阅读说明：本技术 集成式球阀和超声流量计 (Integrated ball valve and ultrasonic flow meter ) 是由 维托里奥·博诺米 于 2018-03-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种流体流量测量球阀,其包括壳体和具有孔眼的球体。球体在允许流体流动通过孔眼的打开位置和阻止流体流动的关闭位置之间移动。第一超声换能器在壳体中定位在球体上游。第二超声换能器在壳体中定位在球体下游,并且第一超声换能器和第二超声换能器这两者对准以发送和接收脉冲。第一声反射器和第二声反射器与换能器对准,以在球体处于打开位置时在穿过球体的孔眼的至少一个方向上发射和反射超声信号。控制器基于测得的声速而确定流体速度、并且基于测得的流体速度和横截面面积而计算通过孔眼的流体体积。(The invention relates to a fluid flow measuring ball valve, which comprises a shell and a ball body with a hole. The ball moves between an open position that allows fluid flow through the orifice and a closed position that prevents fluid flow. A first ultrasonic transducer is positioned in the housing upstream of the ball. A second ultrasonic transducer is positioned in the housing downstream of the ball, and both the first and second ultrasonic transducers are aligned to send and receive pulses. The first and second acoustic reflectors are aligned with the transducer to transmit and reflect ultrasonic signals in at least one direction through the aperture of the sphere when the sphere is in the open position. The controller determines a fluid velocity based on the measured speed of sound and calculates a volume of fluid passing through the aperture based on the measured fluid velocity and the cross-sectional area.)

集成式球阀和超声流量计

优先权申请

本PCT申请基于2017年4月25日提交的美国专利申请序列No.15/496,078，该美国专利申请的公开内容通过引用全文并入本文中。

技术领域

本发明涉及球阀的领域，更特别地本发明涉及包括流量计的球阀。

背景技术

在世界上，饮用水和煤气配送系统使用不同类型的管道、阀和配件。大部分系统、甚至其变型方案，通常都包括连接至例如位于住宅或其他房屋处的系统中的水或气体流量计。流量计随着时间的推移测量流体流量，然后其用于与房屋主结算在房屋中消费的水和/或煤气。现有可以并入在水或煤气配送系统中的许多不同类型的管道、阀和配件，并且可以根据系统而使用不同的水或气体计量技术来测量水和/或气体的消耗。每种不同类型的水或煤气配送系统具有其自身的优缺点，而对于在房屋处对任何特定流量计的选择通常基于流量计价格、流量精确性、生产过程、安装简便性、维护需求及其部件的尺寸、相对管道尺寸和放置。

通常，房屋处的煤气或水配送系统包括专用的流体流量计量装置，该流体流量计量装置通常与位于流体流量计量装置之前或上游的手动操作截止阀相结合地操作，以允许技术人员在需要时关闭流体流动以及维护和/或更换流体流量计量装置。存在包括位于流体流量计量装置附近的截止阀的煤气和水总管道的许多不同示例。通常，家用住宅在主煤气或水管路中包括球阀或闸阀。有时，轭架盒保持截止阀和/或水或煤气流量计，并且可以包括任选的被移除以接近截止阀和/或流量计的电子计量计读取铁盖。家用水配送系统将水供应至诸如厕所、水龙头、热水器和类似装置的用具，而天然气配送系统可以包括天然气主管道，其中截止阀和天然气流量计位于房屋附近或房屋上，而所连接的天然气主管道分支成更小的管道以向诸如烤炉、灯、泳池加热器或类似部件的用具供应天然气。存在与这些更常规的煤气和水配送系统相关的问题，诸如对于各种阀和流体流量计的尺寸限制、不可接受的流量计精度、以及发生在煤气或水配送系统中的影响精确流体流量计量的压降。

一般授权的美国专利No.6,923,074公开了一种球阀，其具有直接集成在球阀中的流量计。球阀的球体部分包括已校准的钻孔或孔眼以及分别设置在球体前后的两个可定位压力端口，以提供指示通过球阀的流体流速的测量值。该球阀通常仅限于用于水。虽然该球阀测量以通常更高的水流流速流动的流体也是有效的，但是在较低的水流流速的情况下精度下降。

在过去的六年中，煤气和水计量产业已经改进了使用渡越时间测量或多普勒效应测量的超声流量计的可购性、性能和精度。这些超声流量计测量超声信号(例如发出的“ping”)通过流量计内侧的两个或更多个固定点之间所需的时间量。当对于煤气和水正确地校正超声流量计时，它们可以用于测量这两种流体介质。超声流量计通常并入有一个或多个超声换能器，以发射穿过流体的超声波来确定流体速度。由于流量计主体的横截面面积是固定且已知的值，在检测流体的速度时，可以以非常高的精度计算通过流量计的流体体积。同样，由于流体密度随着温度改变，大部分超声流量计作为体积计算的分量测量流体温度，并且基于作为变量的温度确定流体流量。在使用球阀时，超声流量计直接连接至现有球阀，或者连接至球阀所连接的煤气或水管内。这会增大球阀以及与其紧密连接的超声流量计占用的空间，即，使得球阀和超声流量计的组合对于切实可行的方案而言过大，使得难以安装、维护和更换流量计和阀。

发明内容

该“发明内容”部分用于引入下文在详细说明中进一步描述的一些概念。该“发明内容”部分并不旨在确定所要求保护主题的关键或实质特征，也不旨在用于帮助限定所要求保护主题的范围。

流体流量测量球阀包括具有入口开口、出口开口和阀室的壳体。具有用于流体流动通过其中的孔眼的球体容纳在阀室内，并且球体具有校准的反射器，该反射器帮助换能器的“ping”对于超声流量计正确地回弹，以按照最严格的国际标准测量水或煤气。致动器由壳体支撑并连接至球体，用于在壳体中在允许流体流动通过孔眼的打开位置和阻止流体流动的关闭位置之间转动球体。第一超声换能器在壳体中定位在球体的上游。第二超声换能器在壳体中定位在球体的下游。第一声反射器和第二声反射器定位在壳体中。控制器、优选集成在致动器中的控制器，连接至第一超声换能器和第二超声换能器。

第一超声换能器和第二超声换能器与第一声反射器和第二声反射器对准，以在球体处于打开位置时在穿过球体的孔眼的至少一个方向上发射和反射超声信号，并且在一个示例中，从一个换能器至另一换能器之间具有校准的反射器。控制器构造成基于测得的声速确定流体速度，并且基于测得的流体速度和孔眼的横截面面积计算通过孔眼的流体体积。

在另一示例中，致动器包括连接至球阀的芯轴，并且由芯轴承载的温度传感器可以连接至控制器并构造成测量流体温度。温度感测可以帮助将基于温度的流体密度改变考虑在内，并且确定流体的体积。第一声反射器和第二声反射器均可以包括安装在壳体内并具有声反射器表面的上游竖直支撑件和下游竖直支撑件，所述声反射器表面构造成根据超声信号的发射方向而使声信号反射至声换能器或声反射器表面。第一声反射器和第二声反射器均可以包括集成在壳体的内表面中的机加工表面，所述机加工表面被校准以根据超声信号的发射方向而将超声信号反射至声换能器或声反射器表面。第三声反射器表面可以反射超声信号并且提供多重反射。

在另一示例中，第一超声换能器和第二超声换能器均可以包括构造成发射和接收超声信号的发射器电路和接收器电路。控制器可以集成在致动器中并连接至所述驱动机构，并且可以构造成基于渡越时间或多普勒效应而确定流体速度。在一个示例中，测得的流体体积包括测得的液体或气体体积。致动器可以包括驱动机构，并且控制器可以构造成致动驱动机构以在打开位置、关闭位置或中间位置之间转动球体。控制器可以包括存储器，存储器具有针对具有水系统的住宅中的每个用具构造的用水签名，流体流量测量球阀附接至所述水系统并且构造成测量住宅内的耗水量。

在另一示例中，流体流量测量球阀包括壳体，壳体包括连接在一起并构造成形成入口开口、出口开口和阀室的阀体和端部适配器。具有孔眼的可更换球体容纳在阀室内。致动器由阀体支撑并连接至球体，用于在壳体中在允许流体流动通过孔眼的打开位置和阻止流体流动的关闭位置之间转动球体。第一超声换能器在壳体中定位在球体上游。第二超声换能器在壳体中定位在球体下游。第一声反射器和第二声反射器定位在壳体中，控制器连接至第一超声换能器和第二超声换能器。

第一超声换能器和第二超声换能器与第一声反射器和第二声反射器对准，以在球体处于打开位置时在穿过球体的孔眼的至少一个方向上发射和接收超声信号。控制器构造成基于测得的声速确定流体速度，并且基于测得的流体速度和孔眼的横截面面积计算通过孔眼的流体体积。

在另一示例中，主体和端部适配器均包括接收紧固件并使第一超声换能器和第二超声换能器与第一声反射器和第二声反射器对准的通孔和凸缘。主体和端部适配器均可以包括用于将端部适配器固定至主体上的用于组装它们的规准螺纹、以及位于主体和端部适配器上的对准标记，对准标记在对准时指示超声换能器与声反射器已对准。

在另一示例中，用于住宅的水流控制系统包括水系统和连接至水系统中的多个用具。流体流量测量球阀连接至水系统中，并且包括具有入口开口、出口开口和阀室的壳体。球体具有孔眼并且容纳在阀室内。致动器由壳体支撑并连接至球体，用于在壳体中在允许流体流动通过孔眼的打开位置和阻止流体流动的关闭位置之间转动球体。第一超声换能器在壳体中定位在球体上游。第二超声换能器在壳体中定位在球体下游。

控制器连接至第一超声换能器和第二超声换能器，第一超声换能器与第二超声换能器对准，以在球体处于打开位置时在穿过球体的孔眼的至少一个方向上发射和接收超声信号。控制器构造成基于测得的声速确定流体速度，并且基于测得的流体速度和孔眼的横截面面积计算通过孔眼的流体体积。控制器包括具有针对住宅中的每个用具构造的用水签名的存储器，其构造成测量住宅内的耗水量。图形用户界面连接至控制器，用于显示水系统的状态和输入数据以及特定用具。

在另一示例中，第一换能器与第二换能器可以彼此对准并发射和接收超声脉冲，而不使用反射器。

附图说明

在结合附图考虑时，根据下文对本发明的详细描述，本发明的其他目的、特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1是根据非限制性示例的流体流量测量球阀的等距视图。

图2是根据非限制性示例的在图1中的箭头1的方向上获取的流体流量测量球阀的底视平面视图。

图3是示出了根据非限制性示例的流体流量测量球阀的细节的侧视剖视图。

图4是沿着图3的线4-4获取的示出了根据非限制性示例的声反射器的端视剖视图。

图5是根据非限制性示例的使用机加工的声反射器的流体流量测量球阀的另一实施例的剖视图。

图6是根据非限制性示例的不具有声反射器的流体流量测量球阀的另一实施例的剖视图。

图7是根据非限制性示例的包括芯轴的流体流量测量球阀的剖视图，所述芯轴作为允许对流体进行温度感测的致动器的一部分。

图8是根据非限制性示例的类似于图3并示出了芯轴作为致动器的一部分的流体流量测量球阀的剖视图。

图9是根据非限制性示例的类似于图5和6所示的包括主体和端部适配器但使用具有芯轴的致动器的流体流量测量球阀的剖视图。

图10是图9中所示的流体流量测量球阀的局部顶视平面视图。

图11是根据非限制性示例的、示出了作为机加工表面的第一声反射器和第二声反射器的、图9的流体流量测量球阀的剖视图。

图12是图11中所示的流体流量测量球阀的一部分的不完整的放大剖视图，示出了声反射器的更多细节。

图13是住宅(诸如住处)的不完整的环境视图，示出了包括根据非限制性示例的流体流动测量球阀的水流控制系统。

具体实施方式

现在将在下文中参考其中示出了优选实施例的附图更完整地描述不同的实施例。可以阐述许多不同的形式，并且所述的实施例不应当理解为被限制于本文所述的实施例。相反地，提供这些实施例以使得本公开将全面且完整，并且将向本领域技术人员完整地表达范围。

现在参考图1-4，示出了通常用附图标记20指代的流体流量测量球阀的第一实施例，球阀包括通常用附图标记22指代的壳体，壳体具有入口开口24和出口开口26、以及如图3的示意性剖视图中所示在壳体22中形成的阀室28。该流体流量测量球阀20也将被称为球阀或具有集成式流量计或集成式超声流量计的球阀，并且所有术语均指代流体流量测量球阀20。在本示例中，壳体22由固定在一起的两个部件形成，这两个部件在本示例中为形成阀室28的主要部分的阀体30、以及连接至阀体30的端部适配器32。当连接在一起时，这两个部件30、32形成壳体22、入口开口22以及出口开口26和阀室28。阀体30和端部适配器32在本示例中均包括具有彼此对准以接收紧固件37的通孔36的延伸部或凸缘34，其如下文所述确保使集成到流体流量测量球阀20中的不同超声流量计部件对准。如果阀体30和端部适配器32固定在一起(如下文更详细地解释的)，则可以使用对准标记以使流量计部件的各个部件对准。

球阀20可以包括这样的结构，其中壳体22具有相对的外端部，所述外端部带有凸缘38，以允许技术人员将球阀***管道系统(未示出)中或者从管道系统中移除球阀、以及在需要时修理或更换集成式流量计的球体或其他部件，如下文描述的。球体40定位在阀室28中，并且可以形成为可更换的球体。球体包括提供穿过球体的流体流动路径的孔眼或钻孔42，该流体流动路径与球阀20的轴线平行。在一个示例中，孔眼42可以构建成获得被校准至延伸通过球阀20的流体通道的流量限制。同样地，横截面面积将已知为如下文所述，从而可以使用与球阀20集成的流量计来计算水的体积。水阀20可以具有各种横截面，但是常规结构包括1.25、1.0和0.75英寸结构。

如图所示，致动器44由壳体22支撑并连接至球体40，用于在壳体22内使球体在允许流体流动通过孔眼42的打开位置和阻止流体流动的关闭位置之间旋转。该致动器44可以是手动的或自动的，并且可以具有壳体46，该壳体46允许待连接的工具或待施加杠杆作用的手柄旋转壳体22内的球体40，特别是对于其中球体旋转可能由于更大的水压和横截面面积而成困难的更大球阀20。自动驱动组件48可以连接至致动器44，以允许球阀20的自动致动以及球体40在球阀20内旋转。自动驱动组件48可以包括包含在壳体46内的齿轮箱、电动机和相关部件、以及集成式控制器70，如下文更详细地描述的。在另一示例中，致动器44包括具有温度传感器功能的芯轴45，如下文参考图7-12描述的。

在本示例中，球体衬垫50(图3)帮助将球体40支撑在壳体22内，并且在一对球体衬垫凹部处接合端部适配器32，而在另一对球体衬垫凹部处接合阀体30。致动器44包括杆54，杆的远端连接至球体40的凹槽或槽口56内，以在经由致动器44旋转杆54时允许球体在阀室28内旋转。杆54在本示例中骑设在推力垫圈上并且包括O形环，O形环帮助在形成于壳体22(更特别地阀体30)中的竖直孔62内接收并引导杆，使得所述远端可以精确地连接至球体40的槽口56中。

如图3的剖视图中所示，球体孔眼42和球体在端部适配器32和阀体30处的上游和下游近端部分构造为直径与球体的孔眼42相同的直通道，但是在阀体30和端部适配器32中向外远离球体呈锥形，以在壳体22的两端上形成具有相同直径的流动通道和端部部分。这种结构对于球体孔眼42及其上游和下游的附近区域、以及对于直径略大于孔眼的入口开口24和出口开口26形成了相同的横截面面积。

如图1-4的第一实施例中所示，第一超声换能器66在壳体22中位于球体40上游，而第二超声换能器68在壳体中位于球体下游。在所示的示例中，超声换能器66、68连接至相应的控制器70，控制器70与致动器44集成并且可以连接至致动器44的驱动组件或机构48。在本示例中，根据对流体流动方向的设计，第一超声换能器定位在端部适配器32上，而另一超声换能器68、即第二超声换能器定位在阀体30上。端部适配器32和阀体30均可以包括接收超声换能器66、68的换能器端口。在一个示例中，每个超声换能器66、68可以包括对于本领域技术人员而言已知的压电元件，以产生超声脉冲。在本示例中，每个超声换能器66、68可以通过本领域技术人员已知的技术而按压或旋拧在相应的换能器端口中。

这种类型的超声换能器包括发射器电路74(其在一个示例中包括压电元件)以及作为接收器电路76的超声传感器。这些电路74、76构造成发射和接收超声信号。一些超声流量计可以使用发射超声脉冲作为声波的一个、两个或更多个超声换能器，并且包括其他传感器以接收而非发射脉冲。其他系统可以使用包括发射器电路74和接收器电路76以用于感测并发射超声信号的超声换能器，并且在非限制性示例中可以使用渡越时间(time offlight)测量或多普勒效应测量。

在本示例中，第一声反射器84和第二声反射器86定位在壳体22中。在本示例中，第一超声换能器66和第二超声换能器68以及第一声反射器84和第二声反射器86对准，以便在球体处于打开位置时在穿过球体40的孔眼42的至少一个方向上发射和反射超声信号。控制器70构造成基于测得的声速而确定流体速度，并且基于测得的流体速度以及孔眼42和总体流体通道的横截面面积而计算流动通过孔眼的流体的体积。温度传感器82连接至控制器70，并且构造成测量流体温度，并且基于温度和已确定的流体体积而说明流体密度改变。在确定流动通过孔眼的流体体积时，可以考虑流体温度。在该第一实施例中，定位在壳体22中的第一声传感器84和第二声传感器86均包括与相应的声换能器66、68相对地安装的竖直支撑件84a、86a，如图3、4中所示。每个竖直支撑件84a、86a包括声反射器表面84b、86b，以根据超声信号的发射方向以基本90°将声信号反射至位于相同的下游或上游侧的相应声换能器中、或反射至另外的声反射器表面中。

如图4中最佳地示出的，每个竖直支撑件84a、86a包括空心通孔84c、86c，以允许流体通过每个竖直支撑件并且向流体流动提供较小的阻力，这是因为竖直支撑件向上延伸至由阀体30和端部适配器32形成的流体通道中。在本示例中，声反射器表面84b、86b相对于形成在壳体22中的流动通道的纵向轴线呈45°平坦表面，并且接收超声信号并基本以约90°将超声信号反射至另一声反射器中，或者如果接收超声信号，则基本以约90°将超声信号反射至位于相同的下游或上游侧的超声换能器中。竖直支撑件84a、86a可以通过压配合或螺纹连接至与相应声换能器相对地形成在相应壳体22中的端口而固定。

在图5中示出了集成式球阀和超声流量计120的第二实施例。出于描述目的，细节可能不同但具有共同功能的共同部件的附图标记以100系列开头。在本示例中，本实施例采用通过螺母223固定的纵向手柄221。其也包括端部适配器132和阀体130，但结构与图1-4的第一实施例中所示的结构不同。更特别地，阀体130和端部适配器132更短，并且形成更紧凑的球阀和集成式超声流量计120。球阀120包括第一超声换能器166和第二超声换能器168以及发射器电路174和接收器电路176。在本示例中，换能器166、168更靠近球体140定位。在本实施例中不同的是第一声反射器184和第二声反射器186均形成为机加工表面，该机加工表面集成在壳体122的内表面上、在本特定示例中集成在球体孔眼142内的内表面上并且与超声换能器166、168对准，以根据超声信号的发射方向将超声信号反射至相应的声换能器或另一声反射器中。

在图5所示的第二实施例中，孔眼内表面包括作为机加工表面的第一声反射器和第二声反射器184、186以及作为机加工表面的第三声反射器187，第三声反射器与第一声反射器和第二声反射器184、186对准以反射超声信号以及提供多次反射，在本示例中为四次横穿或反射。在本示例中，机加工表面形成在孔眼142的内表面上，但是在非限制性示例中并且如下文参考图9-12描述和示出的也可以形成在阀体120或端部适配器132的内表面。超声换能器将被构造和调节成在朝向声反射器的方向上引导脉冲，因而对准变得更为关键，并且经由下文说明的对准标记和精准螺纹而进行对准。可以使用不同的机器来机加工壳体和诸如机加工反射器的其他部件，包括自动线、CNC机器、单芯轴或多芯轴式机器。对于不同的部件可以使用不同的材料，但是通常阀体130和端部适配器132由镀镍锻制球形成。致动器144和杆154可以由机加工黄铜棒形成。这种结构可以应用于图1-6的所有实施例。

由于换能器和任何反射器的对准应当是精确的，因此可能难以确保超声换能器166、168和声反射器184、186、187轴向对准以使用声反射器发送和接收超声脉冲信号，出于该原因，阀体130和端部适配器132使用规准(gauged)螺纹190，以将这两个部件固定在一起并且确保换能器和发射器之间的对准。图1-4中的螺母和螺栓以及凸缘34和通孔36的使用可以确保对准，但是在图5的本特定示例中，换能器和反射器的对准可以通过使用位于端部适配器132和阀体130上的对准标记192和规准螺纹190来进行，以确保对准。如上所述的不同机器可以用于制造各部件和螺纹，但是在一个示例中，在不具有对准标记192时，为了将球阀120与其阀体130和端部适配器132螺纹连接在一起并使其固定和对准，具有CNC控制的自动机器可以形成所需的特定数量的螺纹圈数。因而，两个换能器将与任意反射器对准。通过排列沿着阀体130和端部适配器132的对准标记192并且在没有流体流动时进行测试，也可以测试精确组件。

在图6中所示的第三实施例中，其附图标记为200系列，第一超声换能器和第二超声换能器266、268彼此对准而不使用声反射器，使得一个换能器将发射指向另一换能器的脉冲。通过具有特定圈数的螺纹290的适当规准螺纹测量以及使用沿着阀体230和端部适配器232的对准标记292而确保对准，从而在对准时，两个超声换能器266、268将直接彼此对准。

再次参考图5中所示的实施例，可以产生经由机加工的声反射器而横穿阀120的大量超声脉冲，所述声反射器设计并构造成产生两次、三次或四次横穿，其中在图5的实施例中示出了四次横穿。例如，孔眼142具有如前所述的内表面、以及另一机加工表面，该另一机加工表面集成在内表面上并且形成与第一声反射器和第二声反射器184、186对准的第三声反射器187。虽然这些机加工表面示出为位于孔眼中，但是它们可以在壳体122内机加工在阀体130或端部适配器132上的其它位置处。球体140将精确地对准，诸如使用球体衬垫150而精确地对准以及经由槽口156而连接。如果所有反射器均机加工在球体140的内表面上，则球体经由槽口156的对准以及阀体130和端部适配器132的对准将变得更为重要。

在操作中，具有超声流量计(其使用超声换能器66、68和任意声反射器84、86)的球阀20可以使多个路径上的声速平均化，但是通常通过使用换能器产生“ping”而运转，并且测量在其他换能器(或传感器)接收声脉冲之前过去的时间。在一个示例中，超声路径可以指向上游，从而声脉冲的渡越时间的总和可以除以渡越链路(flight link)的总和，并且提供上游方向上的平均声速。

如上所述的具有集成式超声流量计的球阀20还可以使用多普勒效应测量以确定穿过阀的水速，或者在另一示例中使用通行时间，其测量超声信号通过球阀20内的两个或更多个固定点之间所需的时间量。在使用多普勒效应时，另一方面，由于多普勒效应，反射波的频率不同。当流体移动更快时，频率偏移线性地增大，并且控制器70处理来自发射波及其反射的信号以确定流速。在使用通行时间系统时，换能器将在换能器之间在上游方向和下游方向这两个方向上发送和接收超声波。在没有流动的情况下，在换能器66、68之间向上游和向下游行进的时间相同，但是在流动的情况下，上游脉冲将比更快的下游脉冲行进得更慢并且需要更多的时间。随着流体移动更快，上游脉冲时间和下游脉冲时间之间的差增大，并且控制器70将处理上游脉冲时间和下游脉冲时间以确定流率。

例如，如图1-4中所示，第一和第二换能器66、68之间经由第一声反射器和第二声反射器84、86的路径是单路径并且形成单路径传感器，但是球阀及其集成式超声流量计20可以设计成用于多个路径。通常，随着从超声换能器66产生第一脉冲，可以在控制器70处产生起始信号以标记“渡越时间”测量的开始。在第二超声换能器68处，脉冲被接收并且控制器70产生停止信号，以标记接收超声脉冲的时间。脉冲从一个换能器行进至下一换能器所需的时间、即在第一起始脉冲和停止脉冲之间的时间是渡越时间。当通过如图1-5中所示的反射或通过如图6中所示向另一换能器引导脉冲产生而在另一换能器处接收脉冲信号时，该接收换能器可以切换为发射经由反射或引导而由另一换能器接收的一组超声脉冲并且产生新的渡越时间。这两个渡越时间之间的差与阀中的介质、流体或气体的流速成比例。根据机加工的类型和球阀结构，可以存在校准因子。这种校准可以在阀连接至流动流体之前完成。流体流动的平均速度考虑在内，并且球阀的孔眼和其他部分的横截面面积也考虑在内。

同样可能的是，球阀和集成式超声流量计20可以形成为非侵入式的多普勒流量计，其需要流动中的颗粒或气泡，诸如用于废水应用或者导电或基于水的脏液体。频率偏移或多普勒效应可以使用物理声波，当物理声波被流动液体中的移动的不连续物反射时，物理声波改变频率，并且不连续物以与液体流速成正比的略微不同的频率反射超声脉冲。在一个示例中，流体应当包含浓度为至少100ppm(百万分比浓度)的100微米或更大的悬浮颗粒或气泡。具有发射器电路和反射器电路这两者的一个超声换能器可以替换为两个超声换能器。

如前所述，芯轴45可以是致动器44的一部分。芯轴45可以包括允许芯轴在壳体22内旋转的O形环45a。位于芯轴45的远端处的突出部45b连接在球体40的槽口内，使得在芯轴旋转时，球体也旋转。芯轴45可以包括延伸通过芯轴的温度传感器82，其允许进行温度感测。芯轴可以包括通道，该通道允许流体沿着通道向上流动以允许温度感测更靠近致动器和集成式控制器70。

图8示出了接收在壳体22中的芯轴45。图9和10是示出了在包括机加工的声反射器表面184、186的实施例(如图11和12中更佳地示出的)中接收在阀体130中的芯轴145的其他剖视图。机加工的声反射器表面184、186得以校准并且诸如以30％或45％或其他角度定位，以确保来自换能器的“ping”正确地回弹。在本实施例中，第一声反射器和第二声反射器表面184、186机加工在球体区域外侧的主体中，并且在一个示例中第三声反射器表面187可以机加工在芯轴的端部处或者机加工在孔眼内壁中。

图13示出了用于诸如居所402的住宅的水流控制系统400(附图标记以400系列开始)的高层次图，其中住宅包括具有如上所述的球阀420的水系统404，其具有连接至水系统中的水主管道406和多个用具408，例如洗衣机、马桶、淋浴器、热水器和其他用水用具。控制器470可以包括存储器471，其具有针对每个用具408构造的用水签名，流体流量测量球阀420附接至所述用具上、并且构造成测量住宅内的耗水量。在本示例中，图形用户界面473连接至控制器470，并且显示水系统的状态并允许输入数据。图形用户界面还包括用具的特定签名。系统400可以连接至便携式通信装置410，例如移动电话。GUI 411可以位于电话上，以显示状态或输入数据。

例如，带有集成式流量计420的球阀将能够从单一点处测量房间、房屋或居所的耗水量。使用能够针对特定住宅定制的特定算法，结构和水(或煤气，在球阀用作为气体球阀和流量计的情况下)消耗量被登记为针对每个特定用具的“签名”，而系统将能够记录并分类住宅内的水和煤气消耗量。控制器470可以自学***衡和水足迹(water footprint)。因而，可以设置对消耗的更大控制，并且相应地调节用具。

在阅读前文说明书和附图中所示的教导之后，本发明的许多修改和其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。因而，应当理解的是，本发明不限于所公开的特定实施例，并且修改和实施例旨在包括在随附权利要求的范围内。