BR102020004211A2

BR102020004211A2 - ASSEMBLY FOR FLUID FLOW MEASUREMENT THROUGH DRAWER REGISTRATION

Info

Publication number: BR102020004211A2
Application number: BR102020004211-4A
Authority: BR
Inventors: Ernesto Berl
Original assignee: Ernesto Berl
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2021-09-14

Abstract

conjunto para medição de vazão de fluido através de registro de gaveta. o conjunto de acordo com a presente invenção compreende: um registro de gaveta (válvula), um sensor e instrumentação auxiliar composta por um sistema de aquisição e processamento de sinais. a vantagem da presente invenção reside no fato de que os registros de gaveta pré-existentes podem ser instrumentados para fornecerem a informação de vazão diretamente, sem a necessidade de interferências estruturais para instalação de novos medidores, representando assim um fator de praticidade no que diz respeito ás tecnologias alternativas, superando os hidrômetros convencionais.set for measuring fluid flow through a drawer register. the assembly according to the present invention comprises: a register of the drawer (valve), a sensor and auxiliary instrumentation composed of a system of acquisition and signal processing. the advantage of the present invention resides in the fact that the pre-existing drawer registers can be instrumented to provide the flow information directly, without the need for structural interferences for the installation of new meters, thus representing a practical factor with regard to to alternative technologies, surpassing conventional water meters.

Description

ASSEMBLY FOR FLUID FLOW MEASUREMENT THROUGH DRAWER REGISTRATION

FIELD OF THE INVENTION

[01] A presente invenção se refere a um conjunto para medição de vazão em tubulações hidráulicas que se baseia na introdução de pequenos sensores de vazão dentro de registros de gaveta (ou válvulas de gaveta) comuns nessas tubulações. Mais especificamente, o objeto da presente invenção consiste em um registro de gaveta instrumentado que contém um ou mais dos sensores diretamente em contato com o fluido no interior da tubulação. O referido sensor deve ser de tamanho reduzido suficientemente para ser introduzido no registro ou na tubulação através abertura da tampa do registro de gaveta. O conjunto compreende: um registro de gaveta (válvula), um sensor com cabo de conexão e instrumentação auxiliar composta por um sistema de aquisição e processamento de sinais e eventualmente transmissão de dados.[01] The present invention refers to a set for flow measurement in hydraulic pipes that is based on the introduction of small flow sensors inside gate valves (or gate valves) common in these pipelines. More specifically, the object of the present invention consists of an instrumented drawer register that contains one or more of the sensors directly in contact with the fluid inside the pipe. Said sensor must be of sufficiently reduced size to be introduced in the valve or in the piping through the opening of the drawer valve cover. The set comprises: a drawer register (valve), a sensor with connection cable and auxiliary instrumentation consisting of a signal acquisition and processing system and eventually data transmission.

BACKGROUND OF THE INVENTION

[02] Válvulas de gaveta são amplamente utilizadas nas mais variadas aplicações e podem permitir o controle do fluxo de fluidos através de vários equipamentos de produção, de máquinas diversas, bem como em instalações hidráulicas prediais. Da mesma forma, medidores de vazão são frequentemente usados para medir o fluxo de fluidos através de uma grande variedade de tubulações.[02] Gate valves are widely used in the most varied applications and can allow the control of fluid flow through various production equipment, different machines, as well as in building hydraulic installations. Likewise, flowmeters are often used to measure the flow of fluids through a wide variety of pipelines.

[03] Por exemplo, o documento MU8601830-2 revela um medidor de vazão de água eletrônico acoplado diretamente na tubulação que compreende um dispositivo sensor 1, capaz de transformar a pressão decorrente da vazão da água 2, sobre o sensor fixado no acoplador 3, em um sinal elétrico proporcional a essa vazão e conduzido através dos condutores 4, até o medidor composto pelo transdutor, conversor registrador e indicador 5, que resultará no registro e na indicação numérica do volume de água consumido no ponto da tubulação onde está localizado na tubulação 6, possibilitando a obtenção remota dos dados através de transmissão por radiofrequência para um coletor remoto ou através da conexão de coletor local 8. Este medidor requer a perfuração da tubulação em algum ponto não definido e, de acordo com este documento, a medição é feita a partir da variação de pressão na tubulação, que está associada às variações de pressão e/ou volume.[03] For example, document MU8601830-2 reveals an electronic water flow meter directly coupled to the pipe that comprises a sensor device 1, capable of transforming the pressure resulting from the flow of water 2, onto the sensor attached to the coupler 3, in an electrical signal proportional to this flow and conducted through conductors 4, to the meter composed of the transducer, recording converter and indicator 5, which will result in the recording and numerical indication of the volume of water consumed at the point of the pipeline where it is located in the pipeline 6, enabling remote data acquisition through radio frequency transmission to a remote collector or through the connection of a local collector 8. This meter requires the piping to be drilled at some undefined point and, according to this document, the measurement is made from the pressure variation in the pipe, which is associated with pressure and/or volume variations.

[04] O documento WO2018132114, por sua vez, é aplicado à exploração de petróleo e revela um aparelho integrado de controle e medição de fluxo que compreende um corpo; um orifício de fluxo que se estende através do corpo; um membro de fechamento que está posicionado no corpo, o membro de fechamento sendo móvel entre uma posição aberta na qual um fluido é permitido fluir através do orifício de fluxo e uma posição fechada na qual o fluido é impedido de fluir através do orifício de fluxo; e um sensor de fluxo que está operacionalmente conectado ao furo de fluxo; em que quando o membro de fechamento está na posição aberta, o sensor de fluxo é operável para gerar um sinal a partir do qual é determinável uma taxa de fluxo do fluido através do orifício de fluxo. No conjunto de acordo com este documento, o princípio de medição é baseado em pressão diferencial (método tradicionalmente usado em medição de vazão) funcionando, na verdade, como um medidor de vazão convencional, já integrado em fábrica a um registro de gaveta. Ou seja, este medidor de fluxo pode ser classificado como um medidor de vazão com a função adicional de interromper o fluxo a partir do acionamento do registro.[04] The document WO2018132114, in turn, is applied to oil exploration and reveals an integrated flow control and measurement device comprising a body; a flow hole that extends through the body; a closure member being positioned on the body, the closure member being movable between an open position in which fluid is allowed to flow through the outflow port and a closed position in which fluid is prevented from flowing through the outflow port; and a flow sensor that is operatively connected to the flow hole; wherein when the closure member is in the open position, the flow sensor is operable to generate a signal from which a flow rate of the fluid through the flow port is determinable. In the set according to this document, the measurement principle is based on differential pressure (a method traditionally used in flow measurement) working, in fact, like a conventional flowmeter, already integrated in the factory with a drawer valve. That is, this flow meter can be classified as a flow meter with the additional function of interrupting the flow from the triggering of the register.

[05] Já a presente invenção supre uma demanda do estado da técnica e consiste na adaptação, em campo, de um registro de gaveta comum já instalado em, por exemplo, uma unidade habitacional, de modo a permitir a individualização da medição do consumo de água, sem a necessidade de obras civis hidráulicas nas instalações existentes. Ou seja, cumpre a finalidade esperada sem a necessidade de perfurar a tubulação pois utiliza a estrutura interna de um registro de gaveta já instalado e pode ser adaptado a sistemas hidráulicos já existentes nos quais não seria prático ou viável economicamente instalar o registro instrumentado de fábrica.[05] The present invention, on the other hand, meets a demand of the state of the art and consists in the field adaptation of a common drawer register already installed in, for example, a housing unit, in order to allow the individualization of the measurement of consumption of water, without the need for hydraulic civil works in the existing installations. That is, it fulfills the expected purpose without the need to perforate the pipe as it uses the internal structure of an already installed drawer damper and can be adapted to existing hydraulic systems in which it would not be practical or economically viable to install the instrumented damper at the factory.

SUMMARY OF THE INVENTION

[06] O conjunto de acordo com a presente invenção compreende: um registro de gaveta (válvula) como na figura 1, um sensor suficientemente pequeno (por exemplo, filme de PVDF) para ser introduzido o registro de gaveta através de sua abertura superior com a tampa (4A), haste (3) e gaveta (2) originais removidas além instrumentação auxiliar composta por um sistema de aquisição e processamento de sinais. A vantagem da presente invenção reside no fato de que os registros de gaveta précexistentes podem ser instrumentados para fornecerem a informação de vazão diretamente, sem a necessidade de interferências estruturais para instalação de novos medidores, podendo assim representar um fator de praticidade no que diz respeito às tecnologias alternativas que possam superar os hidrômetros convencionais. A calibração da medição das vazões nos registros de gaveta instrumentados será feita in loco, com as gavetas dos registros na posição totalmente aberta, através de procedimentos padronizados que permitam correlacionar os sinais eletrônicos dos sensores com diferentes vazões controladas por outras válvulas na tubulação (torneiras por exemplo), com as medições volumétricas de outros medidores ou procedimentos aferidos. Uma vez feitas várias medições em vazões diferentes e apurados os respectivos sinais eletrônicos dos sensores instalados no registro de gaveta, são estabelecidas tabelas ou regras de correlação, calibração e desvios, aferindo as medições dos sensores de vazão no registro de gaveta recém instrumentado. Dentre os diversos tipos de sensores aplicáveis, destacamcse os de baixo custo como o filme PVDF com propriedades piezelétricas e os termistores com vantagens como alta sensibilidade. Já uma turbina compacta com capacidade de medir vazão e gerar energia pode ser usada como solução energeticamente mais eficiente.[06] The set according to the present invention comprises: a gate valve (valve) as in figure 1, a sensor small enough (for example, PVDF film) to introduce the gate register through its top opening with the original cover (4A), stem (3) and drawer (2) removed, as well as auxiliary instrumentation consisting of a signal acquisition and processing system. The advantage of the present invention resides in the fact that pre-existing drawer valves can be instrumented to provide flow information directly, without the need for structural interference to install new meters, thus representing a practicality factor with regard to alternative technologies that can outperform conventional water meters. Calibration of the flow measurement in instrumented gate valves will be done in loco, with the register gates in the fully open position, through standardized procedures that allow to correlate the electronic signals of the sensors with different flow rates controlled by other valves in the pipeline (taps by example), with the volumetric measurements of other meters or verified procedures. Once several measurements have been taken at different flow rates and the respective electronic signals from the sensors installed in the gate register are determined, tables or rules for correlation, calibration and deviations are established, measuring the measurements of the flow sensors in the newly instrumented gate register. Among the various types of applicable sensors, low-cost ones such as PVDF film with piezoelectric properties and thermistors with advantages such as high sensitivity stand out. A compact turbine capable of measuring flow and generating energy can be used as a more energy efficient solution.

[07] A presente invenção propõe um ajuste com mínima intervenção nas instalações, requerendo somente a substituição da haste (3), da gaveta (2) e da tampa (4A) do registro de gaveta (ver figura 1) já existente.[07] The present invention proposes an adjustment with minimal intervention in the installations, requiring only the replacement of the rod (3), the drawer (2) and the cover (4A) of the drawer valve (see figure 1) that already exists.

BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[08] A figura 1 mostra uma válvula de gaveta convencional em corte parcial mostrando as suas peças.[08] Figure 1 shows a conventional gate valve in partial section showing its parts.

[09] A figura 2 mostra um tubo com cabo (17) passando pelo centro da haste (3) em um corte parcial no conjunto de acordo com a presente invenção.[09] Figure 2 shows a cable tube (17) passing through the center of the rod (3) in a partial cut in the assembly according to the present invention.

[010] A figura 3 mostra um cabo (12) passando pelo túnel na gaveta (2A) em um corte parcial no conjunto de acordo com a presente invenção, com a gaveta na posição fechada, cuja cavidade encobre totalmente o sensor (8), sem esmagáclo.[010] Figure 3 shows a cable (12) passing through the tunnel in the drawer (2A) in a partial cut in the assembly according to the present invention, with the drawer in the closed position, whose cavity completely covers the sensor (8), without crushing.

[011] A figura 4 mostra um corte parcial no conjunto de acordo com a presente invenção onde o cabo (12) passa pelo canal na gaveta (2B) que está com a gaveta totalmente aberta expondo o sensor 8) ao fluxo do fluido que passa pela válvula.[011] Figure 4 shows a partial section in the assembly according to the present invention where the cable (12) passes through the channel in the drawer (2B) that has the drawer fully open, exposing the sensor 8) to the flow of fluid that passes by the valve.

[012] A figura 5 representa o conjunto de acordo com a presente invenção, mais especificamente um corte de um registro de gaveta mostrando as suas peças, numa configuração em que um calço 9) se encontra prensado pela gaveta 2) fechada contra o assento da gaveta no corpo 1) da válvula. Essa figura mostra como o cabo (13) do sensor (11) leva sinais de instrumentação para o cabo (14) que emerge para fora da válvula, através dos condutores internos no calço (9) e do passa fio (6).[012] Figure 5 represents the assembly according to the present invention, more specifically a section of a drawer register showing its parts, in a configuration in which a shim 9) is pressed by the drawer 2) closed against the seat of the slide in the valve body 1). This figure shows how the cable (13) of the sensor (11) carries instrumentation signals to the cable (14) that emerges out of the valve, through the internal conductors in the shim (9) and the grommet (6).

[013] As figuras 6 e 7 são diferentes cortes e ângulos de visão do conjunto de acordo com a presente invenção mostrando um cabo em espiral (13) passa sem interferências do sensor (11) na área da tubulação passando pelo espaço entre a gaveta (2A) e parede interna do corpo (1) da válvula, atravessando a gaveta (2A) até chegar na tampa externa (4), sendo que na figura 6 a haste (3) foi removida para melhor visualização do cabo (13).[013] Figures 6 and 7 are different sections and viewing angles of the assembly according to the present invention showing a spiral cable (13) passes without interference from the sensor (11) in the area of the pipe passing through the space between the drawer ( 2A) and the inner wall of the valve body (1), crossing the drawer (2A) until reaching the outer cover (4), and in figure 6 the stem (3) was removed for better visualization of the cable (13).

DESCRIPTION OF PREFERRED MODE

[014] Embora a presente invenção seja capaz de ser descrita em várias modalidades, a descrição abaixo de algumas modalidades foi elaborada com a compreensão de que a presente descrição é considerada como um exemplo da invenção, e não tem o objetivo de limitar a invenção às modalidades específicas ilustradas. Tópicos são fornecidos somente para conveniência e não são elaborados para limitar a invenção de qualquer forma. As modalidades ilustradas sob qualquer tópico podem ser combinadas com modalidades ilustradas sob qualquer outro aspecto.[014] Although the present invention is capable of being described in various embodiments, the description below of some embodiments has been prepared with the understanding that the present description is considered as an example of the invention, and is not intended to limit the invention to specific modalities illustrated. Topics are provided for convenience only and are not intended to limit the invention in any way. Embodiments illustrated under any topic may be combined with embodiments illustrated under any other aspect.

[015] Como pode ser notado na figura 1, a peça externa da válvula é o corpo (1), a peça interna é a cunha cilíndrica denominada gaveta (2), o eixo com haste (3) move a gaveta abrindo ou fechando o fluxo e a tampa (4A) com vedações que guiam o eixo da haste (3). O assento do registro compreende duas áreas anulares planas em cada lado do corpo (1) o registro onde a gaveta (2), em forma de cunha, encosta e pressiona quando o registro é fechado.[015] As can be seen in figure 1, the outer part of the valve is the body (1), the inner part is the cylindrical wedge called the slide (2), the shaft with rod (3) moves the slide opening or closing the flow and cap (4A) with seals that guide the stem shaft (3). The register seat comprises two flat annular areas on each side of the register body (1) where the wedge-shaped drawer (2) abuts and presses when the register is closed.

[016] A colocação de um ou mais sensores elétricos para medir a vazão numa linha da tubulação pelo registro de gaveta padrão envolve desafios, seja do local onde alojar o sensor e o seu cabo de conexão sem que afete o funcionamento do registro de gaveta ou de como passar um cabo pela tampa (4A) do registro sem torcê-lo quando a tampa é rosqueada.[016] The placement of one or more electrical sensors to measure the flow in a pipe line by the standard gate valve involves challenges, whether from the place where the sensor and its connection cable are housed without affecting the operation of the gate register or how to pass a cable through the cover (4A) of the register without twisting it when the cover is screwed on.

[017] Quanto ao local de alojamento do sensor inserido pela abertura da tampa (4A) do registro, este pode ser dentro da tubulação (fora do registro) ou dentro do registro.[017] As for the housing location of the sensor inserted through the opening of the cover (4A) of the register, this can be inside the pipe (outside the register) or inside the register.

[018] Se o sensor (11) for alojado na tubulação e não no registro, o desafio é que, ao fechar o registro, o cabo (13) de conexão elétrica do sensor pode ser esticado, esmagado ou cortado pela gaveta 2). A presente invenção determina duas maneiras de passar o cabo (13) do sensor para a tubulação (pelo registro da figura 1) evitando que o cabo (13) seja afetado quando o registro é fechado.[018] If the sensor (11) is housed in the pipe and not in the register, the challenge is that, when closing the register, the cable (13) of electrical connection of the sensor can be stretched, crushed or cut by drawer 2). The present invention determines two ways to pass the cable (13) from the sensor to the pipe (by the register in figure 1), preventing the cable (13) from being affected when the register is closed.

[019] Se o sensor (8 ou 10) for fixado dentro do registro, na parte inferior do mesmo, o desafio é fixá-lo em uma posição mais central do fluxo de água do registro sem que seja esmagado quando a gaveta (2) é fechada. A presente invenção também determina duas maneiras de alojar o sensor (8 ou 10) dentro do registro sem que ele seja esmagado pelo movimento da gaveta.[019] If the sensor (8 or 10) is fixed inside the register, at the bottom of it, the challenge is to fix it in a more central position of the water flow of the register without being crushed when the drawer (2) is closed. The present invention also determines two ways to house the sensor (8 or 10) inside the register without it being crushed by the movement of the drawer.

[020] As soluções determinadas pela presente invenção compreendem um sensor inserido na tubulação através um registro de gaveta (ver figura 1):

- que possui um fio de conexão elétrica (14) que atravessa se forma estanque a tampa 4) da válvula sem afetar o fechamento da tampa,
- que possui um fio de conexão elétrica (13) que pode passar pelo registro para dentro da tubulação sem ser afetado pelo abrir e fechar da gaveta,
- que é posicionado na região de fluxo de água, mesmo quando a gaveta se move, e
- que não é esmagado pela gaveta quando ela se mover para fechar ou abrir o fluxo.

[020] The solutions determined by the present invention comprise a sensor inserted into the pipe through a drawer register (see figure 1):

- which has an electrical connection wire (14) that crosses the valve cover 4) in a watertight manner without affecting the closing of the cover,
- which has an electrical connection wire (13) that can pass through the valve into the pipe without being affected by the opening and closing of the drawer,
- which is positioned in the water flow region, even when the drawer moves, and
- that is not crushed by the drawer when it moves to close or open the flow.

[021] Para medição de vazão esta invenção, podem ser empregados sensores de vazão suficientemente pequenos que podem ser inseridos através de da abertura superior do registro de gaveta (ver FIG. 1) com sua tampa (4A) removida e ser alojados no registro ou dentro da tubulação sem afetar o funcionamento do registro. Os sensores de vazão podem ser dos mais variados tipos, tais como, mas não somente, sensores térmicos, ópticos, de vibração, de pressão, de tensões, eletromagnéticos, magnéticos, de turbina, eletrônicos embutidos em chips, micro mecânicos, de reflexão óptica ou sonora.[021] For flow measurement of this invention, sufficiently small flow sensors can be used that can be inserted through the upper opening of the drawer valve (see FIG. 1) with its cover (4A) removed and be housed in the valve or inside the pipeline without affecting the functioning of the register. Flow sensors can be of the most varied types, such as, but not only, thermal, optical, vibration, pressure, voltage, electromagnetic, magnetic, turbine, embedded electronics, micro-mechanical, optical reflection sensors or sound.

[022] Outra parte central da gaveta (2) é a conexão rotativa ou rosqueada com a haste (3) do registro, cuja rosca que faz a gaveta se mover ao abrir ou fechar o registro.[022] Another central part of the drawer (2) is the rotating or threaded connection with the stem (3) of the register, whose thread makes the drawer move when opening or closing the register.

Cable and sensor passage into the valve through the top of the valve 1. Through the cover (4)

[023] Neste caso uma solução encontrada foi usar tampa formada por duas partes concêntricas. A tampa externa (4) por onde é passado o cabo (14) e a tampa interna que é a guia (5) da haste (3) de acionamento do registro de gaveta.
Neste caso, primeiro se rosqueia a tampa externa (4), já com gaveta (2A ou 2B) e sensor (8) inseridos na válvula, deixando a vareta (12) com o cabo (14) dentro da válvula.[023] In this case, a solution found was to use a lid formed by two concentric parts. The outer cover (4) through which the cable (14) is passed and the inner cover, which is the guide (5) of the rod (3) for actuating the drawer register.
In this case, first thread the outer cover (4), already with a slide (2A or 2B) and sensor (8) inserted in the valve, leaving the rod (12) with the cable (14) inside the valve.

[024] Em seguida faz-se a passagem da extremidade vareta (12) com o cabo (14) de dentro para fora por um furo na tampa (4), sendo que essa passagem deve ser estanque e resistente às pressões internas da válvula. Podem ser usadas por exemplo, peças passa-cabo (6), presilhas injetadas nos cabos ou resinas (cola epóxi) moldadas in loco. Pode-se ter o furo feito in loco ou previamente ter os furos já feitos e tampados (e.g. uma concepção com passa cabo, com 6 furos rosqueados e aparafusados com o-ring na cabeça dos parafusos para não vazar). O passa-cabo (6) é colocado no furo mais bem posicionado e os outros furos são mantidos tampados.[024] Then the passage of the rod end (12) with the cable (14) from the inside out through a hole in the cover (4) is made, and this passage must be watertight and resistant to the internal pressures of the valve. For example, cable glands (6), clips injected into the cables or resins (epoxy glue) molded in loco can be used. You can have the hole drilled in loco or previously have the holes drilled and plugged (e.g. a cable gland design, with 6 threaded holes and screwed with o-ring in the head of the screws so as not to leak). The cable gland (6) is placed in the best positioned hole and the other holes are kept covered.

[025] Em seguida rosqueia-se a tampa interna que serve de guia (5) da haste (3), tornando a válvula estanque. Ao sair da tampa externa (4), o cabo (14) pode ficar rente à tampa e não interfere no acionamento da válvula.[025] Then screw the inner cover that serves as a guide (5) of the stem (3), making the valve watertight. When leaving the outer cover (4), the cable (14) can be flush with the cover and does not interfere with the valve actuation.

2. Through the center of the rod (3)

[026] Neste caso, há duas possibilidades de passagem do cabo:[026] In this case, there are two possibilities for passing the cable:

[027] 2.1. O cabo gira com a haste (3) ou seja, o cabo colado ou prensado dentro do furo no centro da haste. Neste caso o sensor deve girar junto, para não torcer o fio e há riscos de que a precisão do sensor varie muito em função da posição de parada desse giro em relação à direção do fluxo do fluido dentro da válvula. Por outro lado, se o sensor for uma turbina, e esta gerar efeito Hall, um sensor de efeito Hall pode captar a rotação da turbina por proximidade com a mesma, sem que haja um fio conectando à mesma e, portanto, não há problema de torção do fio.[027] 2.1. The cable rotates with the rod (3) ie the rope is glued or pressed into the hole in the center of the rod. In this case, the sensor must rotate together, so as not to twist the wire, and there are risks that the accuracy of the sensor varies greatly depending on the stop position of this rotation in relation to the direction of fluid flow inside the valve. On the other hand, if the sensor is a turbine, and it generates a Hall effect, a Hall effect sensor can capture the rotation of the turbine by proximity to it, without a wire connecting to it and, therefore, there is no problem of yarn twist.

[028] 2.2. O sensor (10) permanece estático, e seu cabo passa de forma estanque dentro de um tubo estreito (16) pelo centro da haste (3). A haste gira de forma estanque em volta deste tubo com cabo, ou seja, utilizando gaxetas ou anéis o-ring (7).[028] 2.2. The sensor (10) remains static, and its cable is sealed inside a narrow tube (16) through the center of the rod (3). The rod rotates tightly around this tube with cable, that is, using gaskets or o-rings (7).

[029] O cabo passando no centro da haste (3), de forma girante ou estática, pode alterar a forma como a manopla ou volante de acionamento da válvula se encaixa na haste e interferir na sua conexão externa com a instrumentação auxiliar, implicando em adaptações caso a caso.[029] The cable passing through the center of the stem (3), rotating or static, can change the way the valve actuation handle or handwheel fits on the stem and interfere with its external connection with the auxiliary instrumentation, resulting in case-by-case adaptations.

Positioning the sensor inside the valve body with the gate opening and closing without crushing it

[030] Quando a gaveta (2, 2A ou 2B) se fecha, o sensor fica alojado em uma cavidade interna da gaveta com abertura para o lado oposto da haste (3). Quando a gaveta (2, 2A ou 2B) se abre completamente, ela expõe o sensor ao fluxo de água. Neste caso existem algumas possibilidades de fixação do sensor:[030] When the drawer (2, 2A or 2B) closes, the sensor is housed in an internal cavity of the drawer with opening to the opposite side of the stem (3). When the drawer (2, 2A or 2B) opens fully, it exposes the sensor to water flow. In this case, there are some possibilities for fixing the sensor:

[031] I. No fundo do corpo (1) da válvula. A gaveta (2) tem rosca somente com uma quantidade mínima de fios e a haste (3) é tão curta quanto possível. Neste caso o cabo de conexão do sensor pode passar dentro de um tubo estático pelo centro da haste (3), ou seja, não girando com a haste. Neste caso (ver FIG. 2), um encaixe (16) ao fundo do corpo (1) da válvula pode manter o sensor estático.[031] I. At the bottom of the valve body (1). The drawer (2) is threaded with only a minimum amount of wires and the shank (3) is as short as possible. In this case, the sensor connection cable can pass inside a static tube through the center of the rod (3), that is, not rotating with the rod. In this case (see FIG. 2), a fitting (16) at the bottom of the valve body (1) can keep the sensor static.

[032] II. Na ponta inferior da haste (3), girando com ela. Neste caso, o cabo que passa pela haste (3) e o sensor (10) giram juntos com a haste (3) conforme descrito anteriormente com riscos de que a precisão do sensor varie muito em função do ângulo que a haste fica ao ser aberta ou o sensor é do tipo Hall (proximidade) e turbina fixa estaticamente, sem o problema de torção de fio.[032] II. At the lower end of the rod (3), rotating with it. In this case, the cable that passes through the rod (3) and the sensor (10) rotate together with the rod (3) as described above with risks that the accuracy of the sensor varies greatly depending on the angle that the rod is when opened or the sensor is of the Hall type (proximity) and the turbine is statically fixed, without the problem of wire twisting.

[033] III. Na ponta de uma vareta ou de tubo (12) encaixado pelo passa fio (6) na tampa externa (4) do registro após esta tampa ser rosqueada. Na figura 3 a vareta (12) atravessa a gaveta (2A) por um furo (túnel) vertical paralelo ao eixo da haste (3). Nesta modalidade o sensor (8) é preso na vareta (12) de modo que fique estático em relação corpo (1) da válvula, de preferência para que capte fluxos na linha de centro da tubulação, quando a válvula estiver totalmente aberta. Dentro dessa vareta (12) passa o cabo elétrico (14) de instrumentação do sensor[033] III. At the end of a rod or tube (12) fitted by the thread (6) in the external cover (4) of the register after this cover is threaded. In figure 3, the rod (12) goes through the drawer (2A) through a vertical hole (tunnel) parallel to the axis of the rod (3). In this mode, the sensor (8) is attached to the rod (12) so that it remains static in relation to the valve body (1), preferably so that it captures flows in the center line of the pipe, when the valve is fully open. Inside this rod (12) passes the electrical cable (14) for sensor instrumentation

[034] IV. Numa modalidade similar à III acima, compreendendo (ver FIG. 4) uma gaveta (2B) com um canal na lateral da mesma no lugar do furo (túnel). Por esse canal passa a vareta (12) que sustenta o sensor (8). Essa vareta é fixada na tampa 4) através do passa fio estanque 6), levando o cabo elétrico (14) de instrumentação do sensor para fora da válvula.[034] IV. In an embodiment similar to III above, comprising (see FIG. 4) a drawer (2B) with a channel on the side thereof in place of the hole (tunnel). The rod (12) that supports the sensor (8) passes through this channel. This rod is fixed to the cover 4) through the watertight wire guide 6), taking the electrical cable (14) for sensor instrumentation out of the valve.

Sensor placement inside the pipe coupling, outside the drawer

[035] Neste caso o sensor (11) não fica sujeito ao esmagamento pela gaveta (2) quando ela se move, mas eventualmente o cabo (13) pode ficar esmagado. O posicionamento do sensor (11) dentro da tubulação pode ser do lado da entrada ou da saída do fluxo, permitindo usar até o sensor maior do que quando localizado dentro da gaveta (2, 2A ou 2B) ou uma turbina de maior diâmetro. Para o posicionamento do sensor podem ser usados dispositivos e ferramentas específicas para introduzi-lo pelo corpo (1) da válvula e posicioná-lo na linha de centro da tubulação. Para evitar que o cabo seja esmagado ou cortado pela gaveta 2) ao fechar, exemplificacse duas possibilidades de passagem do cabo do sensor até a tampa (7) da válvula:[035] In this case the sensor (11) is not subject to crushing by the drawer (2) when it moves, but eventually the cable (13) can get crushed. The positioning of the sensor (11) inside the pipeline can be on the inlet or outlet side of the flow, allowing to use even the sensor larger than when located inside the drawer (2, 2A or 2B) or a turbine with a larger diameter. For the positioning of the sensor, specific devices and tools can be used to introduce it through the valve body (1) and position it in the center line of the pipeline. To prevent the cable from being crushed or cut by the drawer 2) when closing, two possibilities for passing the sensor cable to the valve cover (7) are illustrated:

[036] (i) o cabo (13), como mostrado nas figuras 6 e 7, pode passar por dentro da gaveta (2, 2A ou 2B) de cima para a lateral. Neste caso, ao fechar a gaveta o cabo (13) fica um tanto flexionado dentro da tubulação e pode ser em cabo em espiral para que fique mais curto. Quando se abre totalmente a gaveta o cabo estica do lado da tubulação para a lateral da gaveta. Como a gaveta em cunha ao ser aberta forma um vão em relação assento no corpo (1) da válvula, o cabo, que é suficientemente fino, passa por esse vão e não é esmagado. O cabo (13) saindo do topo da gaveta para a tampa externa (4) da válvula também pode ser espiral para que fique recolhido nesse espaço.[036] (i) the cable (13), as shown in figures 6 and 7, can pass through the inside of the drawer (2, 2A or 2B) from above to the side. In this case, when closing the drawer, the cable (13) is somewhat flexed inside the pipe and can be a spiral cable to make it shorter. When the drawer is fully opened, the cable extends from the pipe side to the drawer side. As the wedge drawer, when opened, forms a gap in relation to the seat in the valve body (1), the cable, which is thin enough, passes through this gap and is not crushed. The cable (13) coming out of the top of the drawer to the external cover (4) of the valve can also be spiral so that it is collected in this space.

[037] (ii) o cabo (13), como mostrado na figura 5, pode conectado a condutores elétricos incorporados na espessura de um calço (9) feito de uma chapa fina, de plástico, ou por exemplo um circuito impresso flexível colado entre duas chapas finas de plástico de engenharia (teflon, POM ou outros) ou de mesmo metal da válvula (para não gerar corrosão). Este calço (9) tem um furo com o diâmetro igual ao do assento da gaveta (2) por onde passa o fluido da tubulação e o cabo (13) de instrumentação do sensor (11). Esse calço tem um formato que se encaixa perfeitamente na parede interna do corpo 1) da válvula. Este calço 9) funciona como um revestimento do assento da gaveta de um dos lados do corpo (1) da válvula, lado onde o sensor (11) foi alojado na tubulação. O cabo (13) liga o sensor (11) aos condutores elétricos incorporados no calço (9) na extremidade localizada dentro da tubulação. O cabo (14) se conecta por um lado nos condutores elétricos embutidos no calço 9) na extremidade acima do calço e leva os sinais para a instrumentação fora da válvula, atravessando a tampa externa (4) pelo passa fio (6). Os condutores elétricos atravessam da área da tubulação para dentro o corpo (1) da válvula pelo centro da espessura fina do calço (9), de forma que não são cortados nem se desgastam com o fechamento da gaveta 2). Para compensar a espessura adicional desse calço introduzido num dos lados do assento, a gaveta deve afinada neste lado para que assente perfeitamente ao fechar, “sanduichando” o calço entre a gaveta e o assento.[037] (ii) the cable (13), as shown in figure 5, can be connected to electrical conductors incorporated in the thickness of a shim (9) made of a thin plastic sheet, or for example a flexible printed circuit bonded between two thin sheets of engineering plastic (Teflon, POM or others) or the same metal as the valve (so as not to generate corrosion). This shim (9) has a hole with the same diameter as the drawer seat (2) through which the piping fluid and the sensor instrumentation cable (13) pass (11). This shim is shaped to fit snugly into the inner wall of the valve body 1). This shim 9) acts as a spool seat liner on one side of the valve body (1), the side where the sensor (11) has been housed in the pipeline. The cable (13) connects the sensor (11) to the electrical conductors incorporated in the shim (9) at the end located inside the pipe. The cable (14) connects on one side to the electrical conductors embedded in the shim 9) at the end above the shim and carries the signals to the instrumentation outside the valve, passing through the outer cover (4) through the thread guide (6). The electrical conductors pass from the piping area into the valve body (1) through the center of the thin thickness of the shim (9), so that they are not cut or worn when closing the gate 2). To compensate for the additional thickness of this shim introduced on one side of the seat, the drawer must be thinned on this side so that it sits perfectly when closing, “sandwiching” the shim between the drawer and the seat.

[038] Há modalidades em que a energização do sensor ocorre na parte interna na válvula e a comunicação para fora é feita sem fios, como por exemplo pulsos gerados pelo próprio movimento da turbina captados por sensores óticos, magnéticos, eletromagnéticos ou sonoros posicionados na tampa (7) da válvula.[038] There are modalities in which the sensor energization occurs inside the valve and the communication to the outside is done wirelessly, such as pulses generated by the movement of the turbine itself captured by optical, magnetic, electromagnetic or audible sensors positioned on the cover (7) of the valve.

[039] O conjunto de acordo com a presente invenção compreende, ainda, meios auxiliares compostos por um sistema de aquisição e processamento de sinais recebidos a partir do sensor, em que o conjunto propicia que o registro de gaveta pré-existente (ver FIG. 1) passe a medir a vazão de fluido passante. Os referidos meios compreendem a interconexão digital do sensor com a internet, i.e. soluções de IoT, por meio de gateways de IoT e plataformas computacionais, em que as informações podem ser armazenadas em dispositivos físicos ou em nuvem, por meio de uma pilha de produtos de servidor robusto. Deste modo podem ser gerados gráficos integrados e opções de monitoramento de desempenho, juntamente com recursos de segurança robustos, capazes de processar grandes quantidades de dados na borda da rede.
Lista dos numerais de referência:

[039] The set according to the present invention further comprises auxiliary means composed of a system for the acquisition and processing of signals received from the sensor, in which the set provides the pre-existing drawer register (see FIG. 1) proceed to measure the flow of through-fluid. These means comprise the digital interconnection of the sensor with the internet, ie IoT solutions, through IoT gateways and computing platforms, in which information can be stored on physical devices or in the cloud, through a stack of robust server. In this way integrated graphics and performance monitoring options can be generated, along with robust security features capable of processing large amounts of data at the edge of the network.
List of reference numerals:

Claims

Set for measuring the flow of fluid through a gate register characterized by the fact that it comprises: a gate register (valve), a flow sensor inserted in it and auxiliary means composed of a system for the acquisition and processing of signals received from of the sensor, in which the set allows the pre-existing gate valve to start measuring the flow of through fluid.

Set, according to claim 1, characterized in that it comprises:

- use of a replacement cap (4) or rod (3) with the possibility of passing a wire (electric cable), from the inside to the outside of the valve, in a watertight manner,
- positioning of the sensor in the valve body (1), in which its cable goes through the slide (2A or 2B) to the external cover (4) of the valve, so that it does not interfere with the operation of the valve,
- transmission of the signal captured by the sensor through the cover (4), by cable or wirelessly, such as optical or audible or magnetic or electromagnetic.

Set, according to claim 1, characterized in that it comprises:

- use of a replacement cap (4) or stem (3) with the possibility of passing an electrical sensor instrumentation wire, from the inside to the outside of the valve, in a watertight manner,
- positioning of the sensor in the piping itself, in which its electrical cable goes through the piping into the body 1) of the valve and then goes through the cover (4) to the outside of the valve, so that it does not interfere with the operation of the valve,
- transmission of the signal captured by the sensor through the cover (4), by cable or wirelessly, such as optical or audible or magnetic or electromagnetic.

Set according to claim 1, characterized in that it comprises, in the drawer (2), a cavity to accommodate the sensor that prevents it from being crushed when the drawer (2) closes.

Set according to claim 1, characterized in that it comprises the use of a wedge (9) close to the seat of the drawer (2) to allow the passage of electrical signal transmission conductors through the wedge without these wires being crushed with the opening and closing of the drawer (2).

Assembly, according to claim 1, characterized in that it comprises the fixation of the signal transmission cable on the side of the drawer (2), in which the wire follows the movement of the drawer (2) without this cable being crushed with the opening and closing of the drawer (2).