BRPI1010338A2 - medidor de fluÍdo - Google Patents

Abstract

MEDIDOR DE FLUÍDO. A presente invenção refere-se a um medidor de fluído (27) compreendendo um alojamento (28) que define pelo menos um cárter (29) e dois cilindros alinhados axialmente (25, 26), um eixo de manivela (11) disposto na cárter (29), dois pistões (3, 4) respectivamente montados nos cilindros (25, 26) para movimento recíproco, uma 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 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 a primeira e a segunda hastes de conexão (12, 13) possuem fendas de forquilha (16, 17) para receber um pino de manivela (19). O medidor de fluído (27) é caracterizado pelo fato de que as hastes de conexão (12,13) são conectados ao eixo de manivela (11) por um mesmo pino de manivela (19) deslocado axialmente em relação ao eixo de manivela, um eixo das pontas de extremidade da fenda de forquilha (16) de uma haste de conexão (12) forma um ângulo alfa com o eixo de alinhamento dos dois cilindros alinhados axialmente (25, 26) e um eixo das pontas de extremidade da fenda de forquilha (17) da outra haste de conexão (13) forma um ângulo beta com o dito eixo de alinhamento, de modo que os pistões (3, 4) correspondentes tenham reciprocidade fora de fase. A invenção refere-se ainda a um conjunto de múltiplos medidores de fluído (61), compreendendo pelo menos dois medidores de fluído (27) conforme definido acima e a uma unidade dispensadora de combustível que compreende um medidor de fluído (27) ou um medidor de fluído múltiplo (61), conforme definido acima.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MEDIDOR DE FLUIDO".

Campo Técnico

A presente invenção refere-se, de maneira geral, a um medidor de volume de fluido em fluxo. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a um medidor de fluido conforme definido na parte introdutória da reivindicação 1, um conjunto de múltiplos medidores de fluido conforme defi- nido na reivindicação 11 e uma unidade para dispensar combustível confor- me definida na reivindicação 14. Antecedentes da Invenção

Os medidores de fluido são comumente utilizados para a maioria dos tipos de fluidos em diversas áreas de aplicação. Os medidores de fluidos são utilizados, por exemplo, nas bombas para dispensa de combustível na venda varejista de combustíveis motores, proporcionando um meio para me- dição da quantidade dispensada pela bomba. O volume medido é comunica- do a um registro que mostra o volume dispensado e o preço.

Um medidor de fluido comumente usado em dispensadores de combustível é apresentado em Ainsworth, US 2.756.726. Nesta apresenta- ção, um medidor com um motor hidráulico de pistões múltiplos é utilizado. O fluido entra nos cilindros e causa reciprocidade dos pistões. Os pistões estão conectados a um eixo que gira em conseqüência da reciprocidade. Uma vál- vula rotativa, acoplada ao eixo, permite que o líquido entre nos cilindros e flua para as conexões de saída em relações de tempo apropriadas. O medi- dor de fluido utiliza o que se pode chamar de cilindros "hipotéticos" que coo- peram mecanicamente e hidraulicamente com os cilindros e pistões estrutu- ralmente existentes.

Isto é feito através da disposição das portas e da válvula rotativa de modo a admitir seqüencialmente a entrada de fluido tanto para o cárter como para as bordas dos cilindros, ao mesmo tempo em que fluido é retira- do dos cilindros. O volume de fluido admitido ou retirado do cárter é a soma algébrica do volume admitido ou retirado dos cilindros. Dois pistões, atuados através do mecanismo de válvulas, que deve ficar 120 graus fora de fase, executam assim o equivalente de trabalho de três pistões. Isto reduz o nú- mero real de pistões necessários para uma dada capacidade, reduz a fricção e a pulsação internas e proporcionam uma operação mais estável. Os dois pistões são conectados, através de hastes de conexão, a um eixo de mani- vela com um pino de manivela deslocado radialmente. O pino de manivela encaixa-se em uma forquilha em cada haste de conexão de modo que o mo- vimento de reciprocidade dos dois pistões seja transformado em um movi- mento rotativo do cárter de acordo com o princípio de Scotch Yoke. Para efetuar as diferenças de fase entre os pistões, os dois cilindros físicos são orientados a um ângulo de 120 graus entre os seus respectivos eixos cen- trais.

O medidor de fluido Ainsworth possui várias desvantagens, co- mo, por exemplo, a necessidade de barris guia de pistão, o fato de a dispo- sição dos cilindros e barris guias ser difícil de moldar ou fundir e tornear, e o registro é ativado por um eixo que se estende através do alojamento do me- didor, trazendo risco de vazamento.

Um medidor de fluido semelhante é apresentado por Spalding, US 5.686.663 e WO 98/49530. Este medidor de fluido pretende eliminar as desvantagens do medidor de fluido Ainsworth. Para conseguir a mesma re- ciprocidade entre pistões, o eixo de manivela é modificado para ter um braço de manivela a mais. A construção em linha é vantajosa quando diversos medidores precisam ser montados em um dispensador, o que costuma ser o caso na maioria dos dispensadores de combustível modernos.

O medidor de fluido Spalding, entretanto, também possui algu- mas desvantagens. Para atingir a diferença de fase correta entre a operação dos cilindros, o eixo de manivela exige uma estrutura complicada com dois braços de manivela e dois pinos de manivela. Esta construção complexa é difícil de fabricar e, portanto, custosa. O ângulo entre os braços de manivela é crucial, o que complica ainda mais o processo de fabricação. Visto que o eixo de manivela possui diversas partes, como conseqüência da necessida- de de haver dois braços de manivela, o eixo de manivela será também me- nos robusto e com risco maior de sofrer danos e a manutenção resultante disto.

Sumário da Invenção

É objeto da presente invenção aprimorar o estado da arte atual, resolver os problemas descritos acima e fornecer um medidor de fluido apri- morado, de fabricação mais fácil, mais robusto, mais confiável e mais preci- so do que os medidores de fluido anteriores. Isto é resolvido através do uso de um eixo de manivela com somente um braço de manivela e pino de ma- nivela, e através da modificação das forquilhas de modo a alcançar o movi- mento correto dos pistões em cilindros orientados em linha. De acordo com um aspecto, a presente invenção fornece um

medidor de fluido compreendendo um alojamento que define pelo menos um cárter e dois cilindros alinhados axialmente, um eixo de manivela disposto no cárter, dois pistões montados respectivamente nos cilindros para movimento recíproco, 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 de um pistão e uma segunda haste de conexão conectada ao outro pistão e ao eixo de manivela para girar o eixo de manivela em resposta ao movimen- to do outro pistão, em que a primeira e a segunda hastes de conexão pos- suem fendas de forquilha para receber um pino de manivela. O medidor de fluido é caracterizado pelo fato de que as hastes de conexão são conectadas ao eixo de manivela por um pino de manivela em comum deslocado radial- mente em relação ao eixo de manivela; um eixo através dos pontos de borda da fenda de forquilha de uma haste de conexão forma um ângulo alfa com o eixo de alinhamento dos dois cilindros alinhados axialmente; e um eixo atra- vés dos pontos de borda da fenda de forquilha da outra haste de conexão forma um ângulo beta diferente com o dito eixo de alinhamento, de modo que os pistões correspondentes tenham reciprocidade fora de fase.

O uso de fendas de forquilha que se estendem ao longo de uma linha reta entre os pontos de borda da fenda de forquilha é a maneira mais fácil de gerar movimento de pistão com uma velocidade de movimento que segue uma forma senoidal harmônica. Deve-se notar, entretanto, que outras formas podem ser usadas para a fenda de forquilha, como, por exemplo, uma forma em que a forquilha é curvada ao longo de uma curva adequada. O desenho da válvula de entrada/saída do alojamento do medidor de fluido pode, por exemplo, exigir um movimento especial de reciprocidade de pis- tão, invocado pelas fendas de forquilha, para coincidir com o seu desenho.

Os ajustes das fendas de forquilha são dispostos de modo a fa-

zer com que os pistões tenham reciprocidade fora de fase, mesmo com os cilindros estando alinhados ao longo do mesmo eixo central. Com o uso de fendas de forquilha transversais normais, como na patente Spalding descrita acima, são necessários dois braços de manivela para alcançar movimentos de pistão que fiquem fora de fase com esta geometria. Utilizando as fendas de forquilha de acordo com a invenção, é necessário somente um braço de manivela. Vários benefícios são obtidos pelo uso de um só braço de manive- la para o movimento dos pistões.

O número de componentes é reduzido, o que leva à redução dos custos materiais. O procedimento de fabricação é simplificado, o que faz com que os custos de produção sejam mais baixos. Um único braço de ma- nivela, em vez de dois, faz com que o conjunto de eixo de manivela seja uma unidade mais robusta e rígida. Além disso, o problema de proporcionar o ângulo correto entre dois braços de manivela é eliminado, visto que há somente um braço de manivela.

É preferível que cada uma das fendas de forquilha das ditas has- tes de conexão seja adaptada para estender-se ao longo de uma linha reta entre os ditos pontos de borda. Conforme mencionado acima, esta é a ma- neira mais fácil de gerar movimento de pistão com uma velocidade de movi- mento que segue uma forma senoidal harmônica, e por isso é preferível no momento.

Preferivelmente, os ângulos alfa e beta devem ser escolhidos de maneira que os pistões tenham reciprocidade com aproximadamente 60° fora de fase.

É vantajoso que as fendas tenham reciprocidade de aproxima-

damente 60° fora de fase para obter uma operação estável do medidor de fluido. Para construir o alojamento de maneira simples e razoavelmente si- métrica, uma colocação dos pistões a 60° fora de fase, juntamente com um desenho adequado da válvula de entrada/saída e uma geometria em que os cilindros fiquem na direção um do outro, isto é, a um ângulo de 180° um do outro, permitirão que o fluxo de fluido entre e saia dos dois cilindros e do ci- Iindro "hipotético" no cárter, isto é, entre os pistões em reciprocidade, um a um em um movimento uniforme com um deslocamento de fase de 120° entre a operação dos cilindros.

É ainda preferível que o ângulo alfa das fendas de forquilha do medidor de fluido seja inferior a 90°, e o ângulo beta seja superior a 90°. É particularmente preferível que o ângulo alfa seja de aproximadamente 60° e o beta seja de aproximadamente 120°. O ajuste do ângulo beta fará com que os pistões tenham reciprocidade a 60° fora de fase, com a operação dos ci- lindros ficando a 120° fora de fase, o que é preferível devido ao ângulo de 180° entre os dois cilindros existentes fisicamente. Outra vantagem do uso de medidas oblíquas para as fendas de

forquilha, preferivelmente com os ângulos descritos acima, é que a fabrica- ção do medidor de fluido é simplificada. Além de o eixo de manivela ser mais simples por ter somente um braço de manivela e um pino de manivela, o ajuste da medida dos ângulos que criam os movimentos de pistão fora de fase será feito no processo de fabricação das fendas de forquilha, ao invés de ser feito durante a montagem de dois braços de manivela sobre o eixo de manivela, como ocorre na arte anterior de Spalding. A formação precisa das fendas de forquilha é razoavelmente simples de alcançar. As forquilhas e fendas podem ser fabricadas através de moldagem, perfuração de uma folha de metal, corte etc. Todos estes métodos são simples e não diferem do mo- do como outras forquilhas são fabricadas. Isto significa que as mudanças de fabricação na produção das forquilhas que são invocadas pela presente in- venção serão muito pequenas.

Nesta invenção, é preferível que uma parte de uma haste de co- nexão encaixe-se na outra haste de conexão para apoiar e guiar a outra has- te de conexão durante o movimento. Isto pode ser alcançado, por exemplo, quando cada uma das hastes de conexão possui um par de abas-guia en- caixadas nas partes da borda do lado oposto da outra haste de conexão. As abas-guia podem ainda ter entalhes para receber as respectivas partes da borda do lado oposto.

Ao guiar as hastes de conexão da maneira descrita, obtém-se a vantagem de garantir que as hastes se movimentem paralelamente umas às outras sem que haja desvio em relação ao eixo central do cilindro. Além dis- so, não é necessário que haja forquilhas que se estendam pela largura total do cilindro para guiar as hastes de conexão uma na outra. Estas forquilhas com largura reduzida levam à redução ou eliminação da fricção com as pa- redes dos cilindros, o que é vantajoso não somente para simplificar a opera- ção das hastes de conexão e suas respectivas forquilhas, mas também para reduzir os danos às paredes dos cilindros. Se as paredes forem arranhadas ou danificadas de alguma maneira pelas forquilhas, as gaxetas de anel do pistão, a partir de um dado momento, não poderão selar os cilindros em re- lação ao cárter da maneira necessária.

De acordo com a presente invenção, é ainda preferível fornecer um medidor de fluido do tipo descrito acima em que as portas são definidas no alojamento em comunicação com os cilindros e o cárter, e compreenden- do ainda uma válvula de porta montada sobre o eixo de manivela para rota- ção com este, e que possui uma pluralidade de portas para registro seqüen- cial com as portas no alojamento para a distribuição de fluido para os cilin- dros e a partir dos mesmos e o cárter para controlar o movimento dos pis- tões. A válvula de porta descrita acima garantirá que haja um fluxo de volu- me preciso através dos cilindros do medidor de fluido. Preferivelmente, o medidor de fluido deve compreender pelo

menos uma roda acoplada ao eixo de manivela e deve possuir pelo menos um pólo magnético e pelo menos um sensor para detectar a influência de pelo menos um pólo magnético e gerar um sinal correspondente ao fluxo do fluido entrando e saindo dos cilindros correspondentes e do cárter. De acordo com outro aspecto, a presente invenção fornece um

conjunto de múltiplos medidores de fluido compreendendo pelo menos dois medidores de fluido do tipo descrito acima. Este conjunto proporciona um desenho compacto quando há a necessidade de múltiplos medidores de flui- do.

Preferivelmente1 pelo menos dois medidores de fluido são dis- postos de modo que seus eixos de alinhamento fiquem paralelos. Um con- junto com medidores de fluido paralelos fornece um conjunto de medidores bastante compacto. Isto é freqüentemente um critério importante nos dis- pensadores de fluido modernos, em que são necessários diversos medido- res de fluido e o desenho da unidade de dispensador de fluido exige que o equipamento interno seja pequeno. É preferível ainda que a entrada de fluido e a saída de fluido de

um medidor de fluido comunique-se com a entrada de fluido e a saída de fluido de outro medidor de fluido respectivamente, a fim de conectar parale- lamente os medidores de fluido individuais.

De acordo com outro aspecto, a presente invenção fornece uma unidade dispensadora de combustível para enchimento de tanque de veícu- los compreendendo um medidor de fluido ou um conjunto de múltiplos medi- dores de fluido do tipo descrito acima. O medidor de fluido ou o conjunto de medidores de fluido de acordo com a presente invenção são especialmente adequados para dispensadores de combustível devido à sua confiabilidade e capacidade para medição precisa.

Descrição breve das figuras

Os objetos acima, assim como outros objetos, características e vantagens da presente invenção, podem ser mais bem compreendidos atra- vés de referência à descrição ilustrativa detalhada e não limitadora das mo- dalidades preferíveis da presente invenção (que se encontra a seguir) quan- do esta descrição está acompanhada das figuras em anexo, em que:

A figura 1 é um diagrama expandido de hastes de conexão que possuem forquilhas com fendas e um eixo de manivela com dois braços de manivela de um medidor de fluido de acordo com a arte anterior. A figura 1b é uma vista em perspectiva de um conjunto montado

da arte anterior da figura 1a.

A figura 2a é um diagrama expandido de hastes de conexão, um eixo de manivela com um braço, uma válvula rotativa, uma roda magnética e um transdutor de acordo com uma modalidade preferível de um medidor de fluido de acordo com a presente invenção.

A figura 2b é uma vista em perspectiva de um conjunto montado da figura 2a.

A figura 2b é uma vista em perspectiva de um conjunto montado da figura 2a, mostrando uma modalidade das hastes de conexão em que estas estão acopladas uma à outra.

A figura 3 é uma vista em seção cruzada do medidor de fluido de acordo com invenção tomada ao longo do eixo dos cilindros alinhados, cor- respondente à linha Ill da figura 2b.

A figura 4 é uma vista em seção cruzada ao longo da linha IV da figura 3 do medidor de fluido de acordo com a invenção.

A figura 5a é uma vista superior da válvula rotativa do medidor

de fluido.

A figura 5b é uma vista em seção cruzada da válvula rotativa do medidor de fluido de acordo com a invenção.

A figura 6 uma vista de plano que mostra as portas de uma vál- vula rotativa superposta em uma base da válvula do medidor de fluido da figura 3.

A figura 7 é uma vista isométrica de um conjunto unitário que in- corpora dois medidores de fluido semelhantes ao medidor das figuras de 1 a 6.

Descrição detalhada das modalidades preferíveis da invenção As Figuras 1a e 1b mostram um par de hastes de conexão 1, 2

de acordo com a arte anterior (US 5,686,663, Spalding et al), cada uma co- nectada a um pistão 3, 4, conforme descrito na arte anterior. As hastes de conexão 1, 2 possuem as partes Scotch Yoke 5, 6 com as fendas de forqui- Iha oblongas 7, 6. Os eixos centrais das fendas de forquilha são perpendicu- lares aos eixos centrais das hastes de conexão 1, 2. Para movimentar as hastes de conexão 1, 2, e assim movimentar também os pistões 3, 4 com uma diferença de fase de 60°, conforme descrito na arte anterior de Spal- ding, as partes de forquilha 5, 6 precisam ser acionadas por braços de mani- vela distintos 9, 10 do eixo de manivela 11, conforme mostram as Figuras 1a e 1b.

As Figuras 2a e 2b mostram as hastes de conexão 12, 13 de uma modalidade preferível da presente invenção, em que as hastes de co- nexão 12, 13 possuem as partes de forquilha 14, 15 com as fendas de for- quilha 16, 17. A fim de executar um movimento recíproco dos pistões 3, 4 utilizando apenas um braço de manivela 18, os eixos centrais das fendas de forquilha oblongas 16, 17 estão, cada uma, a um ângulo de 30° em compa- ração à direção perpendicular aos eixos centrais das hastes de conexão 1, 2. O ângulo somado entre os eixos centrais das fendas de forquilha oblon- gas das duas hastes de conexão 12, 13 é, portanto, de 60°. Esta disposição das fendas de forquilha invoca o mesmo movimento das hastes de conexão 12, 13, e, consequentemente, também dos pistões 3, 4, assim como na arte anterior, porém com o uso de somente um braço de manivela 18 e um pino de manivela 19.

A figura 2c mostra uma modalidade preferível das hastes de co- nexão 12, 13 da presente invenção. Uma parte 20 de uma haste de conexão 12 encaixa-se na outra haste de conexão 13 para apoiar e guiar a outra has- te de conexão 13 durante o movimento. Cada haste de conexão 12, 13 pos- sui ainda um par de abas-guia 21, 22 encaixadas nas partes da borda do lado oposto 23, 24 da outra haste de conexão 12, 13. São formados entalhes nas abas-guia 21, 22 para receber, respectivamente, as partes da borda do lado oposto 23, 24. Com o acoplamento das hastes de conexão 12, 13, as hastes de conexão 12, 13 ficam limitadas a um movimento ao longo do eixo central dos cilindros alinhados 25, 26. Deve-se notar, entretanto, que o efeito da conexão das hastes de conexão 12, 13, limitando o movimento das has- tes de conexão 12, 13, pode ser alcançado de diversas maneiras. As hastes podem, por exemplo, ser guiadas por trilhos-guia montados nas paredes dos cilindros, limitando o movimento de reciprocidade ao longo dos eixos cen- trais dos cilindros. O mesmo efeito também pode ser alcançado através do uso das hastes de conexão 12, 13 com qualquer outro meio de acoplamento uma à outra ou aos cilindros 25, 26 a fim de limitar seu movimento, conforme descrito.

As hastes de conexão 12, 13 da figura 2c são formadas nesta modalidade a partir de folhas de metal com as partes de forquilha 23, 24, que são perfuradas para fornecer a primeira e segunda forquilhas com fenda 25, 26. Entretanto, as hastes de conexão 12, 13 podem ser feitas de qual- quer outro material apropriado.

Na figura 3, o número 27 designa um medidor de fluxo de acordo com a presente invenção. O medidor de fluxo 27 inclui um corpo do medidor 28 com uma parte de cárter 29 (indicada pelas linhas pontilhadas) e, no lado oposto, alinhados axialmente, a primeira e segunda partes de pistão, 25 e 26 respectivamente, que se estendem para fora a partir do cárter (das linhas pontilhadas). As extremidades de cabeçote das partes de cilindro 25 e 26 são cobertas pelas placas de cobertura de extremidades de cabeçote 30 e 31, respectivamente.

Uma roda magnética 32 é conectada ao eixo de manivela 11 no centro da roda magnética 32. Uma série de pólos magnéticos (não mostra- dos) é incorporada à roda magnética 32, espaçadas de maneira angular na circunferência externa da roda 32. Um transdutor de efeito Hall 33 com dois sensores, conhecido

na arte, é montado próximo à roda magnética 32. Devido à proximidade dois sensores com a roda magnética 32, os sensores podem detectar flutuações na influência magnética dos pólos magnéticos da roda 32 quando a roda 32 gira. Em resposta a esta detecção, o transdutor 33 gera um sinal pulsado proporcional à taxa de rotação da roda 32. Os dois sensores são, além dis- so, espaçados horizontalmente de modo que a direção da rotação da roda magnética 32 possa ser determinada identificando-se qual dos dois sensores detecta primeiro a influência magnética de um pólo específico.

Um conjunto de rolamento de esferas 34 é disposto em um pe- queno furo 35 no corpo de medidor 28. Um eixo de manivela 11 é disposto de maneira giratória no conjunto de rolamento 34. O eixo de manivela 11 tem uma orientação vertical que se encosta lateralmente no conjunto de ro- lamento 34. A parte superior do eixo de manivela 11 estende-se sobre o con- junto de rolamento 34, e tem o formato apropriado para receber uma válvula rotativa que será discutida em mais detalhes com referência às figuras 5 e 6 abaixo. Um braço de manivela 18 é conectado à parte inferior do eixo de manivela 11 e estende-se radialmente para fora a partir do eixo de manivela. Um pino de manivela 19 estende-se para baixo a partir da parte externa ra- dial do braço de manivela 18 através de um primeiro rolamento de esferas 36 e um segundo rolamento de esferas 37 localizado abaixo do primeiro ro- lamento de esfera 36. Com referência à figura 3, o medidor de fluxo 27 inclui o primeiro

e o segundo pistão 3, 4, dispostos nos cilindros 25 e 26 respectivamente. A primeira e a segunda haste de conexão 12, 13 conecta, com a função de atuação, os respectivos pistões 19, 20 aos respectivos rolamentos de esfe- ras 36, 37. As hastes de conexão 12, 13 são assim conectadas ao eixo de manivela através dos rolamentos de esferas 36, 37. As hastes de conexão 12, 13 são mostradas mais claramente nas figuras 2a e 2b. A primeira e se- gunda hastes de conexão 12, 13 são formadas, nesta modalidade específi- ca, de folhas de metal com partes de forquilha 16, 17 para encaixe deslizan- te nos rolamentos de esfera 36, 37 respectivamente. As forquilhas com fen- da oblongas 16, 17 possuem, nesta modalidade, eixos centrais retos com um ângulo de 60° entre os respectivos eixos centrais. A primeira e a segun- da forquilha com fenda 16, 17 possuem eixos centrais de 120° e 60°, respec- tivamente, em relação aos eixos centrais das partes de cilindro 25 e 26 ali- nhadas axialmente.

Com referência à figura 3, os pistões 3, 4 possuem recessos cir-

culares 38, 39 para receber gaxetas (não mostradas). As gaxetas são feitas de um material elástico para selar as câmaras de cabeçote de cilindro 40 e 41 em relação à câmara do cárter 42, definida pela parte de cárter 29 e pe- las porções das partes de cilindro 25 e 26 que ficam nos lados internos (de frente para o cárter) dos pistões 3 e 4. Os dois pistões 3, 4 dividem assim os volumes de cilindro, juntamente com o volume da parte de cárter, em três câmaras seladas umas das outras, assim como das câmaras de cabeçote 40, 41 e da câmara de cárter 42.

A figura 6 mostra a base de válvula 43 vista de cima do medidor de fluxo 27 da figura 3. A base de válvula 43 inclui uma primeira, segunda e terceira portas arqueadas 44, 45, 46, em que cada uma forma um arco no furo do eixo de manivela 47 de aproximadamente 80° e são espaçadas de maneira angular, com aproximadamente 40° entre si. Com referência às figu- ras 3 e 6, a primeira porta 44 está em comunicação fluida com a primeira câmara de extremidade de cabeçote 40 através 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 através de uma segunda passagem 49 formada no corpo de medidor de flui- do 28.

Com referência à Figura 5a, uma válvula rotativa 51 é posiciona- da sobre a base de válvula 43 para controlar a admissão e descarga de flui- do que entra e sai da primeira, segunda e terceira portas 44, 45, 46. A válvu- la rotativa 51, com referência às figuras 5a e 5b, inclui um orifício 52, forma- do no centro da mesma, através do qual o eixo de manivela 11 estende-se para acoplar de maneira giratória a válvula 51 ao eixo de manivela 11. Com referência às figuras 5 e 6, a válvula rotativa 51 inclui ainda uma porta de entrada arqueada 53 e uma porta de saída arqueada 54 alinhadas axialmen- te e radialmente para fazer o registro alternadamente com as portas arquea- das 44, 45, 46 da base de válvula 43 quando a válvula 51 é girada pelo eixo de manivela 11. As portas 53, 54 formam um arco em torno do orifício 52 de aproximadamente 100°, e são espaçadas de maneira angular com aproxi- madamente 80° entre si.

Como mostram ainda as figuras 3 e 4, um flange de encaixe (ou cúpula do medidor) 55 é afixado à parte superior do corpo do medidor de fluxo 28. Uma câmara de fornecimento 56 é formada no flange para fornecer fluido à porta de entrada 53 da válvula rotativa 51. Uma porta de fornecimen- to 57, formada no flange, fornece comunicação de fluido entre a câmara de fornecimento 56 e as linhas de fornecimento de fluido (não mostradas). De forma semelhante, uma câmara de descarga anular 58 é formada no flange 55 para receber fluido descarregado pela porta de saída 54 da válvula rotati- va 51. Uma porta de descarga 59 fornece comunicação de fluido entre a câ- mara de descarga 58 e as linhas de descarga de fluido (não mostradas).

A figura 6 mostra ainda uma posição instantânea das portas da válvula rotativa 53, 54 (mostrada em efeito fantasma) superposta na primei- ra, segunda e terceira portas 44, 45, 46 da base de válvula 43. Quando está em operação, a válvula rotativa 51 é girada pelo eixo de manivela 11 em di- reção anti-horária, conforme indica a seta 60. Da mesma forma, as portas de entrada e saída 53, 54 fazem o registro com cada uma das portas 44, 45, 46 em seqüência. Conforme mostra a figura 6, a porta de entrada 53 é registra- da 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 mos- trado como iminente. Visto que cada uma das portas 44, 45, 46 cobre um ângulo de aproximadamente 80° e cada uma das portas da válvula rotativa cobre um ângulo de aproximadamente 100°, cada uma das portas 44, 45, 46 faz o registro de maneira alternada com a porta de entrada 53 para rotação de 180° do eixo de manivela 1, e depois com a porta de saída 54 para rota- ção de 180°. Deve-se notar que a porta de entrada 53 ou a porta de saída 54 podem fazer o registro com uma ou duas, mas não com as três portas 44, 45, 46 simultaneamente. As portas 44, 45, 46 podem, no entanto, fazer o registro com somente uma das portas 53, 54 de cada vez.

Para ilustrar melhor a operação do medidor de fluxo 27, e com referência à figura3, será pressuposto que, inicialmente, o corpo do medidor de fluxo 28 está cheio de fluido, o eixo de manivela 11 está girado para colo- car o primeiro pistão 3 o mais próximo possível da tampa de cabeçote 30 (isto é, uma posição "ponto morto superior"), o segundo pistão 4 está à fren- te do primeiro pistão 3 a um ângulo de fase de 60° e as portas da válvula rotativa 53, 54 estão relacionadas à primeira, segunda e terceira portas 44, 45, 46, conforme mostra a figura 6. Um fluido, como gasolina de uma fonte externa (não mostrada), é então fornecido através da porta de fornecimento 57, e passa pela câmara de fornecimento 56, pela porta de entrada 53 da válvula rotativa 51 e, de acordo com a figura 6, pela terceira porta 46. O flui- do então flui através da terceira passagem 50 (figura4) para a câmara do cárter 42, onde coloca pressão a fim de deslocar o segundo pistão 4 para fora (na direção oposta ao eixo de manivela 11). O primeiro pistão 3 resiste ao movimento para fora, visto que está em uma posição de ponto morto su- perior. O movimento para fora do segundo pistão 4 expele fluido da segunda câmara 41, fazendo assim com que o fluido passe pela segunda passagem 49, pela porta de saída 54 da válvula rotativa 51, pela câmara de descarga 58 e saia pela porta de descarga 59 para uma linha de descarga (não mos- trada). O movimento do segundo pistão 4 também direciona o eixo de mani- vela 11 através da haste de conexão 13. Assim, o eixo de manivela 11 transmite rotação anti-horária para a válvula rotativa 51, e a porta de entrada 53 começa a fazer o registro com a primeira porta 44. O fluido que está na câmara de fornecimento 48 começa então a fluir através da porta de entrada 53 da válvula rotativa 51 e através da porta 44. O fluido então flui através da passagem 48 para a primeira câmara 40 e aplica pressão para deslocar o primeiro pistão 3 para dentro (na direção do eixo de manivela 11), causando assim mais rotação do eixo de manivela 11 e da válvula rotativa 51. O pro- cesso continua de acordo com os princípios descritos aqui. Como resultado, os pistões 3, 4 movimentam-se em reciprocidade nos cilindros 25, 26 res- pectivamente, girando assim o eixo de manivela 11, a válvula rotativa 51 e a roda magnética 32. Os sensores do transdutor de efeito Hall 33 detectam a flutuação conseqüente da influência magnética dos pólos magnéticos da ro- da 32 e geram um sinal pulsado que é proporcional à taxa de fluxo do fluido que passa pelo medidor de fluxo 27. Embora não fique evidente a partir das ilustrações, fica claro que o sinal pulsado também pode ser empregado para direcionar um contador eletrônico e um indicador para registro do volume e valor total do fluido, como, por exemplo, a gasolina, dispensado através do medidor de fluido 27.

As portas de entrada e saída 53, 54 da válvula rotativa 51 e as portas 44, 45, 46 cooperam de tal forma que o volume de fluido admitido ou retirado da câmara de cárter 42 seja igual à soma algébrica do volume reti- rado ou admitido nas câmaras de extremidade de cabeçote 40, 41, respecti- vãmente. Assim, a câmara de cárter 42 fornece o que se pode chamar de pistão e cilindro "cegos" ou "hipotéticos", que cooperam mecânica e hidrauli- camente com os pistões 3, 4 e são estruturalmente inexistentes. Assim, o medidor opera mecanicamente e hidraulicamente como um medidor de três pistões ou motor hidráulico, embora só tenha os componentes físicos de um medidor ou motor de dois pistões. Deve-se notar que o fluxo de entrada e saída do medidor de fluxo 27 é substancialmente constante. Este fluxo cons- tante é resultado da reciprocidade entre os pistões axialmente alinhados 3, 4, que ficam 60° fora de fase, e da utilização das forquilhas 16, 17 conforme descritas acima, que são substancialmente harmônicas em conformidade com Scotch Yoke.

Assim, como resultado daquilo que foi descrito acima, o medidor de fluido da presente invenção é compacto e eficiente em termos de custo e mecanicamente.

Deve ficar entendido que as fendas de forquilha da invenção po-

dem ter outros formatos. As forquilhas podem ser, por exemplo, curvas, a fim de obter um movimento de função de seno perfeito ou qualquer modificação de uma função de seno periódica.

Fica entendido também que múltiplos medidores de fluxo 27 po- dem ser integrados em um só conjunto para obter diversas vantagens em relação ao medidor de fluxo simples descrito acima. Por exemplo, um con- junto de medidores de fluxo dúplex 61 em que dois medidores de fluido 27, conforme ilustrado na figura 7, são integrados facilitaria a construção de pos- tos de bombas dispensadoras de gasolina com dois, quatro, seis ou oito dis- pensadores de gasolina. Além disso, um medidor de fluxo dúplex 61 exigiria somente um corpo de medidor, cúpula de medidor e tampa de extremidade, diminuindo assim os custos de fabricação. A instalação de medidores de fluxo dúplex 61 é facilitada devido à montagem e encanamento simplificados e à redução do tamanho do compartimento necessário para alojar um medi- dor de fluido dúplex. Há ainda uma maior flexibilidade, visto que um medidor de fluxo dúplex pode servir também como uma saída de mangueira simples com o dobro da velocidade de fornecimento de um medidor de fluxo simples. Fica entendido ainda que as portas 44, 45, 46, 53, 54 podem re- alizar arcos de diversos ângulos e, além disso, podem ter formatos não ar- queados.

Além disso, deve ficar entendido que a porta de fornecimento e a porta de descarga podem ser utilizadas como portas de descarga e de for- necimento, respectivamente. Além disso, as linhas de fornecimento e des- carga conectadas a estas podem ser dispostas para medir o volume de qualquer fluido que flua através de qualquer linha. Por exemplo, além de medir um fluido, tal como a gasolina, que flui a partir de um dispensador, o medidor pode ser usado para medir o volume de água que flui de um cano para uma estrutura, como uma residência ou outra construção.

Fica entendido que outras variações da presente invenção são contempladas e, em algumas instâncias, algumas das características da in- venção podem ser empregadas sem o uso correspondente de outras carac- terísticas. Assim, é apropriado que as reivindicações anexas sejam entendi- das de maneira ampla, de forma consistente com o escopo da invenção.

Claims (14)

1. Medidordefluido (27) compreendendo: um alojamento (28) que define pelo menos um cárter (29) e dois cilindros alinhados axialmente (25, 26), um eixo de manivela (11) disposto no cárter (29), dois pistões (3, 4) montados nos cilindros (25, 26), respectiva- mente, para movimento recíproco, 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 respos- ta ao movimento do 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 respos- ta ao movimento do outro pistão (4), em que a primeira e segunda hastes de conexão (12, 13) possu- em fendas de forquilha (16, 17) para receber um pino de manivela (19) caracterizado pelo fato de que as hastes de conexão (12, 13) são conectadas ao eixo de mani- vela (11) por um pino de manivela (19) em comum deslocado radialmente do eixo de manivela (11), um eixo que passa pelos pontos de extremidade da fenda de forquilha (16) de uma haste de conexão (12) forma um ângulo alfa com o eixo de alinhamento dos dois cilindros alinhados axialmente (25, 26), um eixo que passa pelos pontos de extremidade da fenda de forquilha (17) da outra haste de conexão (13) forma um ângulo beta diferente com o dito eixo de alinhamento para que os pistões correspondentes (3, 4) tenham reciprocidade fora de fase.

2. Medidor de fluido (27) de acordo com a reivindicação 1, em que cada uma das fendas de forquilha (16, 17) das ditas hastes de conexão (12, 13) é adaptada para estender-se ao longo de uma linha reta entre os ditos pontos de extremidade.

3. Medidor de fluido (27) de acordo com qualquer uma das rei- vindicações anteriores, em que os ditos ângulos alfa e beta são escolhidos de modo que os pistões (3, 4) tenham reciprocidade a aproximadamente 60° fora de fase.

4. Medidor de fluido (27) de acordo com qualquer uma das rei- vindicações anteriores, em que alfa mede menos de 90° e beta mede mais de 90°.

5. Medidor de fluido (27) de acordo com qualquer uma das rei- vindicações anteriores, em que alfa mede aproximadamente 60° e beta me- de aproximadamente 120°.

6. Medidor de fluido (27) de acordo com qualquer uma das rei- vindicações anteriores, em que uma parte de uma haste de conexão (12) encaixa-se na outra haste de conexão (13) para apoiar e guiar a outra haste de conexão (13) durante o movimento.

7. Medidor de fluido (27) de acordo com a reivindicação 6, em que cada haste de conexão (12, 13) possui um par de abas-guia (20, 21) encaixadas nas partes da borda opostas (23, 24) da outra haste de conexão (13, 12).

8. Medidor de fluido (27) de acordo com a reivindicação 7, em que são formados entalhes nas abas-guia (20, 21) para receber as partes de borda opostas (23, 24), respectivamente.

9. Medidor de fluido (27) de acordo com qualquer uma das rei- vindicações anteriores, em que as portas (44, 45, 46) são definidas no alo- jamento (28) em comunicação com os cilindros (25, 26) e o cárter (29), e compreendendo ainda uma válvula de porta (51) montada no eixo de mani- vela (11) para rotação com o mesmo e tendo uma pluralidade de portas (53,54) para fazer o registro seqüencial com as portas (44, 45, 46) no alojamento (28) a fim de distribuir fluido para dentro e para fora dos cilindros (25, 26), e o cárter (29) para controlar o movimento dos pistões (3, 4).

10. Medidor de fluido (27) de acordo com qualquer uma das rei- vindicações anteriores, compreendendo ainda pelo menos uma roda (32) acoplada ao eixo de manivela (11), e possuindo pelo menos um pólo magné- tico e pelo menos um sensor (33) para detectar a influência do pólo magnéti- co e gerar um sinal correspondente ao fluxo de entrada e saída do fluido dos cilindros (25, 26) correspondentes e do cárter (29).

11. Conjunto de múltiplos medidores de fluido (61) compreen- dendo pelo menos dois medidores de fluido (27) como definidos em qualquer uma das reivindicações de 1 a 10.

12. Conjunto de múltiplos medidores de fluido (61) de acordo com a reivindicação 11, em que pelo menos dois medidores de fluido (27) são dispostos de modo que seus eixos de alinhamento fiquem paralelos.

13. conjunto de medidor de fluido (61) de acordo com a reivindi- cação 11 ou 12, em que a entrada de fluido e a saída de fluido de um medi- dor de fluido comunicam-se com a entrada de fluido e a saída de fluido de outro medidor de fluido, respectivamente, a fim de conectar os medidores de fluido individuais em paralelo.

14. Unidade dispensadora de fluido para reabastecer veículos, caracterizada pelo fato de compreender um medidor de fluido (27) como de- finido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 10 ou um conjunto de múl- tiplos medidores (61) como definido em qualquer uma das reivindicações de 11 a 13.