MXPA06005536A

MXPA06005536A - Ensamble de tubo y metodo.

Info

Publication number: MXPA06005536A
Application number: MXPA06005536A
Authority: MX
Inventors: Joseph C Dille
Original assignee: Emerson Electric Co
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2006-08-17
Also published as: CA2544558A1; JP4990626B2; PL379806A1; PL205681B1; US20050103122A1; CN1882800A; CA2544558C; KR20060108720A; EP1685344B1; BRPI0415882B1; DK1685344T3; EP1685344A2; HK1099358A1; BRPI0415882A; CN100554744C; KR20100087234A; JP2007511779A; ATE501390T1; AU2004293800A1; US7111519B2

Abstract

Se describe un ensamble de tubo sensor de flujo que incluye un miembro base que tienen un primer lado y un segundo lado generalmente opuestos. Una abertura que se extiende a traves del miembro base; y un extremo de un tubo sensor de flujo es recibido en la abertura. Un material de relleno es situado en la abertura que rodea el tubo sensor de flujo adyacente al primer lado del miembro base para acoplar el tubo con el miembro base. El tubo sensor de flujo es soldado con el miembro base adyacente al segundo lado del miembro base.

Description

WO 2005/052520 A2 lili II lil i II For two-lelter codes and other abbreviations. refer to the "Guidance Notes on Codes and Abbrevialions" appearing ai the begin-ning ofeach regular issue ofthe PCT Gazette.

ENSAMBLE DE TUBO Y MÉTODO CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere en general a conexiones de tubo, y más particularmente, a las que conectan un tubo de medición de flujo a un miembro base. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La medición y control del flujo de fluidos es extremadamente importante en los procesos industriales . Muchos procesos de manufacturación requieren una precisión extrema y una capacidad de repetición en el suministro de fluidos, y de esa forma demandan que el caudal de flujo másico de los fluidos del proceso sean medidos y controlados de forma precisa. Se conocen varias tecnologías para medir el flujo másico. Por ejemplo la medición de flujo basada sobre el efecto de fuerza de Coriolis proporciona una medición directa del flujo másico. En el caso del típico sensor de fuerza de Coriolis, es vibrado un tubo sensor de flujo, a través del cual fluye el fluido para ser estabilizado. Frecuentemente el tubo tiene la forma de uno o más bucles . La forma de bucle es tal que el vector de flujo másico es dirigido en direcciones opuestas en diferentes partes del bucle. Los bucles de tubo pueden, por ejemplo, ser formados en "U" , en forma triangular, rectangular, o "delta" o en espiral . En el caso especial de un tubo recto, existen dos vectores de velocidad angular Ref. : 172342 simultáneos que son coincidentes con los puntos estratégicos del tubo mientras que el vector de flujo másico se encuentra en una sola dirección. El vector de velocidad angular cambia las direcciones puesto que, en un sistema vibratorio, cambia la dirección de rotación. El resultado es que, en cualquier momento dado, la fuerza de Coriolis actúa en direcciones opuestas en donde los vectores de flujo másico o los vectores de velocidad angular son dirigidos en direcciones opuestas. Puesto que el vector de velocidad angular está cambiando constantemente debido al sistema vibratorio, la fuerza de Coriolis también está cambiando constantemente. El resultado es un movimiento de torsión dinámico que es impuesto sobre la parte superior del movimiento de oscilación del tubo. La magnitud de torción es proporcional al flujo másico para una velocidad angular dada.

Un instrumento térmico de flujo másico mide el flujo al dirigir una pequeña porción de la corriente de fluido a través de un tubo sensor de flujo. Se aplica calor en el punto medio del tubo sensor, con sensores de temperatura ubicados en cualquier lugar del calentador. Cada sensor de temperatura mide la temperatura del fluido en su ubicación respectiva. El primer sensor de temperatura mide la temperatura corriente arriba del calentador. El segundo sensor de temperatura mide la temperatura corriente abajo del calentador y refleja una temperatura correspondiente al fluido conforme fue calentado por el calentador. La diferencia de temperaturas del fluido sobre cualquier lado del calentador es proporcional a la caudal de flujo másico. El tubo sensor de flujo en tales dispositivos de medición de flujo, típicamente es conectado a un miembro base, típicamente en, o cerca de los extremos de entrada y salida del tubo. Para proporcionar una operación confiable, las conexiones de tubo deben ser sólidas y libres de fugas. Típicamente, el tubo de flujo es soldado con el miembro base. La soldadura fuerte o blanda produce una conexión sólida y libre de fugas pero puede tener una resistencia a la corrosión —inferior cuando se -compara con el material- del tubo. La soldadura autógena es una técnica de unión preferida. Sin embargo, los procesos y tolerancias de manufactura frecuentemente hacen difícil obtener satisfactoriamente uniones de conexiones de tubo soldadas, especialmente en aplicaciones de bajo-flujo, las cuales requieren tubos censores de flujo másico muy pequeños. La presente invención -es un tratamiento a las deficiencias asociadas con el estado previo de la técnica. SUMARIO DE LA INVENCIÓN En un aspecto de la presente invención, un ensamble de tubo sensor de flujo incluye un miembro base que tiene un primer lado y un segundo lado generalmente opuestos . Una abertura que se extiende a través del miembro base, y en la abertura es recibido un extremo de un tubo sensor de flujo. Un material de relleno es situado en la abertura que rodea al tubo sensor de flujo adyacente al primer lado del miembro base para acoplar el tubo con el miembro base. Una ranura puede estar definida en el primer lado del miembro base que rodea la abertura formando una protuberancia levantada adyacente a la abertura para facilitar una operación de soldadura fuerte o suave. El tubo sensor de flujo es soldado con el miembro base adyacente al segundo lado del miembro base. Para alcanzar una soldadura mejorada en las modalidades ejemplares, está definida una boquilla por el segundo lado del miembro base — para un mejor empalme de -los espesores de- las partes que son soldadas. Además, la boquilla puede ser formada alrededor del tubo sensor de flujo para eliminar un claro entre la abertura y el tubo sensor de flujo. Una segunda abertura puede ser acondicionada para recibir el extremo opuesto del tubo sensor de flujo. Este extremo del tubo puede estar conectado al miembro base, de la misma forma como el primer extremo, con un material de relleno que es situado en la segunda abertura que rodea el tubo sensor de flujo adyacente al primer lado del miembro base, y el segundo extremo del tubo sensor de flujo que está soldado al miembro base adyacente al segundo lado del miembro base. También se describe un método de acoplamiento de un tubo con un miembro base que incluye insertar un extremo del tubo dentro de una abertura que se extiende a través del miembro base. El material de relleno está situado en la abertura alrededor del tubo adyacente a un primer lado del miembro base para conectar el tubo con el miembro base. Adicionalmente, el tubo es soldado con el miembro base adyacente a , un segundo lado del miembro base. El segundo lado del miembro base puede ser formado con el tubo para eliminar un claro entre la abertura y el tubo. En ciertas implementaciones, se forma una boquilla cónica definida por el miembro base utilizando un ajustador de claros, o un triscador, para eliminar el claro entre la abertura y el tubo. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS - -. Otros objetivos y ventajas de la invención llegarán a ser evidentes a partir de la lectura de la siguiente descripción detallada y por la referencia a las figuras en la cuales. La Figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra las porciones de un dispositivo de medición de flujo másico. La Figura 2 es una vista en perspectiva en despiece de un ensamble de tubo de conformidad con los aspectos de la presente invención. La Figura 3 es una vista en perspectiva ensamblada del ensamble de tubo mostrado en la Figura 2. La Figura 4 es una vista transversal que muestra porciones del ensamble de tubo mostrado en las Figuras 2 y 3.

La Figura 5 es una vista inferior del miembro base del ensamble de tubo mostrado en las Figuras 2 y 3. La Figura 6 es una vista transversal que ilustra conceptualmente un ajustador de claros y porciones del ensamble de tubo aquí descrito. Las Figuras 7 y 8 son vistas transversales de los ensambles de tubo que ilustran porciones de tubo ejemplares relacionadas con un miembro base. Mientras que la invención es susceptible de varias modificaciones y formas alternativas, las modalidades específicas de la misma por lo tanto son mostradas a manera de ejempl-o - en - 1-as—Figuras y son-aquí -descritas con- detalle. Se deberá comprender, sin embargo, que esta descripción de las modalidades específicas no tiene una intención de limitar la invención a las formas particulares descritas, sino por el contrario, la intención es abarcar todas las modificaciones, equivalencias, y alternativas que caen dentro del espíritu y alcance de la invención de acuerdo a lo definido por las reivindicaciones anexas . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN A continuación se describen las modalidades ilustrativas de la invención. Con el interés de ser más claros, en esta especificación no se describen todas las características de una implementación real. Se deberá apreciar, por supuesto, que en el desarrollo de cualquier modalidad real, existen numerosas decisiones de implementación-de especificaciones para alcanzar los objetivos de desarrollo, tal como el cumplimiento con las restricciones del sistema-relacionado y comercialización-relacionada, lo cual variará de una implementación a otra. Más aún, se deberá apreciar que tal esfuerzo de desarrollo podría ser complejo y consumir tiempo, que sin embargo sería una- empresa rutinaria para personas experimentadas en la técnica que cuentan con los beneficios de esta descripción. La Figura 1 ilustra conceptualmente porciones de un sensor de flujo másico basado en Coriolis. Con el propósito de simplificar, las- porc-iones—de—la—descripción—se presentan como implementadas en un dispositivo de medición de flujo másico por Coriolis, sin embargo, la presente descripción se aplica a otros dispositivos que requieren una conexión de tubo hermética a líquidos y segura. Por ejemplo, sería una empresa rutinaria para una persona experimentada en la técnica, que cuenta con los beneficios de esta descripción, aplicar los conceptos descritos a otros dispositivos de medición de flujo, tal como un dispositivo térmico de medición de flujo másico. El sensor de flujo másico por Coriolis 10 mostrado en la Figura 1 incluye un tubo sensor de flujo 12, con un dispositivo de control 14 situado en relación al mismo para vibrar al tubo 12. Los dispositivos del sensor de desplazamiento angular 16 son posicionados en relación con el tubo 10 para medir la turbulencia en el tubo 10 debido a la fuerza de Coriolis. Los extremos del tubo sensor de flujo 10 están acoplados con un miembro base que está situado en un alojamiento de base 18 que contendría las conexiones de entrada y salida del dispositivo. El tubo sensor de flujo másico 10 mostrado en la Figura 1 generalmente es formado en "U" , aunque también pueden ser utilizadas otras formas, tal como en forma delta, rectangular, en serpentín, o tubos rectos . La Figura 2 es una vista en perspectiva en despiece de un ensamble de tubo sensor de flujo ejemplar 100 de conformidad con los aspectos de la presente invención. El ensamble de tubo sensor 100 incluye un miembro base 110 y un tubo sensor de flujo 112. El miembro base 110 tiene aberturas 114 que se extienden a través del mismo que recibe los extremos del tubo sensor de flujo 112. Generalmente, un extremo del tubo sensor de flujo 112 es la entrada y el extremo opuesto es la salida, por lo que el flujo de fluido puede ser establecido en el tubo sensor de flujo 112 para medir el caudal de flujo. La figura 3 muestra el ensamble de tubo sensor de flujo 100 con los extremos del tubo sensor de flujo 112 recibidos en las aberturas 114. La Figura 4 es una vista transversal que muestra los extremos del tubo de flujo 112 recibidos en las aberturas 114 en el miembro base 110. Un material de relleno 120 es situado en la abertura 114 que rodea al tubo sensor de flujo 112 adyacente a un primer lado (lado superior como lo mostrado en la Figura 4) del miembro base 110 para acoplar el tubo 112 con el miembro base adyacente al primer, o superior, lado del miembro base 110. En modalidades ejemplares, un material de aleación a baja temperatura es utilizado para alcanzar una conexión por soldadura adyacente al lado superior del miembro base 110. Aleaciones para soldadura de plata son materiales de relleno apropiados para la unión de soldadura fuerte o suave. En otras modalidades, se pueden utilizar suelda o un adhesivo tal como un epoxy para el material de relleno para acoplar el tubo sensor de—-1ujo—11-2--adyacente-a-1- primer lado del miembro base 110. El tubo sensor de flujo 112 también está conectado con el miembro base 110 por una segunda unión 122 en el segundo lado (lado inferior de acuerdo a lo mostrado en la Figura 4) , en donde se suelda con el miembro base 110. El acoplamiento de unión dual del tubo sensor de flujo 112 con el miembro base 110 proporciona un acoplamiento seguro y libre de fugas. El acoplamiento soldado 122 proporciona un sello de fluido, y la unión soldada 120 proporciona un acoplamiento estructural. En modalidades ejemplares, la abertura 114 tiene dos segmentos 114a y 114b que definen el primero y segundo diámetro, respectivamente. El diámetro del primer segmento 114a es más grande que el segundo diámetro 114b, por lo que -se forma un claro radial alrededor del tubo 112 para proporcionar un espacio para el material de relleno 120. En ciertas modalidades que utilizan un material de relleno de soldadura, se utiliza calentamiento por inducción para alcanzar la unión de soldadura, ya que éste proporciona un calentamiento local adecuado y no perturba al tubo 112. Para facilitar el proceso de soldadura fuerte o suave, el lado superior del miembro base 110 define una ranura circular 150 para crear una protuberancia levantada 152 que permite colocar una herramienta de calentamiento por inducción para conseguir la unión de soldadura. Cuando se efectúa la soldadura autógena,_ es deseable empalmar los espesores de las dos partes que serán soldadas. El miembro base 110 típicamente es considerablemente mas espeso que el tubo 112, especialmente en aplicaciones de flujo bajo que utilizan un tubo muy pequeño. Para obtener un mejor empalme del espesor de la placa con el espesor del miembro base 110 con la pared del tubo 112, una boquilla 130 -es formada en el fondo del miembro base 110. La Figura 5 es una vista en perspectiva inferior del miembro base 110 que muestra las boquillas 130 definidas por el miembro base 110. En un ensamble de tubo de flujo ejemplar, el miembro base 110 es de aproximadamente 0.330 pulgadas de espesor, y el tubo sensor de flujo 112 tiene un espesor de pared de aproximadamente 0.001 pulgadas. En esta modalidad ejemplar, el extremo de la boquilla 130 se estrecha por aproximadamente 0.001 pulgadas (de igual forma como el espesor de la pared de tubo) , en el cual es en donde se elaborará la soldadura. En adición al empalme de los espesores de las partes que serán soldadas, es preferible reducir el claro entre ellos en aproximadamente 10% del espesor de las partes. Las tolerancias de manufactura entre el segundo segmento 114b y el diámetro del tubo 112 puede dificultar obtener el contacto íntimo requerido entre el tubo sensor de flujo 112 y el miembro base 110 para lograr una soldadura consistente y una unión hermética a fluidos. En el caso de la modalidad ejemplar citada- anteriormente-en—donde el -tubo 112 -tiene un espesor de pared de 0.001 pulgadas, el claro aceptable será de 0.0001 pulgadas. Sin embargo, una tolerancia típica para el diámetro exterior del tubo sensor de flujo 112 será de ±0.0002 pulgadas, lo cual podría resultar en un claro inaceptable de 0.0004 pulgadas. Para alcanzar el contacto íntimo a pesar de las tolerancias de manufactura, después de la inserción del tubo 112 en la abertura 114 el miembro base 110 puede ser formado para eliminar el claro entre el tubo 112 y el segundo segmento 114a de la abertura 114. Como se muestra en la Figura 4, una porción del segundo segmento 114b de la abertura 114 es situada en la boquilla 130. En las modalidades ejemplares, un ajustador de claros, o triscador 140, es presionado sobre la boquilla 130 con una fuerza controlada para cerrar cualquier claro entre la abertura 114 y el tubo sensor de flujo 112. La figura 6 ilustra conceptualmente un proceso de triscado para formar el miembro base 110 alrededor del tubo 112 en un ensamble de tubo ejemplar. La Figura 6 muestra el miembro base 110 invertido, por lo que la boquilla 130 formada por el lado inferior del miembro base 110 está señalando hacia arriba de acuerdo a lo observado en la Figura. En la modalidad ilustrada, la boquilla 130 en general es cónica, definiendo una inclinación de aproximadamente 62°. El ajustador de claros 140 tiene una conicidad 142 de aproximadamente 60° que interfier-e - con la boquilla 130 cuando se -aplica una fuerza al ajustador de claros 140 para triscar la abertura 114 alrededor del tubo 112, eliminando cualquier claro entre los mismos. Las Figuras 7 y 8 ilustran algunas geometrías de soldadura/posiciones de tubo diferentes. En la Figura 7, el tubo 114 está situado para que el extremo del tubo 114 en general se encuentre al mismo nivel con la boquilla 130. En esta situación, la soldadura deberá ser normal con el miembro base 110. En la Figura 8, el tubo 114 sobresale del miembro base 110. En esta situación, la soldadura deberá ser realizada en un ángulo . Las modalidades particulares descritas anteriormente son únicamente ilustraciones, puesto que la invención puede ser modificada y practicada en diferentes maneras pero equivalentes por las personas experimentadas en la técnica que cuentan con el beneficio de las enseñanzas de esta descripción. Adicionalmente, no se tienen consideradas limitaciones debidas a los detalles de la construcción o diseño aquí mostrado, otras diferentes se describen en las siguientes reivindicaciones. Por lo tanto, es evidente que las modalidades particulares descritas anteriormente pueden ser alteradas o modificadas y todas las variaciones se consideran dentro del alcance y espíritu de la invención. Por consiguiente, la protección buscada se establece en las reivindicaciones siguientes. _ - — Se hace constar- que- con relación a esta fecha, el mejor método conocido por el solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones . 1. Un ensamble de tubo sensor de flujo, caracterizado porque comprende : un miembro base que tiene un primer lado y un segundo lado generalmente opuestos; una boquilla definida por el segundo lado del miembro base; una abertura que se extiende a través del miembro base y la boquilla; — _ _ _ _ un tubo sensor de flujo que tiene un extremo recibido en la abertura; un material de relleno situado en la abertura que rodea al tubo sensor de flujo adyacente al primer lado del miembro base; y el tubo sensor de flujo que es soldado con el miembro base adyacente al segundo lado del miembro base .
2. El ensamble de tubo sensor de flujo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la abertura tiene un primer segmento y un segundo segmento que definen un primer diámetro y un segundo diámetro, respectivamente, el primer diámetro es más grande que el segundo diámetro.
3. El ensamble de tubo sensor de flujo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el material de relleno está situado en el primer segmento de la abertura que rodea al tubo sensor de flujo.
4. El ensamble de tubo sensor de flujo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el segundo segmento de la abertura está situado por lo menos parcialmente en la boquilla.
5. El ensamble de tubo sensor de flujo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo lado del miembro base adyacente a la abertura es formado alrededor del tubo sensor de flujo para eliminar un claro entre la abertura y el tubo sensor de flujo.
6. El ensamble de tubo sensor de flujo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la boquilla es formada alrededor del tubo sensor de flujo para eliminar un claro entre la abertura y el tubo sensor de flujo.
7. El ensamble de tubo sensor de flujo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una porción del tubo sensor de flujo se extiende desde el segundo lado del miembro base.
8. El ensamble de tubo sensor de flujo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: una segunda abertura que se extiende a través del miembro base; un segundo extremo del tubo sensor de flujo que es recibido en la segunda abertura; un material de relleno situado en la segunda abertura que rodea el tubo sensor de flujo adyacente al primer lado del miembro base; y el segundo extremo del tubo sensor de flujo que es soldado a la boquilla.
9. El ensamble de tubo sensor de flujo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende una ranura definida en el primer lado del miembro base que rodea la abertura lo cual crea una protuberancia levantada adyacente a la abertura.
10. El ensamble de tubo sensor de flujo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material de relleno comprende un material de soldadura.
11. El ensamble de tubo sensor de flujo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material de relleno comprende una suelda.
12. El ensamble de tubo sensor de flujo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material de relleno comprende un epoxi .
13. un método para acoplar un ' tubo con una boquilla formada en un miembro base, caracterizado porque comprende: insertar un extremo del tubo dentro de una abertura que se extiende a través de la boquilla; situar un material de relleno alrededor del tubo en la abertura adyacente al primer lado del miembro base; y soldar el tubo con la boquilla.
14. El método de conformidad con la reivindicación 13 , caracterizado porque la abertura tiene un primer segmento y un segundo segmento que definen un primer diámetro y un segundo diámetro, respectivamente, el primer diámetro es mas grande que el segundo diámetro, en donde situar el material de relleno incluye situar el material de relleno alrededor del tubo en el primer segmento de la abertura.
15. El método de conformidad con la reivindicación 13 , caracterizado porque además comprende triscar al segundo lado del miembro base con el tubo.
16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque triscar el segundo lado del miembro base incluye triscar la boquilla que se extiende desde el segundo lado del miembro base con el tubo.
17. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el tubo es insertado dentro de la abertura por lo que una porción del tubo se extiende desde el segundo lado del miembro base.
18. El método de conformidad con la reivindicación 13 , caracterizado porque además comprende: insertar un segundo extremo del tubo dentro de una segunda abertura que se extiende a través de la boquilla; situar un material de relleno alrededor del segundo extremo del tubo en la segunda abertura adyacente al primer lado del miembro base; y soldar el segundo extremo del tubo con la boquilla.
19. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el material de relleno comprende un material de soldadura, el método además comprende calentar inductivamente el material de soldadura situado en la abertura.