductores eléctricos, y medios de conexión provistos en el sensor (34) de temperatura de respuesta eléctrica que están dirigidos a través del conducto del colector múltiple para conexión con los medios terminales.

3. El sensor de la reivindicación 1 o reivindicación 2 donde el conducto para portar conductores eléctricos está en comunicación con el agujero (35).

4. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 donde el sensor (34) de temperatura es de tipo resistivo y comprende una sonda sensora alargada rígida dispuesta en el interior del cuerpo tubular entre los plenums (40, 42) de alta y baja presión.

5. El sensor de la reivindicación 4 donde la sonda (34) sensora alargada rígida está montada a modo de soporte en el agujero (35) de los medios de colector (10) múltiple.