BR112013016908B1

BR112013016908B1 - medidor de fluido, conjunto de medidores de fluido múltiplos e unidade distribuidora de combustível para reabastecer veículos

Info

Publication number: BR112013016908B1
Application number: BR112013016908-7A
Authority: BR
Inventors: Marie Hakansson; Bengt I.Larsson
Original assignee: Dresser Wayne Ab
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2021-01-12
Also published as: US20130276527A1; PT2658807E; US20160076927A1; US9540224B2; BR112013016908A2; EP2658807A1; CN103298732B; WO2012089244A1; EP2658807B1; CN103298732A; US20160244316A1; US9360359B2; US9222818B2

Abstract

MEDIDOR DE FLUIDO COM GUIA DE PISTÃO APERFEIÇOADO. A presente invenção refere-se a um medidor de fluido (27) compreendendo um alojamento (28) que define pelo menos um cárter (29) e dois cilindros (25, 26), um eixo de manivela (11) dispostos no cárter (29), dois pistões (3, 4) montados respectivamente nos cilindros (25, 26) para o movimento alternado, uma primeira haste de conexão (12) conectada a um dos pistões (3) e ao eixo de manivela (11) para girar o eixo de manivela (11) em resposta ao movimento do um pistão (3), e uma segunda haste de conexão (13) conectada ao outro pistão (4) e ao eixo de manivela (11) para girar o eixo da manivela (11) em resposta ao movimento do outro pistão (4), em que as primeira e segunda hastes de conexão (12, 13) têm fendas de forquilha (16, 17) para receber um pino de manivela (19) radialmente deslocado do eixo de manivela (11). A invenção é caracterizado pelo fato de que a primeira haste de conexão (12) tem uma haste de guia (20) que se estende em uma direção longitudinal dos cilindros, a haste de guia (20) sendo adaptada para engatar uma cavidade correspondente (22) na segunda haste de conexão (13) para suportar e guiar as hastes de conexão (12, 13) uma em relação à outra durante o movimento. A invenção ainda se refere a um conjunto de medidores de fluido múltiplos (...).

Description

MEDIDOR DE FLUIDO, CONJUNTO DE MEDIDORES DE FLUIDO MÚLTIPLOS E UNIDADE DISTRIBUIDORA DE COMBUSTÍVEL PARA REABASTECER VEÍCULOS

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção refere-se, em geral, a um medidor de fluido para a medição de volume de um fluido fluente. Mais particularmente, a presente invenção se refere a um medidor de fluido como definido na parte introdutória da reivindicação 1, um conjunto de medidores de fluido múltiplos como definido na reivindicação 11 e uma unidade distribuidora de combustível como definido na reivindicação 14.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[0002] Os medidores de fluido são amplamente utilizados para a maioria dos tipos de fluidos em diferentes áreas de aplicação. Os medidores de fluido são utilizados, por exemplo, em bombas distribuidoras de combustível para a venda a varejo de combustível de motor, o fornecimento de um meio para medir a quantidade distribuída pela bomba. O volume de medição é tipicamente comunicado a um registro, que exibe o volume distribuído e o preço.

[0003] Um medidor de fluido comumente utilizado para distribuidores de combustível é mostrado por Ainsworth, documento n° US 2.756.726. Nessa revelação é utilizado um medidor que tem um motor hidráulico de pistão múltiplo. Permite-se que o fluido entre nos cilindros e cause a alternação dos pistões. Os pistões são conectados a um eixo, que girará como efeito da alternação. Uma válvula giratória, acoplada ao eixo, admite líquidos aos cilindros ou permite o fluxo para as conexões de saída, em relação sincronizada adequada. O medidor de fluido utiliza o que pode ser chamado de cilindros "hipotéticos", que cooperam de maneira mecânica e hidráulica com os cilindros e com os pistões que são estruturalmente existentes.

[0004] Isso é alcançado dispondo-se as portas e a válvula giratória de modo a admitir sequencialmente o fluido a tanto para o cárter quanto para as extremidades dos cilindros ao mesmo tempo em que o fluido é retirado dos cilindros. O volume de fluido admitido, ou retirado do cárter é a soma algébrica do volume retirado, ou admitido, dos cilindros. Os dois pistões, atuados através do mecanismo de válvula, vantajosamente 120 graus fora de fase, realizam, assim, o trabalho equivalente a três pistões. Isso reduz o número real de cilindros exigidos para uma dada capacidade, reduz a pulsação e o atrito interno, e alcança operação mais suave. Os dois pistões são ligados por meio das hastes de conexão a um eixo de manivela com um pino de manivela radialmente deslocado. O pino de manivela engata uma forquilha em cada haste de conexão de modo que o movimento alternado dos dois pistões seja transformado em um movimento giratório do cárter de acordo com o princípio de tipo de Forquilha Escocesa. Para realizar as diferenças de fase entre os pistões, os dois cilindros físicos são orientados com um ângulo de 120 graus entre seus respectivos eixos geométricos centrais.

[0005] O medidor de fluido de Ainsworth tem várias desvantagens, como, por exemplo, o requisito dos tambores de guia de pistão especiais, a disposição dos cilindros e dos tambores de guia são difíceis de moldar ou fundir e usinar, e o registro é acionado por um eixo que se estende através do alojamento do medidor com o risco de acompanhamento de vazamento.

[0006] Um medidor de fluido similar é revelado por Spalding, documento n° US 5.686.663 e WO 98/49530. Esse medidor de fluido tem o objetivo de eliminar as desvantagens do medidor de fluido de Ainsworth. Assim, os dois cilindros angulados de Ainsworth estão alinhados ao longo de um eixo geométrico central comum para eliminar a construção volumosa de Ainsworth. Para alcançar a mesma alternância de pistão, o eixo de manivela é modificado com um braço de manivela extra. A construção em linha é vantajosa quando vários medidores têm que ser montados em um distribuidor, que é o invólucro normal na maioria dos distribuidores de combustível modernos.

[0007] O medidor de fluido de Spalding, no entanto, não é isento de desvantagens. As hastes de conexão que estão conectadas aos pistões e são acionadas pelo eixo de manivela por meio de dois braços de manivela, têm que ser guiadas de alguma forma para manter um movimento reto e nenhum desgaste nas paredes do cilindro, Spalding tem duas soluções para esse problema. De acordo com a primeira solução, os pistões têm hastes de guia que se estendem em uma direção afastada do eixo de manivela e em direção à extremidade do cilindro. A peça de extremidade do cilindro tem uma cavidade de recebimento para a haste de guia manter o pistão e para a haste de conexão alternar ao longo de uma linha reta. A outra solução sugere que uma tarraxa de guia se estenda a partir de uma haste de conexão, engate a outra haste de conexão para guiar as hastes de conexão uma na outra.

[0008] Ambas as soluções para guiar as hastes de conexão de acordo com Spalding têm desvantagens. A primeira solução tem a desvantagem de usar cavidades que requerem espaços nas extremidades do cilindro, causando o aumento do comprimento do cilindro. A segunda solução tem a desvantagem de estar sujeita ao desgaste. Quando as hastes de conexão estão desgastadas, a precisão da medição será afetada, o que não é aceitável em um distribuidor que distribui algo tão valioso como o combustível.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0009] É um objetivo da presente invenção melhorar o estado atual da técnica, para resolver os problemas acima, e fornecer um medidor de fluido melhorado que seja mais fácil de fabricar, mais robusto, mais confiável, e mais preciso do que os medidores de fluido anteriores. Isso é resolvido utilizando-se hastes de conexão que são guiadas uma na outra de uma maneira que minimize o desgaste para a disposição de guia das hastes, enquanto mantém o tamanho das hastes de conexão e disposição de guia a um mínimo.

[00010] De acordo com um aspecto, a presente invenção fornece um medidor de fluido que compreende um alojamento que define pelo menos um cárter e pelo menos dois cilindros, um eixo de manivela disposto no cárter, pelo menos dois pistões montados respectivamente nos cilindros para o movimento alternado, uma primeira haste de conexão conectada a um dos pistões e ao eixo de manivela para girar o eixo de manivela em resposta ao movimento do um pistão, e um segunda haste de conexão conectada ao outro pistão e ao eixo de manivela para girar o eixo de manivela em resposta ao movimento do outro pistão, em que as primeira e segunda hastes de conexão têm fendas de forquilha para receber um pino de manivela radialmente deslocado do eixo de manivela. O medidor de fluido é caracterizado pelo fato de que a dita primeira haste de conexão tem uma haste de guia que se estende em uma direção longitudinal dos ditos cilindros, a dita haste de guia sendo adaptada para engatar uma cavidade correspondente na dita segunda haste de conexão para suportar e guiar as hastes de conexão uma em relação à outra durante o movimento.

[00011] O conceito de se ter uma haste de guia que guia as duas hastes de conexão e pistões nos cilindros de medidor de fluido através de uma solução em que a haste de guia é recebida em uma cavidade da outra haste de conexão tem a vantagem sobre o estado anterior da técnica pelo fato de que cria uma conexão de guia firme, reduzindo o balanço ou as flutuações laterais dos cilindros. A solução de guia também sofrerá muito menos de desgaste do que as soluções anteriores desde que a flutuação laterais nos cilindros seja reduzida. Tendo-se a haste de guia ao longo da lateral da haste de conexão, a cavidade da outra haste sendo naturalmente colocada de forma correspondente, a disposição de guia não irá afetar o comprimento das hastes de conexão. Assim, as hastes de conexão podem ter o comprimento minimizado, o que é importante para reduzir o tamanho do medidor de fluido.

[00012] A segunda haste de conexão pode ter uma haste de guia que se estende em uma direção longitudinal dos ditos cilindros, a dita haste de guia sendo adaptada para engatar uma cavidade correspondente na dita primeira haste de conexão. Esse recurso fará com que seja possível fabricar as duas hastes de conexão como peças idênticas, reduzindo os custos de fabricação. Isso também irá criar uma construção ainda mais firme, com os mesmos benefícios conforme discutido acima, isto é, movimentos laterais reduzidos e desgastes reduzidos da disposição de guia das hastes de conexão.

[00013] A cavidade de cada haste de conexão pode se estender ao longo de mais do que a metade do comprimento da dita haste de conexão na sua direção longitudinal. Naturalmente a haste de guia de cada uma das hastes de conexão tem um comprimento livre correspondente, que é igual à profundidade da cavidade. O comprimento livre é a parte da haste de guia que não é coberta pelo material da haste de conexão. Visto que o comprimento da cavidade e da haste de guia correspondente é longo, irá ocorrer uma sobreposição relativamente grande entre a haste de guia e a cavidade. A sobreposição é de 20 a 80%, preferencialmente de 30 a 70% e, mais preferencialmente, de 40 a 60% do comprimento da haste de conexão. A sobreposição relativamente grande irá aumentar a firmeza da construção da disposição de guia de haste e reduzir o movimento lateral e reduzir o desgaste. Certamente a sobreposição irá variar dependendo da posição dos pistões. Mas devido à haste de guia longa comparada com o comprimento da haste de conexão, a sobreposição será grande também quando as hastes de conexão estiverem tão distantes quanto o possível.

[00014] A haste de conexão pode ser feita de um plástico rígido e a haste de guia pode ser feita de metal. A haste de guia pode ser, então, modelada dentro da haste de guia. No entanto, as hastes de conexão também podem ser feitas de metal, também modeladas ou feita de uma lâmina de metal, como na técnica anterior. Fazer as hastes de conexão de plástico tem a vantagem dos custos de fabricação baratos e peso leve. O peso leve irá aumentar a eficiência do medidor de fluido visto que a força de resistência que tem que ser superada pelo fluido para movimentar os pistões será reduzida.

[00015] As hastes de conexão podem estar conectadas ao eixo de manivela por um pino de manivela comum que está radialmente deslocado do eixo de manivela; um eixo geométrico através dos pontos de extremidade da fenda de forquilha de uma haste de conexão podem formar um ângulo alfa com o eixo geométrico de alinhamento dos dois cilindros; e um eixo geométrico através dos pontos de extremidade da fenda de forquilha de outra haste de conexão podem formar outro ângulo beta diferente como o dito eixo geométrico de alinhamento, de modo que os pistões correspondentes alternem fora de fase.

[00016] No entanto, deve-se observar que a disposição de guia da invenção é igualmente útil para a disposição de forquilha tradicional de acordo com o princípio da Forquilha Escocesa, no qual as forquilhas são oblongas e têm sua direção longitudinal perpendicular ao movimento do pistão. Conforme indicado na seção da técnica antecedente, será exigido que tanto os cilindros sejam angulados em 120 graus um em relação ao outro quanto o uso de dois braços de manivela.

[00017] Usar as fendas de forquilha que se estendem ao longo de uma linha reta entre os pontos de extremidade da fenda de forquilha é a maneira mais fácil de gerar movimento de pistão com uma velocidade de movimento que segue uma forma sinusal harmônica. No entanto, deve-se observar que outras formas das fendas de forquilha podem ser usadas, por exemplo, onde a forquilha é curvada ao longo de uma curva adequada. O projeto da válvula de entrada/saída do invólucro de medidor de fluido pode, por exemplo, exigir um movimento de pistão alternado especial, invocado pelas fendas de forquilha, para se adaptar ao seu projeto.

[00018] Os ajustes das fendas de forquilha estão dispostos de modo a fazer com que os pistões alternem fora de fase mesmo que os cilindros estejam alinhados ao longo do mesmo eixo geométrico central. Usando-se fendas de forquilha transversais normais, como na patente de Spalding descrita acima, os dois braços de manivela são necessários para alcançar os movimentos de pistão que estão fora de fase em tal geometria. Usando-se as fendas de forquilha de acordo com a invenção somente um braço de manivela é necessário. Existem vários benefícios de se usar somente um braço de manivela para o movimento dos pistões. O número de componentes é reduzido, o que leva a custos de material reduzidos. O procedimento de fabricação é simplificado, o que leva a custos de produção mais baratos. Um braço de manivela único em vez de dois leva a um conjunto de eixo de manivela que é uma unidade rígida e mais robusta. Além disso, o problema de fornecer o ângulo correto entre dois braços de manivela é eliminado uma vez que existe apenas um braço de manivela.

[00019] Cada uma das fendas de forquilha das ditas duas hastes de conexão podem ser adaptadas para se estender ao longo de um linha reta entre os ditos pontos de extremidade. Conforme mencionado acima, essa é a maneira mais fácil de gerar movimento de pistão com uma velocidade de movimento seguida de uma forma de sinusal harmônica e, portanto, preferencial neste momento.

[00020] Os ângulos alfa e beta podem ser escolhidos de modo que os pistões alternem aproximadamente 60° fora de fase.

[00021] É vantajoso que as forquilhas e, assim, também os pistões conectados, alternem aproximadamente 60° fora de fase para alcançar uma operação suave do medidor de fluido. Para poder construir o alojamento de uma maneira simples e bastante simétrica, um faseamento dos pistões 60° fora de fase juntamente com um projeto de válvula de entrada / saída apropriado e uma geometria em que os cilindros estão direcionados um a partir do outro, isto é, angulados 180° um a partir do outro, irá permitir que o fluxo de combustível entre e saia dos dois cilindros e do cilindro "hipotético" no cárter, isto é, entre os pistões alternados, um por em um movimento suave com um deslocamento de fase de 120° entre a operação dos cilindros.

[00022] O ângulo alfa das fendas de forquilha do medidor de fluido pode ser menor do que 90° e o ângulo beta pode ser maior do que 90°. Mais preferencialmente, o alfa pode ser de aproximadamente 60° e o beta pode ser de aproximadamente 120°. O último ajuste de ângulo irá fazer com que os pistões alternem 60° fora de fase e a operação dos cilindros irá, assim, ser 120° fora de fase, conforme preferido devido ao ângulo de 180° entre os dois cilindros existentes fisicamente.

[00023] Outra vantagem da utilização dos ajustes oblíquos das fendas de forquilha, por exemplo, com ângulos conforme descrito acima, é que a fabricação do medidor de fluido é simplificada. O eixo de manivela não só será mais simples, tendo somente um braço de manivela e um pino de manivela, mas o ajuste dos ângulos que criam os movimentos de pistão fora de fase será feito no processo de fabricação das fendas de forquilha em vez de na montagem de dois braços de manivela no eixo de manivela como na técnica anterior de Spalding. É bastante simples alcançar a formação exata e precisa das fendas de forquilha. A forquilha e as fendas podem ser fabricadas pela moldagem, puncionando-se uma lâmina de metal, cortando-se etc. Todos esses métodos são simples e não diferem da maneira como outras forquilhas são fabricadas. Isso significa que as alterações manufatureiras na produção das forquilhas que são mencionadas pela presente invenção serão muito pequenas.

[00024] De acordo com a presente invenção, é adicionalmente preferencial fornecer um medidor de fluido do tipo acima em que as portas são definidas no alojamento em comunicação com os cilindros e o cárter, e que ainda compreende uma válvula de porta montada no eixo de manivela para girar junto com o mesmo e que tem uma pluralidade de portas para registrar sequencialmente com as portas no alojamento para distribuir fluido para e a partir dos cilindros e do cárter para controlar o movimento dos pistões. A válvula de porta conforme descrito acima irá garantir o fluxo de volume preciso através dos cilindros do medidor de fluido.

[00025] O medidor de fluido pode compreender pelo menos uma roda acoplada ao eixo de manivela e pode ter pelo menos um polo magnético, e pelo menos um sensor para detectar a influência do pelo menos um polo magnético e para gerar um sinal correspondente ao fluxo do fluido para e a partir dos cilindros correspondentes e do cárter.

[00026] De acordo com outro aspecto, a presente invenção fornece um conjunto de medidores de fluido múltiplos que compreende pelo menos dois medidores de fluido do tipo acima. Tal conjunto irá fornecer um projeto compacto quando múltiplos medidores de fluido são exigidos.

[00027] Os pelo menos dois medidores de fluido podem ser dispostos de modo que seus eixos geométricos de alinhamento estejam paralelos. Um conjunto com os medidores de fluido paralelos irá fornecer um conjunto de medidores que é muito compacto. Esse é frequentemente um critério importante nos distribuidores de fluido modernos, em que muitos medidores de fluido são exigidos e o projeto de unidade distribuidora de fluido requer que o equipamento interno para seja pequeno.

[00028] A entrada de fluido e a saída de fluido de um medidor de fluido pode se comunicar com a entrada de fluido e com a saída de fluido de outro medidor de fluido, respectivamente, de modo a conectar os medidores de fluido individuais em paralelo.

[00029] De acordo com ainda outro aspecto, a presente invenção fornece uma unidade distribuidora de combustível para reabastecer veículos que compreende um medidor de fluido ou um conjunto de medidores de fluido múltiplos dos tipos descritos acima. O medidor de fluido ou o conjunto de medidores de fluido de acordo com a presente invenção é especialmente adequado para os distribuidores de combustível devido à sua confiabilidade e capacidades de medição exatas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESEHOS

[00030] Os objetivos acima, bem como os objetivos, características e vantagens adicionais da presente invenção serão mais inteiramente verificados a título de referência à descrição detalhada não limitante e ilustrativa das modalidades preferidas da presente invenção, quando consideradas em conjunção com os desenhos anexos, em que:

[00031] A Fig. 1a é um diagrama explodido das hastes de conexão que têm forquilhas entalhadas e um eixo de manivela que tem dois braços de manivela de um medidor de fluido de acordo com técnica anterior.

[00032] A Fig. 1 b é uma vista em perspectiva de um conjunto montado da técnica anterior da Fig. 1a.

[00033] A Fig. 2a é um diagrama explodido das hastes de conexão, um eixo de manivela que tem um braço de manivela, uma válvula de rotação, uma roda magnética e um transdutor de acordo com uma modalidade preferida de um medidor de fluido de acordo com a presente invenção.

[00034] A Fig. 2b é uma vista em perspectiva de um conjunto montado da Fig. 2a.

[00035] A Fig. 3 é uma vista em corte transversal do medidor de fluido de acordo com a invenção tomada ao longo do eixo geométrico dos cilindros alinhados, que corresponde à linha III da Fig. 2b.

[00036] A Fig. 4 é uma vista em corte transversal ao longo da linha IV na Fig. 3 do medidor de fluido de acordo com a invenção.

[00037] A Fig. 5a é uma vista de topo da válvula giratória do medidor de fluido.

[00038] A Fig. 5b é uma vista em corte transversal da válvula giratória do medidor de fluido de acordo com a invenção.

[00039] A Fig. 6 é uma vista plana que mostra as portas de uma válvula giratória sobreposta a uma base de válvula do medidor de fluido na Fig. 3.

[00040] A Fig. 7 é uma vista isométrica de um conjunto unitário que incorpora dois medidores de fluido similares ao medidor das Figuras. 1 a 6.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO

[00041] A Fig. 1a e 1b mostra um par de hastes de conexão, 1, 2, de acordo com técnica anterior (documento n° US 5.686.663 de Spalding et al), cada uma conectada a um pistão, 3, 4, conforme descrito na técnica anterior. As hastes de conexão, 1, 2, tem porções de Forquilha Escocesa, 5, 6, com fendas de forquilha oblongas, 7, 6. Os eixos geométricos centrais das fendas de forquilha são perpendiculares aos eixos geométricos centrais das hastes de conexão, 1, 2. Para mover as hastes de conexão, 1, 2, e assim também os pistões, 3, 4, com uma diferente fase de 60°, conforme descrito na técnica anterior de Spalding, as porções de forquilha, 5, 6, terão que ser acionadas por braços de manivela diferentes, 9, 10, do eixo de manivela, 11 conforme retratado nas Figuras 1a e 1 b.

[00042] A Fig. 2a e 2b mostra as hastes de conexão 12, 13 de uma modalidade preferida da presente invenção, as hastes de conexão 12, 13, que têm fendas de forquilha 16, 17. As hastes de conexão 12, 13 são conectadas pela disposição de guia de acordo com a presente invenção. A haste de guia 20 de cada haste de conexão 12, 13 engatam a cavidade 22 da outra haste de conexão. Na modalidade da Fig. 2a e 2b, as hastes de guia 20 são modeladas nas seções de fixação 14 das hastes de conexão plásticas. As cavidades 22 naturalmente têm o mesmo comprimento da extremidade livre, isto é, a extremidade que está fora da seção de fixação modelada 14.

[00043] Para executar um movimento alternado dos pistões, 3, 4, utilizando somente um braço de manivela, 18, os eixos geométricos centrais das fendas de forquilhas oblongas, 16, 17, são, cada um, angulados 30° em comparação com a direção perpendicular aos eixos geométricos centrais das hastes de conexão 1, 2. O ângulo combinado entre os eixos geométricos centrais das fendas de forquilha oblongas das duas hastes de conexão, 12, 13, é assim de 60°. Essa disposição das fendas de forquilha irá invocar o mesmo movimento das hastes de conexão, 12, 13, e assim também dos pistões, 3, 4, como a técnica anterior, isto é, um movimento alternado dos pistões 60° fora de fase, mas com o uso de somente um braço de manivela, 18, e um pino de manivela, 19.

[00044] Na Fig. 3, a referência numérica 27 designa um medidor de fluxo de acordo com a presente invenção. O medidor de fluxo 27 inclui um corpo de medidor de fluxo 28 que tem uma porção de cárter 29 (indicada pelas linhas tracejadas) e alinhada de forma axial e oposta, a primeira e a segunda peças de cilindro, 25 e 26, respectivamente, que se estende para fora a partir do cárter (a partir das linhas tracejadas). As extremidades do cabeçote das porções de cilindro 25 e 26 são cobertas pelas primeira e segunda placas de cobertura de extremidade de cabeçote 30 e 31, respectivamente.

[00045] Um roda magnética 32 é conectada ao eixo de manivela 11 no centro da roda magnética 32. Uma série de polos magnéticos (não mostrada) é incorporada na roda magnética 32 separadas de forma angular ao redor da circunferência externa da roda 32.

[00046] Um transdutor de efeito Hall 33 que tem dois sensores, bem conhecidos na técnica, é montado muito próximo à roda magnética 32. Devido à proximidade dos sensores à roda 32, os sensores podem detectar flutuações na influência magnética dos polos magnéticos da roda 32 quando a roda 32 gira. Em resposta a tal detecção, o transdutor 33 gera um sinal pulsante proporcional à taxa de rotação da roda 32. Além disso, os dois sensores são horizontalmente separados de modo que a direção de rotação da roda magnética 32 possa ser determinada identificando-se qual dos dois sensores detecta primeiramente a influência magnética de um polo particular.

[00047] Um conjunto de rolamento de esferas 34 é encaixado em um orifício pequeno 35 no corpo medidor 28. Um eixo de manivela 11 é disposto de forma giratória no conjunto de rolamento 34. O eixo de manivela 11 tem uma orientação vertical apoiada lateralmente contra o conjunto de rolamento 34. A porção superior do eixo de manivela 11 se estende acima do conjunto de rolamento 34 e é conformada para receber uma válvula giratória mais detalhadamente discutida em referência às Figuras 5 e 6 abaixo. Um braço de manivela 18 é conectado à porção inferior do eixo de manivela 11 e se estende radialmente para fora a partir do eixo de manivela. Um pino de manivela 19 se estende em para baixo a partir da parte radialmente externa do braço de manivela 18 através de um primeiro mancal de roletes 36 e um segundo mancal de roletes 37, o segundo mancal de roletes 37 estando localizado abaixo do primeiro mancal de roletes 36.

[00048] Referindo-se à Fig. 3, o medidor de fluxo 27 inclui adicionalmente os primeiro e segundo pistões 3, 4, dispostos nos cilindros 25 e 26, respectivamente. A primeira e a segunda hastes de conexão, 12, 13 conectam os pistões respectivos 19, 20, acionando-os, aos primeiro e segundo mancais de roletes respectivos 36, 37. As hastes de conexão 12, 13 são, portanto, conectadas ao eixo de manivela por meio dos mancais de roletes, 36, 37. As hastes de conexão 12, 13 são mostradas mais claramente na Fig. 2a e 2b. A primeira e a segunda hastes de conexão, 12, 13 estão, nessa modalidade particular, moldadas em material plástico com a primeira e a segunda forquilhas entalhadas oblongas, 16, 17 para encaixar de modo deslizante os respectivos primeiro e segundo mancais de roletes, 36, 37. As forquilhas entalhadas oblongas, 16, 17, nessa modalidade, têm eixos geométricos centrais retos com um ângulo de 60° entre os respectivos eixos geométricos centrais. A primeira e a segunda forquilhas entalhadas 16, 17, têm os eixos geométricos centrais com ângulos de 120° e 60°, respectivamente, ao eixo geométrico central da primeira e segunda peças de cilindro axialmente alinhadas 25 e 26.

[00049] A disposição de guia que compreende as hastes de guia 20, fixadas rigidamente nas hastes de conexão na porção de fixação 14, e as cavidades 22 correspondentes às hastes de guia 20, apresentam uma disposição de guia rígida. À medida que o pistão 3 é movido para a esquerda pelo fluido que entra no volume do cilindro 40 no medidor de fluido, a haste de conexão 12 é movida para a esquerda pressionando sua haste de guia 20 mais para dentro da cavidade 22 da outra haste de conexão 13. A haste de guia 20 da outra haste de conexão 13 é pressionada de forma correspondente naturalmente mais para dentro da cavidade 22 da haste de conexão 12. Visto que a haste de guia tem um comprimento que corresponde a uma porção grande do comprimento inteiro da haste de conexão, o comprimento do contato está entre cada uma das hastes de guia 20 e as cavidades correspondentes 22 será grandes levando a um desgaste baixo e guia estável.

[00050] Referindo-se à Fig. 3, os pistões 3, 4, têm recessos circulares, 38, 39, para receber gaxetas (não mostrado). As gaxetas são feitas de um material resiliente para vedar as câmaras do cabeçote de cilindro 40 e 41 a partir da câmara de cárter 42 definida pela porção de cárter 29 e as partes das peças de cilindro 25, 26 que estão nos lados internos (voltados para o cárter) dos pistões 3 e 4. Os dois pistões 3, 4, dividem, assim, os volume de cilindros combinados com o volume de porção de cárter em três câmaras, vedadas uma em relação à outra, as câmaras de cabeçote 40, 41 e a câmara de cárter 42.

[00051] A Fig. 6 mostra a base de válvula 43 conforme observada a partir do topo do medidor de fluxo 27 da Fig. 3. A base de válvula 43 inclui a primeira, a segunda e a terceira portas arcadas, 44, 45, 46, em que cada uma cobre um arco ao redor do orifício de eixo de manivela 47 de aproximadamente 80° e estão separadas de forma angular aproximadamente 40° entre as portas. Referindo-se a ambas as Figuras 3 e 6, a primeira porta 44 está em comunicação fluida com a primeira câmara de extremidade de cabeçote 40 por meio de uma primeira passagem 48 formada no corpo de medidor de fluido 28. A segunda porta 45 está em comunicação fluida com a segunda câmara de extremidade de cabeçote 41 por meio de uma segunda passagem 49 formada no corpo de medidor de fluido 28. Referindo-se às Figuras 6 e 4, a terceira porta 46 está em comunicação fluida com a câmara de cárter 42 por meio de uma terceira passagem 50 formada no corpo de medidor de fluido 28.

[00052] Referindo-se à Fig. 5a, uma válvula giratória 51 é posicionada no topo da base de válvula 43 para controlar a admissão e a descarga de um fluido para dentro e para fora da primeira, da segunda, e da terceira portas 44, 45, 46. A válvula giratória 51, em referência às Figuras 5a e 5b, inclui um furo 52 formado no centro do mesmo através do qual o eixo de manivela 11 se estende para acoplar de forma giratória a válvula 51 ao eixo de manivela 11. Referindo-se às Figuras 5 e 6, a válvula giratória 51 ainda inclui uma porta de entrada arcada 53 e um porta de saída arcada 54 alinhada de forma axial e radial para registrar alternativamente com a primeira, a segunda, e a terceira portas arcadas 44, 45, 46 da base de válvula 43 quando a válvula 51 é girada pelo eixo de manivela 11. As portas 53, 54, cada uma, cobrem um arco ao redor do furo 52 de aproximadamente 100° e são separadas de forma angular aproximadamente 80° entre as portas.

[00053] Como ainda mostrado nas Figuras 3 e 4, um flange de montagem (ou cúpula de medidor) 55 é fixado ao topo do corpo de medidor de fluxo 28. Uma câmara de abastecimento 56 é formada no flange para abastecer o fluido para a porta de entrada 53 da válvula giratória 51. Uma porta de abastecimento 57 formada no flange fornece a comunicação fluida entre a câmara de abastecimento 56 e linhas de abastecimento de combustível (não mostrado). De modo semelhante, um câmara de descarga anular 58 é formada no flange 55 para receber descarga de fluido a partir da porta de saída 54 da válvula giratória 51. Um porta de descarga 59 fornece a comunicação fluida entre a câmara de descarga 58 e linhas de descarga de combustível (não mostrado).

[00054] A Fig. 6 representa adicionalmente uma posição instantânea das portas de válvula giratória 53, 54 (mostrado em tracejado) sobreposta à primeira, a segunda, e a terceira portas 44, 45, 46 da base de válvula 43. Em operação, a válvula giratória 51 é girada pelo eixo de manivela 11 em uma direção de sentido anti-horário como indicado pela seta 60. Consequentemente, as portas de entrada e saída 53, 54 registro sequencialmente com cada uma das portas 44, 45, 46. Conforme mostrado na Fig. 6, a porta de entrada 53 é registrada com a terceira porta 46 e a porta de saída 54 é registrada com a segunda porta 45. O registro da porta de entrada 53 com a primeira porta 44 é representado como iminente. Uma vez que cada uma das portas 44, 45, 46 cobre um ângulo de aproximadamente 80° e cada uma das portas de válvula giratória 53, 54 cobre um ângulo de aproximadamente 100°, cada porta 44, 45, 46 registra alternativamente com a porta de entrada 53 para 180° de rotação do eixo de manivela 1 e em seguida com a porta de saída 54 para 180° da rotação. Pode-se verificar que a porta de entrada 53 ou a porta de saída 54 pode registrar com uma ou duas, mas não com as três, dentre as portas 44, 45, 46 simultaneamente. As portas 44, 45, 46 podem, no entanto, registrar com somente uma das portas 53, 54 de cada vez.

[00055] Para ilustrar mais inteiramente a operação do medidor de fluxo 27, e em referência à Fig. 3, será suposto que, inicialmente, o corpo de medidor de fluxo 28 está cheio de fluido, o eixo de manivela 11 é girado para acomodar o primeiro pistão 3 muito próximo à cobertura do cabeçote 30 como possível (isto é, uma posição "central inativa do topo"), o segundo pistão 4 leva o primeiro pistão 3 por um fase de ângulo de 60°, e as portas de válvula giratória 53, 54 estão relacionadas à primeira, à segunda, e à terceira portas 44, 45, 46 conforme mostrado na Fig. 6, um fluido, como gasolina a partir de uma fonte externa (não mostrado), é em seguida fornecido através da porta de abastecimento 57 e passada através da câmara de abastecimento 56, a porta de entrada 53 da válvula giratória 51 e, de acordo com a Fig. 6, através da terceira porta 46. O fluido, a seguir, flui através da terceira passagem 50 (Fig. 4) e para dentro da câmara de cárter 42 em que se aplica a pressão para deslocar o segundo pistão 4 para fora (distante do eixo de manivela 11). O primeiro pistão 3 resiste ao movimento externo, uma vez que está em uma posição central inativa do topo. O movimento para fora do segundo pistão 4 expele o fluido da segunda câmara 41 fazendo, desse modo, com que o fluido passe através da segunda passagem 49, da porta de saída 54 da válvula giratória 51, da câmara de descarga 58, e para fora através da porta de descarga a 59 para uma linha de descarga (não mostrado). O movimento do segundo pistão 4 também aciona o eixo de manivela 11 por meio da segunda haste de conexão 13. Consequentemente, o eixo de manivela 11 transmite rotação no sentido anti-horário para a válvula giratória 51, e a porta de entrada 53 começa a registrar com a primeira porta 44. O fluido na câmara de abastecimento 48 começa, em seguida, a fluir através da porta de entrada 53 da válvula giratória 51 e através da primeira porta 44. O combustível em seguida flui através da primeira passagem 48 para dentro da primeira câmara 40 e aplica a pressão para deslocar o primeiro pistão 3 para dentro (em direção ao eixo de manivela 11), efetuando, desse modo, rotação adicional do eixo de manivela 11 e da válvula giratória 51. O processo continua de acordo com os princípios descritos no presente documento. Como resultado, os pistões 3, 4 alternam nos cilindros 25, 26, respectivamente, girando, desse modo, o eixo de manivela 11, a válvula giratória ligada 51 e a roda magnética 32. Os sensores no transdutor de efeito Hall 33 detectam a flutuação consequente na influência magnética dos polos magnéticos na roda 32 e gera um sinal pulsante que é proporcional à taxa de fluxo do combustível que passa através do medidor de fluxo 27. Embora não esteja claro a partir dos desenhos, entende-se que o sinal pulsante pode ser empregado para acionar um contador e indicador eletrônico para gravar o volume e valor total do fluido, como gasolina, distribuída através do medidor de fluxo 27.

[00056] As portas de entrada e saída 53, 54 da válvula giratória 51 e as portas 44, 45, 46 cooperam de modo que o volume do fluido admitido, ou retirado da câmara de cárter 42 é igual à soma algébrica do volume respectivamente retirado a partir, ou admitido, das camadas de extremidade do cabeçote 40, 41. Assim a câmara de cárter 42 fornece o que pode ser chamado de um pistão "cego" ou "hipotético" e cilindro, que coopera de maneira mecânica e hidráulica com os pistões 3, 4 que são estruturalmente existentes. Assim, o medidor opera hidráulica e mecanicamente como um medidor de três pistões ou um motor hidráulico, embora tenha somente componentes físicos de um medidor de dois pistões ou motor. Deve-se observar que o fluxo para dentro e para fora do medidor de fluxo 27 é substancialmente constante. Esse fluxo constante resulta da alternância de pistões alinhados de forma axial 3, 4 60° fora de fase e da utilização de forquilhas 16, 17 conforme descrito acima, que são substancialmente harmônicas em conformidade com as Forquilhas Escocesas.

[00057] Assim, como resultado do que foi mencionado anteriormente, o medidor de fluido da presente invenção é compacto, além disso é eficaz em relação ao custo e mecanicamente eficaz.

[00058] Entende-se que as fendas de forquilha da invenção, podem ter outros formatos. As forquilhas, por exemplo, podem ser curvadas para realizar um movimento de função de seno perfeito ou qualquer modificação de uma função de seno periódica.

[00059] Entende-se, ainda, que os medidores de fluxo múltiplos 27 podem ser integrados em um conjunto único para atingir várias vantagens sobre o medidor de fluxo único descrito acima. Por exemplo, um conjunto de medidores de fluxo duplo 61 em que dois medidores de fluido 27, conforme retratado na Fig. 7, estão integrados, irá facilitar a construção de estações de bomba distribuidora de gasolina que têm dois, quatro, seis, ou oito distribuidores de gasolina. Além disso, um medidor de fluxo duplo 61 somente irá requerer um corpo de medidor único, cúpula de medidor, e cobertura da extremidade, economizando, desse modo, em custos de fabricação. A instalação dos medidores de fluxo duplo 61 é facilitada como um resultado da montagem simplificada e do trabalho do tubo e do tamanho do gabinete reduzido exigido para alojar um medidor de fluido duplo. A flexibilidade também é aumentada devido ao fato de que um medidor de fluxo duplo também pode servir a uma saída de mangueira única ao dobro da velocidade de entrega de um medidor de fluxo de unidade único.

[00060] Entende-se, ainda, que as portas 44, 45, 46, 53, 54 podem cobrir os arcos de vários ângulos diferentes e, ademais, pode ter formatos não arcados.

[00061] Entende-se, ainda, que a porta de abastecimento e a porta de descarga, em vez disso, pode ser utilizada como as portas de descarga e de abastecimento respectivamente.

[00062] Além disso, as linhas de descarga e abastecimento conectadas ao mesmo podem estar dispostas para medir o volume de qualquer fluido que flui através de qualquer linha. Por exemplo, adicionalmente à medição de um combustível, como gasolina, que flui a partir de um distribuidor, o medidor pode ser utilizado para medir o volume de água que flui a partir de um tubo para dentro de uma estrutura como uma casa residencial ou outro edifício.

[00063] Entende-se que as outras variações na presente invenção são contempladas e em alguns casos, alguns recursos da invenção podem ser empregados sem um uso correspondente de outros recursos. Consequentemente, é apropriado que reivindicações anexas sejam interpretadas amplamente de uma maneira consistente com o âmbito da invenção.

Claims

Medidor de fluido (27) compreendendo:
um alojamento (28) que define pelo menos um cárter (29) e pelo menos dois cilindros (25, 26),
um eixo de manivela (11) disposto no cárter (29),
pelo menos dois pistões (3, 4) montados respectivamente nos cilindros (25, 26) para o movimento alternado,
uma primeira haste de conexão (12) conectada a um dos pistões (3) e ao eixo de manivela (11) para girar o eixo de manivela (11) em resposta ao movimento do um pistão (3), e
uma segunda haste de conexão (13) conectada ao outro pistão (4) e ao eixo de manivela (11) para girar o eixo de manivela (11) em resposta ao movimento do outro pistão (4),
em que as primeira e segunda hastes de conexão (12, 13) têm fendas de forquilha (16, 17) para receber um pino de manivela (19) radialmente deslocado do eixo de manivela (11),
caracterizado pelo fato de que a dita primeira haste de conexão (12) tem uma haste de guia (20) que se estende em uma direção longitudinal dos ditos cilindros, a dita haste de guia (20) sendo adaptada para engatar uma cavidade correspondente (22) na dita segunda haste de conexão (13) para suportar e guiar as hastes de conexão (12, 13) uma em relação à outra durante o movimento.
Medidor de fluido (27), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita segunda haste de conexão (13) tem uma haste de guia (20) que se estende em uma direção longitudinal dos ditos cilindros, a dita haste de guia (20) sendo adaptada para engatar uma cavidade correspondente (22) na dita primeira haste de conexão (12).
Medidor de fluido (27), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que dita cavidade (22) se estende ao longo de mais do que a metade do comprimento da dita haste de conexão (12, 13) na sua direção longitudinal.
Medidor de fluido (27), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que
as hastes de conexão (12, 13) estão conectadas ao eixo de manivela (11) por um pino de manivela comum (19);
um eixo geométrico através dos pontos de extremidade da fenda de forquilha (16) de uma haste de conexão (12) que forma um ângulo alfa com o eixo geométrico de alinhamento dos dois cilindros (25,26); e
um eixo geométrico através dos pontos de extremidade da fenda de forquilha (17) da outra haste de conexão (13) que forma outro ângulo beta diferente com o dito eixo geométrico de alinhamento, de modo que os pistões correspondentes (3, 4) alternem fora de fase.
Medidor de fluido (27), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que cada uma das fendas de forquilha (16, 17) das ditas duas hastes de conexão (12, 13) é adaptada para se estender ao longo de um linha reta entre os ditos pontos de extremidade.
Medidor de fluido (27), de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 5, caracterizado pelo fato de que os ditos ângulos alfa e beta são escolhidos de modo que os pistões (3, 4) alternem aproximadamente 60° fora de fase.
Medidor de fluido (27), de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que o alfa é menor do que 90° e o beta é maior do que 90°.
Medidor de fluido (27), de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado pelo fato de que o alfa é aproximadamente 60° e o beta é aproximadamente 120°.
Medidor de fluido (27), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as portas (44, 45, 46) são definidas no alojamento (28) em comunicação com os cilindros (25, 26) e com o cárter (29), e que ainda compreende uma válvula de porta (51) montada no eixo de manivela (11) para girar junto com o mesmo e que tem uma pluralidade de portas (53, 54) para registrar sequencialmente com as portas (44, 45, 46) no alojamento (28) para distribuir o fluido para e a partir dos cilindros (25, 26) e do cárter (29) para controlar o movimento dos pistões (3, 4).
Medidor de fluido (27), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ainda compreende pelo menos uma roda (32) acoplada ao eixo de manivela (11) e que tem pelo menos um polo magnético, e pelo menos um sensor (33) para detectar a influência de pelo menos um polo magnético e para gerar um sinal que corresponde ao fluxo do fluido para e a partir dos cilindros correspondentes (25, 26) e do cárter (29).
Conjunto de medidores de fluido múltiplos (61) caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos dois medidores de fluido (27), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.
Conjunto de medidores de fluido múltiplos (61), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os pelo menos dois medidores de fluido (27) são dispostos de modo que seus eixos geométricos de alinhamento sejam paralelos.
Conjunto de medidores de fluido múltiplos (61), de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que a entrada de fluido e a saída de fluido de um medidor de fluido se comunicam com a entrada de fluido e com a saída de fluido de outro medidor de fluido, respectivamente, de modo a conectar os medidores de fluido individuais em paralelo.
Unidade distribuidora de combustível para reabastecer veículos caracterizada pelo fato de que compreende um medidor de fluido (27), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, ou um conjunto de medidores de fluido múltiplos (61) como definido em qualquer uma das reivindicações 11 a 13.