BRPI0314272B1 - válvula, sistema e método para medição de fluido - Google Patents

Abstract

"método e sistema para a medição de fluido". a invenção refere-se a uma válvula responsiva a fluxo para um sistema de medição de fluxo compreendendo um medidor de fluxo apresentando um limite de fluxo mensurável mínimo. a válvula é ajustável entre uma posição aberta a taxas de fluxo acima do limite de fluxo mensurável mínimo, e uma posição de pressão pulsante dependendo do diferencial de pressão entre a entrada e a saída da válvula. a posição de pressão pulsante alterna entre uma posição fechada que essencialmente impede o fluxo de fluido através desta a taxas de fluxo abaixo do limite de fluxo mensurável mínimo, e uma posição aberta que admite fluxo de fluido para a linha de fornecimento a uma taxa de fluxo mensurável acima do limite de fluxo mensurável mínimo.

Description

VÁLVULA, SISTEMA E MÉTODO PARA MEDIÇÃO DE FLUÍDO

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção refere-se a um método, um sistema e um dispositivo para a medição de fluxo de fluido. Mais particularmente a invenção refere-se a um método que torna um medidor de fluido convencional adequado para medir também taxas de fluxo significativamente baixas, mesmo abaixo da. taxa de fluxo mensurável do dispositivo de medição. A invenção refere-se ainda a um sistema de medição de fluxo de fluido e a um dispositivo útil para a realização do método.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A medição e monitoramento de fluxos de fluido de baixo volume apresentam. varas aplicações incluindo apli c a ç o es em locais ir. d u s t r iai s e r e s i d e n e i a i s . Por exemplo, na Indústria química, o conhecimento acurado e preciso de fluxos de entrada e de saída para uma variedade de pro ces s os (po r exemp1o, r e a ç 5&s quí m i cas) p o de s e r critico para a produção e processamento ótimos de produtos químicos, farmacêuticos e semelhantes. O monitoramento preciso de fluxos podo ser também utilizado para se descobrir e prevenir vazamentos que podem ser dispendiosos e r e p r e s e n t a r em u m p r o bierr.a de s e g u r a r. ç a . A d i c i o nal m e n t e, a falta de monitoramento de- fluxo baixo pode resultar em p e r d a s p a r a o s f c r n e c e d o r e s d. e t a 1 f 1 u x o. P o r e x e m p 1 o, companhias de água são pagas pela ut i1i zaçàc da água conforme medidas per seus monitores de fluxo (medidores de água). 3e seus monitores de fluxo não medem fluxe de gotej emento, nâo são reembolsadas por urna utilização. .A perda de receita pode ser considerável. Adicionalmente, a localização da perda não é detectada, o que propicia, desta forma, que uma grande quantidade de água seja desperdiçada. Este é particularmente um problema em muitos países com suprimento de água limitado. Além disto, o conhecimento desta limitação no monitoramento pode ser utilizado para furto de água, por exemplo, pelo lento gotejamento de água em um tanque de armazenamento, a uma taxa não mensurável pelo medidor de fluxo associado, e consumo direto a partir do tanque.

Medidores de fluxo de turbina, que são os medidores de fluxo magnéticos convencionais em utilização geral atualmente, têm sido utilizados há muito tempo para medir fluxo de fluido por meio de uma turbina imersa no fluido. Um magneto conectado à turbina gira um segundo magneto, que é colocado em uma área seca. O segundo magneto aciona um sistema de engrenagens que gira um contador mecânico. Estes medidores de fluxo não são capazes de detectar fluxos baixos, por exemplo, abaixo de 10 1/h quando se considera um medidor de água típico do tipo instalado por companhias e municipalidades fornecedoras de água em todo o mundo. Dispositivos medidores de deslocamento positivo são também comumente utilizados para medir a taxa de fluxo e apresentam deficiências em particular onde a água é de baixa qualidade, isto é, apresenta um alto teor de cálcio ou contém impurezas tais como areia.

Outros tipos de medidores de fluxo são também conhecidos, alguns dos quais são dispositivos para a medição de fluxo de fluido de baixo volume. No entanto, tais medidores são tipicamente dispendiosos, requerem manutenção e são dificeis de serem substituídos, desta forma, não sendo usualmente utilizados para a medição doméstica de água.

Dispositivos contadores de gotejamento são também conhecidos, onde é provido um sensor para a contagem de gotas. No entanto, tais dispositivos usualmente são utilizados em laboratórios e não são viáveis em termos de custo em instalações maciças, por exemplo, para utilização por uma companhia fornecedora de água, certamente não para utilização urbana. Ainda mais, tais sistemas não são fáceis de serem substituídos e requerem um espaço considerável.

Por exemplo, é descrito no documento de patente US 5.218.346 pertencente a Meixler, um medidor de fluxo de baixo volume para determinar se um fluxo de fluido atinge um nível limite mínimo de fluxo. O monitor inclui uma parte elétrica localizada na extremidade, a qual opera com um mínimo de intromissão ao fluxo e permite reparos. Os componentes eletrônicas provêm o ajuste do nível limite que pode ser modificado para prover, para um circuito eletrônico paralelo, um conjunto da taxa de fluxo desejada. No entanto, o sistema não é simples ou barato.

Um outro tipo de dispositivos de taxa de fluxo que tem a capacidade de medir ou monitorar uma taxa de fluxo baixa é um medidor composto. Neste caso, o dispositivo compreende um dispositivo medidor de fluxo alto em conjunto com um medidor de fluxo secundário que tipicamente é localizado em um conduto de desvio. Tipicamente, existem alguns meios para desviar o fluxo (por exemplo, utilizando-se uma válvula "change-over" configurada para ser ativada a uma pressão predeterminada) com base em uma taxa de fluxo ou pressão predeterminadas de maneira a direcionar o fluxo para o medidor apropriado. Estes medidores tipicamente apresentam pelo menos algumas das desvantagens mencionadas acima e em particular são dispendiosos.

Um problema que pode ocorrer com dispositivos de medição de fluxo é a assim chamada "sobre-eficiência", onde o medidor de fluxo pode ler quantidades excessivas de fluido, que de fato não fluiram através do sistema. Isto pode resultar, por exemplo, devido às revoluções inerciais do rotor de medição do dispositivo de medição.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com a invenção, é provido um sistema de fornecimento de fluido que compreende uma linha de fornecimento e um dispositivo de medição de fluxo e uma válvula responsiva a fluxo; o dito dispositivo de medição de fluxo admitindo fluxo através do sistema apenas para fluxo de fluido mensurável. A disposição é tal que quando a taxa de fluxo excede um limite de taxa de fluxo mensurável mínimo, a válvula é aberta provocando uma pressão diferencial entre sua entrada e sua saída; e quando o fluxo de fluido cai abaixo de um limite de taxa de fluxo mensurável mínimo, a válvula passa para uma posição de pulsação que apresenta uma condição fechada, desta forma restringindo substancialmente o fluxo através do sistema, e uma condição aberta que permite o fluxo do fluido no sistema; a dita condição aberta apresentando uma taxa de fluxo que excede o limite de taxa de fluxo mensurável mínimo; onde partes da linha de fornecimento a jusante do medidor de fluxo e dispositivos ali ajustados, funcionam como um acumulador de fluido.

De acordo com a invenção, um fluxo de fluido médio através do sistema permanece constante no tempo, pelo que um consumidor a jusante do dito dispositivo de medição não observa flutuações na taxa de fluxo, provocadas pelo sistema de acordo com a presente invenção.

De acordo com a invenção, há um sistema de medição de fluido que compreende uma linha de fornecimento de fluido e um medidor para medição do fluxo de fluido através dessa, o dito medidor apresentando um limite de medição de fluxo mínimo; o sistema compreende ainda uma válvula responsiva a fluxo proporcionando ao sistema um padrão de fluxo apresentando um caráter pulsante de forma a substancialmente impedir o fluxo a uma taxa de fluxo abaixo do limite de medição mínimo, e prosseguir o fluxo apenas de quantidades mensuráveis de fluido. A válvula responsiva a fluxo é de fato responsiva a taxa de fluxo e a pressão diferencial que se estende entre uma entrada e uma sarda da válvula.

De acordo com um outro aspecto, a presente invenção refere-se a um método para a medição de fluxo de fluido através de uma linha de fornecimento de fluido que compreende um medidor de fluxo apresentando um limite de medição mínimo e uma válvula responsiva a fluxo proporcionando um padrão de fluxo com um caráter pulsante de forma a restringir substancialmente o fluxo quando ocorre uma taxa de fluxo abaixo do limite de medição minimo, e retomar o fluxo apenas quando ocorrem quantidades mensuráveis de fluido. A disposição é tal que a linha de fornecimento de fluido, e quaisquer dispositivos ajustados nesta, funciona como um acumulador, pelo que em uma condição aberta da válvula responsiva a fluxo, durante sua fase aberta, o fluido acumula no sistema. A presente invenção direciona-se também para uma válvula que compreende uma entrada que se conecta a um lado da linha de fornecimento de fluido a montante, e uma saida que se conecta a um lado da linha de fornecimento de fluido a jusante; uma câmara de controle que se estende entre a entrada e a saida e um membro de vedação disposto no interior da dita câmara de controle; o dito membro de vedação apresentando uma superfície de vedação de entrada que tem uma área de superfície de vedação e uma parte de controle tendo uma área de superfície de controle; e uma abertura de sangramento que determina um limite de fluxo mínimo através da câmara de controle; onde o membro de vedação se desloca entre uma posição aberta e uma posição fechada dependendo do diferencial de pressão no membro de vedação.

Um sistema de fornecimento de fluido de acordo com a invenção em questão é adequado para utilização com gases ou líquidos e apresenta uma vantagem significativa no fato de ser de baixo custo, confiável e adequado para instalação de substituição em sistemas de medição de fluxo existentes.

Uma vantagem adicional do dispositivo de acordo com a presente invenção é o fato de servir também como uma válvula de via única que evita o fluxo a partir de uma direção a jusante para uma direção a montante, isto é, a partir do consumidor para o fornecedor, no caso de um sistema de fornecimento de líquido.

De acordo com uma outra realização da presente invenção, é provida uma válvula responsiva a fluxo de acordo com a invenção, adicionalmente ajustada para uma restrição controlada do fluxo de fluido na condição aberta da posição de pulsação do dispositivo. Da mesma forma, um rotor de um medidor de fluxo ajustado em conjunção com uma válvula de acordo com esta realização, não irá alcançar uma velocidade de rotação significativa e a força de inércia é reduzida, desta forma controlando a medição excessiva. No entanto, a válvula de acordo com esta realização substancialmente não influencia o fluxo de fluido e a medição em sua condição de consumo, isto é, quando a taxa de fluxo excede um limite de taxa de fluxo mensurável mínimo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

De maneira a entender-se a invenção e verificar-se como pode ser realizada na prática, algumas realizações serão agora descritas, por meio de exemplos não limitantes, com referência aos desenhos em anexo, nos quais: A Fig. 1 é uma representação esquemática de uma rede de fornecimento de água municipal provida com um sistema de medição de fluxo de acordo com a presente invenção; A Fig. 2 é um gráfico de sobreposição ilustrando esquemat icamente a pressão e a taxa de fluxo no tempo, em uma rede de fornecimento de água provida com um sistema de acordo com a presente invenção;

As Figs. 3A e 3B são seções longitudinais de uma válvula responsiva a fluxo de acordo com uma realização da presente invenção, onde: A Fig. 3A ilustra a válvula em sua posição aberta; e A Fig. 3B ilustra a válvula em sua posição fechada;

As Figs. 4A e 4B são seções longitudinais de uma válvula responsiva a fluxo de acordo com uma outra realização da presente invenção, onde; A Fig. 4A ilustra a válvula em sua posição aberta; e A Fig. 4B ilustra a válvula em sua posição fechada; A Fig. 5 é uma seção longitudinal de uma válvula responsiva a fluxo de acordo com ainda uma realização da presente invenção, onde: A Fig. 5A ilustra a válvula em sua posição aberta; e A Fig. 5B ilustra a válvula em sua posição fechada; A Fig. 6 é um gráfico esquemático representando o fluxo real versus o fluxo medido, em várias condições; A Fig. 7 é uma seção longitudinal de uma válvula responsiva a fluxo de acordo com uma realização da presente invenção, ajustada para restrição de fluxo de fluido controlada; e As Figs. 8A a 8F são seções longitudinais de uma válvula da Fig. 7, em posições de operação consecutivas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A presente invenção é adequada para implementação em uma variedade de sistemas de fornecimento de fluido, no entanto, por questões de conveniência e apenas para exemplificação, se faz referência aqui a um sistema de fornecimento de água, por exemplo, uma rede de fornecimento de água urbana/municipal.

Direciona-se a atenção primeiramente para a Fig. 1 dos desenhos, esquematicamente ilustrando uma extremidade de um sistema de fornecimento de água urbano/municipal, em que um consumidor final é, por exemplo, uma residência, um escritório, uma planta, etc. A residência, no presente exemplo, é conectada a uma linha principal de fornecimento de água designada como (10) através de um medidor de fluxo (12) com uma rede de tubulações adequada (18) ramificando, por exemplo, para dispositivos finais tais como um sistema de aquecimento de água solar (20), banheiras (22) , toaletes (26) e torneiras de jardim (28) .

Cada um dos itens finais acima, incluindo a tubulação (18) , é vulnerável a vazamentos devido a meios de vedação defeituosos (arruelas, gaxetas, etc.), vazamentos na tubulação, conexões de má qualidade, etc.

Em um sistema de fornecimento de água não provido com um dispositivo de acordo com a presente invenção, quaisquer de tais vazamentos, que estão abaixo do limite de fluxo mensurável mínimo (um tal limite mínimo comum é de cerca de 10 litros/hora) , não seriam detectados e não seriam mensuráveis, isto é, causando ao fornecedor uma perda considerável, sem se mencionar o desperdício de água fresca o que em algumas regiões do globo é um problema agudo.

De maneira a tornar um medidor de fluxo padrão (12) capaz de medir também pequenas quantidades de água, é instalada uma válvula responsiva a fluxo genericamente designada como (36) . A válvula (36) é sensível à taxa de fluxo e à pressão diferencial entre sua entrada e sua saída, como será explicado em mais detalhes abaixo. A válvula (36) é uma válvula normalmente fechada que se abre sempre que um dispositivo final é aberto para consumo de água, por exemplo, pela descarga no toalete (26) ou semelhante, quando a taxa consumida excede o limite de fluxo mensurável mínimo. No entanto, quando não há qualquer consumo de água por qualquer dos dispositivos finais, a válvula (36) espontaneamente retorna para sua posição fechada. Se ocorre um vazamento em um ou mais locais ao longo da tubulação (18) ou em um ou mais dos dispositivos finais (20, 22, 26, 28), a válvula responsiva a fluxo (36) permanece fechada pelo que é formado um diferencial de pressão ΔΡ entre uma entrada (40) conectada a montante e uma saida (42) conectada a jusante. Um diferencial de pressão tal é formado devido à pressão essencialmente constante na entrada (40) e a queda de pressão na saida (42) . Quando o diferencial de pressão ΔΡ atinge um limite predeterminado, a válvula responsiva a fluxo (36) se abre por um instante, para permitir o fluxo de água para a tubulação (18) até que a válvula atinja um diferencial de pressão mais baixo que o limite de pressão predeterminado. A Fig. 2 é um gráfico de sobreposição que ilustra esquematicamente a pressão e taxa de fluxo no tempo, medidos a jusante da válvula responsiva a fluxo (36) . A linha horizontal superior representa o limite de fluxo mensurável minimo do dispositivo de medição (12) enquanto que a linha horizontal inferior representa o fluxo de consumo durante um fluxo de consumo baixo, por exemplo, devido a vários vazamentos na tubulação (18) e/ou dispositivos finais (20, 24, 26, 28) que estão abaixo do limite de fluxo mensurável minimo do dispositivo de medição (12) . O gráfico representado pela letra Q representa o caráter de fluxo pulsante através do medidor de fluxo onde é perceptível que o fluxo sempre está acima do limite de fluxo mensurável mínimo do dispositivo de medição (12) e opera em um modo ligado/desligado, isto é, todo o fluxo através do medidor (12) é mensurável. A linha representada pela letra P ilustra a pressão correspondente no sistema que também apresenta um caráter pulsante. A atenção será agora adicionalmente direcionada para diversas realizações de uma válvula sensível a pressão de acordo com realizações da presente invenção por meio apenas de exemplos. Observa-se que muitas outras realizações são também possíveis.

Voltando-se agora para as Figs. 3A e 3B, faz-se referência a uma válvula genericamente designada como (50) que na Fig. 3Δ é ilustrada em sua posição aberta e na Fig. 3B é ilustrada em sua posição normal fechada. Δ válvula (50) compreende um compartimento (52), uma entrada (54) e uma saída (56) ambas configuradas para acoplamento por parafuso a uma seção em tubo (não mostrada) por meio de roscas adequadas (58) e (60), respectivamente. A válvula (50) é provida com um bocal de entrada (62) apresentando um diâmetro D±. Um membro de vedação (64) é axialmente móvel no interior do compartimento (52) e é normalmente influenciado por meio de uma mola em espiral (66) em uma posição normalmente vedada, de maneira a vedar o bocal de entrada (62) (Fig. 3B). 0 membro de vedação (64) é ajustado a uma extremidade da entrada desta forma com uma parte vedante resiliente (68) para aumentar a vedação do bocal de entrada (62) . Além disto, e como se pode observar nas figuras, o compartimento (52) apresenta um orifício central (70) que suporta de forma deslizante o membro de vedação (64), o dito orifício (70) apresentando um diâmetro Db. O membro de vedação (64) apresenta em uma extremidade da saida adjacente a este, uma parte saliente (74) que apresenta uma tolerância predeterminada com o orifício (70), a dita tolerância determinando uma taxa de vazamento correspondendo à seqüência de pulsação imposta à seqüência, conforme discutido acima.

Observa-se ainda, o orifício (70) é formado em um lado de saída deste com uma parte expandida (80) de diâmetro D0. A disposição é tal que quando a válvula (50) está em sua posição aberta, a parte saliente (74) do membro de vedação (64) alcança a parte expandida (80) para permitir um fluxo essencialmente livre através da válvula (50) . A disposição é tal que a força Fs que influencia a mola (66) é predeterminada, pelo que a válvula (50) permanece em sua posição fechada enquanto o diferencial de pressão ΔΡ não exceder a uma pressão predeterminada determinada pela relação entre Di, Fs e a pressão na entrada (54) e a saída (56). Desta forma, a força requerida para abrir a válvula (50) é determinada por Fs<AP*A(Di), onde A (Di) é a área de superfície no bocal de entrada (62) . Similarmente, a válvula (50) se fechará quando AP<Fs/A(D0), onde A(D0) é a área de superfície na parte expandida (80) . É também óbvio que o diferencial de pressão requerido para fechar a válvula (50) é menor que o requerido para gerar um pulso no sistema, este sendo então Di<D0. A disposição é tal que quando o diferencial de pressão entre a entrada (54) e a saída (56) é menor que um limite predeterminado, a válvula (50) permanece vedada uma vez que a única força atuante é a força Fs que influencia a mola (66). No entanto, quando a pressão na saida (56) cai (por exemplo, por um vazamento na tubulação do sistema ou em um dos dispositivos finais, conforme discutido acima) e a pressão na entrada (54) permanece essencialmente constante, o diferencial de pressão na válvula (50) aumenta e o membro de vedação (64) se desloca para sua posição aberta como na Fig. 3A.

Além disto, observa-se que as saliências (74) do membro de vedação (64) atuam no sentido a manter o membro de vedação em sua posição aberta sob um diferencial de pressão. Observa-se ainda que a tolerância entre o diâmetro da saliência (74) e o orifício (70) de fato determina o tempo de pulsação, na medida em que determina uma assim chamada taxa de vazamento do sistema. A atenção será agora adicionalmente direcionada para as Figs . 4A e 4B, nas quais uma válvula é em princípio semelhante à válvula discutida acima em conexão com as Figs. 3A e 3B e, da mesma foram, faz-se referência apenas ao elemento diferente que é o formato da saliência (84) do membro de vedação (86) e a alteração correspondente no formato da parte expandida (88) do orifício cilíndrico (90) do compartimento. 0 propósito deste desenho particular é produzir um caminho de fluxo estreito (91) quando a válvula está em sua posição aberta como na Fig. 4, para, desta forma, produzir uma velocidade de fluxo aumentada no orifício (90), gerando uma força atuando na direção da seta (92) (Fig. 4A) a saber, na direção que auxilia no deslocamento do membro de vedação (86) para uma posição aberta, contrária à força comunicada pela mola em espiral (94) . Isto é obtido pelo aumento local da velocidade de fluxo provocando uma pressão estática baixa a jusante, desta forma reduzindo a perda de carga. O desenho das Figs. 4A e 4B torna a posição aberta/fechada da válvula mais significativa e evita posições indefinidas e dispersão da válvula próximo da posição de equilíbrio.

As Figs. 5A e 5B ilustram ainda uma outra realização de uma válvula sensível a pressão de acordo com a presente invenção genericamente designada como (100), em que a força de vedação é produzida por meios magnéticos, em vez de por uma mola em espiral como na realização anterior.

Como pode ser observado nas Figs. 5A e 5B, o compartimento compreende um segmento de entrada (104) formado com uma entrada (106), e um segmento de saída (108) provido com uma saída (110), tanto a dita entrada quanto a dita saída sendo providas com uma rosca adequada para acoplamento a um segmento de tubulação (não mostrado). O segmento de saída (108) é formado adjacente ao segmento de entrada (104) com uma parte cônica (114) e um membro tampão (116). Um membro de vedação (120) sendo uma esfera magnética (122) revestida com uma camada resiliente (124), apresenta um diâmetro maior que a parte mais estreita da parede cônica (114) e, similarmente, o diâmetro do membro de vedação (120) é maior que os intervalos (130) do membro tampão (116). A disposição é tal que o membro de vedação (120) é móvel dentro do compartimento entre uma posição fechada (Fig. 5A) em que se engata de forma vedante à parede cônica (114), e uma posição aberta (Fig. 5B) em que se desengata da parte cônica (114) para permitir um fluxo livre através da válvula (100) . A força influenciadora é comunicada ao membro de vedação (120) por meio do membro de entrada magnético (104) que atua sobre a esfera magnética (122) do membro de vedação (120) em engajamento vedante com a parte mais estreita da parede cônica (114) . A válvula de acordo com a realização das Figs. 5A e 5B opera de maneira semelhante à discutida em conexão com as válvulas das Figs. 3 e 4 e a atenção do leitor deve ser focalizada nestas.

Uma vantagem adicional da válvula de acordo com a presente invenção, está no fato de servir também como uma válvula de via única que previne o fluxo de passar de uma direção corrente (isto é, para o consumidor) para uma direção contra-corrente (isto é, na direção do fornecedor). Esta característica é de importância particular, por exemplo, em conexão com um sistema fornecedor de água e serve para prevenir o fluxo de água contaminada para o fornecedor no caso de uma enchente ou rompimento das tubulações de fornecimento, onde há o risco de lama e impurezas entrarem no sistema e fluírem contra-corrente e possivelmente contaminando os reservatórios de água e danificando o equipamento do fornecedor de água.

Voltando-se agora para a Fig. 6, ali é ilustrado um gráfico esquemático representando várias situações de consumo de fluxo medido MC versus consumo de fluxo real AC, em unidades volumétricas, por exemplo, m3. A linha marcada como I representa a situação ideal onde o consumo de água real é essencialmente idêntico ao consumo de água medido em uma forma linear. No entanto, esta situação não ocorre normalmente devido ao projeto dos medidores de fluxo comuns, por exemplo, medidores de água domésticos, etc., pelo que é provido um rotor, este último adquirindo forças inerciais de acordo com a velocidade da água que flui através de si. Da mesma forma, mesmo após o término do fluxo de liquido através do medidor de fluxo, o rotor tende a continuar a girar por um tempo, tendo em vista as ditas forças inerciais. Observa-se que esta situação não é desejada em particular onde o monitoramento do fluxo de liquido é importante ou onde se deseja cobrar de forma correta pelo consumo real de água. 0 consumo medido MC para um medidor de fluxo tipico não provido com um dispositivo de acordo com a presente invenção é representado pela linha II e observa-se desta forma que há uma parte significativa de liquido não medido que não pode ser medido e cobrado respectivamente.

Pela instalação de uma válvula de acordo com algumas realizações, o medidor de fluxo realiza uma performance "sobre-eficiente" ilustrada na Fig. 6 pela linha marcada como III, isto é, medindo uma quantidade de água que de fato não foi consumida. Este fenômeno ocorre devido às várias vezes em que se fecha e abre a válvula, envolvendo forças inerciais.

Da mesma forma, é desejável se introduzir um dispositivo que compense a "sobre-eficiência" e obtenha um consumo medido próximo ao consumo real como ilustrado como exemplo pela linha marcada como IV.

Observa-se que por uma questão de ordem, a performance da válvula de acordo com a linha marcada como IV se estende para baixo da linha ótima marcada como I, de forma a assegurar que o consumidor permaneça sub-taxado ao em vez de sobre-taxado.

Com a atenção agora adicionalmente direcionada para a Fig. 7, ilustra-se ali uma modificação da válvula de acordo com a presente invenção, genericamente designada por (150), que compreende um compartimento (152), uma entrada (154) acoplada em parafuso a uma seção de tubulação a montante (155), e uma saida (155) acoplada em parafuso a uma seção de tubulação (157).

Ajustada à entrada do compartimento é provida uma vedação em diafragma (150) mantida entre uma parte saliente anular (162) do compartimento e um disco de suporte .(164) do diafragma mantido por uma porca (166), pelo que a vedação em diafragma (160) é deformável apenas na direção da corrente, como ficará claro abaixo, em conexão com a Fig. 8C. A vedação em diafragma (160) tende a seguir o deslocamento de um êmbolo (170) devido ao diferencial de pressão em suas faces. No entanto, em um certo estágio a vedação em diafragma se solta do êmbolo e retorna para sua posição normal de repouso.

Uma montagem vedante responsiva a pressão é colocada no interior do compartimento (152), a qual compreende um êmbolo móvel axialmente (170) e um membro em forma de taça estacionário (172).

Formada entre o êmbolo (170) e o membro em forma de taça (172) há uma montagem de amortecimento colocada no interior de um espaço confinado (174), que no presente exemplo fixa uma mola em espiral (176) colocada no interior da luva cilíndrica (178) do membro em forma de taça (172), a dita mola influencia por uma extremidade contra o membro em taça (172) e pela extremidade oposta contra o êmbolo (170) . Uma luva de vedação (180), feita em um material resiliente, é aplicada sobre a extensão cilíndrica (184) do êmbolo (170) e (178) do membro em taça (172), para desta forma restringir o fluxo de líquido no espaço confinado (174) . A borda periférica em circunferência (190) do êmbolo (170) é cortante servindo como um raspador que se apóia contra a superfície cilíndrica (194) do compartimento, limpando continuamente de escamações, algas e outras partículas de sujeira, na medida em que o êmbolo (170) se desloca axialmente no interior do compartimento.

De acordo com uma realização particular, conforme ilustrado na Fig. 7, o êmbolo (17 0) e o membro em taça (172) têm formatos complementares oferecendo uma vantagem em particular na posição completamente aberta da Fig. 8F, pelo consumo de água a jusante. Além disto, observa-se que a borda periférica em circunferência (198) do membro em taça (172) é chanfrada de forma tal a facilmente engatar com a borda raspadeira correspondente (190) do êmbolo (170) . A atenção é agora adicionalmente direcionada para as Figs. 8A a 8F, que ilustram como a válvula de acordo com a realização da Fig. 7 opera na realidade. Na Fig. 8A, o êmbolo (170) está em sua posição de retração, afastado do membro em taça (172) e se apoiando de forma vedante contra a vedação em diafragma (160) . Esta posição é a assim chamada posição fechada onde não há qualquer consumo de água nem qualquer vazamento de água. Nesta situação, a pressão da água na entrada (154) é substancialmente igual à pressão na saida (156), isto é, o diferencial de pressão ΔΡ é igual a 0, nominalmente, a pressão de entrada é igual à pressão de saida (Pi = Po).

No entanto, na posição ilustrada na Fig. 8B, a válvula (150) está ainda na assim chamada posição fechada sem qualquer consumo significativo de água a jusante da válvula, no entanto, com a ocorrência de algum vazamento, a uma taxa de fluxo que é abaixo do limite mensurável do dispositivo de medição de água (não mostrado). Isto resulta em uma queda da pressão no lado da saida da válvula (150), criando um diferencial de pressão ΔΡ > 0 na válvula, onde Pi é maior que Po. No entanto, o diferencial de pressão é ainda insignificante e não irá deslocar a válvula para a posição aberta. Por questões de clareza, a zona de alta pressão é indicada nas Figs. 8A-8F por áreas com marcação densa enquanto que a zona de baixa pressão na válvula é indicada por uma marcação não densa. Fica claro que na situação da Fig. 8B a válvula permanece em sua posição fechada e vedada, onde o êmbolo (170) se apóia de forma vedante contra a vedação em diafragma (160) .

Como resultado de vazamento adicional a jusante da válvula (150) (sem qualquer consumo significativo entretanto), o diferencial de pressão no dispositivo (150) aumenta, fazendo com que o êmbolo (170) se desloque ligeiramente na direção da corrente, seguindo-se, portanto, uma deformação da vedação em diafragma (160) que segue o êmbolo (170) e assegura que a válvula esteja fechada. Observa-se que na medida em que não ocorre qualquer fluxo de água entre a entrada na direção da saida, o dispositivo de medição de água (não mostrado) não detecta qualquer fluxo e não irá indicar fluxo na medida em que o elemento de medição (por exemplo, um rotor) permanece em repouso.

Conforme a pressão continua a cair na saida (156), a água vaza através dos interstícios entre o êmbolo (170) e a superfície (194) do compartimento (152), resultando em um ligeiro aumento da pressão na saída (156), e resultando ainda no deslocamento da vedação em diafragma (160) para sua posição normal como na Fig. 8D.

De maneira a facilitar o vazamento entre a borda raspadeira (190) do êmbolo (170) e a superfície (194), uma ou mais ranhuras estreitas (198) são formadas na zona de contato da borda raspadeira (190) com a superfície (194), como ilustrado na parte expandida da Fig. 8D. O afastamento da vedação em diafragma (160) do êmbolo (170) (Fig. 8D) resulta em um deslocamento adicional do êmbolo (170) na direção do membro em taça (172), pelo que o fluxo de água aumenta, resultando ainda no equilíbrio de pressão em torno da montagem de vedação (168). Um aumento tal no fluxo de água fica acima do limite legível mínimo do dispositivo de medição (não mostrado) e desta forma a água que agora flui através do dispositivo com tal abertura pulsante da válvula, é mensurável pelo medidor de fluxo. O fluxo restrito na posição da Fig. 8D assegura que o rotor do dispositivo de medição de fluxo não gire a uma velocidade alta e assim não ganhe forças inerciais altas e, da mesma forma, quando o pulso de fluxo através da válvula (150) cessa, o rotor do medidor de fluxo irá imediatamente parar, não incorrendo desta forma em medição em excesso.

Nesta posição, a luva de vedação (180) facilita o enchimento lento do espaço confinado (174), desta forma amortecendo/diminuindo a velocidade do estágio de fechamento da válvula, por esta razão aumentando a razão entre o consumo medido MC e o consumo real AC.

Observa-se entretanto que a posição da Fig. 8E não é uma posição de consumo de água, mas sim uma posição na qual a tubulação a jusante é preenchida com um pulso mensurável de fluxo de água, para compensar pela água que gotejou da tubulação e dos diferentes dispositivos de fornecimento.

Com referência adicional à Fig. 8F, a válvula (150) é ilustrada em uma posição completamente aberta onde a água é consumida por um consumidor a jusante (não mostrado) resultando em um completo deslocamento do embolo (170) em engate das bordas (170) com a borda correspondente (198) do membro em taça (172), para produzir um formato aerodinâmico semelhante a um ovo, facilitando o fluxo de água na direção da corrente a uma taxa de fluxo alta, quando sob comando. A adição de uma montagem de amortecimento, isto é, a luva de vedação (180) ou qualquer outro meio de amortecimento, por exemplo, um fluido viscoso, disposições de fricção, orifício de água, etc. resulta em um consumo medido MC próximo à linha IV na Fig. 6, enquanto que na ausência de tal montagem de amortecimento, o consumo medido é próximo à linha III na Fig. 6.

Na ausência da luva de vedação (180), pode ser detectado um curto atraso no fornecimento de água pelo consumo a jusante, por exemplo, pela abertura de uma torneira, etc., devido ao fato da água primeiro entrar no espaço confinado (174) e somente após fluir através da salda (156) a jusante. No entanto, a aplicação de uma luva de vedação elástica (180) assegura que, pelo rápido aumento do diferencial de pressão no dispositivo (como resultado do consumo de água a jusante), acima de um limite predeterminado, a luva de vedação (180) deforme para se afastar da parte cilíndrica (178) do membro em taça (172), facilitando assim uma rápida drenagem do espaço confinado (174), pelo que um consumidor a jusante não percebe uma queda na pressão.

Observa-se que as realizações acima são meramente exemplificativas de válvulas adequadas para utilização com um sistema e método de medição conforme descrito acima e muitas outras destas válvulas podem ser projetadas, todas estando dentro do escopo da invenção.

Claims (10)

1. Válvula (3 6; 50, 80; 100; 150} que compreende uma porta de entrada (40; 54; 106? 150) passí vel de conexão à montante de uma linha de fornecimento de fluido (10), e uma porta de saída (42; 56 ; 110; 156) passível de conexão à jusante da linha de fornecimento de fluido (10), a linha de fornecimento de fluido ainda em conexão com um medidor de fluxo para medir o fluxo de fluído através do mesmo, dito medidor de fluxo tendo um limiar de fluxo mínimo mensurável; a referida válvula (36; 50; 80; 100; 150) compreendendo ainda um alojamento (52; 152} a válvula caracterizada, por compreender uma câmara de controle que se estende entre a porta de entrada (40; 54; 106; 154) e a porta de saida (42; 56; 110 ; 156} e um elemento de vedação (64; 85; 120) disposto no interior da referida câmara de controle; o referido elemento de vedação (64; 86; 120} tende uma superfície de vedação de entrada com uma área de superfície de vedação e uma porção de controle com uma área de superfície de controle; e uma abertura de sangria formado corno um interstício entre o alojamento (52; 152) e a parte de controle (74; 190) e configurada para determinar uma taxa de fuga através da câmara de controle a partir da porta de entrada (40; 54; 106; 154) para a porta de saida (42; 56; 110; 156) da válvula (36; 50; 80; 1.00; 150); em que o elemento de vedação {64; 86; 120) é deslocável entre uma posição aberta e uma posição fechada em dependência com um diferencial de pressão sobre o elemento de vedação {64; 86; 120) , a referida válvula (36; 50; 80; 100; 150 ) adaptada para proibir o fluxo de fluido para a linha de alimentação (10) até se formar um diferenciai de pressão sobre as portas das válvulas (40, 42; 54, 56; 106, 110; 154, 156) quando taxas de fluxo na linha de fornecimento de fluido (10) está abaixo do referido limiar de fluxo mensurável; a referida válvula (36; 50; 80; 100; 150) sendo uma válvula responsiva ao fluxo apresentando uma posição aberta receptora de vazão de fluido somente a uma taxa de vazão acima do limiar de fluxo mínimo mensurável.

2. Válvula (36; 50; 80; 100; 150) de acordo com, a reivindicação 1, caracterizada por ser uma válvula responsiva ao fluxo normalmente fechada (36; 50; 80; 100; 150) e em que o elemento- de vedação (64; 86; 120) é propendido ao engate de vedação com o porta de entrada (40; 54; 106; 154).

3. Válvula (36; 50; 80; 100; 150} de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por ser adaptada para proporcionar a linha de fornecimento de fluido (10) com ura padrão de fluxo pulsante de fluido que corresponde à posição fechada ou a posição aberta do elemento de vedação {64; 86; 120), e em que a válvula <36; 50; 80; 100; 150) é adaptada para manter um fluxo médio de fluido através da linha de abastecimento ( 10) constante ao longo do tempo durante as flutuações das taxas de fluxo na linha de alimentação (10) não sejam reconhecíveis,

4. Válvula (36; 50; 80; 100; 150) de acordo com. qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fat.o de que a área da superfície de vedação é menor do que a área de superfície de controle.

5. Válvula (36; 50; 80; 100; 150) de acordo- com. qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada, pelo fato de que o elemento de vedação (64; 86; 12 0) e a câmara de controle são configuradas e dimensionadas, de modo a aumentar a velocidade de escoamento a jusante do elemento de vedação (64; 86; 120) quando está na posição aberta como, para dar assim origem a uma força na direção oposta em relação a uma força de vedação que atua sobre o elemento de vedação (64; 86; 120 ).

6. Válvula de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por compreender ainda um selo de diafragma deformável (160} retido entre o elemento de vedação e o alojamento, configurados para seguir o deslocamento do elemento de vedação, de modo a manter a válvula fechada, e o desengate do elemento de vedação de modo a abrir a válvula.

7. Sistema de medição de fluido, que compreende uma linha de fornecimento de fluido (10} e ura medidor de fluxo (12) para medir o fluxo de fluido através do mesmo, dito medidor de fluxo (12} tende· um limiar de fluxo mínimo mensurável; o· sistema caracterizado por compreender uma válvula (36; 50; 80; 100; 150) com uma porta de entrada; (40; 54; 106; 1545 e uma porta de saída (42; 56; 110; 156) conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores; a válvula sendo adaptada para retomar o fluxo de apenas quantidades mensuráveis de fluido; a referida válvula (36; 50; 80; 100; 150) sendo urna válvula responsiva ao fluxo {36; 50; 80; 100; 150), a mesma sendo desiocável entre uma posição aberta de admissão de vazão de fluído apenas a uma taxa de fluxo a qual é acima do limiar de fluxo mínimo mensurável para medir as taxas de fluxo consumidas, e uma posição pulsante, em que a referida válvula {36; 50; 80; 100; 150} está adaptada para substancia Imente impedir o fluxo de fluido à linha de fornecimento de fluido (10) até que um diferencial de pressão sobre as portas da válvula (40, 42; 54, 5 6; 106; 1 54 , 1.10, 156 5 seja formada devido a taxas de vazão, que estão abaixo do· limiar de fluxo mensurável ou para admitir o fluxo de fluido para a linha de alimentação (105 até que o diferencial de pressão diminua abaixo de um diferencial de pressão pré-determinado, em que o referido medidor de fluxo (12) é adaptado para medir o fluxo de fluido admitido.

8. Sistema de medição de fluido de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a válvula (36; 50; 80; 100; 150) é uma válvula normalmente fechada controlada por pressão.

9. Método para medir o fluxo de fluido através de uma linha de fornecimento de fluido (10), o referido método caracterizado por compreender: * proporcionar um medidor de fluxo (12) para medir o fluxo de fluido através da linha de alimentação (10), dito medidor de fluxo (12) apresentando um valor limiar de fluxo mínimo mensurável; * provisão de uma válvula (36; 50; 80; 100; 150) com uma porta de entrada, uma porta de saída (40, 42; 54, 56, 106, 110; 154, 156) um corpo de alojamento com uma câmara de controle que se estende entre a porta de entrada e a porta de saida e uma abertura de sangria e em conexão adjacente a ou integralmente com o medidor de caudal (12); em que a referida válvula (36; 50; 80; 100; 150) é uma válvula responsiva ao fluxo (36; 50; 80; 100; 150) que tem uma posição aberta de admissão de fluxo de fluido apenas a uma taxa de fluxo acima do valor de limiar de fluxo mínimo mensurável; * medição de taxas de fluxo consumidas, que são acima do valor de limiar de fluxo mínimo mensurável, ou * uma posição pulsante que proporciona a linha de alimentação (10) um padrão de fluxo que tem um padrão pulsante no qual a referida válvula (36; 50; 80; 100; 150) está adaptada para impedir fluxo de fluido à linha de fornecimento de fluido (10) até que um diferencial de pressão acima das portas da válvula (40, 42; 54, 5 6; 106, 1,10; 154 , 156) está formada devido a taxas de fluxo consumidas que estão abaixo do valor de limiar limiar de fluxo mensurável ou para admitir o fluxo de fluido para dentro da linha de alimentação ( 10) até que a pressão diferenciai diminua para abaixo de um diferencial de pressão pré-determinado; • medir o fluxo de fluído com admissão do mesmo; a referida abertura de sangria sendo formada como um interstício entre o alojamento (52; 152) e a parte de controle (74; 190) e configurada para. determinar a taxa de escoamento através da câmara de controle a partir da porta de entrada (40; 54; 106; 154) para a porta de saída (42; 56; 110; 156) da válvula (36; 50; 80; 100; ISO1) .

10. Método para medição de fluxo de fluido· de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a taxa de fluxo média através da linha de alimentação (10) é mantida constante ao longo do tempo durante o· qual as flutuações das taxas de fluxo na linha de alimentação (10) não sejam reconhecidas.