ES2950657T3 - Medición de flujo - Google Patents

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ES2950657T3 ES18741710T ES18741710T ES2950657T3 ES 2950657 T3 ES2950657 T3 ES 2950657T3 ES 18741710 T ES18741710 T ES 18741710T ES 18741710 T ES18741710 T ES 18741710T ES 2950657 T3 ES2950657 T3 ES 2950657T3
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David Aughton
Gordon Bish
Craig Bayliss
Marius Catrina
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Abstract

Una disposición 5 de transductores acústicos (7a, 7b, 7c, 7d, 9a, 9b, 9c, 9d, 11a, 11b, 11c, 11d, 13a, 13b, 13c, 13d) para un caudalímetro. El medidor de flujo sirve para medir la velocidad a la que fluye el fluido. La disposición incluye un conjunto de transductores respectivo (7, 9, 11, 13) para cada borde de un polígono regular teórico NRP. Los conjuntos de transductores están asociados con una cavidad tubular para transportar el fluido. Cada uno de los conjuntos de transductores incluye respectivamente dos transductores acústicos orientados para definir una trayectoria acústica que se encuentra en un plano de medición MP7 del conjunto respectivo, y otros dos transductores acústicos orientados para definir otra trayectoria acústica que se encuentra en el plano de medición del conjunto respectivo. Los conjuntos de transductores se colocan de manera que, en la sección transversal normal a la cavidad tubular, el plano de medición de cada conjunto de transductores respectivo coincida con un borde respectivo del polígono regular teórico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Medición de flujo
La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente provisional australiana 2017900133 presentada el 17 de enero de 2017.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La invención se refiere a la medición de caudal.
La invención se describirá en relación con la medición de la velocidad a la que fluye el agua de riego, aunque se pueden aplicar variantes de la invención en otros contextos, por ejemplo, aplicada a la medición de la velocidad a la que fluye un gas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Un método convencional para medir la velocidad a la que fluye el agua a través de una tubería implica la instalación de un par de transductores acústicos uno frente al otro para definir una trayectoria acústica. La trayectoria atraviesa el interior tubular de la tubería en un ángulo de 45° con respecto al eje central de la tubería y biseca ese eje. Cada uno de los transductores envía señales a lo largo y recibe señales de la trayectoria acústica. A partir de la salida de estos transductores se puede determinar el tiempo de tránsito de estas señales en cada dirección a lo largo de la trayectoria acústica. Una diferencia entre estos tiempos de tránsito se relaciona con la velocidad axial promedio del fluido dentro de la tubería.
El cálculo de la velocidad se basa en la suposición de que el flujo es paralelo al eje central de la tubería y que existe un perfil de flujo laminar. La lógica relevante se deriva utilizando el análisis físico.
En la práctica, estos supuestos no se cumplen. La turbulencia da como resultado patrones de flujo que tienen componentes de velocidad que no son paralelos al eje central y un perfil de flujo que no es completamente laminar. Como tal, la turbulencia dentro de la tubería reduce la precisión de la medición.
Para mejorar la precisión, es convencional incluir un segundo par de transductores acústicos dispuestos para definir una segunda trayectoria acústica que intercepta, a 90°, la trayectoria acústica mencionada en primer lugar en la línea central de la tubería. El plano común ocupado por las dos trayectorias acústicas coincide con la línea central de la tubería y se denomina plano de medición. Por supuesto, solo se requiere un grado práctico de precisión, en lugar de una precisión geométrica absoluta, y así es como se usa "plano de medición" y terminología similar en esta técnica y en esta memoria descriptiva de patente. A modo de ejemplo, en el contexto de una tubería de 0500 mm, dos trayectorias acústicas que se cruzan con una diferencia de un milímetro están dentro de un plano común como se usa en el presente documento.
Si bien la adición de una segunda trayectoria acústica es una mejora, la turbulencia sigue siendo una fuente de inexactitud. En consecuencia, sigue siendo deseable minimizar la turbulencia que llega al medidor de flujo. Con este fin, es una práctica común proporcionar:
• en el lado aguas arriba del medidor de flujo, un tramo recto de tubería de al menos diez diámetros de tubería de largo; y
• en el lado aguas abajo del medidor de flujo, un tramo recto de tubería de al menos cuatro diámetros de tubería de largo.
En muchas aplicaciones, la instalación de un tramo recto de tubería de este tipo es un inconveniente costoso y/o es deseable una mayor precisión. Un ejemplo de una disposición de transductores acústicos del estado de la técnica se encuentra en la solicitud de patente internacional publicada como WO 2010/002432 A1.
El solicitante inicial ha desarrollado previamente mejoras sobre estos enfoques convencionales, como las mejoras divulgadas en las solicitudes de patentes internacionales publicadas como WO 2011/020143 A1 y WO 2016/004471A1.
El documento WO 2011/020143 A1 divulga una disposición de transductores acústicos que definen planos de medición separados, paralelos entre sí, en el sentido de la corriente. También divulga una disposición de transductores que definen un trío de planos de medición de corriente, cada uno de los cuales se cruza con la línea central de la tubería en un ángulo diferente, de modo que la sección transversal circular de la tubería se divide en seis sectores.
El documento WO 2016/004471 A1 divulga una cavidad tubular que también está dividida por planos de medición en sectores. Una válvula de compuerta se encuentra aguas abajo y adyacente a la disposición de los transductores. La identificación del sistema se emplea para relacionar el caudal, la posición de la válvula de compuerta y las salidas de los transductores.
La expresión "identificación del sistema" 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 del sistema de interés, seguida de un proceso de ajuste en el que se optimiza la representación particular para reproducir lo más fielmente posible las observaciones experimentales cronometradas del sistema. La metodología proporciona un medio para comparar diferentes modelos y clasificarlos según su capacidad para reproducir el comportamiento del sistema. La identificación del sistema es un subtema particular en la teoría de sistemas matemáticos y también en estadística. A pesar de las mejoras previas del solicitante inicial, los presentes inventores han reconocido que aún son posibles mejoras adicionales. Las formas preferidas de la presente invención pretenden proporcionar una precisión mejorada y/o una construcción más sencilla y conveniente.
Una referencia en el presente documento a un documento de patente u otra materia que se da como estado de la técnica no debe tomarse como una admisión o una sugerencia de que el documento o materia era conocido, o que la información que contiene era parte del conocimiento general común en ese momento. la fecha de prioridad de cualquiera de las reivindicaciones.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Un aspecto de la invención proporciona una disposición de transductores acústicos para un medidor de flujo según la reivindicación 1. Se describen realizaciones preferenciales de acuerdo con las reivindicaciones 2-19.
Un polígono regular es una forma plana que consiste en una cadena de segmentos de línea recta (denominados "aristas" o "lados") que es equiangular (todos los ángulos tienen la misma medida) y equilátera (todos los lados tienen la misma longitud). Los polígonos regulares pueden ser convexos o en estrella. Triángulos, cuadrados, pentágonos y hexágonos, etc., son ejemplos de polígonos regulares convexos. Los pentagramas y los hexagramas son ejemplos de polígonos regulares en estrella.
Preferiblemente, la trayectoria acústica de cada conjunto respectivo cruza sustancialmente la otra trayectoria acústica del conjunto respectivo. Lo más preferiblemente, la trayectoria acústica de cada conjunto respectivo es sustancialmente perpendicular a la otra trayectoria acústica del conjunto respectivo. El polígono regular teórico puede ser sustancialmente concéntrico a la cavidad tubular y preferiblemente es convexo. Lo más preferiblemente, el polígono regular nocional es un cuadrado.
Los planos de medición son preferiblemente sustancialmente paralelos a la cavidad tubular.
La disposición puede incluir otros cuatro transductores acústicos orientados para definir dos trayectorias acústicas situadas en un plano coincidente con una línea central de la cavidad tubular.
Preferiblemente, cada transductor acústico aguas arriba, de los conjuntos y de los cuatro transductores acústicos adicionales, se encuentra en un plano aguas arriba transversal a la cavidad tubular; y cada transductor acústico aguas abajo, de los conjuntos y de los cuatro transductores acústicos adicionales, se encuentra en un plano aguas abajo transversal a la cavidad tubular.
Este aspecto de la invención también proporciona una disposición de hardware que incluye la disposición de transductores acústicos y un sensor para detectar el nivel del fluido en la cavidad tubular.
Este aspecto de la invención también proporciona un conjunto para un medidor de flujo que incluye la disposición; y un cuerpo que define la cavidad tubular y que lleva los transductores acústicos.
Preferiblemente, el cuerpo define una porción de cara de montaje respectiva para cada uno de los transductores acústicos de los conjuntos; siendo cada una de las porciones de la cara de montaje sustancialmente normales a una porción de borde respectivamente correspondiente del polígono regular teórico.
Este aspecto de la invención también proporciona un medidor de flujo que incluye la disposición; y una disposición lógica para aplicar la lógica a las salidas de los transductores para producir una indicación de la velocidad a la que fluye el fluido.
Preferiblemente, la lógica está determinada, al menos en parte, por la identificación del sistema.
Breve descripción de los dibujos
Una realización del aparato se describirá ahora, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los siguientes dibujos, en los que:
La figura 1 es una vista en sección transversal axial de un conjunto para un medidor de flujo;
La figura 2 es una vista de extremo del conjunto;
La figura 3 es una vista en perspectiva del conjunto;
La figura 4 es una vista en perspectiva más aguda de la figura 3;
La figura 5 es una vista en perspectiva de otro conjunto para un medidor de flujo;
La figura 6 es una vista en sección transversal axial de una unidad transductora instalada para el conjunto de la figura 5;
La figura 7 es una vista en perspectiva de otro conjunto para un medidor de flujo;
La figura 8 es una vista en sección transversal axial de otro conjunto para un medidor de flujo;
La figura 9 es una vista de extremo del conjunto;
La figura 10 es una vista en perspectiva del conjunto de la figura 9;
La figura 11 es una vista en perspectiva del conjunto que se muestra en la figura 1 con una válvula plegable unida al mismo;
La figura 12 es una vista en sección transversal axial vertical de otro conjunto para un medidor de flujo;
La figura 13 es una vista en sección transversal axial horizontal del conjunto; y
La figura 14 es una vista en perspectiva del conjunto que se muestra en la figura 1 con una válvula de guillotina acoplada.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Las figuras 1 a 4 ilustran un conjunto 1, para un medidor de flujo, que incorpora un cuerpo tubular 3 y una disposición 5 de transductores acústicos.
El cuerpo 3 define una cavidad tubular a través de la cual fluye el agua. En este caso, la cavidad tubular tiene un diámetro de OD. El cuerpo 3 puede tener características de montaje (como bridas de montaje) dentro de un diámetro D aguas arriba y aguas abajo de los transductores para permitir que el conjunto se instale convenientemente a lo largo de una tubería. Alternativamente, los transductores pueden montarse de otra manera para medir el flujo a través de la cavidad tubular de la tubería per se. Pueden emplearse variantes de la disposición descrita en el contexto de tuberías no circulares.
La disposición 5 incluye cuatro conjuntos 7, 9, 11, 13 de transductores acústicos.
Las formas preferidas de la disposición 5 son útiles para medir el flujo en cualquier dirección, aunque para los fines presentes se considerará un flujo en la dirección de la flecha Q en la figura 1.
El conjunto 7 incluye transductores 7a, 7b, 7c, 7d montados en las proximidades del interior del cuerpo 3. Uno aguas arriba 7a de esos transductores coopera con uno aguas abajo 7b (figura 4) para definir una trayectoria acústica en diagonal a través de una cuerda superior plana de la cavidad cilíndrica del cuerpo 3. El otro 7b aguas arriba de esos transductores se asienta simétricamente al transductor 7a en el otro lado de la línea central CL vertical (como se dibuja) de la disposición en el mismo plano transversal que el transductor 7a y en el mismo plano axial que el transductor 7d. El transductor 7b coopera con uno aguas abajo 7c de los transductores para definir otra trayectoria acústica. Ambas trayectorias acústicas definidas por el conjunto 7 se encuentran en un plano de medición común MP7. Los transductores 7a, 7b, 7c, 7d están así situados en las esquinas de un cuadrado ficticio a través del cual las trayectorias acústicas se extienden diagonalmente de esquina a esquina.
El conjunto 9 incluye transductores acústicos 9a, 9b, 9c, 9d. El transductor 9a se asienta junto al transductor 7a y el transductor 9c se asienta igualmente junto al transductor 7c. Los transductores 9b, 9d se asientan verticalmente debajo de los transductores 9a, 9c respectivamente. El transductor 9a coopera con el transductor 9d para definir una trayectoria acústica ACg,1 que atraviesa diagonalmente una cuerda vertical del interior del cuerpo 3. Los transductores 9b, 9c también cooperan para definir una segunda trayectoria acústica AC92 diagonalmente a través de la misma cuerda. Estas trayectorias son preferiblemente mutuamente perpendiculares como se sugiere en la figura 1.
Las trayectorias AC9,1, AC92 se encuentran en un plano de medición común MP9. Los conjuntos 11 y 13 definen igualmente los planos de medición MP11, MP13.
En la sección transversal al interior del cuerpo 3 (que corresponde a la figura 2), los planos de medición se extienden cada uno a lo largo de un borde respectivo de un polígono regular teórico NRP en forma de cuadrado. Los vértices del polígono NRP están definidos por los puntos en los que se cruzan entre sí dos de los planos de medición.
La disposición 5 de ejemplo incluye además un conjunto 15 de transductores acústicos 15a, 15b, 15c, 15d que definen un par cruzado de trayectorias acústicas coincidentes con un eje central CA del interior tubular del cuerpo 3 para definir un plano de medición central MPC. En este ejemplo, el plano de medición central MPC es horizontal.
Los presentes inventores han encontrado que la construcción descrita es ventajosa tanto desde el punto de vista computacional como constructivo.
Los transductores acústicos están configurados para producir salidas a las que se puede aplicar la lógica para determinar la velocidad axial media del fluido a lo largo de cada uno de los planos de medición. Si bien la lógica aplicable puede variar de una disposición a otra y depender de la naturaleza del fluido que fluye, los experimentos de laboratorio de los inventores han demostrado que se pueden obtener mediciones de flujo sorprendentemente precisas aplicando, a la salida de los transductores, la lógica que se ha desarrollado por identificación del sistema.
Se ha descubierto que la disposición descrita de transductores acústicos tiene en cuenta las condiciones de flujo en espiral, conocidas como remolinos, mejor que las disposiciones de detección existentes. El remolino es un aspecto de la turbulencia.
La medición de flujo convencional basada en el tiempo de tránsito implica trayectorias acústicas que cortan transversalmente el eje central de la tubería y se basa en suposiciones con respecto al perfil de flujo dentro de la tubería. La disposición preferida divulgada de transductores acústicos incluye trayectorias acústicos que no cortan transversalmente el eje central para proporcionar los datos necesarios para compensar el remolino.
Las formas preferidas de la invención son particularmente ventajosas en el contexto de tuberías circulares (es decir, tuberías de sección transversal circular) donde el remolino es más problemático.
Algunas ventajas constructivas que surgen de esta disposición de transductores se ilustran mejor con respecto a la disposición de ejemplo de las figuras 5 y 6. Por conveniencia, se han transferido números de referencia para componentes análogos a los de las figuras 1 a 4.
Cada par adyacente de transductores puede montarse dentro de una sola unidad transductora, por ejemplo, una unidad transductora 17' puede llevar los transductores 7c, 9c. Como tal, se pueden montar ocho unidades transductoras mutuamente idénticas para colocar los dieciséis transductores de los conjuntos 7, 9, 11 y 13, por ejemplo, la unidad 17 ilustrada es idéntica a la unidad 17'.
La unidad transductora 17 también incluye una disposición de montaje en forma de placa de montaje 19 mediante la cual la unidad 17 se puede montar como una unidad y en asociación con el interior tubular del cuerpo 3. La placa de montaje 19 está curvada para complementar el exterior del cuerpo 3 y tiene una disposición de orificios pasantes 21 a través de los cuales se pueden pasar sujetadores adecuados para acoplarse a los orificios complementarios 23 formados en la pared del cuerpo 3, mientras que una porción 25 de transporte del transductor de la unidad sobresale a través de una abertura complementaria 27 a través de la pared del cuerpo 3. La porción de transporte de transductores 25 contiene un par de transductores, por ejemplo, los transductores 7c, 9c dirigidos en los ángulos requeridos para la operación. Una junta 29 rodea la abertura 27 y se comprime para sellar contra la fuga a través de la abertura 27.
Con ajustes adecuados en la disposición de montaje, la misma unidad transductora 17 se puede usar en tuberías de diferente diámetro.
La figura 7 ilustra otro ejemplo del conjunto 1 en el que los transductores acústicos mutuamente adyacentes están separados entre sí por aletas de separación de flujo. En este ejemplo, las aletas de separación del flujo se extienden paralelas al interior tubular de la carcasa 3, por ejemplo, la aleta 30 separa mutuamente los transductores 7a, 9a mientras que la aleta 31 separa mutuamente los transductores 9b, 11b. Las aletas enderezan el flujo y limitan los efectos de remolino y flujo cruzado. Aletas 30a y 31a similares están ubicadas frente a las aletas 30 y 31. Las aletas 30, 31, 30a y 31a pueden tener cualquier forma adecuada y normalmente se extienden más allá de la altura de los transductores para enderezar mejor el flujo de agua.
Son posibles otras formas de estructura separadora de flujo. En el ejemplo de las figuras 8 y 9, los transductores 7a, 9a están separados por una estructura separadora de flujo en forma de un saliente longitudinal 33 que define una cara de montaje 35 sustancialmente perpendicular al borde superior del polígono rectangular teórico NRP y en el que se puede montar el transductor 7a. El saliente 33 define igualmente una cara de montaje 37 del transductor 9a y sensiblemente perpendicular al borde lateral del polígono NRP. Esta construcción permite emplear un transductor común y una disposición de montaje del transductor en los dieciséis puntos de los conjuntos. Se podría lograr un efecto similar si cada cara de montaje del transductor tuviera alguna otra orientación común (es decir, no perpendicular) como se muestra en la figura 10 en relación con la porción correspondiente del polígono rectangular teórico. En la figura 10, los salientes longitudinales 41 tienen caras de montaje en ángulo 43, 45 en oposición a las caras de montaje perpendiculares 35, 37 de la figura 9.
En los ejemplos de las figuras 1 a 7, cada uno de los trayectorias acústicos abarca una distancia respectiva en el sentido de la corriente y, como tal, cada par de transductores acústicos enfrentados entre sí incluye un transductor aguas arriba y un transductor aguas abajo, por ejemplo, el par 9b, 9c incluye el transductor aguas arriba 9b del transductor aguas abajo 9c.
En los ejemplos ilustrados hasta ahora, los transductores aguas arriba se encuentran en un plano común transversal al interior del cuerpo 3 mientras que los transductores aguas abajo se encuentran en otro plano transversal común. Esta coincidencia no es esencial. Como se ilustra en las figuras 8 a 9, los transductores adyacentes entre sí, tal como los transductores 7a, 9a, pueden estar desplazados axialmente entre sí. Preferiblemente, las trayectorias acústicas se cruzan con al menos un plano común transversal a la cavidad tubular del cuerpo 3, es decir, preferiblemente, la dimensión L de la figura 8 es al menos cero.
Las figuras 12 y 13 ilustran un conjunto, para un medidor de flujo, similar al conjunto de la figura 1. Con respecto a la variante de la figura 1, los sensores acústicos adicionales 15a, 15b, 15c, 15d se han movido axialmente hacia adentro hacia el centro de la disposición para que se encuentren en los planos aguas arriba y aguas abajo UP, DP en los que los transductores acústicos de la conjuntos también residen. Este movimiento reduce la longitud total de la disposición de detección de flujo. Este movimiento da como resultado los trayectorias acústicos AC-i5,1, AC-i5,2 cruzando en un ángulo diferente al convencionalmente preferido de 90°. No obstante, junto con la salida de los transductores acústicos de los equipos, se pueden obtener mediciones de flujo precisas.
La disposición de la figura 12 incluye además un sensor de nivel de agua 39 para detectar el nivel de agua WL en la tubería. En este ejemplo, el sensor 39 es un sensor acústico montado en la parte superior que envía señales y recibe señales reflejadas de una trayectoria acústica vertical AC39. Son posibles otras disposiciones de detección del nivel del agua, por ejemplo, se puede proporcionar un sensor montado en el suelo. El nivel del agua puede expresarse en términos de altura por encima del fondo de la tubería, o en términos de altura por debajo del exterior de la tubería, o, en otros términos.
Las formas preferidas de medidor de flujo procesan los datos de los transductores acústicos y también del sensor 39 para permitir la medición del flujo en las tuberías cuando están llenas y también cuando solo están parcialmente llenas.
Los ejemplos que se muestran en las figuras 1 a 10 y 12 a 13 se refieren a la medición de flujo en línea a través de un cuerpo o tubería 3. Las realizaciones también pueden incluir la unión de un dispositivo o compuerta de control de flujo para permitir el paso del agua a su través. Dichos dispositivos pueden instalarse en cualquier lugar a lo largo de la tubería 3, o al final de la misma, según los requisitos. Las figuras 11 y 14 muestran el uso de dispositivos de control de flujo típicos usados en el campo, pero no se limitan a tales dispositivos como entenderá el experto en la materia.
La figura 11 tiene una compuerta plegable 51 fijada al extremo del tubo 3. Tal compuerta se describe completamente en las realizaciones discutidas en la patente australiana n.° 2012234917. Un par de placas semicirculares sellables con bisagras 53 (solo una de las cuales es visible en la figura 11) se pueden levantar y bajar mediante puntales pivotantes 55 articulados a un elemento roscado giratorio 57 contenido en un dispositivo de activación 59. Un motor 61 hará girar el elemento roscado 57 bajo el control del programa. El motor 61 también se puede reemplazar por una manivela, si es necesario.
La figura 14 tiene una válvula de guillotina 63 fijada al extremo de la tubería 3. Tal válvula se describe completamente en las realizaciones discutidas en las solicitudes de patente internacional WO 2011/020143 y WO 2016/004471. Una hoja de puerta 65 que se desliza herméticamente dentro de un marco 67 se puede levantar y bajar mediante el mecanismo de elevación 69 conectado al marco 67. Un motor 71 operará bajo el control del programa para levantar y bajar la hoja de la puerta 65. El motor 71 también se puede reemplazar por una manivela, si es necesario.
El experto apreciará que las presentes enseñanzas pueden extenderse mucho más allá de los ejemplos descritos. La invención no se limita a los ejemplos descritos; más bien está definido por las reivindicaciones. A modo de ejemplo, algunas variantes pueden prescindir del conjunto 15, y mientras que en este ejemplo los planos de medida de los conjuntos son paralelos al interior del cuerpo tubular, en otras variantes puede no ser así.
En este ejemplo, hay diez pares de transductores acústicos enfrentados entre sí que corresponden a diez trayectorias acústicas. Se ha descubierto que esta disposición conduce a mediciones de flujo menos afectadas por los efectos de flujo cruzado y otros aspectos de la turbulencia que otras disposiciones de medición de flujo. Por supuesto, los principios divulgados pueden extenderse más allá de un cuadrado teórico a otros polígonos regulares, por ejemplo, a polígonos regulares teóricos en forma de pentágonos o pentagramas, en cuyo caso se podrían obtener beneficios computacionales y de construcción similares.

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Una disposición de transductores acústicos para un medidor de flujo adecuado para riego con agua; proporcionando el medidor de flujo la medición de la velocidad a la que fluye el agua;
incluyendo la disposición un respectivo conjunto de transductores (7, 9, 11, 13) para cada borde de un polígono regular ficticio;
estando montados los conjuntos de transductores (7, 9, 11 13) en una cavidad tubular (3) para transportar el agua; incluyendo cada uno de los conjuntos de transductores (7, 9, 11,.13) respectivamente
dos transductores acústicos (7a, 7b) orientados para proporcionar una sola trayectoria acústica entre sí y que se encuentran en un plano de medición (MP7) del conjunto respectivo; y otros dos transductores acústicos (7c, 7d) orientados para proporcionar entre sí otra única trayectoria acústica y situados en el plano de medición (MP7) del respectivo conjunto; y
estando colocados los conjuntos de transductores de modo que, en la sección transversal normal a la cavidad tubular, el plano de medición de cada respectivo conjunto de transductores coincida con un borde respectivo del polígono regular teórico; caracterizada por que
la disposición que incluye unidades transductoras (17), cada una de las cuales lleva dos de los transductores acústicos (7a, 9a) e incluye una disposición de montaje (19) mediante la cual el respectivo se monta como una unidad al menos parcialmente dentro de la pared de cavidad tubular (3).
2. La disposición de la reivindicación 1, en la que la trayectoria acústica de cada conjunto respectivo cruza sustancialmente la otra trayectoria acústica del conjunto respectivo.
3. La disposición de la reivindicación 1 o 2, en la que la trayectoria acústica de cada conjunto respectivo es sustancialmente perpendicular a la otra trayectoria acústica del conjunto respectivo.
4. La disposición de la reivindicación 1, 2 o 3, en la que el polígono regular teórico es sustancialmente concéntrico a la cavidad tubular (3).
5. La disposición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el polígono regular teórico es convexo.
6. La disposición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el polígono regular es un cuadrado.
7. La disposición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que los planos de medición son sustancialmente paralelos a la cavidad tubular (3).
8. La disposición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que incluye otros cuatro transductores acústicos orientados para definir dos trayectorias acústicas que se encuentran en un plano coincidente con una línea central de la cavidad tubular.
9. La disposición de la reivindicación 8, en la que cada transductor acústico aguas arriba, de los conjuntos y de los cuatro transductores acústicos adicionales, se encuentra en un plano aguas arriba transversal a la cavidad tubular; y cada transductor acústico aguas abajo, de los conjuntos y de los otros cuatro transductores, se encuentra en un plano aguas abajo transversal a la cavidad tubular.
10. Una disposición de hardware que incluye la disposición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9; y un sensor (39) para detectar el nivel del agua en la cavidad tubular (3).
11. Un conjunto para un medidor de flujo que incluye la disposición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10; y un cuerpo que define la cavidad tubular y que lleva los transductores acústicos.
12. El conjunto de la reivindicación 11, en el que el cuerpo define una porción de cara de montaje respectiva para cada uno de los transductores acústicos de los conjuntos; siendo cada una de las porciones de la cara de montaje sustancialmente normales a una porción de borde respectivamente correspondiente del polígono regular teórico.
13. Un medidor de flujo que incluye la disposición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 y una disposición lógica para aplicar la lógica a las salidas de los transductores para producir una indicación de la velocidad a la que fluye el agua.
14. El medidor de flujo de la reivindicación 13, en el que la lógica está determinada, al menos parcialmente, por la identificación del sistema.
15. Una unidad de control de flujo que incluye el medidor de flujo de la reivindicación 13; y una barrera de control de flujo para controlar el movimiento de agua en su interior.
16. La unidad de control de flujo de la reivindicación 15, en la que dicha barrera de control de flujo es una válvula de guillotina (63).
17. La unidad de control de flujo de la reivindicación 15, en la que dicha barrera de control de flujo es una válvula de compuerta plegable (51).
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3489634B1 (de) * 2017-11-22 2020-08-05 Levitronix GmbH Ultraschall-messvorrichtung und verfahren zur ultraschallmessung an einem strömenden fluid
US11274952B2 (en) * 2018-11-16 2022-03-15 Levitronix Gmbh Ultrasonic measuring device for ultrasonic measurement on a flowing fluid
US11231311B2 (en) 2019-05-31 2022-01-25 Perceptive Sensor Technologies Llc Non-linear ultrasound method and apparatus for quantitative detection of materials
DE102019132552A1 (de) * 2019-11-29 2021-06-02 Samson Aktiengesellschaft Messkanal und Verfahren zum räumlichen Anordnen einer Sensorkomponente oder Sensorschar in einem Messkanal
US11729537B2 (en) 2020-12-02 2023-08-15 Perceptive Sensor Technologies, Inc. Variable angle transducer interface block
WO2022120273A1 (en) * 2020-12-04 2022-06-09 Perceptive Sensor Technologies, Inc. Multi-path acoustic signal improvement for material detection
US11788904B2 (en) 2020-12-04 2023-10-17 Perceptive Sensor Technologies, Inc. Acoustic temperature measurement in layered environments
CN116940810A (zh) 2020-12-04 2023-10-24 感知传感器技术股份有限公司 多次反射声音信号材料检测
US11946905B2 (en) 2020-12-30 2024-04-02 Perceptive Sensor Technologies, Inc. Evaluation of fluid quality with signals
US11860014B2 (en) 2022-02-11 2024-01-02 Perceptive Sensor Technologies, Inc. Acoustic signal detection of material composition in static and dynamic conditions
MX2023007776A (es) 2022-07-07 2024-01-08 Neptune Tech Group Inc Medidor ultrasonico con transductor individual.
WO2024091308A1 (en) 2022-07-19 2024-05-02 Perceptive Sensor Technologies, Inc. Acoustic signal material identification with nanotube couplant

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3918304A (en) * 1973-11-23 1975-11-11 Westinghouse Electric Corp Flowmeter computer
US4102186A (en) * 1976-07-23 1978-07-25 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method and system for measuring flow rate
US4162630A (en) * 1976-09-20 1979-07-31 University Of Utah Measurement and reconstruction of three-dimensional fluid flow
US4320659A (en) * 1978-02-27 1982-03-23 Panametrics, Inc. Ultrasonic system for measuring fluid impedance or liquid level
US4462261A (en) * 1982-04-27 1984-07-31 The Babcock & Wilcox Company Mass and velocity flowmeter
GB2318414B (en) 1996-10-19 2001-02-14 Univ Cranfield Improvements relating to flow measurement
US6047602A (en) * 1996-10-29 2000-04-11 Panametrics, Inc. Ultrasonic buffer/waveguide
WO2009074162A1 (en) 2007-12-10 2009-06-18 Siemens Aktiengesellschaft Ultrasonic type fluid flow measurement apparatus
US8336394B2 (en) * 2008-01-10 2012-12-25 Metering & Technology Sas Device for measuring the flow rate of a fluid flowing in a pipe
WO2010002432A1 (en) 2008-07-01 2010-01-07 Cameron International Corporation Insertable ultrasonic meter and method
US7752919B2 (en) * 2008-07-09 2010-07-13 Daniel Measurement And Control, Inc. System and method of an acoustic flow meter with dual flow measurements
MX341582B (es) 2009-08-18 2016-08-25 Rubicon Res Pty Ltd Ensamble de medidor de flujo, ensambles de compuerta y metodos para medicion de flujo.
US8291773B2 (en) 2010-10-19 2012-10-23 Sick Engineering Gmbh Ultrasonic measurement of flow velocity
CA3153748A1 (en) * 2011-04-01 2012-10-04 Rubicon Research Pty Ltd Actuation and valve mechanism
EP2990768A4 (en) * 2013-04-25 2017-03-08 Woojin Inc. Ultrasonic flow rate measurement system
US9304024B2 (en) * 2014-01-13 2016-04-05 Cameron International Corporation Acoustic flow measurement device including a plurality of chordal planes each having a plurality of axial velocity measurements using transducer pairs
EP3164678A1 (en) 2014-07-06 2017-05-10 Rubicon Research, Pty.Ltd. Measurement of flow through pipelines
US9453749B1 (en) 2015-03-10 2016-09-27 Honeywell International Inc. Hybrid sensing ultrasonic flowmeter
US10509124B2 (en) 2015-04-09 2019-12-17 Siemens Energy, Inc. Method for estimating time of flight for acoustic pyrometry
EP3239974B1 (en) * 2016-04-25 2021-09-29 GWF MessSysteme AG Compact wide angle acoustic transducer
CN205719136U (zh) 2016-06-27 2016-11-23 武汉惜源科技有限公司 一种一体化超声波管道流量计
EP3489634B1 (de) * 2017-11-22 2020-08-05 Levitronix GmbH Ultraschall-messvorrichtung und verfahren zur ultraschallmessung an einem strömenden fluid

Also Published As

Publication number Publication date
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