BRPI0614383A2 - sistema para abrir e/ou fechar uma válvula de entrada e/ou uma válvula de saìda de um recipiente de lìquido - Google Patents

Abstract

SISTEMA PARA ABRIR E/OU FECHAR UMA VáLVULA DE ENTRADA E/OU UMA VáLVULA DE SAìDA DE UM RECIPIENTE DE LìQUIDO. A presente invenção refere-se ao sistema para abrir e/ou fechar uma válvula de entrada (10) e/ou uma válvula de saída (30) de um recipiente de líquido (24), particularmente para privadas de água, tanques de água ou similares, que compreende um tubo de entrada (16) com uma válvula de entrada (10) na parte superior do recipiente (24) e um tubo de saída (20) com uma válvula de saída (30) na parte de fundo (25) do recipiente (24), sendo ambas as válvulas (10, 30) providas com um corpo de válvula. é caracterizado pelo uso de uma válvula de entrada biestável (10) tendo uma característica de abertura e fechamento livre de retardo sem qualquer posição deabertura intermediária do corpo de válvula (14, 38, 46), sendo o curso de fechamento do corpo de válvula ajudado pelo fluxo do líquido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMAPARA ABRIR E/OU FECHAR UMA VÁLVULA DE ENTRADA E/OU UMAVÁLVULA DE SAÍDA DE UM RECIPIENTE DE LÍQUIDO".

Descrição

A presente invenção refere-se a um sistema para abrir e/ou fe-char uma válvula de entrada e/ou uma válvula de saída de um recipiente delíquido, particularmente para privadas de água, tanques de água ou simila-res, compreendendo um tubo de entrada com uma válvula de entrada naparte superior do recipiente e um tubo de saída com uma válvula de saídana parte de fundo do recipiente, sendo ambas as válvulas providas com umcorpo de válvula.

Tipicamente, domicílios de um país são supridos com água pororganizações públicas de distribuição de água que cobram os consumidorespela quantidade medida de água transferida ao consumidor. Para medir ofluxo de água, são instalados medidores de água, como por exemplo, medi-dores volumétricos, no conduto de suprimento de água. No entanto, aquelesmedidores têm uma precisão de medida limitada, mesmo se são usadosmedidores altamente sofisticados. Tais medidores de baixos erros de leiturasão particularmente críticos na fase de fluxo de partida na qual quantidadesde fluxo muito pequenas não podem ser detectadas. Conseqüentemente aperda de água aparente que consiste em água que foi produzida, distribuídae finalmente consumida, não será paga pelo consumidor.

As Figuras 11 e 12 ilustram um exemplo de uma válvula de en-trada 10 tradicional para fechar a entrada de água dentro de um recipiente,por exemplo, uma privada de água ou um tanque de água potável, que empaíses do sul são muitas vezes instalados sobre o teto de uma construção.Se água é consumida do recipiente, uma bóia de esfera 12 se moverá, jun-tamente com abaixamento do nível de água, para a posição mostrada nafigura 12 de tal forma que a pressão de água entrando mostrada pela setadeslocará o corpo de válvula cilíndrico 14 para abrir o orifício de entrada 16do alojamento de válvula 18. Naquela posição, a água entrando pode fluiratravés do orifício 16 e o tubo de saída 20 dentro do recipiente.O nível de água aumentando no recipiente moverá a bóia 12 emsua posição de fechamento mostrada na figura 11 de tal forma que sua barrade controle 22 pressione contra o corpo de válvula 14 no sentido de fechar oorifício de entrada 16. No entanto, nesta fase de fechamento a barra de con-trole 22 e o corpo de válvula 14 deve se mover contra a pressão de água deentrada a qual pode ser de até 700 kPa (7 bar). Esta tecnologia de mais de100 anos, tem a desvantagem de que pequenas porções de água fluindopara dentro do tanque disparam uma abertura mínima da válvula com umfluxo mínimo de água dentro do tanque. Mesmo novos medidores de águasão incapazes de registrar tal fluxo mínimo de água tipicamente usado paradescarga de privada, limpeza de mãos, preparação de bebida, etc. Teste emMalta mostrou que tais perdas aparentes de aproximadamente 2,5 m3 emcada domicílio resulta em uma perda financeira de aproximadamente 11 Eu-ros o que significa que a perda financeira anual para 140000 consumidoresdomésticos em Malta é de aproximadamente 1.500.000 de Euros.

A Figura 9 ilustra a precisão de medida de um medidor volumé-trico tradicional como uma função do fluxo de água. O diagrama mostra queo primeiro ponto é o fluxo de partida de aproximadamente 3,75 litros/hora emcujo ponto o medidor iniciará a desempenhar com um nível de precisão ra-zoavelmente aceitável, usualmente a 5% de subregistro. Somente o segun-do ponto é o fluxo de precisão mínima o dobro do fluxo de partida, isto é, 7,5litros/hora, em cujo ponto o medidor atingirá suma precisão máxima, usual-mente em 2%. Acima do fluxo máximo de aproximadamente 2 m3/hora omedidor funcionará erraticamente e é possível dano ao mecanismo do medidor.

A Figura 10 é um exemplo, de um diagrama de fluxo de um tan-que de teto que é provido com uma válvula de esfera 10 como mostrado nasFiguras 11 e 12. Por este diagrama é claro que o fechamento lento da válvu-la de tanque de teto induz fluxos que são menores do que o fluxo de partidado medidor de água. Quanto maior a área de superfície do tanque de teto ouquanto maior o fluxo de partida do medidor, maior será o sub-registro resul-tante do medidor.E um objetivo da invenção prover um sistema como colocado nopreâmbulo da reivindicação 1 na qual o problema de perdas aparentes deágua é resolvido de tal forma que são evitados fluxos de água enganososque não possam ser medidos.

De acordo com a invenção este problema é resolvido pelo usode uma válvula de entrada biestável tendo uma característica de abertura efechamento livre de retardo sem qualquer posição de abertura intermediáriado corpo de válvula, sendo o curso de fechamento do corpo de válvula aju-dado pelo fluxo do líquido.

Como de acordo com a invenção o curso de fechamento do cor-po de válvula não trabalha contra o fluxo do líquido entrando mas será aju-dado por aquele fluxo, a válvula de entrada tem somente duas posições es-táveis, isto é, uma posição toda aberta e uma posição toda fechada.

Uma primeira possibilidade para a construção de tal válvula deentrada biestável é descrita nas reivindicações 2 e 3. Como a junta de ala-vanca de cotovelo conectando a bóia com o corpo de válvula permutará ins-tantaneamente de sua primeira posição para sua segunda posição, tambémo corpo de válvula se moverá instantaneamente de sua posição aberta paraa sua posição fechada.

Uma segunda possibilidade para a estrutura da válvula de en-trada é mencionada nas reivindicações 4 a 6. Como nesta modalidade é u-sado um ímã permanente para mover a armadura, nenhum suprimento deenergia é requerido para energizar a válvula que pode ser instalada dentrodo tanque de água. Uma vantagem adicional deste sistema é que ele nãoconsome qualquer energia.

A reivindicação 7 refere-se a uma terceira modalidade mostradana figura 8. Também neste caso, o movimento de fechamento da bóia e docorpo de válvula é ajudado pelo fluxo da água que chega. Em todos os ca-sos, este princípio básico tem a vantagem de que toda a válvula de entradapode ter um tamanho miniatura que é dez vezes menor do que uma válvulatradicional de esfera mostrada nas figuras 11 e 12. Correspondentemente, aválvula pode ser instalada em um recipiente ou tanque o qual necessita umlugar horizontal extremamente pequeno e o qual pode ter uma longa exten-são vertical, de tal forma que ela possa ter a forma de um tubo.

Um objetivo adicional da invenção é o de prover um sistema dedescarga como colocado no preâmbulo da reivindicação 1, o qual possa serde uma estrutura simples e confiável que requeira somente poucos elemen-tos. De fato, sistemas tradicionais de descarga tem um mecanismo sofistica-do e complexo necessitando até 50 peças unitárias. Um tal mecanismo édifícil de ser montado e suscetível à falha; este problema é agravado se amanutenção e trabalhos de reparo devem ser feitos sobre o sistema tendoseu recipiente incorporado em uma parede.

São conhecidos também sistemas de descarga controlados ele-tronicamente os quais também necessitam componentes sofisticados como,por exemplo, sensores óticos ou detectores ultra-sônicos. Isto significa quetais sistemas são muito onerosos. Como uma desvantagem adicional, elesmuitas vezes não provêem a possibilidade de uma atuação mecânica, o queé um problema particular no caso de interrupção ou queda de suprimento depotência elétrica ou do sistema de controle eletrônico.

De acordo com as características da reivindicação 8, o problemamencionado é resolvido pelo fato de que o corpo de válvula da válvula desaída tem, pelo menos em sua parte inferior, uma forma esférica ou cônicaadaptada para fechar hermeticamente uma sede circular na porta de entradado tubo de saída, sendo a dita válvula conectada aos meios de alívio paraabrir a porta de entrada.

Preferencialmente, os meios de alívio compreendem um ele-mento de tração, por exemplo, uma corda flexível, conectada a um meca-nismo atuador provido acima da extremidade superior do recipiente. Nestasolução, o corpo de válvula pode ser puxado em sua posição de aberturatanto manualmente quanto pelo elemento de tração ou por um comando elé-trico tal que ele abre a porta de entrada no fundo do recipiente.

De acordo com uma modalidade adicional da invenção, o corpode válvula é conectado, através do elemento de tração, com uma bóia posi-cionada acima do corpo de válvula. A dita bóia pode ser usada para descar-ga mecânica repetitiva automática ou para ajudar um elevador eletromagné-tico posicionado sob o mecanismo atuador. A dita bóia elevará o corpo deválvula por meio de sua flutuação se o nível de líquido esta crescendo de talforma que a porta de entrada do tubo de saída será aberto para uma des-carga automática que é particularmente vantajosa em privadas públicas. Aofinal da fase de descarga o nível de líquido reduzido abaixará a bóia e o cor-po de válvula retorna a sua posição fechada.

Como já mencionado, o elemento de tração pode ser conectadocom o elevador eletromagnético posicionado abaixo do mecanismo de sis-tema atuador. O dito elevador pode compreender uma bobina de solenóidecom uma armadura deslizando verticalmente dentro da dita bobina e conec-tada ao dito elemento de tração.

No sentido de atuar o elevador eletromagnético, a bobina desolenóide é conectada através de uma linha a um circuito de controle que éconectado com pelo menos um elemento de alívio que pode compreenderum bloco sensor atuado manualmente ou pelo pé.

Nesta modalidade, o elevador eletromagnético pode elevar atra-vés do elemento de tração o corpo de válvula em sua posição aberta. Nocaso de uma queda do sistema de suprimento de potência elétrica, o corpode válvula pode ser elevado manualmente em sua posição aberta por meiodo elemento de tração.

De acordo com uma modalidade adicional da invenção, o corpode válvula é movível verticalmente em um corpo de guia que é preso no ditorecipiente e o qual é provido em sua extremidade inferior com aberturas dedescarga para o líquido. O dito corpo de guia pode ser preso dentro de umtubo em cúpula tendo sua extremidade aberta posicionada próximo ao fundodo recipiente, sendo a extremidade superior do dito corpo de guia presa auma cobertura do tubo em cúpula e sendo provida com furos de extravaza-mento. Tal modalidade tem a vantagem de que o líquido de descarga fluindoatravés do tubo de saída criará um efeito Venturi tal que o elemento de tra-ção e o elevador eletromagnético serão aliviados.

De acordo com uma modalidade adicional da invenção, no aci-ma mencionado guia de válvula é provida uma câmara de ar superior entre odito corpo de válvula na forma de um pistão de bóia cilíndrica e uma tampasuperior fechando o dito corpo de guia. Uma abertura provida na dita tampaé conectada através de um duto de ar a um meio de alívio na forma de umaválvula de exaustão. As aberturas de descarga no corpo de guia levam paradentro da câmara de pressão inferior na forma de anel, a pressão exercendouma força para cima ao dito pistão bóia.

Vantagens e características adicionais da invenção resultarãodas reivindicações e da descrição seguinte das modalidades preferidas ilus-tradas nos desenhos nos quais:

A Figura 1 é uma vista esquemática de um recipiente providocom uma válvula de entrada de acordo com a invenção,

A Figura 2 mostra a válvula de entrada em sua posição fechada.

A Figura 3 mostra a válvula de entrada em sua posição aberta,

A Figura 4 é uma vista esquemática similar à Figura 1 de umrecipiente provido com uma válvula de entrada modificada,

A Figura 5 mostra a segunda modalidade da válvula de entradada Figura 4 em sua posição aberta,

A Figura 6 mostra a dita válvula de entrada em sua posição fe-chada,

A Figura 7 ilustra uma modalidade modificada da válvula dasfiguras 5 e 6 usadas como uma válvula de saída,

A Figura 8 é uma seção transversal de modalidade adicional daválvula de entrada,

A Figura 9 é um diagrama já discutido mostrando a precisão demedida de medidores volumétricos conhecidos,

A Figura 10 é o diagrama acima mencionado referindo-se à ca-racterística de fluxo da válvula de esfera de tanque de teto,

A Figura 11 ilustra uma válvula de entrada tradicional em suaposição fechada,

A Figura 12 ilustra a válvula de entrada da Figura 11 em suaposição aberta,A Figura 13 ilustra esquematicamente uma modalidade de umsistema de descarga de água de acordo com a invenção,

A Figura 14 ilustra uma válvula de saída modificada do sistemada Figura 13 em sua posição fechada,

A Figura 15 ilustra a válvula de saída da Figura 11 em sua posi-ção aberta,

A Figura 16 ilustra uma modalidade adicional de uma válvula desaída de acordo com a invenção,

A Figura 17 ilustra um meio de alívio na forma de uma válvulade exaustão a ser acoplada com a válvula da Figura 16, estando a válvulade exaustão em sua posição fechada,

A Figura 18 ilustra a válvula de exaustão da Figura 17 em suaposição aberta,

A Figura 19 ilustra uma forma modificada de uma válvula de e-xaustão em sua posição fechada, e

A Figura 20 ilustra a válvula de exaustão da Figura 19 em suaposição aberta.

A Figura 1 ilustra esquematicamente um recipiente de líquido24, por exemplo, de uma privada de água ou um tanque de água potável. Émostrada nas figuras 2 e 3, a válvula de entrada 10 usada para encher orecipiente 24 através de um tubo de entrada 16 na parte superior do recipi-ente 24. O recipiente 24 é provido em sua parte de fundo 25 com um tubo desaída 20 a ser aberto e fechado por uma válvula de saída 30.

A válvula de entrada 10 tem um alojamento de válvula 18 comum orifício de saída 16' a ser aberto e fechado pelo corpo de válvula 14constituído por uma haste vertical e uma cabeça na forma de cogumelo. Onível de água desejado A no recipiente 24 é controlado por uma bóia 12 queé presa através de uma alavanca 28 sobre uma placa de carne 32 tendo doiscarnes atuantes 34 entre os quais uma alavanca 36 de uma junta de alavan-ca de cotovelo 26 é posicionada.

Na figura 3, a válvula 10 está em sua posição aberta devido aorecipiente 24 vazio. Tão logo o líquido no recipiente 24 tenha atingido o nívelA desejado, a bóia 12 estará na posição da figura 2 e simultaneamente ajunta de alavanca de cotovelo 26 permutou desde a posição da figura 3 paraaquela da figura 2. Isto tem o efeito de que o corpo de válvula 14 é ajudadopelo fluido fluindo através do tubo de entrada 16 para dentro do alojamentode válvula 18.

Graças a forma mencionada da válvula de entrada biestável 10,isto será tanto na posição FECHADA quanto na posição ABERTA e nãopermitirá fluxo de água enganoso, portanto eliminando perdas aparentes deágua.

As mesmas vantagens são providas pela válvula de entrada bi-estável 10 mostrada nas figuras 4 a 6. Também neste caso a bóia 12 é pro-vida para controlar o nível de líquido A no recipiente 24.

Como ilustrado nas figuras 5 e 6, o corpo de válvula da dita vál-vula de entrada 10 é um diafragma flexível 38 que é colocado no alojamentode válvula 18 de tal forma que este seja subdividido em uma câmara inferior40 e uma câmara superior 42. O tubo de entrada 16 leva para dentro da câ-mara superior 42 justamente em frente de uma primeira passagem 44 provi-da no diafragma 38. Uma segunda passagem 44' no diafragma 38 é posicio-nada em frente da abertura de um orifício de saída 16' levando o líquido paradentro recipiente 24.

Na posição horizontal do diafragma 38 da figura 5, ambos ostubos 16 e 16' são interconectados de tal forma que o líquido possa fluir paradentro do recipiente 24.

O diafragma 38 é operado por uma armadura 46 deslizável mon-tada em um tubo de guia 48 o qual está conectado ao fundo da câmara infe-rior 40 do alojamento de válvula 18. O tubo de guia 48 pode ter uma seçãotransversal circular ou prismática, dependendo da forma da armadura 46.

O movimento vertical da armadura 46 ortogonal ao plano do dia-fragma 38 é comandado por um íma permanente 50 na forma de anel presona superfície superior da bóia 12. Tão logo a bóia 12 tenha sido elevada aonível superior A do líquido no recipiente 24, a armadura 46 pressiona contrao diafragma 38 fechando a passagem 44' para o orifício de saída 16', en-quanto a passagem 44 do tubo de entrada 16 permanecerá aberta. Nestaposição ilustrada na figura 6 o diafragma 38 foi deformado de tal forma queele fecha a porta de entrada do tubo de saída 16'. A água fluindo através dotubo de entrada 16 para dentro da câmara inferior 40 pressionará contra asuperfície inferior do diafragma 38 ajudando desta maneira o efeito de fe-chamento.

Quando a válvula de saída 30 é novamente aberta, por exemplo,para uma operação de descarga, o nível A cairá novamente de tal forma queo íma permanente 50 preso na bóia 12 abrirá a válvula como mostrado nafigura 5.

Na modalidade da figura 7, a válvula 10 ilustrada nas figuras 5 e6 é usada como uma válvula de saída 30 para o recipiente 24. Na posiçãovertical do diafragma 38 mostrado na figura 7 o tubo de entrada 16 está emconexão com o tubo de saída 16'. No sentido de transferir instantaneamenteo diafragma 38 para sua posição de fechamento, a armadura 46 é coman-dada por um outro elemento atuador diferente de uma bóia, por exemplo, deum tipo mecânico, elétrico, magnético ou eletromagnético.

A figura 8 ilustra uma modalidade adicional da válvula de entra-da 10 de acordo com a invenção compreendendo um alojamento de válvula18 ao qual é conectado o tubo de entrada 16. Também neste caso o aloja-mento de válvula é subdividido em uma câmara inferior 40 e uma câmarasuperior 42. O diafragma 38 é estirado no alojamento 18 e é provido comuma passagem de balanço 44 conectando a câmara inferior 40 e a câmarasuperior 42.

O corpo de válvula 14 é uma haste vertical deslizavelmentemontada em um tubo de saída 16' se estendendo através da câmara inferior40. A extremidade superior 52 da haste 14 é acoplada ao diafragma 38 en-quanto sua extremidade inferior 54 é acoplada livremente a uma extremida-de de forquilha 56 de uma alavanca 28. A dita alavanca 28 carrega sobre asua outra extremidade a bóia 12 e é montada em um pivô 58, próximo à ex-tremidade de forquilha 56 da alavanca 28.

Com a bóia 12 para baixo na posição vazia do recipiente, ne-nhuma pressão é exercida sobre o diafragma 38. A água entra através dotubo de entrada 16 para dentro da câmara inferior 40 e eleva o corpo de vál-vula na forma de haste 14 através do diafragma 38, permitindo a água fluirpassando a haste 14 através da saída 16' (ver a seta na figura 8). Simulta-neamente a água entra na câmara superior 42 através do orifício de balanço44. Quando o nível de água é suficientemente alto para influenciar a bóia 12,a força axial para cima da bóia 12 fecha a haste através da extremidade su-perior 52 sobre o diafragma 38 o qual por sua vez fecha sobre sua sede naextremidade superior do tubo de saída 16'. Devido à diferença na área notopo e no fundo do diafragma 38, este exerce uma força para baixo fechandoo diafragma 38 mais apertadamente sobre a sede.

Se a bóia 12 se move novamente para a posição vazia ela ces-sa de manter a vedação sobre a haste. Isto desbalanceia a situação, e apressão da água chegando abre o fluxo para a saída 16'.

As vantagens das modalidades de válvula descritas de acordocom a invenção podem ser resumidas como segue:

1. A válvula está tanto na posição aberta quanto na posição fe-chada e portanto na irá permitir fluxo de água enganoso. Esta é a principalvantagem sobre a válvula de esfera padrão mostrada nas figuras 11 e 12 jáque ela não causará perdas de água aparentes.

2. A válvula é muito menor em tamanho portanto o diâmetro ouseção transversal do recipiente pode ser muito menor, o tanque pode ser deum formato decorativo já que ele não é limitado pelas dimensões da válvula.

3. A válvula usa muito menos material plástico e contém menospeças móveis.

4. A válvula usa a pressão da água para ajudar seu fechamentoe portanto não dará o problema de vazamento que a válvula de esfera pa-drão dá, especialmente com pressão de água aumentada.

5. A válvula não requer lubrificação ao contrário da válvula deesfera padrão. O tipo de lubrificação usado é também uma grande preocu-pação com válvulas de esfera padrão, especialmente se o reservatório étambém usado para água de beber.

6. O tanque pode ser cheio até um nível mais alto já que a alturada válvula é muito menor.

7. Não é requerido nenhum suprimento elétrico para energizar aválvula a qual conseqüentemente não consome energia.

A figura 3 ilustra esquematicamente um sistema possível de a-cordo com a invenção o qual pode ser usado por exemplo como um sistemade descarga para um tanque de água 24 de uma privada de água. O ditotanque ou recipiente 24 é fechado por uma tampa removível 60. Como jámostrado nas figuras 1 e 4, o fundo 25 do recipiente 24 é provido com umaporta de entrada 62 levando dentro do tubo de saída 20 para a água. A ditaporta 62 na posição da figura 13 está fechada pelo corpo de válvula 14 daválvula de saída 30, tendo o dito corpo de válvula 14, pelo menos em suaparte inferior, uma forma esférica ou cônica adaptada para fechar hermeti-camente a sede circular 64 na porta de entrada 62. Na modalidade da figura-13, o corpo de válvula 14 é uma bóia de bola. Na posição da figura 13, ocorpo de válvula 14 está descansando sobre a sede circular 64 já que nestaposição seu peso é maior do que sua flutuação.

A parede lateral 66 do recipiente 24 é provida com um orifício deextravasamento 68 conectado a uma tubulação de extravasamento 70 queleva para dentro do tubo de saída 20. O orifício de extravasamento 68 estano nível B do nível mínimo de enchimento desejado no recipiente 24.

O corpo de válvula 14 é montado movível verticalmente em umcorpo de guia 72 o qual é preso sobre o fundo 25 do recipiente 24 e o qual éprovido em sua extremidade inferior 100 com aberturas 102 para o líquido. Ocorpo de válvula 14 é conectado ao meio de alívio 81 para abrir a porta deentrada 62 a qual será descrita no que segue.

Os ditos meios de alívio 81 compreendem um elemento de tra-ção 74, por exemplo, uma corda flexível, conectada a um mecanismo atua-dor 76 provido sobre a tampa 60 acima da extremidade superior do recipien-te 24.

No sentido de iniciar a descarga, o mecanismo atuador 76 é o-perado manualmente de forma que a corda de tração 74 levante o corpo deválvula 14 desde a sede circular 64. A água pode agora fluir através da portade entrada 62 para dentro do tubo de saída 20, e simultaneamente o corpode válvula de esfera 14 se elevará ainda mais devido à sua flutuação e seuvolume é tal que a flutuação é maior do que seu peso. Tão logo o nível delíquido começa a descer, o corpo de válvula de esfera 14 entrará com umaparte de seu volume na sede circular 64 de tal forma que sua flutuação serámenor do que seu peso desta forma a porta de entrada 62 é fechada.

A construção básica descrita pode ser melhorada por uma bóia80 na forma de uma esfera que é conectada através da corda de tração 74com o corpo de válvula 14. A flutuação da bóia 80 excede o seu peso.

Quando o nível da água no recipiente 24 esta em seu nível A ilustrado nafigura 13, o corpo de válvula 14 permanecerá sobre sua sede 64 fechando atubo de saída 20. Tão logo o nível de líquido aumenta, por exemplo, para o

A ou B, a bóia 80 está puxando para cima, devido à sua flutuação, o corpode válvula 14 através da corda de tração 74 de tal forma que a água podefluir através da porta de entrada 62 para dentro do tubo de saída 20 até queo corpo de válvula 14 comece a fechar a porta 62 devido ao seu peso exce-dendo à flutuação. Correspondentemente, o tubo de saída 20 é automatica-mente aberto sem operar o mecanismo atuador 76. Dependendo da entradade água predeterminada dentro do recipiente 24 - o que será explicado aseguir - as fases de descarga mencionadas se repetirão a intervalos regula-res o que é muito útil para privadas públicas.

De acordo com um aperfeiçoamento adicional da invenção, oelemento de tração 74 conecta o mecanismo atuador 76 com um elevadoreletromagnético 82, compreendendo uma bobina de solenóide 84 na qualuma armadura 86 é movível verticalmente e atua como um núcleo móvel. Aextremidade inferior do dito núcleo móvel 86 é conectado através da cordade tração 74 com o corpo de válvula 14 como ilustrado no exemplo da figura13. Esta parte do elemento de tração 74 pode compreender também a jámencionada bóia 80.

A armadura deslizante 86 é um corpo cilíndrico cuja parte inferi-or 88 é feita de material magnético enquanto a sua parte superior 90 é deum material não magnético. O corpo cilíndrico é provido em sua extremidadesuperior e em sua extremidade inferior com um flange 92 atuando como limi-te de parada contra a bobina de solenóide 84.

A bobina de solenóide 84 é conectada através de uma linha 94 aum circuito de controle 96 o qual é conectado na modalidade ilustrada comdois elementos de alívio 98 e 98'. O elemento de alívio 98' é posicionadopróximo ao mecanismo atuador 76 de tal forma que ambos possam ser ati-vados alternativamente.

De acordo com a modalidade preferida, os elementos de alívio98 e 98' podem ser providos com blocos sensores atuados manualmente oucom o pé.

Se nesta modalidade aperfeiçoada um dos ditos elementos dealívio 98, 98' é atuado, a bobina de solenóide 84 será energizada por meiodo circuito de controle 96 de forma que a armadura 86 através de sua partemagnética 88 será levantada. Por este movimento de elevação o corpo deválvula 14 é também levantado através da corda de tração 74 abrindo a por-ta de entrada 62 para permitir fluxo de fluido dentro do tubo de saída 20 atéque o corpo de válvula 14 retornará a sua posição de descanso sobre a sede 64.

No caso de uma queda do sistema de suprimento elétrico públi-co, a bobina de solenóide 84 não pode ser energizada. Neste caso, a des-carga é possível por meio do mecanismo atuador mecânico 76.

É vantajoso prover também nesta modalidade a bóia 80 porqueela reduz, graças a sua flutuação, a pressão exercida pela coluna de águasobre o corpo de válvula 14 de tal forma que a força de tração do elevadormagnético 82 para abrir o tubo de saída 20 possa ser reduzido; isto é parti-cularmente vantajoso no caso de recipientes muito altos 24.

As possibilidades de controle acima mencionado para opera-ções de descarga podem ser adotadas alternativamente ou em combinação:

a) controle manual do mecanismo atuador 76 e levantamentodireto do corpo de válvula 14 através da corda de tração 74,

b) controle manual como em a), ajudado pela bóia 80,c) controle manual como em a) ou b) puxando também o núcleomóvel 86 no caso de falta de energia elétrica,

d) levantamento do corpo de válvula 14 (com ou sem a bóia 80)por meio do elevador eletromagnético 82.

As figuras 14 e 15 ilustram uma modalidade aperfeiçoada daválvula de saída 30. Também neste caso, o corpo de válvula 14 é vertical-mente movível em um corpo de guia 72 na forma de tubo cuja extremidadeinferior 100 é presa no fundo 25 do recipiente 24 e é provido com aberturasde descarga 102 para o líquido dentro da porta de entrada 62.

A parte principal do corpo de válvula 14 é um corpo cilíndricotendo uma extremidade inferior na forma de uma calota e descansando naposição fechada sobre a sede circular 64. Alternativamente, a extremidadeinferior do corpo de válvula 14 pode ser cônica ou cilíndrica.

O corpo de guia 72 é preso dentro do tubo em cúpula 104 tendosua extremidade aberta posicionada próximo ao fundo 25 do recipiente 24. Aextremidade superior do dito corpo de guia 72 é presa a uma cobertura 106do tubo em cúpula 104 e é provida com furos de extravasamento 110. A co-bertura 106 compreende uma passagem 108 para o elemento de tração 74.

Na figura 14 a válvula de saída 30 está em sua posição fechada,sendo o recipiente 24 enchido com líquido 78. Levantando o corpo de válvu-la 14 através da corda de tração 74 e, se provido, pelo elevador 82 mostradona figura 13, o corpo de válvula 14 deixa sua sede 64 de tal forma que o lí-quido possa fluir através da porta de entrada 62 para dentro do tubo de saí-da 20 (ver a seta C na figura 15). Também neste caso o corpo de válvula 14graças a sua flutuação, tem o efeito de uma bóia. O fluxo C do líquido exerceum efeito de sucção na câmara anular 112 entre o corpo de guia 72 e o tuboem cúpula 104 que é mostrado pelas setas D. Isto tem o efeito de uma pres-são baixa na câmara anular 112 e conseqüentemente de um vácuo parcial Eatuando via os furos de sucção e extravasamento 110 sobre a superfíciesuperior do corpo de válvula 14, desta forma ajudando o movimento de le-vantar do corpo de válvula 14. Desta maneira o elemento de tração 74 e oelevador eletromagnético 82 são aliviados.No sentido de comandar a entrada de água, são descritas asseguintes possibilidades, uma das quais é ilustrada na figura 13, mostrandoque o tubo de entrada 16 provido com a válvula de entrada 10 e uma válvulade controle de fluxo 114 leva para dentro da zona superior do recipiente 24.

Nesta modalidade, a válvula de entrada 10 pode ser uma válvula solenóideconhecida conectada através de uma linha 116 a um circuito de controle118, que por sua vez é conectado a dois sensores capacitivos 120a e 120b.Tais sensores 120a e 120b são providos em diferentes alturas na paredeexterna 66 do recipiente 24 e são usados para controlar o nível de enchi-mento AeB respectivamente. O modo de operação dos ditos sensores ca-pacitivos 120a e 120b é descrito em detalhe no Pedido de Patente AlemãDE-A 101 09 152 da requerente.

Quando o nível de líquido no recipiente 24 atingiu a altura dese-jada A ou B o sensor correspondente sensor 120a ou 120b fechará, atravésdo circuito de controle 118, a válvula de entrada 10. O corpo de válvula 14permanece em sua posição fechada mostrada na figura 13. Depois de iniciaruma operação de descarga através de um dos elementos de alívio 98 ou 98'ou através do mecanismo atuador manual 76 o líquido cairá a seu nível mí-nimo que corresponde grosseiramente ao raio do corpo de válvula 14 naforma de esfera. Os sensores 120a e 120b e o circuito de controle 118 abri-rão novamente a válvula de entrada 10 até que o nível predeterminado A ouB seja atingido de tal forma que a válvula de entrada 10 será novamente fe-chada por meio do correspondente sensor 120a ou 120b.

O circuito de controle 96 pode ser conectado através de umalinha de controle 122 ao dito circuito de controle 118 no sentido de prover umcontrole inteligente para dois níveis de enchimento diferentes AeB. Paraesta finalidade, o circuito de controle 96 é tal que o sensor 120a permite so-mente o nível de enchimento inferior A. Atuando o elemento de alívio 98', oelevador eletromagnético 82 puxará o corpo de válvula 14 em sua posiçãoaberta de tal forma que a quantidade de líquido menor que corresponde aonível A seja descarregada. Se alternativamente, o elemento de alívio 98 éatuado, o recipiente 24 será cheio até o maior nível B, quando o sensor su-perior 120b fecha a válvula 10. Somente agora a bobina de solenóide 84 éativada de tal forma que o núcleo móvel 86 puxa o corpo 14 para sua posi-ção aberta.

Na modalidade da válvula de saída 30 mostrada na figura 16, ocorpo de válvula 14 é um corpo cilíndrico movível verticalmente no corpo deguia 72 fechado por uma tampa superior 126. No corpo de guia 72 uma câ-mara de ar superior 124 é provida entre o corpo de válvula 72 e a tampa su-perior 126. Na dita tampa 126 é provida uma abertura 128 que pode ser co-nectada através de duto de ar flexível 130 a um meio de alivio 81 na formade uma válvula de exaustão a qual pode ser das modalidades das figuras17, 18 ou 19, 20 respectivamente. A parte inferior do corpo de guia 72 é pro-vida com aberturas de descarga inclinadas 102 levando para dentro de umacâmara de pressão inferior no formato de anel 132.

Enquanto água esta enchendo através do tubo de entrada 16dentro do recipiente 24, ar é aprisionado acima do pistão bóia (corpo de vál-vula 14) na câmara de ar 124 e no duto flexível de ar 130 levando à mencio-nada válvula de exaustão das figuras 17, 18, ou 19, 20. Quando o recipiente24 está cheio, o nível de água B é atingido no recipiente 24 enquanto o nívelde água A é atingido na câmara de pressão 132 do corpo de guia 72 sob ocorpo de válvula 14. A câmara de ar 124 esta sob pressão devido à altura Hda coluna de água B-A.

As figuras 17 e 18 ilustram a extremidade oposta do duto flexívelde ar 130 acoplado a um braço de conexão 136 do meio de alívio 81. O ditomeio de alívio 81 é um alojamento 134 provido com o dito braço de conexão136 e com uma saída de ar 138 fechada por um obturador 140 a ser contro-lado por um mecanismo atuador 76. No exemplo das figuras 17 e 18, o ditomecanismo atuador 76 compreende uma bobina de solenóide 84 tendo umaarmadura deslizante 86 que é acoplada com o dito obturador 140. Uma mola142 é provida para ajudar o movimento de fechamento da armadura 86.

Retornando à figura 16 em conexão com as figuras 17 e 18, oalojamento 134 do meio de alívio 81 está sob a mesma alta pressão como acâmara de ar 124. Assim que a bobina de solenóide 84 é energizada, o obtu-rador 140 acoplado através dos braços 146 da junta de alavanca de cotovelo144 com a armadura deslizante 86 abrirá a saída de ar 138 e o ar comprimi-do é exaurido para a atmosfera. O nível de água no recipiente 24 subirá paraencher a câmara de ar 124 e carregará o corpo de válvula de pistão 14 até aparte superior do corpo de guia 74. Isto permitirá a água no recipiente 24 fluiratravés da porta de entrada 62 para dentro do tubo de saída 20.

As figuras 19 e 20 ilustram uma modalidade modificada do meiode alívio 81. Aqui a armadura 86 é uma parte integrante do obturador 140 eé acoplada através de uma barra 148 a uma tampa diafragma 150 fechandoo alojamento 134. Em sua parte central a tampa diafragma 150 é providacom um elemento de botão de pressão 152 conectado à barra 148.

A pressão do ar vindo da câmara de ar 124 através do duto dear 130 para dentro do alojamento 134 exercerá uma força que é proporcionalà área da tampa diafragma 150. Esta força, juntamente com a força da mola142, ajudará a menor força sobre o obturador de fechar 140 o que previniráo ar de vazar através da saída de ar 138. A flexibilidade da tampa diafragma150 tem também a vantagem adicionada que o obturador 140 pode ser ope-rado manualmente através da barra 148 na ausência de um suprimento elé-trico, operando o elemento de botão de pressão 152.

Claims (24)

1. Sistema para abrir e/ou fechar uma válvula de entrada (10)e/ou uma válvula de saída (30) de um recipiente de líquido (24), particular-mente para privadas de água, tanques de água ou similares, compreenden-do um tubo de entrada (16) com uma válvula de entrada (10) na parte supe-rior do recipiente (24) e um tubo de saída (20) com uma válvula de saída(30) na parte de fundo (25) do recipiente (24), sendo ambas as válvulas (10,30) providas com um corpo de válvula, caracterizado pelo fato de que o usode uma válvula de entrada biestável (10) tendo uma característica de abertu-ra e fechamento livre de retardo sem uma posição de abertura intermediáriado corpo de válvula (14; 38; 46), sendo o curso de fechamento do corpo deválvula ajudado pelo fluxo do líquido.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que o corpo deválvula (14) abrindo e fechando um orifício de saída (16') da válvula de en-trada (10) e/ou da uma válvula de saída (30) é conectado com uma bóia (12)através de uma junta de alavanca de cotovelo (26) tendo duas posições deextremidade estáveis.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, em que a bóia (12)é presa através de uma alavanca (28) sobre uma placa de carne (32) tendodois carnes atuantes (34) entre os quais uma alavanca (36) da dita junta dealavanca de cotovelo (26) é posicionada.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que o corpo deválvula da válvula de entrada (10) e/ou da válvula de saída é um diafragma(38) abrindo e fechando um orifício de saída (161) sendo o dito diafragma(38) colocado em um alojamento de válvula (18) e sensor provido com duaspassagens (44, 44') as quais estão posicionadas em frente da porta de umtubo de entrada (16) e de um tubo de saída (16') respectivamente, as quaissão conectadas com o dito alojamento de válvula (18).

5. Sistema de acordo com a reivindicação 4, em que o dito dia-fragma (38) é operado por uma armadura (46) montada deslizavelmente emfrente da passagem de saída (44') do diafragma (38) de tal forma que ela possaentrar em contato adjacente com o dito diafragma (38), sendo o movimento dedeslizamento da dita armadura (46) ortogonal ao plano do diafragma (38).

6. Sistema de acordo com a reivindicação 5, em que a dita ar-madura (46) é movida por um íma permanente (50) preso sobre a superfíciesuperior de uma bóia (12).

7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que o alojamen-to de válvula (18) é subdividido em uma câmara inferior (40) e uma câmarasuperior (42) por meio de um diafragma (38) colocado no dito alojamento deválvula (18) e provido com uma passagem de balanço (44), sendo o corpode válvula (14) uma haste deslizavelmente montada em um tubo de saída(16') se estendendo através da câmara inferior (40), em que a extremidadesuperior (52) da dita haste é acoplada ao dito diafragma (38) enquanto suaextremidade inferior (54) é livremente acoplada a uma extremidade de for-quilha (56) de uma alavanca (28), portando em sua outra extremidade umabóia (12), sendo a dita alavanca (28) montada em um pivô (58) próximo asua extremidade de forquilha (56).

8. Sistema para abrir e/ou fechar uma válvula de entrada (10)e/ou uma válvula de saída (30) de um recipiente de líquido (24), particular-mente para privadas de água, tanques de água ou similares, compreenden-do um tubo de entrada (16) com uma válvula de entrada (10) na parte supe-rior do recipiente (24) e um tubo de saída (20) com uma válvula de saída(30) na parte de fundo (25) do recipiente (24), sendo ambas as válvulas (10,-30) providas com um corpo de válvula, particularmente como definido emqualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato deque o corpo de válvula (14) da válvula de saída (30) tem, pelo menos emsua parte inferior, uma forma esférica ou cônica adaptada para fechar her-meticamente uma sede circular (64) na porta de entrada (62) do dito tubo desaída (20), sendo o dito corpo de válvula (14) conectado a meios de alívio(81) para abrir a porta de entrada (62).

9. Sistema de acordo com a reivindicação 8, em que o dito corpode válvula (14) é montado verticalmente em um corpo de guia (72) é presono dito recipiente (24) e o qual é provido em sua extremidade inferior (100)com aberturas de descarga (102) para o líquido.

10. Sistema de acordo com a reivindicação 9, em que o dito cor-po de guia (72) é preso dentro de um tubo em cúpula (104) tendo sua extre-midade aberta posicionada próximo ao fundo (25) do recipiente (24), sendo aextremidade superior do dito corpo de guia (72) presa a uma cobertura (106)do tubo em cúpula (104) e sendo provido com furos de extravazamento/sucção (110).

11. Sistema de acordo com a reivindicação 8, 9 ou 10, em queos ditos meios de alívio (81) compreendem um elemento de tração (74), porexemplo, uma corda flexível, conectada a um mecanismo atuador (76) provi-do acima da extremidade superior do recipiente (24).

12. Sistema de acordo com a reivindicação 11, em que o corpode válvula (14) é conectado, através do dito elemento de tração (74), comuma bóia (80) posicionada acima do dito corpo de válvula (14).

13. Sistema de acordo com a reivindicação 11 ou 12, em que oelemento de tração (74) é conectado com um elevador eletromagnético (82)posicionado sob o dito mecanismo atuador (76).

14. Sistema de acordo com a reivindicação 13, em que o ditoelevador (82) compreende uma bobina de solenóide (84) provida com umaarmadura (86) deslizando verticalmente dentro da dita bobina (84) e conec-tada ao dito elemento de tração (74).

15. Sistema de acordo com a reivindicação14, em que a ditaarmadura deslizante (86) é um corpo cilíndrico cuja parte inferior (88) é feitade material magnético enquanto sua parte superior (90) é de um materialnão-magnético, sendo o dito corpo cilíndrico provido em sua extremidadesuperior e sua extremidade inferior com um flange (92) atuando como limitede parada contra a bobina de solenóide (84).

16. Sistema de acordo com a reivindicação 13, 14 ou 15, emque a bobina de solenóide (84) é conectada através de uma linha (94) a umcircuito de controle (96) o qual é conectado com pelo menos um elemento dealívio (98, 98').

17. Sistema de acordo com a reivindicação 16, em que o ditoelemento de alívio (98, 98') tem um bloco sensor atuado manualmente oucom o pe.

18. Sistema de acordo com a reivindicação 16 ou 17, em que odito circuito de controle (96) é provido com um controlador de tempo paracontrolar o tempo de abertura do elevador eletromagnético (82) dependendodo elemento de alívio (98, 98') ativado.

19. Sistema de acordo com a reivindicação 9, em que no ditocorpo de guia (72) é provida uma câmara de ar superior (124) entre o ditocorpo de válvula (14) na forma de um pistão de bóia cilíndrica e uma tampasuperior (126) fechando o dito corpo de guia (72), uma abertura (128) provi-da na dita tampa (126) sendo conectada através de um duto de ar (130) aum meio de alívio (81) na forma de uma válvula de exaustão, levando asaberturas de descarga (102) dentro de uma câmara de pressão inferior noformato de anel (132) no corpo de guia (72), a pressão exercendo uma forcapara cima sobre o dito pistão de bóia (14).

20. Sistema de acordo com a reivindicação 19, em que o ditomeio de alívio (81) é um alojamento (134) provido com um braço de conexão(136) para o dito duto de ar (130) e com uma saída de ar (138) fechada porum obturador (140) a ser controlado por um mecanismo atuador (76).

21. Sistema de acordo com a reivindicação 20, em que o ditomecanismo atuador (76) compreende uma bobina de solenóide (84) tendouma armadura deslizante (86) a qual é acoplada com o dito obturador (140),sendo provida uma mola (142) para ajudar o movimento de fechamento dadita armadura (86).

22. Sistema de acordo com a reivindicação 21, em que a ditaarmadura deslizante (86) é acoplada com o obturador (140) através de umajunta de alavanca de cotovelo (144).

23. Sistema de acordo com a reivindicação 21, em que a dita arma-dura deslizante (86) é uma parte integrante do obturador (140) e é acoplada atra-vés de uma barra (148) e uma tampa de diafragma (150) da dita caixa (134).

24. Sistema de acordo com a reivindicação 23, em que a ditatampa de diafragma (150) é provida em sua parte central com um elementode botão de pressão (152) conectado à dita barra (148).