WO2022149973A1

WO2022149973A1 - Flujómetro de engranes elípticos de alta resolución

Info

Publication number: WO2022149973A1
Application number: PCT/MX2022/050003
Authority: WO
Inventors: Carlos Augusto DE ROSENZWEIG PAGES
Original assignee: De Rosenzweig Pages Carlos Augusto
Priority date: 2021-01-10
Filing date: 2022-01-10
Publication date: 2022-07-14
Also published as: US20220221318A1; MX2023005500A; US11448540B2

Abstract

Un flujómetro, incluye una carcasa, que tiene una comunicación de flujo de cavidad central con un conducto de entrada y salida; primero y segundo engranes ovalados dentados que engranan entre sí, soportados de forma giratoria respectivamente en la cavidad central a través de un eje de soporte primario y un eje de soporte secundario. El primer engrane ovalado tiene una superficie superior provista de una protuberancia y un imán, con al menos una parte del imán dispuesta dentro de dicha protuberancia, dicho imán centrado con respecto a un eje de rotación del primer engrane y girando concéntricamente con respecto a el eje de rotación del primer engrane; El flujómetro incluye además una tapa superior que tiene una cavidad interior; en el que se dispone un sensor, de forma que cuando se coloca la tapa sobre la carcasa del flujómetro, el sensor o codificador se sitúa por encima del imán del primer engrane. La tapa tiene una superficie inferior con una zona de espesor reducido que define un rebaje inferior dispuesto debajo de la cavidad interior de la tapa, de manera que el saliente del primer engrane es recibido en el rebaje inferior, para alinear y acercar el imán, proximidad con el sensor o codificador evitando así la flexión de presión.

Description

FLUJÓMETRO DE ENGRANES ELÍPTICOS DE ALTA RESOLUCIÓN

ANTECEDENTES

Los flujómetros de engranes ya existen desde hace mucho tiempo, generalmente traen un sensor magnético que detecta dependiendo del número de imanes, de uno a cuatro pulsos por cada revolución del engrane. Los flujómetros de engranes conocidos tienen baja resolución, son empleados generalmente para manejo de productos en grandes cantidades y no son aptos para la dosificación de productos con gran precisión.

El documento EP1889014 se refiere a un medidor de engranes ovales para la medición de flujo de volumen que comprende una carcasa con una cámara de engranes ovales con una entrada de fluido y una salida de fluido, un par de ruedas de engranes ovales posicionados en la cámara y juntos formando un dentado involutivo entremezclado o no entremezclado, y un sensor sin contacto magneto-reactivo colocado fuera de la cámara. Al menos una de las ruedas dentadas ovales está provista de al menos un imán permanente para formar una rueda de gatillo, el sensor está colocado en una posición apropiada con respecto a la rueda del gatillo de modo que el sensor está adaptado para medir la rotación de las ruedas dentadas ovales midiendo la rotación de la rueda de gatillo, cuenta con una rueda de disparo provista de un imán permanente que genera un campo magnético generalmente homogéneo a lo largo de un eje de simetría de la rueda de disparo de modo que el campo magnético es generalmente simétrico con respecto al eje de rotación de la rueda del gatillo.

El documento CN110987104, divulga un flujómetro que incluye una carcasa con una entrada de agua en un extremo y una salida de agua en el otro extremo, un primer rotor y un segundo rotor, que se proporcionan en la cavidad de instalación preestablecida de la carcasa, el primer rotor y el segundo rotor están conectados de forma giratoria a la carcasa a través de un eje giratorio, el primer rotor y el segundo rotor están engranados entre sí a través de una estructura de engranes provista en el borde periférico exterior, se proporcionan piezas magnéticas en el primer rotor o el segundo rotor, con esta disposición, es posible formar un par de rotación con respecto al primer rotor y el segundo rotor cuando fluye agua, y empujar el primer rotor y el segundo rotor para que giren. El documento MX2013001231 se refiere a un flujómetro y métodos para medir diferentes aspectos del flujo de fluido con un sensor sin contacto, está provisto de una cámara de fluido que está sellada con una porción de cubierta que lleva el sensor sin contacto, el flujómetro está configurado para transmitir luz visible y evitar o reducir la transmisión de la radiación ambiental al flujómetro para disminuir la probabilidad de que pueda afectar negativamente a un sensor óptico sin contacto utilizado para detectar el movimiento de engranes dentro de la cámara.

El W02009154803 se refiere a un flujómetro con un conjunto de engranes ovales para usar en un flujómetro que comprende un primer y segundo engranes que son idénticos entre sí y que están configurados para acoplarse a una distancia fija de centro a centro, de manera que el primero y el segundo engranes engranan en todas las posiciones angulares, cada engrane del conjunto de engranes ovales comprende un cubo y una pluralidad de dientes de engrane, el cubo comprende un cuerpo ovalado que tiene un eje mayor y un eje menor que se extiende a través de un centro del cubo, cada uno de los dientes de engrane tiene un par de superficies de contacto con perfiles circulares de curva involuta.

Además se encontraron los flujómetros con engranes elípticos que incluyen imanes alojados en los engranes y sensores, como los divulgados en los documentos US2020011719, US2019033115, US2010199758, DE202017106253U, US9835482, y EP0129232, sin embargo, ninguno de los flujómetros divulgados en los documentos citados anteriormente cuentan con pines de centrado para alinear el imán y el sensor magnético de manera precisa, ni incluyen engranes con dientes circulares y ningún flujómetro del estado de la técnica presenta una reducción de espesor que defina un rebaje en la tapa para recibir la parte superior del engrane primario que tiene embebido al imán, y tampoco incluyen una abrazadera para su apertura y limpieza.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, un medidor de flujo incluye una carcasa que tiene una cavidad central, la cavidad central en comunicación de flujo con un conducto de entrada y salida para conducir un fluido dentro y fuera de la cavidad central; engranajes ovalados dentados primero y segundo que engranan entre sí, respectivamente soportados giratoriamente en la cavidad central a través de un eje de soporte primario y un eje de soporte secundario, dicho eje de soporte primario y secundario soportado en una parte inferior de la cavidad central, teniendo dicho primer engranaje ovalado una superficie superior provista con una protuberancia, el primer engranaje tiene además un imán situado en una parte superior del primer engranaje y centrado con respecto a un eje de rotación del primer engranaje, y girando concéntricamente con respecto al eje de rotación del primer engranaje, con al menos una parte del imán situada dentro de dicho saliente; y una tapa para cerrar la cavidad central, teniendo la tapa una cavidad interior que alberga una placa electrónica con un sensor o codificador magnético dispuesto en una base de la cavidad interior, de manera que cuando se coloca la tapa sobre la carcasa del caudalímetro, el sensor o codificador se dispone encima del imán del primer engranaje, teniendo además dicha tapa una superficie inferior con un zona de espesor reducido que define un rebaje inferior dispuesto debajo de la cavidad interior de la tapa, de modo que la protuberancia del primer engranaje se recibe en dicho rebaje inferior, para alinear y acercar el imán al sensor o codificador evitando así Flexión por presión, es decir, mantiene la geometría interna de la cavidad sin doblarse debido a la presión que pudiera causar el líquido a medir.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

Otras características y ventajas de la presente invención serán más evidentes con la lectura de la siguiente descripción de las realizaciones ejemplificadas actualmente preferidas de la invención con referencia a los dibujos adjuntos, donde:

La FIG. 1 es una vista superior en perspectiva del flujómetro ya ensamblado de la presente invención.

La FIG. 2 es una vista en perspectiva del flujómetro de la presente invención sin la placa superior oval.

La FIG. 3 es una vista en perspectiva del flujómetro de la presente invención sin la tapa superior, mostrando los engranes ovales.

La FIG. 4 es una vista de un corte longitudinal del flujómetro.

La FIG. 5 es una vista de un corte transversal mostrando el espesor variable de la pared de la tapa.

La FIG. 6 es una vista transversal de un acercamiento mostrando el espesor variable de pared. La FIG. 7 es una vista en perspectiva del flujómetro desensamblado o en explosión. DESCRIPCION DETALLADA

A lo largo de todas las figuras, los elementos iguales o correspondientes se indican generalmente con los mismos números de referencia. Estas realizaciones representadas deben entenderse como ilustrativas de la invención y no como limitantes de ningún modo. También debe entenderse que los dibujos no están necesariamente a escala y que las realizaciones a veces se ilustran mediante símbolos gráficos, líneas fantasma, representaciones esquemáticas y vistas parciales. En ciertos casos, los detalles que no son necesarios para comprender la presente invención o que haga que otros detalles sean difíciles de percibir pueden haberse omitido.

Volviendo ahora al dibujo, y en particular a las FIGS. 1, 3 y 7, se muestra una realización del flujómetro según la presente invención, generalmente indicada por el número de referencia 1. La FIG. 1 muestra una vista superior en perspectiva del flujómetro 1. El flujómetro 1 incluye una carcasa sustancialmente cilindrica 1.1 y una tapa 20 fijada a la carcasa por un soporte 80. La carcasa 1.1 tiene un conducto de entrada (2) y un conducto de salida (3) dispuestas diametralmente opuestas y colineales entre sí para conducir fluido dentro y fuera de la cavidad central (5). Con referencia a la FIG. 4, los conductos de entrada (2) y salida (3) tienen cada uno una sección 4 que se extiende verticalmente hacia arriba dentro de la carcasa y desemboca en la cavidad central (5) a través de la abertura de entrada 4.1 (5).

Haciendo referencia a la FIG. 3, la cavidad central (5) de la carcasa 1.1. del flujómetro 1 tiene una configuración sustancialmente ovalada en forma de cruz, es decir, un primer óvalo y un segundo óvalo transversales al primero, donde los extremos del segundo óvalo son de menor radio que los extremos del primer óvalo, formando cuatro óvalos radiales lóbulos semicirculares, dos lóbulos de menor radio diametralmente opuestos (9) y dos lóbulos de mayor radio diametralmente opuestos (10), coincidiendo los lóbulos de menor radio (9) con las bocas de entrada de las derivaciones ortogonales (4) de la entrada y conductos de salida (2 y 3) hacia la cavidad central (5). La cavidad central (5) tiene un piso (6) donde se disponen un eje de soporte primario (7) y un eje de soporte secundario (8) paralelos entre sí.

La carcasa 1.1 tiene en su borde superior una superficie superior (15) definida en el plano horizontal, cuya superficie superior (15) tiene una ranura (12) que rodea perimetralmente a la cavidad central (5) y con la misma configuración que la cavidad central para recibir el anillo de sellado (40).

Como se muestra mejor en la FIG. 3, el flujómetro 1 posee primero y segundo engranes ovalados (50, 60), los cuales en su parte central inferior tienen un orificio cilindrico (no ilustrado), de manera que los engranes ovalados (50, 60) se disponen sobre el soporte primario y secundario ejes (7 y 8), de manera que los engranes (50, 60) quedan acoplados entre sí por medio de sus dientes (53). La configuración de los dientes (53) es circular definiendo un perfil ondulado de los dientes para facilitar la limpieza de los engranes (50, 60). Los engranes ovalados (50, 60) giran dentro de los lóbulos de mayor radio (10) de la cavidad central (5).

Haciendo referencia a las FIGS. 5 y 6, el primer engrane ovalado (50) tiene una parte superior en la que se encuentra embebido un imán (51). El primer engrane ovalado (50) tiene una protuberancia o proyección (52) en su superficie superior, en la que se recibe al menos una parte del imán (51). El imán está alineado con el eje de rotación del primer engrane ovalado, o gira de manera concéntrica al eje del primer engrane ovalado, lo cual es diferente de los flujómetros convencionales, que tienen imanes en los extremos o puntas del engrane y no son concéntricos.

Haciendo referencia de nuevo a las FIGS. 1, 2 y 7, el flujómetro 1 tiene una tapa superior (20) con una cavidad interior (21) que está cubierta con una placa ovalada (22) para permitir una rápida apertura de la tapa y acceso a una placa electrónica (30) dispuestos en la cavidad interior (21) sin necesidad de abrir el flujómetro 1. La tapa superior (20) tiene una brida inferior (23) en su superficie exterior.

Además, la carcasa 1.1 del flujómetro (1) presenta en su parte superior una ranura perimetral exterior (13) que define un reborde anular superior (14) coincidente con el reborde inferior (23) de la tapa (20). El flujómetro incluye además una abrazadera (80) que tiene una ranura anular interna (81) donde se reciben la brida superior (14) de la carcasa del flujómetro (1) y la brida inferior (23) de la tapa (20), de manera que las bridas (14 y 23) estén firmemente presionadas entre sí, logrando un sellado al cerrar la carcasa del flujómetro (1) con la tapa (20). Esta disposición permite una fácil apertura del flujómetro (1) cuando se requiere mantenimiento, quedando la abrazadera (80) rodeando el borde de unión de la tapa (20) con la carcasa 1.1 del flujómetro (1).

Como se muestra en la FIG. 7, la carcasa (1.1) del flujómetro (1), en su cara superior (15) sensiblemente anular, dispone de pivotes de centrado (11) coincidentes con orificios de centrado (no representados) dispuestos en el tapón (20), lo que asegura que el tapón ( 20) permanece siempre en la misma posición con respecto a la carcasa (1.1) del flujómetro (1), y la tapa (20) se puede centrar fácilmente para lograr una correcta alineación entre el imán (51) del primer engrane ovalado (50 ) y un sensor magnético (31) dispuesto en la tapa (20). Los pasadores de centrado (11) están dispuestos en el exterior del anillo de sellado (40), que rodea el perímetro de la cavidad central (5).

Haciendo referencia a la FIG. 2, en la base de la cavidad interior (21) de la tapa (20) se dispone una placa electrónica (30) con sensor o codificador magnético (31), de manera que cuando la tapa (20) es colocado en la carcasa (1.1), el sensor o codificador (31) se sitúa encima del imán (51) del primer engrane ovalado (50).

La tapa (20) presenta en su cara inferior (25) una zona de espesor disminuido, que define un rebaje inferior (24) de paredes preferentemente angulares, dispuesto por debajo de la cavidad interior (21) de la tapa (20), de manera que el resalte o saliente (52) del primer engrane ovalado (50), donde se encuentra embebido el imán (51), se aloja en el rebaje inferior (24), alineando y acercando el imán (51) al sensor o codificador (31) para evitar la flexión por presión. El espesor de pared disminuido en la tapa (20) en el área donde se disponen el engrane primario (50) y la placa electrónica (30), define un rebaje (24) con un espesor de pared reducido solo en el área de detección del imán (51) contra el sensor (31). Esta disposición proporciona una rigidez que evita deformaciones por presión del producto y asegura una distancia óptima entre el imán (51) y el sensor (31), asegurando que no se produzcan fugas por deformación y el consiguiente error de lectura del flujo.

La abrazadera (80) permite un montaje y desmontaje sencillo del flujómetro para facilitar la apertura y limpieza del flujómetro, y proporciona un diseño sanitario y un sistema de detección sin contacto para evitar el empaquetamiento que complican la limpieza. El diseño de los dientes del engrane circular (53) facilita la limpieza. No utilizar los dientes del engrane tradicionales evita las cavidades afiladas entre los dientes, lo que facilita la limpieza.

Mediante el uso de un codificador magnético sin contacto de alta resolución (31) integrado con un engrane (50) con un imán central (51), de campo diametral, se puede lograr una alta resolución girando el engrane (50), que puede obtener resoluciones más de 100 pulsos por revolución, frente a los 4 máximos de los flujómetros tradicionales, con lo que se puede conseguir una alta resolución para la dosificación precisa de los productos.

En funcionamiento del flujómetro, el fluido cuyo flujo se quiere medir entra por el conducto de entrada (2) pasa por el tramo vertical (4), y entra en la cavidad (5). El fluido pasa entonces entre los engranes y la pared perimetral de la cavidad central (5), provocando el giro de los engranes, y luego sale por el conducto 3. El engrane (50) gira junto con el imán (51) y la posición angular del imán (51) es detectada por el sensor o codificador magnético (31) que mide las revoluciones que realiza el engrane (50) y las transforma en señales eléctricas.

Los pasadores de centrado (11) permiten centrar fácilmente la tapa (20) para lograr una alineación adecuada entre el imán (51) y el sensor magnético (31). Los pasadores de centrado (11) se sitúan radialmente en el exterior del anillo de sellado (40), el cual sigue el recorrido de la ranura (12), consiguiendo así una cavidad más limpia y con menor área de posible contaminación.

El flujómetro 1 de la presente invención también tiene un conector eléctrico externo (16) y un conector eléctrico para el flujómetro (17). El conector eléctrico del flujómetro se conecta a la placa electrónica y se dispone en la placa (22) de la tapa (20) y el conector eléctrico externo (16) se acopla a este conector eléctrico del flujómetro.

En la parte inferior de la carcasa del flujómetro (1) se proporcionan un sello de montaje (18) y tornillos de montaje (19) para fijar el flujómetro en una superficie según sea necesario.

Claims

REIVINDICACIONES Habiendo descrito mi invención como antecede, considero una novedad y reclamo de mi propiedad lo contenido en las siguientes cláusulas:

1. Un flujómetro, que comprende: una carcasa, que tiene una cavidad central, dicha cavidad central en comunicación de flujo con una entrada y un conducto de salida para conducir un fluido dentro y fuera de la cavidad central; un primero y segundo engranes ovalados dentados que engranan entre sí, respectivamente soportados giratoriamente en la cavidad central a través de un eje de soporte primario y un eje de soporte secundario, dicho eje de soporte primario y secundario soportado en una parte inferior de la cavidad central, teniendo dicho primer engrane ovalado una superficie superior provista con una protuberancia, teniendo dicho primer engrane además un imán situado en una parte superior del primer engrane y centrado con respecto a un eje de rotación del primer engrane, y girando concéntricamente con respecto al eje de rotación del primer engrane, con al menos una porción del imán situada dentro de dicha protuberancia; y una tapa para cerrar la cavidad central, teniendo dicha tapa una cavidad interior que aloja una electrónica placa con un sensor o codificador magnético dispuesto en una base de la cavidad interior, de manera que cuando se coloca la tapa sobre la carcasa del flujómetro, el sensor o codificador se dispone encima del imán del primer engrane, teniendo además dicha tapa un fondo superficie con una zona de espesor reducido que define un rebaje inferior dispuesto debajo de la cavidad interior de la tapa, de modo que la protuberancia del primer engrane se recibe en dicho rebaje inferior, para alinear y acercar el imán al sensor o codificador

2. El flujómetro de la reivindicación 1, en el que los engranes primero y segundo son ovalados.

3. El flujómetro de la reivindicación 2, en el que la cavidad central de la carcasa del flujómetro tiene un perímetro definido por dos pares de lóbulos arqueados diametralmente opuestos, los lóbulos arqueados del primer par definidos por un primer radio, los lóbulos arqueados del segundo par definidos por un segundo radio menor que el primer radio.

4. El flujómetro de la reivindicación 3, en el que dichos lóbulos arqueados del segundo par coinciden respectivamente con los conductos de entrada y salida en la abertura central.

5. El flujómetro de la reivindicación 3, en el que los engranes ovalados giran dentro de los lóbulos arqueados del primer par.

6. El flujómetro de la reivindicación 1, en el que la carcasa tiene una superficie superior provista de una ranura que rodea un perímetro de la cavidad central y corresponde en forma al perímetro de la cavidad central, comprendiendo el flujómetro además un anillo de sellado alojado en la ranura.

7. El flujómetro de la reivindicación 1, en el que dichos engranes ovalados tienen una pluralidad de dientes cuya configuración es circular, definiendo un perfil ondulado de los dientes para facilitar la limpieza de los engranes.

8. El flujómetro de la reivindicación 1, en el que el imán está incrustado en una parte superior del primer engrane.

9. El flujómetro de la reivindicación 1, que comprende además una placa que cierra la cavidad interior de la tapa para proporcionar acceso a la tarjeta electrónica sin quitar la tapa.

10. El flujómetro de la reivindicación 1, en el que dicha tapa superior tiene una superficie exterior provista de un reborde inferior y la carcasa del flujómetro tiene en su parte superior una ranura perimetral exterior que define un reborde anular superior coincidente con el reborde inferior del tapón.

11. El flujómetro de la reivindicación 1, que comprende además una abrazadera que sujeta la carcasa y la tapa juntas, mediante el acoplamiento de la brida anual superior de la tapa y la brida anual inferior de la carcasa en una ranura anular interna de la abrazadera, en donde una parte inferior de la tapa, presiona firmemente el reborde superior y el reborde inferior juntos, resultando en un sello entre la tapa y la carcasa.

12. El flujómetro de la reivindicación 1, donde la carcasa del flujómetro, en su superficie superior tiene pasadores de centrado que coinciden con los orificios de centrado dispuestos en la tapa.

13. El flujómetro de la reivindicación 12, en el que los pasadores de centrado están situados radialmente fuera del anillo de sellado, que rodea el perímetro de la cavidad central.

14. El flujómetro de la reivindicación 1, en el que el rebaje inferior tiene paredes angulares.

15. El flujómetro de la reivindicación 1, en el que el conducto de entrada y el conducto de salida están dispuestos diametralmente opuestos y colineales entre sí.

16. El flujómetro de la reivindicación 1, en el que la carcasa del flujómetro es sustancialmente cilindrica.

17. El flujómetro de la reivindicación 1, en el que los conductos de entrada y salida se extienden verticalmente hacia arriba dentro de la carcasa del flujómetro, que conduce a la cavidad central.