IT201800003081A1 - Contatore di acqua con dispositivo di lettura elettronico. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:
“CONTATORE DI ACQUA CON DISPOSITIVO DI LETTURA ELETTRONICO”.
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad contatore di acqua con dispositivo di lettura elettronico.
Sono noti in commercio diversi tipi di contatori di acqua destinati ad essere montati in un condotto di fornitura acqua per rilevare il consumo di acqua che passa nel condotto. Tali tipi di contatori generalmente comprendono un flussimetro collegato ad un dispositivo di lettura di tipo meccanico che generalmente è costituto da un visualizzatore numerico che visualizza i litri o metri cubi di acqua che passano nel condotto e che quindi sono stati consumati.
Tale dispositivo di lettura di tipo meccanico ha un grade inconveniente dovuto al fatto che un addetto alla lettura del contatore dell’acqua è costretto a recarsi periodicamente nel luogo in cui è ubicato il contatore dell’acqua per leggere il consumo di acqua dal visualizzatore.
Tale inconveniente è risolto almeno in parate da dispositivi di lettura elettronici collegati ad un trasmettitore per trasmettere in remoto il consumo di acqua calcolato dal flussimetro. In questo caso il dispositivo di lettura elettronico riceve dal flussimetro un segnale indicativo del consumo di acqua e lo converte in un segnale digitale atto ad essere trasmesso in remoto tramite il trasmettitore. Il trasmettitore trasmette tale segnale digitale indicativo del consumo di acqua ad una centrale operativa dell’ente di fornitura di acqua che conosce in tempo reale l’effettivo consumo di acqua, senza dovere mandare i propri addetti in loco a leggere il contatore.
Tuttavia anche questo tipo di dispositivo di lettura elettronico presenta degli inconvenienti, poiché il dispositivo di lettura elettronico deve essere alimentato elettricamente. Generalmente nella posizione in cui si trova il contatore non c’è alcun collegamento elettrico alla rete elettrica; quindi il dispositivo di lettura elettronico deve obbligatoriamente essere alimentato con batterie.
Appare evidente che, dopo un certo tempo di utilizzo, tali batterie si scaricano bloccando la trasmissione di dati da parte del trasmettitore. Come risultato periodicamente l’addetto dell’ente di fornitura di acqua è costretto a recarsi presso il contatore di acqua per leggere l’ultimo consumo di acqua e sostituire le batterie.
Scopo della presente invenzione è di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota fornendo un contatore di acqua con dispositivo di lettura elettronico che sia efficiente, affidabile, pratico e duraturo nel tempo.
Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione con le caratteristiche della rivendicazione indipendente 1.
Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.
La presente invenzione nasce dall’idea di voler sfruttare il flusso di acqua che circola nel contatore di acqua per alimentare l’elettronica del contatore di acqua ed in particolare un trasmettitore atto a trasmette in remoto un segnale indicativo del consumo di acqua rilevato dal contatore di acqua.
Il primo tentativo effettuato è stato quello di disporre una turbina nella scatola del contatore e collegare tale turbina ad un generatore elettrico che carica un condensatori atti ad alimentare il trasmettitore. Tuttavia tale soluzione si è dimostrata irrealizzabile, poiché le guarnizioni di tenuta tra la turbina e il generatore avevano una breve durata a causa dell’elevata pressione di acqua.
In base a tali esperimenti, la richiedente ha capito che la turbina doveva essere isolata nella scatola del contatore; invece il generatore elettrico, l’accumulatore ed il trasmettitore dovevano essere disposti in un involucro separato dall’interno della scatola del contatore di acqua.
Per potere accoppiare la turbina al generatore, magneti sono disposti nella girante della turbina entro la scatola e altri magneti sono disposti in un disco rotante entro l’involucro. Tale disco rotante è accoppiato meccanicamente al generatore. In questo modo la rotazione della girante provoca un campo magnetico rotante che mette in rotazione il disco entro l’involucro, senza alcun contatto tra la girante della turbina e il disco entro l’involucro.
Contati magnetici tipo Reed sono stati disposti nella scatola e nell’involucro per chiudere un circuito elettrico tra il flussimetro del contatore di acqua che è disposto nella scatola e il trasmettitore che è disposto nell’involucro.
Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrate nei disegni annessi, in cui:
la Fig. 1 è una vista schematica, parzialmente in sezione assiale di un contatore di acqua secondo l’invenzione, illustrato in esploso;
la Fig. 2 è una vista come Fig. 1, illustrante il contatore di acqua di Fig. 1 assemblato.
Con l’ausilio delle figure viene descritto il contatore di acqua, secondo l’invenzione, indicato complessivamente con il numero di riferimento 100.
Il contatore (100) comprende una scatola (1) collegata ad un condotto d’ingresso (10) ed un condotto d’uscita (11) per l’ingresso e uscita di acqua. La scatola (1) definisce un vano (12).
La scatola (1) ha una parete di fondo (13) in materiale non ferromagnetico, ad esempio in plastica dura o ABS. La parete di fondo (13) ha uno spessore di circa 2 – 6 mm. Un involucro (2) definisce un vano (20) aperto superiormente. L’involucro (2) ha mezzi di accoppiamento (21) atti ad accoppiarsi con la scatola, in modo che la parete di fondo (13) della scatola si disponga tra il vano (12) della scatola e il vanno (20) dell’involucro.
Entro il vano (12) della scatola è disposto un flussimetro (3) atto a rilevare il flusso (portata) di acqua dal condotto d’ingresso (10) al condotto di uscita (11). Il flussimetro (3) è di tipo elettronico. Il flussimetro (3) comprende mezzi di rilevazione (M) atti a rilevare il consumo di acqua ed emettere in uscita un segnale (I) indicativo del consumo di acqua.
I mezzi di rilevazione (M) comprendono una girante (34), un encoder (35) atto a rilevare i giri della girante (34), ed un contatore numerico (36) atto a contare sequenzialmente il numero di giri rilevato dall’encoder (35).
Il numero di giri della girante (34) del flussimetro è indicativo della portata di acqua che va dal condotto d’ingresso al condotto di uscita e quindi del consumo di acqua.
L’encoder (35) emette un impulso ad ogni giro della girante (34) del flussimetro e il contatore numerico (36) conta gli impulsi e quindi il numero di giri della girante del flussimetro.
Il contatore numerico (36) comprende un’elettronica di conversione che converte il numero di giri della girante in litri o metri cubi di acqua ed emette in uscita un segnale (I) indicativo del consumo di acqua. Il contatore numerico (36) è collegato ad un visualizzatore (37) che visualizza i litri di acqua consumata. Il visualizzatore (37) è disposto nella scatola (1) ed è visibile da un utente.
Il contatore numerico (36) è collegato elettricamente ad un trasmettitore (4) atto a trasmettere in remoto il valore di consumo di acqua rilevato dall’encoder (35) e contato dal contatore numerico (36).
Il trasmettitore (4) è disposto nel coperchio (2). In questo caso, il contatore numerico (36) è collegato elettricamente, mediante cavo (30), ad un contatto magnetico (31) di tipo Reed disposto nella scatola (1) sulla parete di fondo (13). Il trasmettitore (4) è collegato elettricamente, mediante cavo (40), ad un contatto magnetico (41) di tipo Reed disposto nel coperchio (2). Quando il coperchio (2) si accoppia alla scatola (1), i due contatti magnetici (31, 41) si accoppiano chiudendo un circuito elettrico in modo che il contatore numerico (36) del flussimetro sia collegato elettricamente al trasmettitore (4) per trasmettere in remoto dati indicativi del consumo di acqua, ad una centrale operativa di un ente di gestione dell’acqua. Bisogna notare che i due contatti magnetici (31, 32) tipo Reed o effetto di Hall o altro sistema simile prevedono rispettivamente un magnete ed un interruttore Reed. Quando il magnete si avvicina all’interruttore Reed chiude l’interruttore, anche se non c’è contatto tra magnete ed interruttore, poiché sono separati dalla parete di fondo (13) della scatola.
Il trasmettitore (4) vantaggiosamente è un trasmettitore di tipo wireless, ad esempio un trasmettitore basato su tecnologia LoRa.
Nella scatola (1) viene montata una turbina (5) comprendete una girante costituita da una pluralità di pale collegate ad un albero (50) montato girevole nella scatola (1) in modo che tale girante della turbina (5) possa girare grazie al flusso di acqua che va dal condotto d’ingresso (10) al condotto di uscita (11).
La turbina (5) è disposta a valle del flussimetro (3). Vantaggiosamente nella scatola (1) si possono prevedere delle condutture (9) o deflettori che indirizzando l’acqua uscente dal flussimetro (3) verso la turbina (5) per movimentare la girante della turbina.
La turbina (5) comprende una pluralità di magneti (51) rivolti verso la parete di fondo (13) della scatola. I magneti (51) sono collegati alla girante della turbina per girare assieme alla girante. Vantaggiosamente un disco superiore (52) è collegato alla girante della turbina e i magneti (51) sono montati sul disco superiore (52). I magneti (51) sono magneti permanenti ad esempio al neodimio o simili.
Un disco inferiore (6) è montato girevole nel vano (20) dell’involucro in modo da potere ruotare attorno ad un asse coincidente con l’asse di rotazione del disco superiore (52). una pluralità di magneti (61) sono montati sul disco inferiore (6) rivolti verso la parete di fondo (13) della scatola. Una rotazione del disco superiore (52) genera un campo magnetico rotativo provocato dai magneti (51) del disco superiore. Tale campo magnetico rotativo attraversa la parete di fondo (13) della scatola e influenza i magneti (61) del disco inferiore, trascinando in rotazione il disco inferiore (6).
Il disco inferiore (6) è collegato meccanicamente ad un generatore elettrico (7) comprendente un rotore ed uno statore. Cioè la rotazione del disco inferiore (6) mette in rotazione il rotore del generatore elettrico (8), in modo che il generatore elettrico (7) produca energia elettrica. Il disco inferiore (6) può essere collegato direttamente o mediante una trasmissione al rotore del generatore elettrico (7).
Ad esempio, il disco inferiore (6) può essere una ruota dentata avente una dentatura esterna (62) che ingrana in un pignone (70) collegato al rotore del generatore elettrico. Il disco inferiore (6) può essere accoppiato al generatore elettrico (7) mediante una trasmissione, quale un trasmissione ad ingranaggi, o direttamente assialmente, ad esempio con sistema direct drive.
Vantaggiosamente il generatore elettrico (7) può essere un motore brushless, sincrono e a magneti permanenti o un motore simile. Tale tipo di generatore elettrico (7) non necessita di alimentazione e grazie alla rotazione del suo rotore è in grado di emettere in uscita un segnale elettrico di alimentazione (Volt pulsante). Un circuito elettronico regola il segnale in base la sua ampiezza, innalzandolo se troppo basso e riducendolo se troppo alto, per poi stabilizzarlo ad una tensione di circa 3,3 Vdc .
Il generatore elettrico (7) è collegato elettricamente ad un accumulatore elettrico (8) collegato elettricamente al trasmettitore (4). L’accumulatore elettrico (8) è di tipo capacitivo o una batteria o simili ed è atto ad accumulare egregia elettrica fornita dal generatore elettrico (7) e utilizzarla per alimentare il trasmettitore (4). L’accumulatore elettrico (8) viene caricato dal generatore elettrico (7) ogni volta che ruota la turbina (5), cioè ogni volta che fluisce acqua dal condotto d’ingresso al condotto di uscita.
Alla presente forma di realizzazione dell'invenzione, possono essere apportate variazioni e modifiche equivalenti, alla portata di un tecnico del ramo, che rientrano comunque entro l'ambito dell'invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Contatore di acqua (100) comprendente - una scatola (1) collegata ad un condotto d’ingresso (10) e ad un condotto di uscita (11) per l’ingresso e uscita di acqua; detta scatola comprendente un vano (12) ed una parete di fondo (13), - un flussimetro (3) disposto nella scatola per misurare il flusso di acqua dal condotto d’ingresso al condotto d’uscita; detto flussimetro essendo elettronico e comprendente mezzi di rilevazione (M) atti a rilevare il consumo di acqua ed emettere in uscita un segnale (I) indicativo del consumo di acqua ; - un trasmettitore (4) collegato elettricamente ai mezzi di rilevazione (M) del flussimetro per inviare in remoto detto segnale (I) indicativo del consumo di acqua; caratterizzato dal fatto che detto contatore di acqua comprende inoltre: - una turbina (5) disposta in detto vano (12) della scatola; detta turbina (5) comprende una girante atta a girare quando l’acqua fluisce dal condotto d’ingresso al condotto d’uscita, - magneti (51) collegati a detta girante e rivolti verso detta parete di fondo (13) della scatola, - un involucro (2) avente un vano (20); detto involucro essendo accoppiato a detta scatola (1), in modo che la parete di fondo (13) della scatola si trovi tra il vano (12) della scatola e il vano (20) dell’involucro, - un disco inferiore (6) montato girevole in detto vano (20) dell’involucro; - magneti (61) montati su detto disco inferiore (6) e rivolti verso detta parete di fondo (13) della scatola, in modo che una rotazione della girante della turbina trascini in rotazione il disco inferiore (6), - un generatore elettrico (7) avente uno statore ed un rotore meccanicamente collegato a detto disco inferiore (6) in modo da generare energia elettrica per rotazione del disco inferiore (6), - un accumulatore elettrico (8) collegato a detto generatore elettrico (7) per accumulare energia elettrica, in cui detto trasmettitore (4) è disposto in detto vano (20) dell’involucro e collegato elettricamente a detto generatore elettrico (8) per essere alimentato elettricamente; detta parete di fondo (13) della scatola è in materiale non ferromagnetico; detti mezzi di rilevazione (M) del flussimetro (3) sono elettricamente collegati ad un contatto magnetico (31), di tipo Reed o effetto Hall o simile, disposto entro il vano (12) della scatola e sulla parete di fondo (13) della scatola, detto trasmettitore (4) è elettricamente collegato ad un contatto magnetico (41), di tipo Reed o effetto Hall o simile, disposto in detto involucro (2) e destinato ad andare in contatto con il contatto magnetico (31) della scatola in modo da chiudere un circuito elettrico dai mezzi di rilevazione (M) del flussimetro al trasmettitore (4).
- 2. Contatore di acqua (100) secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di rilevazione (M) del flussimetro comprendono: - una girante (34), - un encoder (35) accoppiato alla girante per rilevare i giri della girante (34), - un contatore numerico (36) collegato all’encoder per contare i giri della girante.
- 3. Contatore di acqua (100) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta turbina (5) comprende un disco superiore (52) collegato alla girante della turbina e detti magneti (51) della turbina sono disposti su detto disco superiore (52) della turbina.
- 4. Contatore di acqua (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto disco inferiore (6) è una ruota dentata avente una dentatura esterna che ingrana con un pignone (70) collegato al rotore di detto generatore elettrico (7) o detto disco inferiore (6) è accoppiato direttamente ed assialmente al rotore del generatore elettrico in configurazione direct drive.
- 5. Contatore di acqua (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto generatore elettrico (7) è un motore elettrico brushless, sincrono, a magneti permanenti.
- 6. Contatore di acqua (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto accumulatore elettrico (8) è un accumulatore capacitivo.
- 7. Contatore di acqua (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto flussimetro (3) comprende un visualizzatore (37) collegato a detti mezzi di rilevazione (M) per visualizzare il consumo di acqua.
- 8. Contatore di acqua (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto trasmettitore (4) è basato su tecnologia LoRa.
- 9. Contatore di acqua (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la turbina (5) è disposta a valle del flussimetro (3) e nella scatola (1) ci sono condutture (9) o deflettori che indirizzano l’acqua uscente dal flussimetro (3) verso la turbina (5) per movimentare la girante della turbina.
- 10. Contatore di acqua (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti magneti (51) della turbina e detti magneti (61) del disco inferiore sono magneti al neodimio.
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