JP2006506608A

JP2006506608A - 低流量の流量計通過を防止するためのバルブ

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Publication number: JP2006506608A
Application number: JP2004535813A
Authority: JP
Inventors: ザカイ、アブラハム; − オア、ヨナサンバー
Original assignee: エイ．アール．アイ．フローコントロールアクセサリーズアグリカルチャラルコーポラティブアソシエーション、リミテッド
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2003-09-04
Publication date: 2006-02-23
Also published as: BRPI0314272B1; CA2499604A1; IL167383A; CN100424479C; CA2499604C; CY1113615T1; RU2005110675A; AU2003256054B2; ZA200502160B; CN1688873A; US20050268969A1; ES2393264T3; AU2003256054A1; MXPA05002766A; WO2004025229A1; PT1546664E; KR20050053660A; EP1546664B1; BR0314272A; SI1546664T1

Abstract

最低測定流しきい値を有する流量計を含む流れ計量システム用の流れ応答バルブを提供する。このバルブは、その最低測定可能流しきい値を超える流量における開位置とその両ポートにわたる圧力差に応じる圧力脈動位置との間で転移可能である。前記圧力脈動位置は、最低測定流しきい値未満の流量で通る流体流を本質的に防止する閉位置と、最低測定流しきい値を超える測定可能流量で供給管の中に流体流を入れる開位置との間で変る。

Description

本発明は、流体の流れを計量するための方法、システム、及び装置に関する。より詳細には、本発明は、従来の流量計を、かなり低い流量をも、計量装置の測定可能な流量未満であっても計量するのに適したものにする方法に関する。本発明は更に、流体流れ測定システム、及びこの方法を実施するのに有用な装置に関する。

低容積の流体流の測定及び監視には、産業及び住宅関連の設置における適用を含めて様々な適用例がある。例えば、化学工業においては、無数の工程における入口流と出口流の正確で精密な知識は、化学製品や薬品などの最適生産及び加工処理に決定的なものになり得る。流量の精密な監視を、費用がかかり安全上の問題にもなり得る漏えいを発見及び防止するために使用することもできる。

その上に、低流量の監視を欠くことは、この流量の供給者に損失を与えるという結果になり得る。例えば、水道会社は自社の流量モニタ（水量計）によって測定された水使用量について代金が支払われる。同会社の流量モニタが小流又は滴流を測定しない場合には、会社にはこのような使用量に対して返済されない。収益の損失は大きなものになり得る。更に、損失の位置は検知されず、これによって大量の水を無駄にすることになる。これは特に水の供給が限られた国では問題である。更に又、この監視限界の知識を、例えば付属の流量計では測定できない程度の流量で保持タンクの中にゆっくり滴下させて、タンクから直接に水を消費することによって、水を盗むために使用することができる。

一般に今日使用されている従来の磁気流量計であるタービン流量計は、流体の中に浸漬されたタービンによって流体の流れを測定するために長い間使用されている。タービンに連結された磁石体が、乾燥区域に置かれた第２磁石体を回転させる。第２磁石体は、機械式カウンタを回転させるはめ歯システムを駆動する。これらの流量計は、低い流量、例えば世界中の給水会社及び自治体によって設置される形式の一般的な水量計を考えるとき約１０リットル／時未満の低い流量を検知することはできない。容積式計量装置も流量を測定するために通常使用され、これらは特に水の品質が悪い場合、即ち水が高いカルシウム含有量を有するか、又は砂などのごみを含む場合に欠点を有する。

別の形式の流量計も知られており、その中に低容積流体流を測定するための装置もある。しかし、このような流量計は一般的にコスト高で、定期点検修理を必要とし、旧型の改装が困難であり、したがって家庭用の水量測定には通常使用されない。

小滴カウンタ装置も知られており、この場合は小滴の計数のためにセンサが設けられている。しかし、このような装置は通常は実験室のために役立ち、例えば給水企業が使用するための大きな設備には費用効果がなく、確かに都市で使用するためのものではない。たとえ更にそうであっても、このようなシステムは容易に改装されず、多少ともかなりの空間を必要とする。

例えば、Ｍｅｉｘｌｅｒに譲渡された米国特許第５２１８３４６号には、流体の流れが最低しきい値レベルの流れに合ったかどうかを判定するための低容積流量計が開示されている。モニタは外側に置かれた電気部分を含み、この電気部分は、流れに対する最低の貫入によって動作し、修理を可能にする。電子装置はしきい値レベルの調節をもたらし、電子装置を、所望流量の張出し用の並列電子回路を設けるために変更することができる。しかしながら、システムは簡単でも低廉でもない。

低流量を測定又は監視するための能力を有する他の形式の流量装置は、複合計器である。この場合、この装置は高流量計量装置を、一般的にバイパス導管の中に置かれた二次流量計と共に含む。適切な流量計に流れを向けるために、所定の流量又は圧力に基づいて（例えば「切換え」バルブを使用して所定の圧力で活動化することによって）流れをそらすためのある手段が一般的に存在する。これらの計器は一般的に上述の欠点の少なくとも一部を有し、特に高価である。

流れ計量装置によって起ることのある１つの問題点は、流量計が実際にはシステムを通過して流れていない過剰な量の流体を読む、いわゆる「過剰効率」である。これは、例えば計量装置の測定インペラの慣性回転によって起ることがある。

本発明によれば、供給管路流れ計量装置と流れ応答バルブとを含み、前記圧力計量装置は測定可能な流体流についてのみシステムを通させる、流体供給システムが提供される。

この装置は、流量が最低測定可能流量しきい値を超えるとバルブがその入口ポートと出口ポートとにわたる圧力差によって開き、流量が前記最低測定可能流量しきい値未満に低下すると脈動位置に入り、脈動位置は、システムを通る流れを実質的に制限する閉鎖状態と、流体流をシステムの中に入れる開放位置とを有し、前記開放状態は最低測定可能流量しきい値を超える流量を有し、流量計の下流の供給管路とその上に嵌合された装置との部分は流体アキュムレータとして機能する。

本発明によれば、システムを通る平均流体流はある時間にわたって一定のままであり、これによって前記計量装置の下流の消費者には、本発明によるシステムによって分与される流量の変動が認められない。

本発明によれば、流体供給管路とこれを通る流体流を計測するための計器とを含む流体計量システムが提供され、前記計器は最低測定流しきい値を有し、前記システムは更に、最低測定しきい値未満の流量で流れを実質的に禁じて、測定可能流体の流れだけを再開するように、脈動特性を有する流れパターンをシステムに分与する流れ応答バルブを含む。流れ応答バルブは実際に流量と、バルブの入口と出口との間にわたる圧力差とに応答する。

別の態様によれば、本発明は、流体供給管路を通る流体流を計測するための方法に関し、前記流体供給管路は、最低測定可能しきい値を有する流量計と、最低測定しきい値未満の流量で流れを実質的に禁じて、測定可能流体の流れだけを再開するように、脈動特性を有する流れパターンをシステムに分与する流れ応答バルブを含む。この装置は、流体供給管路とその上に嵌合されたあらゆる装置がアキュムレータとして機能するようになったもので、これによって流れ応答バルブの開放状態において、その開放段階中に流体はシステム内に蓄積される。

本発明は、流体供給管路の上流側に連結可能な入口ポート及び流体供給管路の下流側に連結可能な出口ポートと、入口ポートと出口ポートとの間に延在する制御室、及び前記制御室の中に配置されて、密封表面区域を有する入口密封表面と制御表面区域を有する制御部分とを有する封止部材と、制御室を通る最低流しきい値を決定する流出開口とを含むバルブであって、前記封止部材が封止部材にわたる圧力差に応じて開位置と閉位置との間で転位するバルブも対象とする。

本発明による流体供給システムは、気体又は液体と共に使用するために適しており、低廉で、信頼性が高く、既存の流れ計量システムに対する容易な改装設置のために適しているという重要な利点を有する。

本発明による装置の更なる利点は、これが下流方向から上流方向への流れ、即ち液体供給システムの場合には消費者から供給者の方への流れを防止する一方向バルブとして働くことである。

本発明の別の実施例によれば、装置の脈動位置の開放状態において流体流の制御式制限のために更に嵌合された、本発明による流れ応答バルブが提供される。したがって、この実施例によるバルブと共に嵌合された流量計のインペラが重大な回転速度に達しないことになり、慣性力が低下し、これによって圧倒的な過剰計量を制御する。しかし、この実施例によるバルブは、その消費状態において、即ち流量が最低測定可能流量しきい値を超過したとき、実質的に流体流と計量を果さない。

本発明を理解するため、及び本発明を実際にいかに実施できるかを知るために、いくつかの実施例を制限されない実施例としてのみ、添付の図面を参照して以下に説明する。

本発明は、様々な流体供給システムにおける実行に適している。しかしながら、便宜上及び例示のためにのみ、上水道システム例えば都市／市営の上水道網を以下に参照する。

先ず図面の図１に注目すると、最終消費者が例えば家屋、オフィス、工場などに居る、都市／市営上水道システムの端部分が概略的に図示されている。この例では、家屋は、適当な配管網１８によって流量計１２を介して１０で示される主上水道管路に連結されており、配管網１８は例えば太陽光温水システム２０、洗面台２２、トイレ２６、及び庭の蛇口２８などの末端装置に分岐している。

配管１８を含む上記の末端項目の各々は、不完全な密封手段（ワッシャ、ガスケットなど）、管における漏えい、悪い連結部などによる漏えいを被り易い。

本発明による装置が嵌合されていない上水道システムでは、最低測定可能流しきい値（通常のこの種の最低しきい値は約１０リットル／時）未満の漏えいはいずれも検知されず、測定可能ではなくなり、即ち水供給側のかなりの損失を引き起こし、これは言うまでもなく世界のある地域では深刻な問題である真水の無駄となる。

標準的な流量計１２を少量の水も測定可能にするために、全体的に３６で示される流れ応答バルブが設けられている。バルブ３６は、後で詳細に説明するように、流量とその入口ポートと出口ポートとにわたる圧力差に敏感である。

バルブ３６は常閉バルブであるが、消費流量が最低測定可能流しきい値を超過したとき、例えばトイレ２６などの流水による水の消費のために末端装置が開かれているときはいつでも開く。しかし、末端装置のいずれかによる消費がないときは、バルブ３６は自然にその閉位置に戻る。配管１８に沿った１つ又はそれ以上の位置において、又は末端装置２０、２２、２６、及び２８の１つ又はそれ以上において漏えいが発生した場合には、流れ応答バルブ３６は閉じたままであり、これによって圧力差ΔＰが、上流に連結された入口４０と下流に連結された出口４２との間に生じている。このような圧力差は、入口４０における本質的に一定の圧力と出口４２における低下する圧力とによって生じるものである。圧力差ΔＰが所定のしきい値に達すると、流れ応答バルブ３６はその間開いて、バルブが所定のしきい値より低い圧力差に達するまで配管１８への水流を可能にする。

図２は、流れ応答バルブ３６の下流において測定された、時間経過に対する圧力と流量を概略的に図示する重合せグラフである。上部の水平な線は計量装置１２の最低測定可能流しきい値を表し、下部の水平な線は、例えば計量装置１２の最低測定可能流しきい値より低い、配管１８及び／又は末端装置２０、２４、２６、及び２８におけるのいくつかの漏えいによる低流量消費中の、流れ消費量を表す。文字Ｑによって表されるグラフは、流れが常に計量装置１２の最低測定可能流しきい値より上にあって、オン／オフ・モードで動作すること、即ち計器１２を通るすべての流れが測定可能であることが顕著である場合の、流量計を通る脈動流特性を表す。文字Ｐで示される線は、やはり脈動特性を有するシステムにおける対応する圧力を示すものである。

次に、実施例としてのみ、本発明の実施例による感圧バルブのいくつかの実施例に更に注目する。多くの別の実施例も同様に可能であることは理解される。

図３Ａ及び図３Ｂに移って、全体として５０で示されたバルブを参照すると、図３Ａではその開位置状態にある場合が図示され、図３Ｂではその常閉位置状態にある場合が図示されている。バルブ５０は、ハウジング５２と、入口ポート５４と、出口ポート５６とを含み、これらの両ポートはそれぞれ、適当なねじ山５８及び６０によって管部分（図示せず）に螺合している。

バルブ５０は、直径Ｄ_ｉを有する入口ノズル６２に嵌合されている。封止部材６４がハウジング５２内で軸方向に転置可能であり、入口ノズル６２を密封するようにコイルばね６６によって通常封止位置に偏位される（図３Ｂ）。

封止部材６４の入口端部には、入口ノズル６２のすぐれた封止のために弾性封止部分６８が嵌合している。更に、及び図に指摘するように、ハウジング５２は、封止部材６４を滑動式に支持する中央内腔７０を有し、前記内腔７０は直径Ｄ_ｂを有する。封止部材６４はその出口端部に隣接してショルダ部分７４を有し、ショルダ部分７４は内腔７０と共に所定の公差を有し、この公差が、上に論述したように順番に分与される脈動に対応する漏えい率を決定する。

更に注目すべきは、内腔７０がその出口側に直径Ｄ_０の拡張部分８０を伴って形成されている。

この構成配置は、バルブ５０がその開位置にあるときには封止部材６４のショルダ部分７４が拡張部分８０に達してバルブ５０を通る本質的に自由な流れを可能にするようになされている。

この配置構成は、ばね６６の偏位力Ｆｓが予め定められて、これによってバルブ５０は圧力差ΔＰがＤ_Ｉと、Ｆｓと、入口ポート５４と出口ポート５６における圧力との間の関係によって決まった所定の圧力を超過しない限り、閉位置状態に残るようにしたものである。したがって、バルブ５０を開くために要する力は、Ｆｓ＜ΔＰ＊Ａ（Ｄ_ｉ）によって決定され、ここでＡ（Ｄ_ｉ）は入口ノズル６２における表面積である。同様にバルブ５０は、ΔＰ＜Ｆｓ／Ａ（Ｄ_０）のときに閉じ、ここでＡ（Ｄ_０）は拡張部分８０における表面積である。バルブ５０を閉じるために必要な圧力差は、システム内で脈動を発生させるために必要な圧力差よりも低いことも明らかであり、この理由はＤ_ｉ＜Ｄ_０であるためである。

この配置構成は、入口ポート５４と出口ポート５６にわたる圧力差が所定のしきい値より小さいときに、作用する唯一の力はばね６６の偏位力Ｆｓであるからバルブ５０が封止されたままであるようになされている。しかし、（例えば上に論述したように、システムの配管又は末端装置の１つにおける漏えいによって）出口ポート５６における圧力が低下し、そこで入口ポート５４における入口圧力が本質的に一定のままであるとき、バルブ５０にわたる圧力差は増加し、封止部材６４は図３Ａにおけるように、その開位置に転置することになる。

更に又、封止部材６４のショルダ７４が圧力差の下で封止部材を開位置に留める役割を有することは理解される。更に、ショルダ７４の直径と内腔７０との間の公差が、それはシステムのいわゆる漏えい率を決定するので、実際に脈動タイミングを決定することは理解される。

次に図４Ａ及び４Ｂに更に注目すると、主にバルブ８０が図３Ａ及び３Ｂに関して上に論じたバルブに類似しており、したがって異なる要素についてのみ参照する。異なる要素は封止部材８６のショルダ８４の形状と、ハウジングにおける円筒状内腔９０の拡張部分８８の対応する形状変化である。この特定の設計の目的は、バルブが図４におけるようにその開位置にあるときに狭い流れ経路９１を生じさせ、これによって増加した流速を生じさせ、内腔９０において、矢印９２の方向に（図４Ａ）、即ちコイルばね９４に分与される力とは反対の、封止部材８６を開位置へ転置する助けをする方向に作用する力を発生させることである。これは、流れ速度の局部的増加によって得られ、下流に低い静圧を引き起こし、したがってヘッド・ロスを減少する。

図４Ａ及び４Ｂの設計は、バルブ８０の開／閉位置を更に重大なものにし、近い位置か平衡位置におけるバルブの決定されない位置及び分散を防止する。

図５Ａ及び５Ｂは、全体的に１００で示される本発明による感圧バルブの更に別の実施例を図示しており、この場合、封止力は、先の実施例におけるようにコイルばねではなく磁気手段によって分与される。

図５Ａ及び５Ｂに見ることができるように、ハウジングは、入口ポート１０６と共に形成された入口セグメント１０４と、出口ポート１１０が嵌合された出口セグメント１０８とを含み、前記入口と前記出口の両方には適当な結合用ねじ山によって管セグメント（図示せず）が嵌合される。

出口セグメント１０８は、入口セグメント１０４に隣接して、テーパー部分１１４とストッパ部材１１６とを伴って形成されている。弾性層１２４によって被覆された磁気球１２２である封止部材１２０は、テーパー壁１１４の最も狭い部分よりも大きな直径を有し、同様に、封止部材１２０の直径はストッパ部材１１６のギャップ１３０よりも大きい。この配置構成は、封止部材１２０がハウジングの中で、封止部材がテーパー壁部分１１４に封止して係合する閉位置（図５Ａ）と、封止部材がテーパー壁部分１１４から外れる開位置（図５Ａ）との間で転置可能であり、バルブ１００を通る自由な流れを可能にするようになされている。

偏位力は、磁気入口部材１０４によって封止部材１２０に分与され、封止部材１２０の磁気球１２２に作用して、テーパー壁部分１１４の最狭部分と封止係合させる。

図５Ａ及び５Ｂの実施例によるバルブは、図３及び４のバルブに関連して論述したものと同様な方法で動作し、読者の注目をこれに向ける

本発明によるバルブの更なる利点は、これが下流方向から（即ち消費者から）上流方向への（供給者に向かう）流れを防止する一方向バルブとしても働くことである。この特質は、例えば上水道システムに関して特に重要であり、泥やごみがシステムに入って上流を流れて、貯水池を汚染し、水供給側の設備を害する可能性のあるリスクが存在する、供給管における氾濫又は破裂の場合における供給側への汚染水の流れを防止する働きをする。

次に図６に移ると、容積単位、例えばｍ^３で表した実際の流れ消費量ＡＣと測定された流れ消費量ＭＣとの関係を、様々な状況において表す概略グラフが示されている。Ｉを付けた線は、実際の水消費量が線形様式で測定された水消費量と本質的に同じである理想的な状況を表す。しかしこの状況は、普通の流量計、例えば家庭用流量計などの設計のために通常は生じることはなく、この場合インペラが設けられ、インペラはこれを通って流れる水の速度を受ける慣性力を得る。したがって、流量計を通る液体流が終了した後でも、インペラは前記慣性力によってしばらくの間、回転し続ける傾向がある。この状況は、特に液体流の監視が重要であるか、実際の水消費量に対して正確に料金を課したい場合には望ましくないことは理解されよう。

本発明による装置が嵌合されていない代表的な流量計の測定された消費量ＭＣを線ＩＩで表す。したがって、測定不可能でそれぞれ課金不可能な測定されない液体のかなりの部分があることが理解されよう。

いくつかの実施例によるバルブを取り付けることによって、流量計はＩＩＩを付けた線によって図６に示す「過剰効果」、即ち実際には消費されなかった水の量の測定を引き起こす。この現象は、慣性力を含むバルブの多くの開閉発生によって生じる。

したがって、「過剰効果」を補償し、例えばＩＶを付けた線によって示されるような実際の消費に近い測定消費量に達する装置を導入することが望ましい。

すぐれた注文取りのためには、消費者が過剰料金ではなく過少料金に留まるように、ＩＶを付けた線によるバルブの性能がＩを付けた最適線の下に延びていることは理解されよう。

次に、更に図７に注目すると、全体的に１５０で示された本発明によるバルブの一変形が示され、これはハウジング１５２と、上流管セクション１５５にねじ結合された入口ポート１５４と、下流タイプセクション１５７にねじ結合された出口ポート１５６とを含む。

ハウジングの入口に、ダイヤフラム・シール１６０が嵌合されており、ダイヤフラム・シール１６０はハウジングの環状ショルダ部分１６２と保持ナット１６６によって保持されたダイヤフラム支持ディスク１６４との間にあり、この場合ダイヤフラム・シール１６０は、図８Ｃに関連して後で明白になるように下流方向にのみ変形可能である。

ダイヤフラム・シール１６０は、プランジャ１７０の面の周りにおける圧力差によるプランジャ１７０の転置に従う傾向がある。しかし、ある一定の段階において、ダイヤフラム・シールはプランジャから離れて、その正規の位置に戻って静止する。

圧力応答封止組立体がハウジング１５２の中に受け入れられ、これは軸方向に転置可能なプランジャ１７０と静止カップ部材１７２とを含む。

プランジャ１７０とカップ部材１７２との間に、閉じ込められた空間１７４の中に入れられた減衰組立体が形成され、これは、本実施例ではカップ部材１７２の円筒状スリーブ１７８の内部に受け入れられたコイルばね１７６を保持し、前記ばねは一端においてカップ部材１７２に対して偏位し、他端においてはプランジャ１７０に対して偏位する。弾性材料で作られた封止スリーブ１８０が、カップ部材１７２のプランジャ１７０の円筒状延長部１８４及びカップ部材１７２の円筒状延長部１７８を覆っており、これによって閉じ込められた空間１７４への液体の流れを制限する。

プランジャ１７０の周囲縁部１９０は鋭利な縁を有し、ハウジングの円筒状表面１９４を圧迫し、プランジャ１７０がハウジング内で軸方向に転置するときに前記表面からスケールや藻やその他の汚物粒子を排除して清掃するスクレーパとして役立つ。

図７に示すような特定の実施例によれば、プランジャ１７０とカップ部材１７２は相補形状を有し、特に図８Ｆの完全に開いた位置で、下流の水の消費に対して利点を提供する。更に又、カップ部材１７２の周囲縁部１９８は、プランジャ１７０の対応するスクレーパ縁部１９０と容易に係合するように面取りされている。

更に、次に図８Ａ〜８Ｆに注目すると、図７の実施例によるバルブが実際にどのように動作するかを図解している。図８Ａでは、プランジャ１７０はその引込み位置にあって、カップ部材１７２から離れ、ダイヤフラム・シール１６０を封止的に圧迫している。この位置はいわゆる閉位置であり、この場合水の使用も水の漏えいもない。この状況では、入口ポート１５４における水圧は出口ポート１５６における圧力と実質的に同じで、即ち圧力差ΔＰは０に等しく、つまり入口圧力は出口圧力に等しい（Ｐｉ＝Ｐｏ）。

しかし、図８Ｂに示す位置では、バルブ１５０はなおもいわゆる閉位置にあり、バルブの下流ではそれほど水の消費はないが、水量計（図示せず）の測定可能しきい値より低い流量ではいくらかの水の漏えいが発生する。この結果、バルブ１５０の出口側では圧力が低下し、バルブにわたって圧力差ΔＰ≧０を発生し、この場合ＰｉはＰｏよりも高い。しかし、圧力差はまだ大きくはなく、バルブを開位置に転置しない。わかり易くするために、バルブにおける高圧ゾーンを図８Ａ〜８Ｆにおいて密な点描で示し、低圧ゾーンを密ではない点描で示す。図８Ｂの状況ではバルブは閉じた封止位置に留まり、この場合ダイヤフラム・シール１７０はダイヤフラム・シール１６０を封止的に圧迫していることは明らかである。

結果的に更なる漏えいとなり、バルブ１５０の下流で（しかし大きな消費はなく）装置１５０にわたる圧力差は増加し、プランジャ１７０をわずかに下流方向に引くが、プランジャ１７０に追随するダイヤフラム・シール１６０の変形がこれに続き、バルブは確実に閉じられる。入口ポートから出口ポートに向かうまでの間に水の流れがない限り、水計量装置（図示せず）は流れを全く検知せず、測定要素（例えばインペラ）が止まったままであるから流れを指示しないことは明らかである。

出口ポート１５６において圧力が低下し続けるので、水はプランジャ１７０とハウジング１５２の表面１９４との間の隙間を通って漏えいし、この結果、出口ポート１５６において僅かな圧力増加があり、更に結果として、図８Ｄに示すようにダイヤフラム・シール１６０はその標準位置に転置する。

プランジャ１７０のスクレーパ縁部１９０と表面１９４との間の漏えいを容易にするために、図８Ｄの拡大部分に示すように、スクレーパ縁部１９０の接触ゾーンにおいて、１つ又は複数の狭い溝１９８が表面１９４と共に形成されている。

ダイヤフラム・シール１６０のプランジャ１７０からの離脱は（図８Ｄ）、プランジャ１７０がカップ部材１７２に向かって更に転置する結果となり、更に封止組立体１６８の周りで圧力が平衡する結果となる。このような水流の増加は計量装置（図示せず）の最低読取り可能しきい値より上にあり、したがって、バルブのこのような脈動開口部において装置を通って流れている水は、流量計によって読取り可能である。

図８Ｄの位置における制限された流れは、流れ計量装置のインペラが高速度で回転せず、したがって高い慣性力が与えられないことを確証し、したがって、バルブ装置１５０を通る流れ脈動が止まると、流量計のインペラは直ちに停止し、したがって過剰計量を招かない。

この位置では、封止スリーブ１８０は閉じ込められた空間１７４への水の緩やかな充てんを容易にし、こうしてバルブの閉鎖段階を減衰／低速化し、これによって測定された消費量ＭＣと実際の消費量ＡＣとの比率を改善する。

しかしなから、図８Ｅの位置は水消費位置ではなく、配管の下流が測定可能な脈動の水流で再充てんされ、配管及び様々な供給装置から滴下した水を補償するという位置である。

更に図８Ｆを参照すると、バルブ１５０は完全に開かれた位置で図示され、この場合水は下流で（図示せず）消費者によって消費され、この結果プランジャ１７０は完全に転置して縁部１７０はカップ部材１７２の対応する縁部１９８と係合し、卵状の空気力学的形状を生じさせ、要求によって高い流量での下流方向への水流を容易にする。

減衰組立体、即ち封止スリーブ１８０又は何か別の減衰手段、例えば粘性流体、摩擦装置、水オリフィスなどの追加は、結果的に図６における線ＩＶに近い測定された消費量ＭＣとなるが、このような減衰組立体がない場合には、図６の線ＩＩＩに近い測定された消費量となる。

封止スリーブ１８０がない場合、消費下流による、例えば栓などの開放による、閉じ込められた空間１７４に入り次に単に出口１５６を通って下流に流れることによる、水供給における短い遅延を検知する可能性がある。しかしながら、弾性封止スリーブ１８０を適用することは、（下流における水の消費の結果として）装置にわたる差圧の急速な生成によって、所定のしきい値を超えて、封止スリーブ１８０が変形して、カップ部材１７２の円筒状部分１７８から離れ、したがって閉じ込められた空間１７４の急速な排水を容易にし、これによって下流の消費者は圧力低下を感じない。

上記の実施例は、計量システムと共に使用するために適したバルブと、上に開示したような方法との単なる実施例であり、本発明の範囲内にある多くのこの様な別のバルブを設計してもよいことを理解されたい。

本発明による流れ計量システムを嵌合した市営上水道網を示す概略図である。本発明によるシステムを嵌合した上水道網における、時間経過に対する圧力と流量を概略的に図示する重合せグラフである。本発明の一実施例による開位置にある流れ応答バルブの縦断面図である。本発明の一実施例による閉位置にある流れ応答バルブの縦断面図である。本発明の別の実施例による開位置にある流れ応答バルブの縦断面図である。本発明の別の実施例による閉位置にある流れ応答バルブの縦断面図である。本発明の更に別の実施例による開位置にある流れ応答バルブの縦断面図である。本発明の更に別の実施例による閉位置にある流れ応答バルブの縦断面図である。いくつかの条件における実際の流れと測定された流れとの間の関係を示す概略グラフである。制御式流体流制限のために嵌合された、本発明の一実施例による流れ応答バルブの縦断面図である。連続的な動作位置における図７のバルブの縦断面図である。連続的な動作位置における図７のバルブの縦断面図である。連続的な動作位置における図７のバルブの縦断面図である。連続的な動作位置における図７のバルブの縦断面図である。連続的な動作位置における図７のバルブの縦断面図である。連続的な動作位置における図７のバルブの縦断面図である。

Claims

流体供給管路とこれを通る流体流を計測するための流量計とを含む流体計量システムであって、前記計器は最低測定流しきい値を有し、前記システムは入口ポートと出口ポートとを有するバルブを更に含み、前記バルブは、その最低測定可能流しきい値を超える流量における開位置とその両ポートにわたる圧力差に応じる圧力脈動位置との間で転移可能であり、前記圧力脈動位置は、最低測定流しきい値未満の流量で通る流体流を本質的に防止する閉位置と、最低測定流しきい値を超える測定可能流量で供給管の中に流体流を入れる開位置との間で変る流体計量システム。
前記バルブが常閉圧力制御式バルブである請求項１に記載の流体計量システム。
前記バルブが前記流量計の前又は後に隣接して嵌合されている請求項１に記載の流体計量システム。
前記バルブが前記流量計と一体である請求項１に記載の流体計量システム。
前記供給管路とこれに嵌合された装置の各部分が、前記圧力制御式バルブの下流で、流体アキュムレータとして作用する請求項１に記載の流体計量システム。
液体供給網である請求項１に記載の流体計量システム。
自治体の上水道網である請求項６に記載の流体計量システム。
流体流を測定するための計器を含み、最低測定流しきい値を有し、流れ応答バルブを更に含み、前記流れ応答バルブは、最低測定流しきい値を超える流量でのみ流体流を入れる開位置と、最低測定流しきい値未満の流量で流体流を実質的に抑制する閉位置とを有する流体計量システム。
流体供給管路とこれを通る流体流を計測するための計器とを含む流体計量システムであって、前記計器は最低測定流しきい値を有し、前記システムは更に、最低測定しきい値未満の流量で流れを実質的に禁じて、測定可能な量の流体の流れだけを再開するように、脈動特性を有する流れパターンをシステムに分与する流れ応答バルブを含む流体計量システム。
前記流れ応答バルブが、その入口と出口にわたる圧力差が最低圧力しきい値を超過するといつでも最低測定流しきい値を超える流量で流体流を入れる開位置と、それを通る流体流を実質的に防止する閉位置との間で転移可能である請求項９に記載の流体計量システム。
前記バルブが上流方向への流れを防止する一方向バルブである請求項１に記載の流体計量システム。
最低測定可能しきい値を有する流量計と流れ応答バルブとを含む流体供給管路を通る流体流を計量するための方法であって、前記流れ応答バルブは、最低測定流しきい値未満の流量で通る流体流を本質的に防止し、測定可能な量の流体のみの流れを再開するように、それを通る流れパターンに脈動特性を分与する方法。
システムを通る平均流体流が時間を通じて一定のままであり、供給管路を通る平均流体流が時間を通じて一定のままであり、本発明の前記システムによって分与される流量の変動は認識不可能である請求項１２に記載の流体流を計量するための方法。
前記流れ応答バルブが前記流量計に隣接して嵌合されているか、又は前記流量計と一体として嵌合されている請求項１２に記載の流体流を計量するための方法。
前記供給管路とこれに嵌合された装置との部分が、前記圧力制御式バルブの下流で流体アキュムレータとして作用する請求項１２に記載の流体流を計量するための方法。
供給管路の上流側に連結可能な入口ポート及び供給管路の下流側に連結可能な出口ポートと、前記入口ポートと前記出口ポートとの間に延在する制御室と、前記制御室の内部に配置されて、封止表面域を有する入口封止表面と制御表面域を有する制御部分とを有する封止部材と、前記制御室を通る最低流しきい値を決定する流出開口とを含むバルブであって、前記封止部材はこの封止部材にわたる圧力差に応じて開位置と閉位置との間で転置するバルブ。
常閉流れ応答バルブであって、前記封止部材が偏位して前記入口ポートと封止係合する請求項１６に記載のバルブ。
前記封止部材がばねにより偏位して前記入口ポートと封止係合する請求項１７に記載のバルブ。
前記封止部材が磁気によって偏位して前記入口ポートと封止係合する請求項１７に記載のバルブ。
前記封止部材が強磁性部材を含み、装置のハウジングに固定磁気偏位部材が嵌合されて、これにより前記封止部材を偏位して前記入口ポートと封止係合させる請求項１９に記載のバルブ。
前記封止部材が弾性材料によって被覆されている請求項２０に記載のバルブ。
流体供給管路に脈動流体流れパターンを分与し、封止位置と開位置との間に延在し、前記供給管路を通る平均流体流が時間を通じて一定のままであり、本発明のシステムによって分与される流量の変動は認識不可能である請求項１６に記載のバルブ。
前記封止表面域が前記制御表面域よりも小さい請求項１６に記載のバルブ。
前記流出開口が装置のハウジングと前記制御部分との間の隙間である請求項１６に記載のバルブ。
前記封止部材の下流側において流速を増加し、これによって前記封止部材に作用する封止力とは反対の方向の力を生じさせるように、前記開位置において流れ制限部が形成される請求項１７に記載のバルブ。
前記表面域が前記バルブの前記ハウジングの円筒状内腔であり、前記内腔は拡張部を伴って形成され、前記封止部材は前記拡張部に対応するテーパー部分を伴って形成され、前記封止部材が開位置に転置したときにヘッド・ロスを生じさせ、その結果バルブの開く力を増加する請求項２４に記載のバルブ。
一方向バルブであって、上流方向への流れを防止する請求項１６に記載のバルブ。
最低測定流しきい値を有する流量計を含む流れ計量システム用の流れ応答バルブであって、前記最低測定可能流しきい値を超える流量における開位置とその両ポートにわたる圧力差に応じる圧力脈動位置との間で転移可能であり、前記圧力脈動位置は、最低測定流しきい値未満の流量で通る流体流を本質的に防止する閉位置と、最低測定流しきい値を超える測定可能流量で供給管の中に流体流を入れる開位置との間で変る流れ応答バルブ。
最低測定流しきい値を有する流量計を含む流れ計量システム用の流れ応答バルブであって、前記最低測定可能流しきい値を超える流量における開位置と前記バルブの入口ポートと出口ポートとにわたる圧力差に応じる圧力脈動位置との間で転移可能であり、前記圧力脈動位置は、最低測定流しきい値未満の流量で通る流体流を本質的に防止する閉位置と、前記最低測定流しきい値を超える測定可能流量で前記供給管の中に流体流を入れる開位置との間で変り、前記バルブは脈動位置の開いた状態において前記バルブを通る流体流を遅延させるための一時停止機構を更に含む流れ応答バルブ。
前記一時停止機構が圧力応答封止組立体を含み、前記圧力応答封止組立体は、軸方向に転置可能なプランジャと静止カップ部材とを含み、これらの間に減衰組立体が受け入れられて前記プランジャの軸方向転置を減衰する請求項２９に記載のバルブ。
前記減衰組立体が閉じ込められた空間の中に受け入れられ、前記閉じ込められた空間にはこの中へ入る液体流を制限するために封止スリーブが取り付けられている請求項３０に記載のバルブ。
前記圧力応答封止組立体が更に、ハウジングの内部に保持されて下流方向にのみ変形可能なダイヤフラム・シールを含む請求項３０に記載のバルブ。
前記プランジャの周辺縁部が尖っており、前記ハウジングの円筒状表面に対抗して転置するようになされており、これによって表面のごみをかき取る請求項３０に記載のバルブ。
前記プランジャと前記カップ部材との対向縁部が相補対合形状を有する請求項３０に記載のバルブ。
前記減衰組立体が一端部においては前記カップ部材を、他端部においては前記プランジャを圧迫する偏位ばねである請求項３１に記載のバルブ。
前記バルブの閉位置においては、前記プランジャは前記カップ部材から引っ込められて前記ダイヤフラム・シールを封止的に圧迫し、液体は前記バルブを通って流れず、入口圧力Ｐ_ｉは出口圧力Ｐ_ｏに等しい請求項３２に記載のバルブ。
前記バルブにわたって生じた圧力差によって前記プランジャが下流に引っ張られ、これに続いて前記ダイヤフラム・シールが変形し、これによって前記バルブを閉じる請求項３２に記載のバルブ。
前記ダイヤフラム・シールが前記プランジャから離れると結果的に前記プランジャは前記カップ部材に向かって更に転置し、これによって脈動様式で且つ測定可能流量で前記バルブを通る液体流を増加する請求項３２に記載のバルブ。
前記バルブの開位置において前記プランジャは転置して前記カップ部材と係合し、かなりの流量の液体流を容易にする請求項３２に記載のバルブ。
前記バルブの完全開位置において前記プランジャが前記カップ部材と対合し、卵状の形状を形成する請求項３９に記載のバルブ。
流体供給管路とこれを通る流体流を計測するための計器とを含む流体計量システムであって、前記計器は流体流れ応答インペラを含み、最低測定流しきい値を有し、前記システムは更に、前記最低測定しきい値未満の流量で流れを実質的に禁じて、測定可能な量の流体の流れだけを再開するように、脈動特性を有する流れパターンを前記システムに分与する流れ応答バルブを含み、前記バルブは更に、脈動位置の開いた状態において前記バルブを通る流体流を遅延させるための一時停止機構を含むシステム。