BR102013025953A2 - Medidor de fluxo de turbina de fluido com mancal de centragem - Google Patents

Abstract

Medidor de fluxo de turbina de fluido com mancal de centragem. A invenção refere-se a um medidor de fluxo de turbina de fluido, compreendendo uma câmara de medição (13), um corpo da turbina (12) que é deslocado axialmente, como uma função das taxas de fluxo de fluido, entre uma posição alta e uma posição baixa na câmara de medição (13) e tendo um eixo de rotação (14), um mancal de centragem (15) para o eixo de rotação (14) na câmara de medição (13) que tem um corpo longitudinal com uma passagem longitudinal (15) apoiando e transpassada pelo eixo de rotação (14), o eixo de rotação (14) sendo pivotante por ser axialmente mantido na câmara de medição (13), por um primeiro batente de extremidade axial (22) na posição elevada e por um segundo batente de extremidade axial (26) na posição baixa, o mancal de centragem (15) tendo, na passagem longitudinal (isa), pelo menos duas paredes de centragem de suporte longitudinal cilíndricas para o eixo de rotação (14).

Description

“MEDIDOR DE FLUXO DE TURBINA DE FLUIDO COM MANCAL DE CENTRAGEM” A presente invenção refere-se ao campo medidores de fluxo de fluido de turbina (ou velocidade), nomeadamente, os medidores de turbina de líquidos destinados a medir o consumo de água.

Mais particularmente, a invenção é particularmente adequada a um medidor de fluxo de turbina de fluido de um único jato ou a um medidor de fluxo de turbina de jato múltiplo.

Um medidor de fluxo de fluido de turbina tem uma carcaça que compreende uma câmara de medição na qual se abre um bocal de entrada e um bocal de saída, uma turbina com pás e acionada em rotação na câmara de medição, sob o efeito do fluxo de fluido que entra através do bocal de entrada e atua nas pás. O medidor de fluxo de fluido da turbina também tem uma carcaça que contém um contador para contar o número de rotações da turbina com a qual esta última é acoplada, no caso de um contador a seco, por uma transmissão magnético, e, no caso de um contador inundado, através de uma transmissão mecânica, e uma tampa transparente que cobre o contador. O eixo de rotação da turbina é deslocado verticalmente entre dois batentes de extremidade axial, quando a taxa de escoamento de fluido excede um valor de limiar. O eixo de rotação da turbina pivota em um primeiro batente de extremidade axial para taxas de fluxo abaixo do valor limiar, e em um segundo batente de extremidade axial para taxas de fluxo acima do valor de limiar, o que faz com que seja possível reduzir o desgaste dos batentes axiais e assim aumentar os níveis de desempenho do medidor ao longo da sua vida.

No entanto, a utilização destes dois batentes axiais não torna possível reduzir o atrito no mancai de centragem do eixo de rotação na câmara de medição.

Existe uma necessidade de encontrar uma solução técnica que faça com que seja possível reduzir o atrito do eixo da turbina no mancai de centragem de rotação, particularmente quando a turbina está a rodando a alta velocidade, assegurando ao mesmo tempo que seja é mantida pelo batente de extremidade axial.

Neste contexto, o objetivo da presente invenção é o de propor um medidor de fluxo da turbina de fluido que esteja livre de limitação acima referida. O medidor de fluxo da turbina de fluido compreende uma câmara de medição, um corpo de turbina que é deslocado axialmente, como uma função das taxas de fluxo de fluido, entre uma posição alta e uma posição baixa na câmara de medição e que tem um eixo de rotação, um mancai de centragem para o o eixo de rotação na câmara de medição, que tem um corpo longitudinal com uma passagem longitudinal apoiando e transpassada pelo eixo de rotação, o eixo de rotação pivotante por ser mantido axialmente na câmara de medição, através de um primeiro batente de extremidade axial em posição alta e por uma segundo batente de extremidade axial na posição baixa.

De acordo com a invenção, no medidor de fluxo da turbina de fluido, o mancai de centragem tem, na passagem longitudinal, pelo menos, dois de paredes de centragem de suporte longitudinal cilíndricas para o eixo de rotação, o eixo de rotação sendo disposto de modo a entrar em contato, no mancai de centragem, na parede de centragem de suporte longitudinal cilíndrica em posição alta, e em outra parede de centragem de suporte longitudinal cilíndrica, de diferente seção transversal, na posição baixa.

Na forma de realização preferida da invenção, o mancai de centragem tem, na passagem longitudinal, duas paredes de centragem de suporte' longitudinal cilíndricas para o eixo de rotação na posição baixa. O mancai de centragem tem, na passagem longitudinal, duas paredes de centragem de suporte cilíndricas de extremidade para o eixo de rotação na posição de baixa, situada na extremidade superior e na extremidade inferior do mancai de centragem e uma parede de centragem de suporte longitudinal central para o eixo de rotação eixo na posição alta, situado de acordo com um comprimento do mancai entre as duas paredes de extremidade cilíndricas de extremidade do mancai de centragem.

Vantajosamente, o eixo de rotação tem a forma de uma caneta com uma primeira parede principal, uma segunda parede superior e uma terceira parede inferior, cujas seções transversais cilíndricas estão dispostas para apoiar longitudinalmente, respectivamente, sobre a parede cilíndrica central, na posição alta, e na extremidade da parede cilíndrica superior e na extremidade inferior da parede cilíndrica na posição baixa. A parede de centragem de suporte cilíndrica de extremidade superior tem uma seção transversal maior do que a seção transversal da parede cilíndrica central, e parede de centragem de suporte cilíndrica de extremidade inferior tem uma seção transversal menor do que a seção transversal da parede cilíndrica central. O mancai de centragem compreende superfícies de contato cônicas para orientar o eixo de rotação e em que o eixo de rotação tem superfícies de contato de guia cônicas, como complemento às superfícies de contato de guia cônicas do mancai de centragem. O corpo tem pás de turbina, uma luva situada e fixada no interior do corpo de turbina, sendo o eixo de rotação fixo montado no interior da luva, a luva apoiando longitudinalmente por uma superfície exterior superior no primeiro batente de extremidade axial superior, na posição alta.

Com vantagem, o mancai de centragem tem uma superfície exterior que é ligeiramente afilada convergindo para a sua parte inferior, uma série de alças de arco, tornando possível suportar o mancai de centragem nas paredes verticais da câmara de medição que têm uma forma de dedo na sua extremidade. O mancai de centragem tem uma série de abas de extremidade inferior destinadas a apoiar longitudinalmente no segundo batente de extremidade axial inferior na posição baixa.

As abas de extremidade inferior compreendem, nas suas paredes interiores, um ressalto de encosto do segundo batente de extremidade axial inferior. O eixo de rotação é sobremoldado na luva e tem um mancai longitudinalmente sobre uma parede interior da luva.

Outras características e vantagens da invenção irão surgir claramente da descrição que é dada abaixo do mesmo, a título indicativo e de modo algum limitativo, com referência aos desenhos anexos, nos quais: - A Figura 1 representa uma vista ligeiramente em perspectiva do interior de um medidor de fluxo de turbina de fluido da técnica anterior; - A Figura 2 representa uma vista em corte transversal de um mancai de centragem, de acordo com a invenção, de um eixo de rotação da turbina situada na posição baixa na câmara de medição; - A Figura 3 representa uma vista em corte transversal do mancai de centragem de acordo com a invenção, o eixo de rotação situado na posição alta; - A Figura 4 representa uma vista ligeiramente externa do mancai de centragem de acordo com a invenção; - A Figura 5 representa uma vista em corte longitudinal do mancai de centragem de acordo com a invenção; e - A Figura 6 representa uma vista lateral do eixo de rotação da turbina de acordo com o invento, configurado para ser deslocado no mancai de centragem. A palavra "fluido" aqui, a seguir na descrição, refere-se a água ou qualquer outro líquido ou gás que possa ser usado com o medidor de fluxo de fluido de turbina a seguir descrito. A Figura 1 ilustra um medidor de fluxo de fluido de turbina monojato 1 da técnica anterior que tem uma parte hidráulica 2, na qual circulam líquidos, e um contador de 3, onde os dados de medição são visualizados.

Mais especificamente, tem uma carcaça 1a para o medidor de fluido, por exemplo feito de latão ou de bronze, de forma geralmente cilíndrica com uma seção circular, que tem um bocal de entrada de fluido 4 e um bocal de saída de fluido 5, em ambos os lados de uma câmara de medição 6 para medir o volume de fluido que circula no bocal de entrada 4 e no bocal de saída 5. A câmara de medição 6 tem uma forma cilíndrica coaxial com a carcaça 1a. A carcaça 1a compreende o contador de 3 em uma parte superior cilíndrica, coaxial com a câmara de medição 6, mas de maior diâmetro.

Na parte inferior do carcaça 1a e no centro da câmara de medição 6, há um mancai 7 montado, em torno do qual a parte móvel 8 do medidor pivota. A parte móvel do medidor compreende um corpo 8 da turbina, que constitui o elemento de accionamento do contador de fluido 1 e o qual está ligado a um eixo vertical 9, a turbina 8 tendo pás acionadas em rotação na câmara de medição 6, sob o efeito do jato de fluido proveniente do bocal de entrada 4 e dirigido para uma pá. O eixo vertical 9, apoia-se longitudinalmente sobre um mancai de centragem 10 e, como uma função do valor da taxa de fluxo de fluido na câmara de medição 6, no batente superior de extremidade axial 11.

Uma transmissão, aqui magnética, torna possível acoplar a turbina e o contador 3.

Mecanismos de engrenagem conhecidos da arte anterior e ligados à transmissão tornam possível a contagem no contador 3, o número de rotações efetuadas pela turbina 8. O número de rotações efetuadas pela turbina 8 é exibido por um índice que pode ser mecânico ou eletrônico.

Um anel de vedação é utilizado para fixar o contador 3 na carcaça 1a da câmara de medição 6. O dispositivo de mancai de centragem de acordo com a invenção substitui o mancai 7, o mancai de centragem 10 e o batente de extremidade axial superior 11 do medidor da técnica anterior.

Além disso, aplica-se a qualquer medidor de vazão de turbina de fluido monojato ou a qualquer medidor de vazão de turbina de jato múltiplo.

No restante da descrição e por razões de simplicidade, é feita referência ao eixo longitudinal A da câmara de medição. O termo "transversal" designa qualquer dimensão que se estenda num plano perpendicular ao eixo longitudinal A e os termos "superior" e "inferior", "alto" e "baixo", descrevem a posição respectiva dos elementos descritos em relação ao outro, situados ao longo do eixo longitudinal A.

Como ilustrado nas Figuras 2 e 3, a parte móvel de acordo com a invenção do medidor de fluxo do fluido da turbina, compreende um corpo de turbina longitudinal 12 situado na câmara de medição 13 e tendo um eixo de rotação 14 pivotante em e apoiado em uma mancai de centragem 15. O mancai de centragem 15 tem um corpo longitudinal transpassado pelo eixo de rotação 14, numa passagem longitudinal 15a do mancai suportando o eixo de rotação 14. O corpo da turbina 12 tem substancialmente uma parte principal longitudinal cilíndrica 12a parte e pás, que são ligadas à parte principal 12a, mas que não estão aqui representadas nas figuras.

Nas Figuras 2 e 3, o mancai de centragem 15 tem um comprimento substancialmente igual ao da parte principal 12a do corpo de turbina 12. O eixo de rotação 14 está fixado numa luva 16. A luva 16 compreende uma cabeça superior cilíndrica 17 e uma base inferior 18 inserida e fixada, apoiando no corpo da turbina 12. A parte superior da cabeça 17 da luva 16 tem um ímã 19 de forma anular, que faz com que seja possível produzir a transmissão magnética com um outro imã que não está representado, situado no contador, faceando o ímã 19, que aciona o deslocamento dos mecanismos de engrenagem. A cabeça superior 17 situa-se numa cavidade superior 20 da câmara de medição 13, acima cima da parte principal da câmara de medição 13, em que o mancai de centragem 15 está situado e dentro da qual o bico de entrada e o bocal de saída se abrem. A cabeça 17 tem um rebaixo 21 apoiando axialmente, na posição alta, em um primeiro batente de extremidade axial superior 22, que é aqui uma parede superior da cavidade superior 20 da câmara de medição 13. A base de fundo oco 18 da luva 16 tem três paredes verticais superiores 23a, somente uma das quais está representada, e todas as três das quais estão ligadas a uma parede cilíndrica vertical inferior 23b que por sua vez está ligada por uma parede horizontal 23c a uma parede cilíndrica vertical inferior 24.

Esta parede cilíndrica vertical inferior 24 é apoiada em um ressalto cilíndrico em uma borda inferior 12b do corpo principal 12a da turbina 12, e tem um contrapeso 25 para equilibrar a rotação do corpo de turbina 12.

De acordo com a invenção, a passagem 15a longitudinal tem paredes de centragem de suporte longitudinal cilíndricas diferente para o eixo de rotação 14, como uma função do valor da taxa de fluxo do fluido. O eixo de rotação 14, é mantido axialmente pelo primeiro batente de extremidade axial 22, da parte superior da câmara de medição 13 numa posição elevada. O eixo de rotação 14 se apoia axialmente em um segundo batente de extremidade axial 26, numa posição baixa, este segundo batente de extremidade axial 26 apoiando na parte inferior da câmara de medição 13. O eixo de rotação 14, se apoia longitudinalmente, no mancai de centragem 15, em duas paredes cilíndricas de centragem de extremidade 15b, 15c, em posição baixa e numa parede cilíndrica de centragem central 15d, na posição alta, e é deslocado entre a posição baixa e a posição alta quando a taxa de fluxo de fluido dentro do bocal de entrada atinge o limite da taxa de fluxo.

Mais especificamente, as paredes cilíndricas de extremidade 15b, 15c, estão situadas na extremidade superior e na extremidade inferior do mancai de centragem 15, e a parede cilíndrica central 15d está situada de acordo com um comprimento do mancai de centragem 15, entre estas duas paredes cilíndricas de extremidade 15b, 15c.

Nas Figuras 2 e 3, a título de ilustração, mas de uma forma não limitativa, parede cilíndrica de centragem de suporte central 15d tem um comprimento de suporte maior do que aqueles das paredes cilíndricas de suporte de centragem de extremidade 15b, 15c.

Por exemplo, de um modo não limitativo, o comprimento da parede pode ser de duas a vinte vezes maior do que os comprimentos das paredes cilíndricas de extremidade 15b, 15c.

Numa variante de realização não representada, a passagem longitudinal 15a compreende uma única parede cilíndrica de centragem de suporte numa posição baixa para as primeiras taxas de fluxo abaixo da taxa de fluxo limite e uma única parede cilíndrica de centragem de suporte em uma posição elevada para as segundas taxas de fluxo acima da taxa de fluxo limite e de seção transversal diferente.

Com referência às Figuras 2, 3 e 5, a parede cilíndrica de centragem de suporte longitudinal central 15d tem uma seção transversal menor do que aquela da parede cilíndrica de centragem de suporte longitudinal de extremidade superior 15b, e maior do que aquela da parede cilíndrica de centragem de suporte longitudinal de extremidade inferior 15c. A de parede cilíndrica central 15d do mancai de centragem 15 está ligada à da parede cilíndrica de extremidade superior 15b, respectivamente, à parede cilíndrica de extremidade inferior, por uma primeira superfície cônica 15e, 15f, respectivamente, uma segunda superfície cônica 15f. A parede cilíndrica de extremidade superior do mancai de centragem 15 tem uma terceira 15g superfície afunilada. A primeira superfície cônica 15e e a terceira superfície cônica 15g são superfícies de contato que tornam possível guiar e apoiar o eixo de rotação 14 que é deslocado e é apoiado no mancai de centragem 15. A segunda 15f superfície cônica permite a folga do eixo de rotação 14 em relação ao mancai de centragem 15. O mancai de centragem 15 tem uma superfície exterior 27 que é íigeiramente cônica convergindo para a sua parte inferior, uma série de alças de arco 28, tornando possível suportar o mancai de centragem 15 nas paredes verticais 29 da câmara de medida 13, que têm na sua extremidade superior uma forma de dedo saliente 29a em que a alça em arco 28 está alojada, a fim de corrigir o mancai de centragem 15 para a câmara de medição 13.

Como um exemplo, o mancai de centragem 15 tem três alças de arco 28, das quais apenas duas estão aqui representadas. O mancai de centragem 15 tem uma pluralidade de abas 30 com uma extremidade inferior 30a destinada a s apoiar axialmente na parte inferior da câmara de medição 13 e no segundo batente de extremidade axial inferior 26 por um ombro retilíneo 30b. O segundo batente de extremidade axial 26 pode ter uma superfície anti-abrasiva.

Como um exemplo, o mancai de centragem 15 tem três abas 30, com uma extremidade inferior 30a, das quais apenas duas estão aqui representadas.

Tal como ilustrado na Figura 6, o eixo de rotação 14 tem a forma de uma caneta com uma primeira parede principal cilíndrica 14d, uma segunda parede cilíndrica superior 14b e uma terceira parede cilíndrica inferior 14c que tem uma parte da extremidade na forma de um pico 14h, cujas seções transversais estão dispostas para se apoiar longitudinalmente na parede cilíndrica de extremidade superior 15b e na parede cilíndrica de extremidade inferior 15c para as primeiras taxas de fluxo, e na parede cilíndrica central 15d para as segundas taxas de fluxo. O eixo de rotação 14 tem superfícies de contato de suporte e guia cônicas 14e, 14g complementarmente às superfícies de contato de suporte e guia cônicas 15e, 15g do mancai de centragem 15. O eixo de rotação 14 tem um colar gola 14a se apoiando axialmente na parede interna 16a da luva 16, e pode ser sobremoldado em uma parte cilíndrica superior 14i das luvas 16. O funcionamento do mancai de centragem 15 de acordo com a invenção é como se segue.

Para as taxas de fluxo abaixo da taxa de fluxo limite, o eixo de rotação 14 se apoia axialmente no segundo batente de extremidade axial 26, com o seu pico 14h. O eixo de rotação 14, se apoia longitudinalmente com a sua segunda parede cilíndrica superior 14b na parede cilíndrica de centragem de suporte de extremidade superior 15b do mancai 15 e através da sua terceira parede cilíndrica inferior 14c na parede cilíndrica de centragem de suporte de extremidade inferior 15c do mancai 15, na posição baixa.

Quando a taxa de fluxo aumenta e excede um valor de limiar de taxa de fluxo, o eixo de rotação 14 é deslocado ao longo do eixo longitudinal A no mancai de centragem 15, e, no caso do exemplo ilustrado, para cima, para se apoiar longitudinalmente pela sua primeira parede principal cilíndrica 14d do lado direito da parede cilíndrica de suporte central 15d do mancai 15, a força do fluxo de fluido pressionando-o para este lado, na posição alta, tal como ilustrado na figura 3. O deslocamento do eixo de rotação 14 é assegurado pelo guiamento da primeira e terceira superfícies cônicas 15e, 15g.

Além disso, estas primeira e terceira superfícies cônicas 15e, 15g permitem também que o suporte longitudinal das duas superfícies afuniladas 14e, 14g faceie o eixo de rotação 14 na posição alta.

Claims (10)

1. Medidor de fluxo de turbina de fluido, caracterizado pelo fato de que compreende uma câmara de medição (13), um corpo da turbina (12) que é deslocado axialmente na câmara de medição (13) como uma função das taxas de fluxo de fluido, entre uma posição alta e uma posição baixa, o corpo da turbina (12) tendo um eixo de rotação (14), um mancai de centragem (15) para o eixo de rotação (14) na câmara de medição (13) que tem um corpo longitudinal com uma passagem longitudinal (15a) suportando e transpassada pelo eixo de rotação (14), o eixo de rotação (14) sendo pivotante por ser mantido axialmente na câmara de medição (13), por um primeiro batente de extremidade axial (22) na posição elevada e por um segundo batente de extremidade axial (26) na posição baixa, em que o mancai de centragem (15) tem, na passagem longitudinal (15a), pelo menos duas paredes de centragem de suporte longitudinal cilíndricas para o eixo de rotação (14), o eixo de rotação (14) sendo disposto de modo a entrar em contato, no mancai de centragem (15), em uma parede de centragem de suporte longitudinal cilíndrica central (15d) na posição alta, e em outra parede de centragem de suporte longitudinal cilíndrica (15b, 15c), de seção transversal diferente daquela da parede de centragem de suporte longitudinal cilíndrica central (15d), na posição baixa.

2. Medidor de fluxo de turbina de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mancai de centragem (15) tem, na passagem longitudinal (15a), duas paredes de centragem de suporte longitudinal cilíndricas (15b, 15c) para o eixo de rotação (14) na posição baixa.

3. Medidor de fluxo de turbina de fluido de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o mancai de centragem (15) tem, na passagem longitudinal (15a), duas paredes de centragem de suporte longitudinal cilíndricas de extremidade (15b, 15c) para o eixo de rotação (14) na posição baixa, situadas na extremidade superior e na extremidade inferior de um mancal.de centragem (15d), e uma parede de centragem de suporte longitudinal cilíndrica (15d) para o eixo de rotação (14), na posição alta, situado de acordo com um comprimento do mancai entre as duas paredes cilíndricas de extremidade (15b, 15c).

4. Medidor de fluxo de turbina de fluido de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o eixo de rotação (14) tem a forma de uma caneta com uma primeira parede principal cilíndrica (14d), uma segunda parede cilíndrica superior (14b) e uma terceira parede cilíndrica inferior (14c), cujas seções transversais estão dispostas para apoiar longitudinalmente, respectivamente, na parede cilíndrica central (15d) na posição alta, e na parede cilíndrica de extremidade superior (15b) e na parede cilíndrica de extremidade inferior da (15c) na posição baixa.

5. Medidor de fluxo de turbina de fluido de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a parede de centragem de suporte cilíndrica de extremidade superior (15b) tem uma seção transversal maior do que a seção transversal da parede cilíndrica central (15d) e a parede de centragem de suporte cilíndrica de extremidade inferior (15c) tem uma seção transversal menor do que a seção transversal da parede cilíndrica central (15d).

6. Medidor de fluxo de turbina de fluido de acordo com uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o mancai de centragem (15) compreende superfícies de contato cônicas (15e, 15f, 15g) para guiar o eixo de rotação (14) e o eixo de rotação (14) tem superfícies de contato de guia cônicas (14e, 14g) complementares às superfícies de contato de guia cônicas (15e, 15g) do mancai de centragem (15).

7. Medidor de fluxo da turbina de fluido de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o mancai de centragem (15) tem uma superfície exterior que é afunilada convergindo para a sua parte inferior, uma série de alças de arco (28) suportando o mancai de centragem (15) na paredes verticais da câmara de medição (13), que têm uma forma de dedo nas suas extremidades.

8. Medidor de fluxo de turbina de fluido de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o mancai de centragem (15) tem uma série de abas de extremidade inferior (30) · destinadas a apoiar se longitudinalmente no segundo batente de extremidade axial inferior (26) na posição baixa.

9. Medidor de fluxo de turbina de fluido de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as abas de extremidade inferior (30) compreendem, nas suas paredes interiores, um ressalto (30b) encostando no segundo batente de extremidade axial inferior (26).

10. Medidor de fluxo de turbina de fluido de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o eixo de rotação (14) é sobremoidado numa luva (16) e tem um colar (14a), apoiando longitudinalmente em uma parede interna (16a) da luva (16).