CONTROLADOR DE FLUJO DE FLUIDO
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un dispositivo para permitir la medición de flujos de fluido pequeños, en general, y en particular, con un controlador de flujo de fluido, especialmente para usarse en conjunto con un medidor de agua, para permitir la medición de pequeños flujos de agua.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Para medir el uso de agua por varios usuarios en un sistema, cada usuario es provisto con un medidor de agua en su línea de suministro de agua, el cual mide y registra la cantidad de agua que pasa a través del medidor. Esta cantidad medida puede ser usada por el usuario para seguir su uso, así como por el distribuidor de agua local, como un municipio, para propósitos de facturación. En muchos edificios existen fugas y otras demandas de agua a volúmenes bajos los cuales son demasiado pequeños para ser medidos por el medidor. Sin embargo, puesto que esos flujos continúan todo el día, el uso no medido puede alcanzar hasta el 15% del agua total suministrada a ese edificio. Tradicionalmente, este problema es resuelto usando una clase superior de sistema de medición, es decir, de la clase B a la Clase C, o aún a la clase D. Cada clase de medición tiene ventajas y desventajas. Moverse de la clase A a clases superiores mejora dramáticamente la capacidad del medidor para medir un flujo bajo. Sin embargo, la confiabilidad en función del medidor se vuelve más problemática con cada clase mayor, como lo hacen los costos de uso del sistema. Otra forma de resolver este problema es utilizar medidores de diámetro más pequeño, es decir, reducir de 19.05 a 12.7 milímetros (3/4" a 1/2"). De esta manera, la capacidad de medir un flujo bajo se incrementa, puesto que a más pequeño el diámetro, mas bajo el valor del volumen nominal al cual el medidor funcionará durante un periodo prolongado sin fallar. La desventaja de este método es que la caída de presión a través del medidor de agua a un flujo dado se incrementa en proporción inversa al diámetro. De este modo, es probable que los tubos de diámetro más pequeño creen una caída de presión inaceptable en el medidor. Además, reducir el diámetro del tubo, y la reducción resultante en la presión, probablemente dé como resultado una pérdida de presión de agua al consumidor. Para evitar esta pérdida de presión, se requieren tubos más grandes a una presión de suministro más alta. Esto significa costos más altos de infraestructura y derroche de energía resultante de la pérdida de presión a través del medidor. De este modo, aunque esos métodos pueden reducir un tanto el problema del flujo de agua no medido, no proporcionan una medición satisfactoria y causan problemas adicionales. Hoy en dia se usan numerosos tipos diferentes de medidores de agua, medidores multichorro, de un solo chorro, de desplazamiento positivo, de oscilación hidráulica y así sucesivamente. El intervalo de medición de flujo o volumen de cada medidor se define de acuerdo a los siguientes parámetros y se ilustra en la Figura 1. La Figura 1 es una gráfica que ilustra el porcentaje de error de medición sobre el flujo Q de un medidor de agua convencional. Qiniciai es el flujo al cual el medidor comienza a responder al volumen que fluye a través de éste. Es probable que los errores de medición sean de decenas por ciento. Como puede observarse, existe un intervalo entre 0 y Qiniciai donde el medidor se detiene, y es incapaz de medir del todo. De un flujo mínimo Qp?n a un flujo mayor Qt (Qtransición) , un error de aproximadamente ± 5% es aceptable. A Qt (Qtransición) el por ciento de error aceptable de la medición no puede ser mayor de ± 2% de error. Como puede observarse de Qt a Qmax (el flujo máximo posible a través del medidor con una caída de presión de menos de 1 atm) , la medición está en el intervalo óptimo de menos de ± 2% de error. Como puede observarse, con ese medidor, una fuga lenta Qfuga da como resultado un flujo de volumen pequeño, lento, probablemente menor que Qinxciai o Qín, y no sería detectable del todo por el medidor. Los medidores convencionales fueron diseñados para medir sobre un intervalo amplio de flujos. Sin embargo, esto significa que en los extremos superior e inferior del intervalo, la medición es extremadamente inexacta, si se mide del todo. Para proporcionar una medición más exacta sobre un intervalo particular de flujo, se desarrolló el medidor combinado. Un medidor de agua combinado incluye un medidor principal el cual puede ser conectado a una línea principal de agua para determinar grandes cantidades de flujo de agua y para medir auxiliarmente la que se depositó en un conducto de desviación para determinar pequeñas cantidades de flujo de agua. Esos dispositivos generalmente son muy caros de fabricar y mantener. Un dispositivo mecánico para prevenir cantidades no medidas de fluidos que pasen por los medidores se ilustra en la Patente GB 2083 de Meineke. Esta patente describe un medidor que tiene una línea principal y un tubo de servicio con una resistencia variable colocada entre ellos. El dispositivo incluye una válvula entre la línea principal y el tubo de servicio, la cual es accionada por una palanca ranurada pesada por un peso giratorio. Cuando el peso está en la posición hacia fuera, la resistencia al paso de fluido es grande, pero cuando la presión de fluido disminuye en el tubo de servicio, la válvula y la palanca se elevan de modo que el peso se desliza hasta el otro extremo de la ranura, y la resistencia disminuye, permitiendo de este modo una abertura súbita de la válvula. Existen válvulas conocidas que usan un imán permanente y una barra móvil atraída por un campo magnético. Generalmente, la barra es redonda y es mantenida por el imán en el asiento de la válvula hasta que se cree suficiente presión para mover ésta del asiento de la válvula y abrir la válvula. Uno de esos mecanismos de válvula se muestra y describe en la publicación de patente EP 925465. Esta solicitud describe un mecanismo de válvula abierto por presión y cerrado magnéticamente para fluidos que tienen un cuerpo de sellado que tiene al menos un área de sección transversal circular dimensionada para acuñarse en la abertura del mecanismo de la válvula. Otro ejemplo de ese dispositivo se muestra en la Patente Estadounidense No. 5,320,136 de Morris et al. Esta patente describe una válvula de retención operada magnéticamente que tiene un cuerpo de válvula, una barra móvil colocada en él y un imán. Cuando la presión de líquido que actúa sobre la barra es inferior a un umbral mínimo, la barra se une al imán, cerrando el tubo. Si continúa un flujo lento de líquido, el líquido es recolectado y contenido por la barra hasta que la presión de líquido recolectado exceda la fuerza magnética, levantando la barra a una posición abierta. Esta barra y el imán están configurados para atrapar partículas atraídas magnéticamente y evitar que fluyan hacia la región del asiento de la válvula. En estas válvulas convencionales, el movimiento de la barra abre inmediatamente el asiento de la válvula sobre un área de superficie relativamente pequeña, permitiendo que se alcance un flujo pequeño de líquido a través de la válvula hasta el equilibrio entre la fuerza magnética que atrae la barra y que hace disminuir la presión de fluido que actúa sobre la barra, hasta que la barra no se mueve ya del asiento de la válvula. De este modo, esas válvulas no proporcionan flujos suficientemente grandes para su medición por medidores de agua convencionales. Los mecanismos de válvula magnética convencionales están diseñados para alcanzar el equilibrio en la posición abierta. De este modo, cuando la presión del fluido supera la fuerza del campo magnético, la barra se mueve del asiento de la válvula, creando una abertura de flujo de fluido pequeña y una reducción lenta en la presión. Al mismo tiempo, a medida que la barra se mueve, la fuerza del campo magnético se reduce, se alcanza un equilibrio con la barra en la posición abierta, en tanto exista un flujo de fluido relativamente fijo a través de la válvula por encima del valor umbral . También se conoce, de la Patente Estadounidense No. 6,317,051, un sistema de verificación de flujo de agua para determinar la presencia de fugas en tubos de plomería que tengan agua que fluya a través de los tubos bajo alta presión. El sistema incluye un verificador de flujo el cual está montado al tubo, un controlador compuesto de un temporizador o un medidor de volumen acumulado para determinar cuando ha continuado el flujo durante un periodo de tiempo preseleccionado o cuando la cantidad de agua ha excedido un umbral de volumen acumulado preseleccionado, y componentes lógicos que responden a cambios en la velocidad de flujo, momento en el cual, es accionada una válvula para detener el flujo a través del tubo. Esta solución es muy complicada y cara de fabricar y mantener. En consecuencia, existe una necesidad de un dispositivo que concentre bajos volúmenes de fluido y evite el flujo de fluido hasta que exista un volumen suficiente a ser liberado como un flujo medible, el cual puede ser medido en un medidor convencional con un porcentaje de error aceptable, y sería deseable que ese dispositivo cerrara el pasaje de flujo rápidamente cuando la presión de fluido que actúe sobre esta caiga.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN Se proporciona, de acuerdo a la presente invención, un controlador de flujo magnético el cual transforma un flujo de entrada de baja presión a un volumen de fluido de presión más alta con el tiempo a una presión de umbral predefinido, y que controla el paso del fluido para proporcionar un flujo de salida a un flujo alto medible. De este modo, este controlador de flujo puede permitir la medición de flujo cuando el volumen esté sustancialmente en un intervalo óptimo de medición de un medidor de flujo convencional, de modo que los errores de medición sean mínimos. En consecuencia, la invención proporciona un controlador de flujo magnético que incluye un pasaje de flujo de fluido que tiene un imán, un miembro de sellado magnético desplazable colocado en el pasaje, estando el miembro desplazable y el pasaje de flujo de fluido formados para permanecer sellados durante el primer movimiento del miembro desplazable a través del pasaje de flujo, para acumular por lo tanto gradualmente el volumen de fluido y la presión actúa sobre el miembro desplazable, y formados para abrir de manera rápida completamente el sello, para generar un volumen medible del fluido a través del pasaje. De acuerdo a una modalidad preferida, el controlador de flujo incluye además un elemento de retorno adaptado y configurado para hacer que el miembro desplazable retorne hacia el imán. De acuerdo a la modalidad preferida, el controlador de flujo incluye además un tornillo de ajuste acoplado al imán y montado en el miembro de interrupción para determinar el punto de acoplamiento del miembro desplazable y el tornillo de ajuste. De acuerdo a una modalidad de la invención, el controlador de flujo incluye un pasaje de flujo que define una pared de sellado entre la entrada de fluido que tiene un ferroimán y una salida de fluido, un miembro de sellado atraído magnéticamente, desplazable, colocado para sellar el pasaje de flujo, teniendo la pared de sellado y el miembro de sellado contornos interactuantes que permiten el movimiento por deslizamiento del miembro desplazable a través del pasaje de flujo, manteniendo a la vez el sello entre el miembro de sellado y la pared de sellado, hasta que se alcance una diferencia de presión predefinida la cual supera el campo magnético reducido, punto en el cual el miembro desplazable se levanta de la pared de sellado y es acelerado lejos de la entrada de flujo para crear una caída súbita en la presión y para permitir un impulso de volumen/flujo de fluido medible a través del pasaje. De acuerdo a una modalidad preferida de la invención, el movimiento del miembro desplazable en el controlador de flujo se caracteriza por un movimiento de Histéresis . De acuerdo a una modalidad de la invención, el miembro desplazable tiene una forma hidrodinámica que tiene una porción alargada central de diámetro constante que permite el movimiento a lo largo de la pared de sellado manteniendo a la vez el sello. Esta porción central controla el movimiento de histéresis del miembro desplazable el cual, a su vez, controla el volumen del impulso de fluido.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La presente invención será comprendida y apreciada mejor a partir de la siguiente descripción detallada tomada en conjunto con las figuras en las cuales:
La Figura 1 es una gráfica que ilustra el porcentaje de error de medición sobre el flujo Q sobre un medidor de agua convencional: La Figura 2a es una ilustración esquemática de un controlador de flujo de fluido construido y operado de acuerdo con una modalidad de la presente invención, en una orientación cerrada y sellada; La Figura 2b es una vista en corte de la Figura 2a tomada a lo largo de la línea B-B; La Figura 2c es una vista en corte lateral, esquemática, de un controlador de flujo de fluido de acuerdo a una modalidad de la invención en una orientación abierta y no sellada. La Figura 2d es una vista en corte lateral esquemática, de un controlador de flujo de fluido de acuerdo a una modalidad de la invención en una orientación cerrada y sellada. La Figura 3 es una ilustración esquemática del controlador de flujo de fluido de acuerdo a la Figura 2 en una orientación de movimiento pero sellada; La Figura 4 es una ilustración esquemática del controlador de flujo de fluido de acuerdo a la Figura 2 en una orientación de movimiento pero sellada adicional; La Figura 5 es una ilustración esquemática del controlador de flujo de fluido de acuerdo a la Figura 2 en una orientación abierta y no sellada; La Figura 6 es una gráfica que ilustra una curva de histéresis de un miembro desplazable en una modalidad preferida de la invención; La Figura 7 es una gráfica que ilustra el flujo sobre el tiempo generado por un dispositivo de acuerdo a la presente invención; La Figura 8 es una ilustración esquemática de un controlador de flujo de fluido de acuerdo a la invención montada en un medidor de agua; y La Figura 9 es una ilustración esquemática de un controlador de flujo de fluido de acuerdo a la invención, montado en un medidor de agua alternativo.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un controlador de flujo magnético el cual transforma una reducción lenta en la presión de flujo de fluido con el tiempo a un flujo de fluido medible. Una vez que se alcanza la diferencia de presión umbral, un pasaje de flujo a través del controlador de flujo se abre rápidamente hasta una abertura relativamente grande, generando por lo tanto un volumen de fluido a un flujo alto que fluye a través del pasaje, particularmente para permitir la medición del volumen de fluido en un medidor de flujo convencional. El dispositivo de la presente invención integra éste bajo flujo y transforma éste en un flujo de fluido medido (volumen alto que fluye en un intervalo de tiempo corto) de modo que el fluido pueda ser medido por un medidor de fluido dentro de su intervalo de error óptimo. Esto es logrado manteniendo a la vez una caída de presión en el medidor de flujo la cual está dentro de los estándares permitidos (es decir, menos de 1 atmósfera para medidores multichorros y máxima capacidad) . De este modo, la invención proporciona desviaciones relativamente finas entre un flujo de fluido sustancialmente alto y la ausencia de flujo, en una forma pulsátil, corriente abajo del controlador. Las Figuras 2a, 2b, 2c y 2d son ilustraciones laterales y en corte transversal, esquemáticas, de un controlador de flujo magnético 10 construido y operativo de acuerdo con una modalidad de la presente invención, en una orientación cerrada y sellada, y colocado en un tubo de flujo de fluido 11. El controlador de flujo 10 incluye un pasaje de flujo de fluido 12 a través de un cuerpo 20 que tiene una entrada de fluido 14 y una salida de fluido 16. La entrada de fluido 14 está acoplada a una fuente de fluido, por ejemplo, un suministro de agua. La salida de fluido 16 está acoplada corriente abajo, por ejemplo, a un consumidor, por ejemplo, una tubería de suministro de agua en un lavabo. En la modalidad ilustrada, la entrada de fluido 14 incluye un miembro de interrupción ferromagnético 18 el cual puede incluir un ferroimán o estar formado de material ferromagnético. El miembro de interrupción 18 está fijo al cuerpo 20 e incluye uno o más miembros de sellado, aquí ilustrados como miembros de sellado anulares 19. El miembro de sellado 22, el cual puede ser un miembro anular, aquí ilustrado como un miembro de sellado alargado que tiene una porción de diámetro constante y paredes internas 23, está montado en el cuerpo 20. Puede proporcionarse una pluralidad de elementos guía 24 en el cuerpo 20 a todo lo largo del pasaje de flujo 12, o el cuerpo 20 puede ser configurado para incluir también elementos guía internos. Colocado en un extremo corriente abajo del miembro del cuerpo 20 se encuentra un miembro de interrupción de salida 26, montado en el cuerpo 20 por los elementos de soporte 28, entre los cuales fluye el fluido hacia fuera de ' la salida de fluido 16. El miembro desplazable 30 está colocado en el pasaje de flujo 12, entre los elementos guía 24 y está arreglado para moverse entre las paredes internas 23 del miembro de sellado 22. El miembro desplazable 30 y el miembro de sellado 22 están configurados para proporcionar un sello de fluido mientras el miembro desplazable 30 se mueve con relación al miembro de sellado 22 sobre una distancia seleccionada como para aumentar la velocidad de movimiento del miembro desplazable. Esto hace que el miembro desplazable se acelere a una velocidad tal que, cuando el acoplamiento por sellado se desacople, el miembro desplazable continúe midiéndose alejándose de la entrada y proporciona una abertura rápida y completa del pasaje de flujo de fluido. En la modalidad ilustrada, el miembro desplazable 30 está adaptado y configurado para asentarse contra el miembro de interrupción 18 y evita el flujo de fluido hacia el pasaje de flujo 12, en la orientación cerrada. Preferiblemente el miembro desplazable 30 tiene una forma hidrodinámica para no impedir el flujo de fluido cuando el pasaje de flujo esté abierto. En la modalidad ilustrada, el miembro desplazable 30 incluye una porción 32 de diámetro sustancialmente constante, aquí ilustrado por una porción cilindrica. La porción cilindrica 32 está adaptada y configurada para deslizarse a lo largo de y acoplarse a manera de sello con un miembro de sellado 22, en tanto estén al menos parcialmente en registro entre sí. Se apreciará que cualquiera o ambos del miembro de sellado 22 y el miembro desplazable 30 pueden incluir una porción alargada que permite el movimiento relativo, manteniendo a la vez el acoplamiento de sellado a lo largo de la porción alargada, para que el miembro desplazable se acelere. De acuerdo a otra modalidad de la invención ilustrada en la Figura 2d al menos la porción 32 del miembro desplazable 30 puede incluir un material de sellado 45 para el acoplamiento por sellado con el cuerpo 20, eliminando de este modo la necesidad del miembro de sellado 22. La porción 32 del miembro desplazable 30 que incluye el material de sellado 45 está configurada para proporcionar un sello de fluido mientras que el miembro desplazable 30 se une con relación al cuerpo 20 sobre una distancia seleccionada, para acelerar el movimiento del miembro desplazable. Como se muestra en la Figura 2d, el material de sellado 45 de la porción 32 está en acoplamiento de sellado con el cuerpo 20 cuando el miembro desplazable 30 está en una orientación cerrada y sellada. Un imán 34 se encuentra montado en el miembro desplazable 30 o el miembro desplazable 30 puede ser formado de un material magnético. Preferiblemente, también se monta una pieza de material ferromagnético 36 en el miembro desplazable 30, alrededor del imán 34, para cerrar el circuito magnético. Preferiblemente, un miembro de retorno 38 está asociado con el miembro desplazable 30. El miembro de retorno 38 está configurado y colocado para hacer que el miembro desplazable se mueva hacia atrás del miembro de interrupción 18 desde una orientación completamente abierta. En la modalidad ilustrada, el miembro de retorno 38 es un resorte de compresión desviado entre el reborde 39 sobre el miembro desplazable 30 y el miembro de interrupción 26. De acuerdo a una modalidad alternativa, el miembro de retorno 38 puede ser un cuerpo de metal u otro imán (no mostrado) colocado en o cerca del miembro de interrupción 26 y arreglado para crear una fuerza magnética para repeler el imán 34 en el miembro desplazable 30. De acuerdo a una modalidad de la invención, un detector magnético 31 está acoplado adyacente al controlador de flujo. El detector 31 puede ser un conmutador de láminas, o una bobina, o cualquier otro detector adecuado que sea capaz de detectar el movimiento del miembro desplazable y proporcionar una señal de salida correspondiente a éste. El detector 31 preferiblemente está acoplado a una computadora 33, o a otro dispositivo para recibir la señal de salida y recopilar los datos proporcionados por el detector. Estos datos son procesados para determinar si el movimiento del miembro desplazable indica la presencia de una fuga. Si se desea, la computadora 33 puede ser acoplada a un controlador 35 para proporcionar una advertencia, como una alarma u otra indicación de fuga. Se apreciará que, de acuerdo a una modalidad alternativa de la invención, el imán puede ser montado en el miembro de interrupción en la entrada, y el miembro desplazable puede ser hecho de un material ferromagnético, o ambos pueden incluir el imán. El único requerimiento es crear una fuerza magnética entre los dos, la cual sea suficientemente fuerte para mantener el miembro desplazable en contacto sellado con el miembro de interrupción en ausencia de flujo de fluido y que se reduzca gradualmente cuando el miembro desplazable se mueva lejos del miembro de interrupción. De acuerdo a una modalidad de la invención ilustrada en la Figura 2c, el miembro de interrupción 18 incluye además un tornillo de ajuste 37 colocado en un alojamiento sustancialmente cilindrico 13 que tiene un extremo superior abierto (no mostrado) y un extremo inferior abierto 15, paredes laterales 17, una tapa 21 que tenga una proyección sustancialmente cilindrica 25 que incluye una ranura anular para sujetar el sello anular 27, para sellar el extremo superior abierto del alojamiento 13. Se apreciará que el alojamiento 13 puede ser configurado en varias formas geométricas y el sello 27; la tapa 21 y la proyección 25 pueden ser formadas en consecuencia para sellar el extremo superior del alojamiento 13. Además, de acuerdo con la modalidad ilustrada en la Figura 2c, el alojamiento 13 está basado y configurado a mantener el imán 29 acoplado al tornillo de ajuste 37 que tiene dos ranuras de tornillo anulares 41. Preferiblemente, el tornillo de ajuste 37 puede estar formado de material ferromagnético no corrosivo para aumentar la atracción magnética y proteger el imán 29 contra la corrosión. Preferiblemente, un acoplamiento del imán 29 al tornillo de ajuste 37 puede ser logrado por mera atracción magnética. El tornillo de ajuste 37 que está depositado en el alojamiento 13 y soportado por medio de roscas de tornillo complementarias 43 en las paredes laterales 17, el extremo inferior adyacente 15. El tornillo de ajuste 37 puede desplazarse a lo largo de un eje vertical dentro del alojamiento 13 en ambas direcciones haciendo girar un destornillador colocado en una ranura de destornillador 37 sobre la superficie superior del tornillo de ajuste. El desplazamiento del tornillo de ajuste 37 se proporciona para determinar el punto de acoplamiento del miembro desplazable 30 y el tornillo de ajuste 37. Preferiblemente la superficie inferior del tornillo de ajuste 37 está adaptada y configurada para acoplarse de manera sustancialmente completa a la superficie superior del miembro desplazable 30. Se apreciará que, puesto que el tornillo de ajuste 37 está preferiblemente formado de material ferromagnético es conductor a la conducción de fuerza magnética por lo que existe una mejor atracción del miembro desplazable 30 al imán 29. Haciendo girar el tornillo de ajuste 37 en el acoplamiento entre su superficie inferior y la superficie superior del miembro desplazable 30 puede ser optimizado maximizando de este modo la atracción magnética entre el imán 29 y el miembro desplazable 30. Además, el desplazamiento del tornillo de ajuste 37 produce el desplazamiento del imán 29 junto con este más cerca y lejos del miembro desplazable 30 - incrementando o disminuyendo de este modo la fuerza de atracción magnética entre ellos, según se desee. Además se apreciará que determinando el punto de acoplamiento del miembro desplazable 30 y ajustando el tornillo 37 a la superficie de acoplamiento entre la porción 32 del miembro desplazable 30 y el miembro de sellado 22 también se determina. De este modo, el tornillo de ajuste puede ser usado para optimizar el acoplamiento del sello entre ellos. Se apreciará también además que el tornillo de ajuste 37 permite la construcción del controlador de flujo de acuerdo a la presente invención de componentes menos exactos y, de este modo más baratos y aún tendrá un buen sello así como una buena atracción magnética entre el imán 29 y el miembro desplazable 30. Preferiblemente, el alojamiento 13 está formado de material no corrosivo sellando sustancialmente por medio de la tapa 21 y el tornillo de ajuste 37 para proteger el imán 29 contra la corrosión. La operación de esta modalidad de la invención será ahora descrita con referencia a las Figuras 2a, 3, 4 y 5. La Figura 2a muestra el dispositivo de la presente invención en una orientación cerrada y sellada. Como se describió anteriormente, el miembro desplazable 30 se sienta contra el miembro de interrupción de entrada 18, de modo que el fluido a la presión de suministro Ps, es atrapado encima del miembro desplazable 30, afuera de la entrada de fluido 14. Cuando sea usada o retirada una cantidad de fluido corriente abajo, como para el consumidor, la presión dentro del pasaje de fluido 12 se reduce, creando de este modo una diferencia de presión a través de la entrada de fluido 14. Cuando se utilice una gran cantidad de fluido, como abriendo la llave del agua, la diferencia de presión es grande, y el miembro desplazable 30 se mueve rápidamente hacia el pasaje de flujo 12, permitiendo' por lo tanto el influjo de fluido hacia y a través del controlador de flujo. En tanto se mantenga la demanda, la diferencia de presión se mantiene, y el fluido continúa presionando contra el miembro desplazable 30 y fluyendo alrededor de éste y a través del pasaje de flujo, como es sabido. Sin embargo, en el caso de una fuga o un flujo de fluido pequeño corriente abajo del controlador de flujo, la diferencia de presión es pequeña y se acumula muy lenta y gradualmente, y la fuerza magnética actúa para mantener el miembro desplazable contra el miembro de interrupción, de modo que el miembro desplazable no se mueve. Cuando la diferencia de presión crece, se alcanzará un umbral, donde la fuerza de diferencia de presión que actúa sobre el miembro desplazable 30 en la dirección de la salida del fluido es igual a la fuerza del imán que actúa sobre el miembro desplazable 30 en la dirección de la entrada de fluido. Cuando se traspase el umbral, el miembro desplazable 30 comenzará a moverse a través del pasaje de flujo 12 hacia la salida de fluido. Es una característica particular de la presente invención que un miembro desplazable 30 y un pasaje de flujo 12 (o un miembro de sellado 22 en el pasaje de flujo) se forman de modo que el miembro desplazable no pueda moverse a una distancia preseleccionada a través de un pasaje de flujo sin romper el sello entre ellos. En esta modalidad, esto es proporcionado por la porción 32 de diámetro sustancialmente constante. De este modo, como se observa en la Figura 3, la porción cilindrica 32 del miembro desplazable 30 se mueve a lo largo del miembro de sellado 22 mientras permanezca acoplada a manera de serie. Esto significa que la diferencia de presión entre la entrada de fluido y el controlador de flujo de la presente invención continua creciendo sin abrir el pasaje de flujo, a diferencia de los dispositivos magnéticos convencionales donde el pasaje de flujo se abre inmediatamente después del movimiento de la barra. Se apreciará que, a medida que el miembro desplazable 30 se mueve lejos del miembro de interrupción 18 debido a la diferencia de presión a través de la entrada de fluido, la fuerza del campo magnético entre el ferroimán en el miembro de interrupción 18 y el imán 34 en el miembro desplazable 30 se vuelve más pequeña. Esta reducción en la fuerza magnética que actúa en la dirección de la entrada de flujo, actúa junto con el incremento en la fuerza en la dirección de salida debido a la presión del volumen de agua que actúa para abrir la entrada de fluido, sirve para acelerar el movimiento del miembro desplazable 30 a través del pasaje de flujo 12 hacia la salida de fluido 16 e incrementa la velocidad a la cual el miembro desplazable 30 se mueve lejos de la entrada y, por lo tanto, la distancia que se mueve desde el miembro de sellado 22.
De este modo, el miembro desplazable 30 continúa moviéndose en la dirección de la salida de flujo, como se observa en la Figura 4. Como puede observarse, el miembro desplazable 30 se ha movido a través de una distancia seleccionada con relación al pasaje de flujo 12 y, debido a las formas complementarias de las paredes internas del miembro de sellado 22 y el miembro desplazable 30, aún no se ha abierto el sello entre ellos. Esta distancia es determinada por la longitud del acoplamiento de sellado entre el miembro de sellado 22 y el miembro desplazable 30. Esta longitud es seleccionada para permitir que el miembro desplazable 30, a la vez que se mueve hacia la dirección de salida, acumule suficiente aceleración para continuar su movimiento más allá del punto donde se abra el pasaje de flujo 12. Debido a esa velocidad, el miembro desplazable 30 se mueve lejos del miembro de interrupción 18, de este modo, la fuerza magnética que empuja el miembro desplazable en la dirección opuesta disminuye y el miembro desplazable puede continuar su movimiento en la dirección de salida. Se le permite al miembro desplazable 30 moverse a una distancia suficiente, de modo que la diferencia de presión, aunque disminuya debido al flujo de fluido a través del pasaje, siga siendo mayor que la fuerza magnética. De e¡sta manera, el controlador de flujo de acuerdo con la presente invención evita que el miembro desplazable 30 oscile entre las posiciones cerrada y abierta del pasaje de flujo 12 (un fenómeno conocido como "oscilación azimutal", causada por la fuerza magnética que aún no es suficientemente fuerte para contrarrestar la fuerza ejercida por la diferencia de presión sobre el miembro desplazable 30 para moverse en la dirección de la salida de fluido 16) . A medida que el efecto de la fuerza del campo magnético se vuelve más pequeña, mientras que la presión que actúa sobre la dirección de salida sigue siendo la misma o más grande, el miembro desplazable 30 se mueve a una velocidad acelerada a lo largo del miembro de sellado 22 en una posición no sellada, como se muestra en la Figura 5. El miembro desplazable 30 y el pasaje de flujo 12 están diseñados de modo que la trayectoria de flujo se abra súbitamente hasta una abertura sustancialmente total con un área superficial relativamente grande, permitiendo el flujo rápido del fluido previamente atrapado a un flujo alto alrededor del miembro desplazable 30 y a través del pasaje de flujo y, como se estableció anteriormente, de modo que el miembro desplazable esté suficientemente lejos del miembro de sellado, de modo que la fuerza magnética no sea suficientemente para hacer inmediatamente que cambie de dirección y que cambie el pasaje de flujo. Este diseño de un cuerpo que tiene un pasaje amplio con un miembro desplazable formado hidrodinámicamente proporciona una pérdida superior relativamente pequeña a través del dispositivo y evita la turbulencia. De acuerdo a una modalidad preferida de la invención, el controlador de flujo está asociado con un medidor de flujo (no mostrado) y el alto flujo generado por un controlador de flujo está diseñado para estar dentro del intervalo de medición óptimo del medidor de flujo. En esta etapa, una cantidad de fluido suficiente para reemplazar el que ha sido retirado corriente abajo, ha fluido a través del pasaje de flujo, y la presión Pe se eleva, de modo que la diferencia de presión que actúa sobre un miembro desplazable se contrae, hasta que el Ps es una vez más igual a Pe. Ahora no existe una diferencia de presión sustancial actuando sobre un miembro desplazable den la dirección de salida, y el campo magnético comienza actuar sobre el imán, jalando el miembro desplazable nuevamente hacia atrás de la entrada de fluido. A medida que éste se aproxima a la entrada de fluido, la fuerza magnética que actúa sobre el miembro desplazable se incrementa continuamente haciendo que el miembro desplazable se acelere hacia la entrada. Además, el miembro de retorno 38, si está presente, ahora actúa sobre el miembro desplazable 30, empujando hacia atrás en la dirección del miembro de interrupción 18. En la modalidad ilustrada, el resorte 38 empuja el miembro desplazable 30 hacia el miembro de interrupción 18. A medida que el miembro desplazable 30 se mueve hacia el miembro de interrupción 18, la fuerza del campo magnético que actúa sobre el miembro desplazable se incrementa, mientras que la diferencia de presión permanece pequeña. De esta manera, el miembro desplazable 30 se acelera de una orientación completamente abierta a una sellada y entonces una orientación cerrada, hasta que se acumula diferencia de presión nuevamente, como se describió anteriormente. Esto evita que cantidades sustanciales de fluido que fluyan sin detectar pasen a través del pasaje de flujo 12. Una característica particular de la presente invención es que las fuerzas que actúan sobre el miembro desplazable hacen que el miembro desplazable se acelere primero en la dirección que abre el pasaje de flujo, y entonces en la dirección que cierra el pasaje de flujo, permitiendo de este modo el paso de fluido a través del controlador de flujo en impulsos de valores de flujo dentro del intervalo medible de un medidor. De acuerdo a una modalidad preferida de la invención, el movimiento del miembro desplazable 30 de y hacia el miembro de interrupción 18 bajo condiciones de fuga se caracteriza por un movimiento de histéresis. Una ilustración esquemática de un ejemplo de esa curva de histéresis se muestra en la Figura 6. El punto 40 corresponde a la Figura 2, donde el miembro desplazable se asienta contra el miembro de interrupción y el controlador de flujo se cierra y sella. En esta posición, no existe diferencia de presión a través de la entrada, de modo que la suma de las fuerzas que actúan sobre el miembro desplazable es sustancialmente de cero, y el miembro desplazable 30 no se mueve. La suma de las fuerzas que actúan sobre el miembro desplazable puede ser descrita de manera sustancial por la ecuación ?F1=FS-Fmag-Fk+?P*A donde Fs es la fuerza del miembro de interrupción 18 que actúa sobre el miembro desplazable, Fmag es la fuerza magnética, Fk es la fuerza del elemento de retorno, ?P es igual a Ps-Pc, y A es el área del miembro desplazable sobre el cual actúa la presión. Cuando exista una fuga corriente abajo del controlador de flujo, la diferencia de presión (Ps-Pc) comienza a ser lento el incremento, pero el miembro desplazable es aún incapaz de moverse puesto que la fuerza del campo magnético y la fuerza de retorno permanecen constantes, mientras que la fuerza del miembro de interrupción 18 disminuye una cantidad correspondiente. A medida que la diferencia de presión, más cualesquier otras fuerzas que actúen para abrir el pasaje de flujo, alcancen un valor mayor que la fuerza del imán y el miembro de retorno para cerrar el pasaje de fluido, el miembro desplazable comienza a moverse. Una característica particular de la invención es que, cuando el miembro desplazable comienza a moverse, la fuerza magnética disminuye, mientras que la diferencia de presión se incrementa, el miembro desplazable se acelera hacia la salida, de acuerdo a lo indicado por la flecha 44 sobre la curva. El miembro desplazable continúa acelerando, manteniendo a la vez el sello, hasta que la distancia X desde el miembro de interrupción 18 es igual a LH, donde LH es la distancia del miembro desplazable que se mueve antes de romper el sello del pasaje de flujo. LH es el parámetro significativo en la creación del efecto de histéresis, y es el resultado de las formas complementarias del miembro desplazable y el pasaje de flujo o el miembro de sellado. Es importante que el parámetro LH sea suficientemente grande para evitar un estado de equilibrio del miembro desplazable en la orientación abierta bajo condiciones de fuga, y para evitar la oscilación azimutal (abertura y cerrado rápido del controlador de flujo) . Después de LH, la diferencia de presión cae gradualmente, y la fuerza principal que actúa sobre el miembro desplazable se vuelve la fuerza magnética, la cual hace lento el movimiento del miembro desplazable hacia la salida de fluido, como es mostrado por la curva con referencia a la flecha 46, hasta que el miembro desplazable se detiene en Xmax, el desplazamiento máximo del miembro desplazable desde el miembro de interrupción, en el punto 48. En este punto, la modalidad ilustrada, el miembro desplazable golpea al miembro de interrupción 26, y no puede moverse más. En esta etapa, el incremento de la fuerza Fmag del campo magnético, junto con el refuerzo recibido del miembro de retorno, proporciona el incremento gradual de la fuerza que actúa sobre el miembro desplazable, y revierte la dirección del movimiento del miembro desplazable. Como se muestra en el número de referencia 50, el miembro desplazable ahora acelera nuevamente hacia atrás el miembro de interrupción 18, como es mostrado por la flecha 52 sobre la curva. Cuando el miembro desplazable golpea al miembro de interrupción 18, la suma de las fuerzas que actúan sobre el miembro desplazable cae, en una caida gradual, hacia el valor original, indicado por la flecha 54 sobre la curva. Se apreciará que, cuando exista un flujo de agua normal a través del dispositivo, este permanece abierto aproximadamente de modo que no se impida el flujo. Sin embargo, durante flujos lentos, los cuales comúnmente no serían medidos por un medidor, el dispositivo descrito anteriormente permite que el flujo fluctúe de 0 a Qt sustancialmente en forma de impulsos, y proporciona la medición de un flujo relativamente bajo para medidores convencionales durante la porción del impulso en el intervalo de Qt . Una ilustración gráfica esquemática del flujo a través del pasaje de fluido durante el tiempo producido por una modalidad de la invención, se muestra en la Figura 7. El valor de flujo que puede ser medido con error mínimo por el medidor es Qt . Como puede observarse, Qfuga es demasiado pequeño para ser medido en este intervalo. El controlador de flujo de la presente invención integra el flujo bajo (Qfuga) y transforma éste en impulsos 60 de flujo de fluido en el intervalo de Qt, de modo que los impulsos pueden ser medidos dentro de un intervalo de error óptimo por el medidor de flujo. El rápido incremento 62 del flujo es un resultado de la abertura rápida y amplia del pasaje de flujo de fluido (representada por la flecha 46 en la Figura 6) , mientras que la caída relativamente pequeña 64 del impulso 60 ha resultado de un cierre rápido de la entrada (representado por la curva 50 entre Xmax y LH) . La longitud de la porción de diámetro constante 32 es del miembro desplazable 30 y/o del miembro de sellado 22 determina el ancho 66 del impulso a Qt . Preferiblemente el dispositivo de la presente invención es dimensionado, de modo que puede ser montado en las líneas de suministro existentes sin cortar tubos de flujo de fluido. Las Figuras 8 y 9 son ilustraciones de dos modalidades de controladores de flujo de la presente invención montados en una línea de medición de agua. Como puede observarse, los rebordes de montaje 70 pueden ser proporcionados en cualquier extremo del controlador de flujo magnético, para permitir el montaje de controlador de flujo en una posición adecuada para su operación. En una modalidad de la Figura 8, el controlador de flujo 72 tiene rebordes de montaje adyacentes a la salida de fluido del controlador de flujo. Esta modalidad es adecuada para medidores que tienen un tubo de salida en el cual el controlador de flujo pueda colocarse. De manera alternativa, como se muestra en la Figura 9, los rebordes de montaje 70 pueden ser proporcionados adyacentes a la entrada de fluido de un controlador de flujo 74. De esta manera, el controlador de flujo puede ser montado fácilmente por medio de registro, más que en el medidor.
Aunque la invención ha sido descrita con respecto a un número limitado de modalidades, se apreciará que pueden hacerse muchas variaciones, modificaciones y otras aplicaciones de la invención. Además se apreciará que la invención no se limita a lo que ha sido descrito aquí anteriormente simplemente a manera de ejemplo. Más bien, la invención es limitada únicamente por las siguientes reivindicaciones.