IT202100027038A1 - DETECTION DEVICE FOR MONITORING THE STATE OF A FLUID IN A DUCT AND SYSTEM FOR MONITORING THE STATE OF A FLUID IN A DUCT, PARTICULARLY FOR REFRIGERATION CIRCUITS - Google Patents
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Description
DISPOSITIVO DI RILEVAZIONE PER IL MONITORAGGIO DELLO STATO DI UN FLUIDO IN UN CONDOTTO E SISTEMA DI MONITORAGGIO DELLO STATO DI UN FLUIDO IN UN CONDOTTO, PARTICOLARMENTE PER CIRCUITI FRIGORIFERI. DETECTION DEVICE FOR MONITORING THE STATE OF A FLUID IN A DUCT AND SYSTEM FOR MONITORING THE STATE OF A FLUID IN A DUCT, PARTICULARLY FOR REFRIGERATION CIRCUITS.
DESCRIZIONE DESCRIPTION
L?invenzione riguarda un dispositivo di rilevazione per il monitoraggio dello stato di un fluido in un condotto, ed un sistema di monitoraggio dello stato di un fluido in un condotto, comprendente tale dispositivo di rilevazione, particolarmente per circuiti frigoriferi. The invention concerns a detection device for monitoring the state of a fluid in a duct, and a system for monitoring the state of a fluid in a duct, comprising such a detection device, particularly for refrigeration circuits.
E' oggigiorno noto che, in un circuito frigorifero, un fluido frigorigeno a bassa pressione e bassa temperatura passa dallo stato liquido allo stato di vapore sottraendo calore all?ambiente che si vuole raffreddare. It is nowadays known that, in a refrigeration circuit, a low pressure and low temperature refrigerant fluid passes from the liquid state to the vapor state, removing heat from the environment that is to be cooled.
Tale trasformazione si svolge a pressione e temperatura costanti nell'evaporatore. This transformation takes place at constant pressure and temperature in the evaporator.
Affinch? lo scambio termico sia possibile, la temperatura di evaporazione del fluido, alla pressione che si ha nell?evaporatore, deve essere inferiore a quella dell?ambiente da raffreddare. So that? heat exchange is possible, the evaporation temperature of the fluid, at the pressure found in the evaporator, must be lower than that of the environment to be cooled.
Il fluido allo stato di vapore viene aspirato dal compressore e quindi portato dalla pressione iniziale ad una pressione alla quale corrisponde una temperatura compatibile con quella del fluido raffreddante utilizzato per ricondurre il fluido frigorigeno allo stato liquido. The fluid in the vapor state is sucked by the compressor and then brought from the initial pressure to a pressure which corresponds to a temperature compatible with that of the cooling fluid used to return the refrigerant fluid to the liquid state.
Il cambiamento di stato avviene nel condensatore ove il fluido ritorna allo stato liquido. The change of state occurs in the condenser where the fluid returns to the liquid state.
Nasce quindi l?esigenza di riportare nelI?evaporatore il condensato che si trova ad alta pressione e ad alta temperatura. Ci? si ottiene facendo espandere il fluido attraverso la valvola di espansione che consente di abbassare la pressione e riportarlo nelle condizioni iniziali. Gli organi fondamentali di una macchina frigorifera a compressione di vapori saturi sono pertanto: The need therefore arises to return the condensate which is at high pressure and high temperature to the evaporator. There? it is obtained by making the fluid expand through the expansion valve which allows the pressure to be lowered and brought back to the initial conditions. The fundamental parts of a saturated vapor compression refrigeration machine are therefore:
- il compressore; - the compressor;
- il condensatore; - the condenser;
- la valvola di espansione; - the expansion valve;
- I?evaporatore. - The evaporator.
Nei circuiti frigoriferi esistono alcuni punti in cui, a determinate condizioni di funzionamento, il gas frigorifero pu? assumere una conformazione fisica che indica una criticit? specifica per il corretto funzionamento del circuito stesso. In the refrigeration circuits there are some points where, under certain operating conditions, the refrigeration gas can assume a physical conformation that indicates a criticality? specific for the correct functioning of the circuit itself.
Una prima situazione critica ? determinata dal fatto che a monte della valvola di espansione, il gas frigorifero pu? presentarsi allo stato non completamente liquido, mostrando tracce pi? o meno evidenti di vapore sotto forma di bolle. Questo stato ? critico per il corretto funzionamento della valvola di espansione, ove quest'ultima pu? regolare la portata del fluido in modo corretto solo se riceve gas esclusivamente allo stato liquido. A first critical situation? determined by the fact that upstream of the expansion valve, the refrigerant gas can? appear in a not completely liquid state, showing more traces? or less obvious vapor in the form of bubbles. This state? critical for the correct functioning of the expansion valve, where the latter can? adjust the flow rate of the fluid correctly only if it receives gas exclusively in the liquid state.
Le bolle devono essere individuabili e prevenute attraverso la regolazione della condensazione o, se causate da scarsa presenza di refrigerante, caricando il circuito con una quantit? di gas appropriata. Una seconda situazione critica ? determinata da una presenza di umidit? nel gas frigorifero, la quale pu? danneggiare le componenti del circuito come ad esempio il compressore; infatti, per il compressore il rischio ? quello di trovare tracce di liquido che, essendo incomprimibile, ne provocherebbe la rottura. L?umidit? deve quindi essere individuata e rimossa dal circuito frigorifero. Bubbles must be identifiable and prevented by regulating condensation or, if caused by a lack of refrigerant, by loading the circuit with a sufficient quantity. of appropriate gas. A second critical situation? determined by the presence of humidity? in the refrigerator gas, which can? damage the components of the circuit such as the compressor; in fact, for the compressor the risk is? that of finding traces of liquid which, being incompressible, would cause it to break. The humidity it must therefore be identified and removed from the refrigeration circuit.
Una terza situazione critica riguarda l'eventualit? di un gas frigorifero con basso contenuto di olio; infatti, la presenza di olio lubrificante emulsionato al fluido frigorifero, permette alle parti in movimento di un compressore, le quali parti in movimento sono attraversate dal fluido stesso, di restare lubrificate. A third critical situation concerns the eventuality? of a refrigeration gas with low oil content; in fact, the presence of lubricating oil emulsified in the refrigerant fluid allows the moving parts of a compressor, which moving parts are crossed by the fluid itself, to remain lubricated.
Se il livello dell?olio ? scarso, la parti in movimento risulteranno non lubrificate e quindi soggette a rottura. If the oil level is ? poor, the moving parts will be unlubricated and therefore subject to breakage.
Una quarta situazione critica riguarda l'eventualit? di un gas frigorifero non evaporato; infatti, nella posizione tra evaporatore e compressore, il gas frigorifero pu? presentarsi in uno stato non completamente evaporato, creando problemi alla successiva fase di compressione poich? il liquido non ? comprimibile. Le gocce di liquido possono essere individuate e prevenute attraverso una corretta regolazione della valvola di espansione e/o del rendimento dello scambiatore. A fourth critical situation concerns the eventuality? of a non-evaporated refrigeration gas; in fact, in the position between the evaporator and the compressor, the refrigerant gas can present themselves in a state that is not completely evaporated, creating problems for the subsequent compression phase since? the liquid is not? compressible. Drops of liquid can be identified and prevented through correct adjustment of the expansion valve and/or exchanger performance.
Le situazioni critiche sopra esposte possono essere visualizzate e monitorate con l?osservazione dei citati fenomeni attraverso alcune superfici trasparenti di ispezione, definite su una corrispondente condotta e poste a contatto diretto con un fluido refrigerante e/o un olio emulsionato da osservare e monitorare. The critical situations described above can be visualized and monitored by observing the aforementioned phenomena through some transparent inspection surfaces, defined on a corresponding duct and placed in direct contact with a refrigerant fluid and/or an emulsified oil to be observed and monitored.
Per quanto la prima situazione critica di un gas frigorifero non condensato e/o idratato, le bolle di vapore presente nel circuito frigorifero nella posizione a monte della valvola di espansione, possono essere viste attraverso una ?spia? di ispezione posta nella linea percorsa dallo stesso gas frigorifero; tale spia comprende un manicotto tubolare configurato per essere inserito tra due tratti coassiali di una linea, sul quale manicotto ? definita una finestra di osservazione, comprendente a sua volta un colletto perimetrale sviluppantesi radialmente dal manicotto tubolare e un vetro trasparente sigillato all'interno di tale colletto tubolare. Although the first critical situation is that of a non-condensed and/or hydrated refrigeration gas, the vapor bubbles present in the refrigeration circuit in the position upstream of the expansion valve can be seen through a ?sight? inspection point placed in the line crossed by the same refrigeration gas; this indicator includes a tubular sleeve configured to be inserted between two coaxial sections of a line, on which sleeve? defined an observation window, comprising in turn a perimeter collar developing radially from the tubular sleeve and a transparent glass sealed inside this tubular collar.
Per quanto riguarda la seconda situazione critica, nel manicotto tubolare di una spia di ispezione, in corrispondenza della finestra di osservazione, ? definita una camera di visualizzazione, di dimensioni radiali maggiori rispetto al condotto in cui transita il gas, al centro della quale ? posto un elemento indicatore sensibile che cambia il suo colore in base al contenuto di umidit? del refrigerante; ad esempio, i valori ?verde/asciutto? indicano una condizione perfetta, con una protezione completa contro gli effetti nocivi dell?umidit?, se il colore verde inizia a sbiadire, il contenuto di umidit? sta raggiungendo un livello critico. As regards the second critical situation, in the tubular sleeve of an inspection lamp, in correspondence with the observation window, there is defined a viewing chamber, of larger radial dimensions than the duct through which the gas passes, at the center of which is? There is a sensitive indicator element that changes its color based on the moisture content. of the refrigerant; for example, the values ?green/dry? indicate a perfect condition, with complete protection against the harmful effects of humidity, if the green color begins to fade, the moisture content? is reaching a critical level.
Per quanto riguarda la terza situazione critica, uno dei metodi per controllare se la quantit? d?olio nel circuito ? sufficiente alle lubrificazioni delle parti in movimento del compressore, consiste nella verifica ottica, o tramite sensori ottici, del corretto livello di olio. As regards the third critical situation, one of the methods to check whether the quantity? of oil in the circuit ? sufficient for the lubrication of the moving parts of the compressor, consists of optical verification, or via optical sensors, of the correct oil level.
Per quanto riguarda la quarta situazione critica, le gocce di liquido presenti nel circuito frigorifero nella posizione a valle dell?evaporatore ed a monte del compressore, possono essere viste anche in tal caso attraverso una ?spia? di ispezione simile a quella sopra descritta; la stessa spia mostra anche la colorazione dell?indicatore posto al suo centro, che assume colori diversi in funzione del tasso di umidit? presente nel gas. As regards the fourth critical situation, the drops of liquid present in the refrigeration circuit in the position downstream of the evaporator and upstream of the compressor can also be seen in this case through a "warning light" inspection similar to that described above; the same light also shows the color of the indicator located in its centre, which takes on different colors depending on the humidity rate. present in the gas.
Tali sistemi di rilevazione, pur noti e diffusi, presentano rispettivi limiti ed inconvenienti. These detection systems, although known and widespread, have respective limitations and drawbacks.
Un primo limite della tecnica nota ? legato al fatto che l?ispezione attraverso una finestra di osservazione pu? avvenire solo se il vetro di tale finestra di osservazione ? installato in posizione accessibile all?operatore, in caso questa posizione sia sfavorevole (poco spazio all?interno della macchina, ingombri ridotti, ?) l?ispezione ? molto difficoltosa. A first limitation of the known art? linked to the fact that inspection through an observation window can occur only if the glass of this observation window? installed in a position accessible to the operator, if this position is unfavorable (little space inside the machine, small dimensions, ?) the inspection is carried out? very difficult.
Un secondo limite della tecnica nota ? relativo al fatto che la valutazione dello stato del fluido all?interno del vetro della finestra di osservazione ? valutabile solo se un operatore ? presente fisicamente nel sito dove si trova l'impianto di condizionamento da monitorare; ? sempre necessaria la presenza e la valutazione di un operatore in loco per analizzare le immagini e valutare eventuali azioni correttive sull'impianto di condizionamento da monitorare. A second limitation of the prior art? related to the fact that the evaluation of the state of the fluid inside the glass of the observation window is evaluable only if an operator ? physically present on the site where the air conditioning system to be monitored is located; ? The presence and evaluation of an operator on site is always necessary to analyze the images and evaluate any corrective actions on the air conditioning system to be monitored.
Inoltre, un operatore controlla lo stato del fluido attraverso il vetrino solo durante la sua permanenza nel sito, impedendo di fatto un'analisi continua dell?evoluzione dello stato dello stesso fluido frigorigeno. In pi?, la valutazione dello stato del fluido dipende dalla diversa sensibilit? tecnica al fenomeno che ogni operatore possiede, rendendo il dato poco oggettivo e quindi di valore tecnico qualitativo. Compito della presente invenzione ? quello di mettere a punto un dispositivo di rilevazione per il monitoraggio dello stato di un fluido in un condotto ed un sistema di monitoraggio dello stato di un fluido in un condotto, particolarmente per circuiti frigoriferi capaci di ovviare ai citati inconvenienti e limiti della tecnica nota. Furthermore, an operator checks the state of the fluid through the slide only during his stay on the site, effectively preventing a continuous analysis of the evolution of the state of the refrigerant fluid itself. Furthermore, the evaluation of the state of the fluid depends on the different sensitivity technique to the phenomenon that each operator possesses, making the data less objective and therefore of qualitative technical value. Task of the present invention? that of developing a detection device for monitoring the state of a fluid in a duct and a system for monitoring the state of a fluid in a duct, particularly for refrigeration circuits capable of overcoming the aforementioned drawbacks and limitations of the prior art.
In particolare, uno scopo dell?invenzione ? quello di mettere a punto un sistema che consenta di monitorare la presenza di bolle o di umidit? in una condotta in cui scorra fluido frigorigeno anche nel caso in cui la finestra di ispezione sia posizionata in modo irraggiungibile dall'occhio di un operatore. In particular, one purpose of the invention is? is to develop a system that allows you to monitor the presence of bubbles or humidity? in a duct in which refrigerant fluid flows even if the inspection window is positioned in a way that is unreachable by the eye of an operator.
Un altro scopo dell?invenzione ? quello di mettere a punto un sistema che consenta di monitorare lo stato di un fluido in una condotta in modo continuo e indipendente dalla presenza di un operatore. Another purpose of the invention? that of developing a system that allows the state of a fluid in a pipeline to be monitored continuously and independently of the presence of an operator.
Un ulteriore scopo dell?invenzione ? quello di mettere a punto un sistema impiegabile sia per rilevare la presenza di bolle, sia per rilevare la presenza di umidit? sia per rilevare il livello di olio in un prestabilito punto di un circuito frigorifero. A further purpose of the invention? is to develop a system that can be used both to detect the presence of bubbles and to detect the presence of humidity? or to detect the oil level at a pre-established point of a refrigeration circuit.
Ancora uno scopo dell'invenzione ? quello di mettere a punto un impianto di refrigerazione comprendente un simile sistema di monitoraggio. Another purpose of the invention? that of developing a refrigeration system including a similar monitoring system.
Il compito nonch? gli scopi sopra citati sono raggiunti da un dispositivo di rilevazione per il monitoraggio dello stato di un fluido in un condotto secondo la rivendicazione 1, un sistema di monitoraggio dello stato di un fluido in un condotto, particolarmente per circuiti frigoriferi secondo la rivendicazione 5 e un impianto di refrigerazione secondo la rivendicazione 10. The task as well? the above-mentioned purposes are achieved by a detection device for monitoring the state of a fluid in a duct according to claim 1, a system for monitoring the state of a fluid in a duct, particularly for refrigeration circuits according to claim 5 and a refrigeration system according to claim 10.
Ulteriori caratteristiche del sistema secondo la rivendicazione 1 vengono descritte nelle rivendicazioni dipendenti. Further characteristics of the system according to claim 1 are described in the dependent claims.
Il compito ed i suddetti scopi, assieme ai vantaggi che verranno menzionati in seguito, sono evidenziati dalla descrizione di una forma esecutiva dell'invenzione, che viene data, a titolo indicativo ma non limitativo, con riferimento alle tavole di disegno allegate, dove: The task and the aforementioned objectives, together with the advantages that will be mentioned below, are highlighted by the description of an embodiment of the invention, which is given, by way of indicative but not limiting purpose, with reference to the attached drawing tables, where:
- la figura 1 rappresenta un parziale esploso prospettico schematico di un sistema secondo l?invenzione; - figure 1 represents a partial exploded perspective view of a system according to the invention;
- la figura 2 rappresenta una vista laterale schematica di una prima applicazione di un sistema secondo l?invenzione; - figure 2 represents a schematic side view of a first application of a system according to the invention;
- la figura 3 rappresenta una vista laterale schematica di una seconda applicazione di un sistema secondo l?invenzione; - figure 3 represents a schematic side view of a second application of a system according to the invention;
- la figura 4 rappresenta una vista laterale schematica di una terza applicazione di un sistema secondo l?invenzione; - figure 4 represents a schematic side view of a third application of a system according to the invention;
- la figura 5 rappresenta una vista laterale schematica di una quarta applicazione di un sistema secondo l?invenzione; - figure 5 represents a schematic side view of a fourth application of a system according to the invention;
- la figura 6 rappresenta un impianto di refrigerazione secondo l'invenzione. - figure 6 represents a refrigeration system according to the invention.
Con riferimento alle figure citate, un sistema di monitoraggio dello stato di un fluido in un condotto secondo l?invenzione ? indicato nel suo complesso con il numero 10. With reference to the cited figures, a system for monitoring the state of a fluid in a duct according to the invention is indicated as a whole with the number 10.
Tale sistema di monitoraggio 10 comprende un elemento tubolare di ispezione 11, comprendente a sua volta: This monitoring system 10 includes a tubular inspection element 11, comprising in turn:
- un corpo centrale 12, al cui interno ? definito un condotto tubolare di percorrenza 26; tale corpo centrale 12 comprende una parete trasparente d'ispezione 13, - a central body 12, inside which is? defined a tubular duct of length 26; this central body 12 includes a transparent inspection wall 13,
- due opposte estremit? di raccordo 14, 15 sviluppantisi dal corpo centrale 12. - two opposite ends? of connection 14, 15 developing from the central body 12.
Il sistema di monitoraggio 10 secondo l'invenzione si caratterizza per il fatto di comprendere un dispositivo di rilevazione 16, comprendente a sua volta: The monitoring system 10 according to the invention is characterized by the fact that it comprises a detection device 16, which in turn comprises:
- un corpo scatolare 17, di contenimento, avente un'apertura di accoppiamento 18 configurata per il collegamento con la parete trasparente d'ispezione 13, - a box-like containment body 17, having a coupling opening 18 configured for connection with the transparent inspection wall 13,
- una telecamera digitale 19 posta all'interno del corpo scatolare 17, configurata e posizionata per riprendere in direzione della parete trasparente di ispezione 13, ovvero per riprendere verso la parete trasparente di ispezione 13, - a digital camera 19 placed inside the box-like body 17, configured and positioned to film in the direction of the transparent inspection wall 13, or to film towards the transparent inspection wall 13,
- mezzi d'illuminazione 20 posti all'interno del corpo scatolare 17, configurati per illuminare la parete trasparente d'ispezione 13, - lighting means 20 placed inside the box-like body 17, configured to illuminate the transparent inspection wall 13,
- una unit? elettronica di controllo 21 connessa alla telecamera digitale 19 e ai mezzi d'illuminazione 20. - a unit? control electronics 21 connected to the digital camera 19 and to the lighting means 20.
In particolare, l'elemento tubolare d'ispezione 11 pu? essere un indicatore di liquido, oppure un indicatore di umidit?, oppure un indicatore d'olio di tipo in s? noto. In particular, the tubular inspection element 11 can be a liquid indicator, or a humidity indicator, or an oil type indicator itself? known.
La parete trasparente d'ispezione 13 comprende un colletto 23 sporgente dal corpo centrale 12 dell'elemento tubolare d'ispezione 11. The transparent inspection wall 13 includes a collar 23 protruding from the central body 12 of the tubular inspection element 11.
All'interno del colletto 23 ? presente una finestra trasparente 24, ad esempio in vetro. Inside the collar 23 ? there is a transparent window 24, for example made of glass.
La finestra trasparente 24 ? sigillata al colletto 23. The transparent window 24? sealed to the collar 23.
In una variante realizzativa, preferita ma non esclusiva, in corrispondenza della parete trasparente d'ispezione 13 pu? essere definita una camera di visualizzazione 25, di dimensioni radiali maggiori rispetto al condotto di percorrenza 26 in cui transita il fluido frigorigeno. In a preferred but not exclusive embodiment variant, in correspondence with the transparent inspection wall 13 it is possible to be defined as a viewing chamber 25, with larger radial dimensions than the duct 26 through which the refrigerant fluid passes.
Le estremit? di raccordo 14 e 15 possono essere filettate o predisposte per la saldatura. The ends? fittings 14 and 15 can be threaded or prepared for welding.
Il corpo scatolare 17 ? costituito, ad esempio, da un contenitore in materia plastica. The box-like body 17 ? consisting, for example, of a plastic container.
Il corpo scatolare 17 definisce una schermatura contro la luce proveniente dall'ambiente, consentendo la precisa e ripetibile rilevazione da parte della telecamera digitale 19. The box-like body 17 defines a shield against the light coming from the environment, allowing precise and repeatable detection by the digital camera 19.
L'apertura di accoppiamento 18, configurata per il collegamento con la parete trasparente d'ispezione 13, ? definita da un foro passante realizzato sul corpo scatolare 17, sagomato in modo tale da accoppiarsi con il colletto 23 della parete trasparente d'ispezione 13. Il corpo scatolare 17 ? fissato all'elemento tubolare d'ispezione 11 mediante un accoppiamento con interferenza tra l'apertura di accoppiamento 18 ed il colletto 23. The coupling opening 18, configured for connection with the transparent inspection wall 13, is defined by a through hole made on the box-like body 17, shaped in such a way as to couple with the collar 23 of the transparent inspection wall 13. The box-like body 17 is fixed to the tubular inspection element 11 by means of an interference fit between the coupling opening 18 and the collar 23.
In alternativa, il corpo scatolare 17 ? fissato all'elemento tubolare d'ispezione 11 mediante altri mezzi di fissaggio equivalenti. Alternatively, the box-like body 17? fixed to the tubular inspection element 11 by other equivalent fixing means.
L'apertura di accoppiamento 18 ? coassiale all'asse X della telecamera digitale 19. The coupling opening 18 ? coaxial to the X axis of the digital camera 19.
La telecamera digitale 19 ? da intendersi essere una videocamera digitale di tipo in s? noto. The digital camera 19 ? intended to be a digital video camera type in itself? known.
La telecamera digitale 19 ? preferibilmente posizionata coassialmente rispetto alla parete trasparente d'ispezione 13. The digital camera 19 ? preferably positioned coaxially with respect to the transparent inspection wall 13.
I mezzi d'illuminazione 20 posti all'interno del corpo scatolare 17 comprendono almeno un elemento emettitore rivolto verso l'apertura di accoppiamento 18. The lighting means 20 located inside the box-like body 17 comprise at least one emitter element facing the coupling opening 18.
In particolare, nel presente esempio realizzativo, non limitativo dell'invenzione, i mezzi d'illuminazione 20 comprendono due led 31 e 32 posizionati ai lati della telecamera digitale 19. In particular, in the present embodiment, which is not restrictive of the invention, the lighting means 20 include two LEDs 31 and 32 positioned on the sides of the digital camera 19.
I led 31 e 32 sono preferibilmente, ma non esclusivamente, posizionati simmetricamente ai lati della telecamera digitale 19. The LEDs 31 and 32 are preferably, but not exclusively, positioned symmetrically on the sides of the digital camera 19.
In alternativa ai led 31 e 32 i mezzi d'illuminazione 20 comprendono uno o pi? emettitori ad infrarossi. As an alternative to the LEDs 31 and 32, the lighting means 20 comprise one or more? infrared emitters.
L'unit? elettronica di controllo 21 supporta la telecamera digitale 19 ed i mezzi d'illuminazione 20. The unit? control electronics 21 supports the digital camera 19 and the lighting means 20.
L'unit? elettronica di controllo 21 ? all'interno del corpo scatolare 17. In alternativa, l'unit? elettronica di controllo 21 ? esterna al corpo scatolare 17 ed ? connessa alla telecamera digitale 19 e ai mezzi d'illuminazione 20 tramite corrispondenti cavi o in modo 'wireless'. L'unit? elettronica di controllo 21 comprende una scheda elettronica PCB avente un micro-controllore per l'acquisizione delle immagini e per l'elaborazione dei dati. The unit? control electronics 21 ? inside the box-like body 17. Alternatively, the unit? control electronics 21 ? external to the box-like body 17 and ? connected to the digital camera 19 and to the lighting means 20 via corresponding cables or in a 'wireless' way. The unit? control electronics 21 includes an electronic PCB board having a micro-controller for image acquisition and data processing.
L'unit? elettronica di controllo 21 comprende un software di acquisizione delle immagini, di elaborazione per il calcolo di un indice specifico caratteristico della specifica applicazione, ad esempio per la rilevazione del livello dell'olio, o specifico per il calcolo della percentuale di bolle rilevate, o specifico per il calcolo della percentuale delle gocce rilevate, o specifico per il calcolo dell'umidit? relativa; tale software ? configurato per l'invio in output dei dati in formato digitale. The unit? control electronics 21 includes image acquisition, processing software for the calculation of a specific index characteristic of the specific application, for example for the detection of the oil level, or specific for the calculation of the percentage of bubbles detected, or specific for calculating the percentage of drops detected, or specifically for calculating humidity? relative; such software? configured to output data in digital format.
Il sistema di monitoraggio 10 secondo l'invenzione ? schematizzato in figura 2 in una sua prima applicazione per la rilevazione di gas frigorifero non condensato. The monitoring system 10 according to the invention ? schematized in figure 2 in its first application for the detection of non-condensed refrigerant gas.
Si effettua la ripresa con la telecamera digitale 19 del flusso di fluido frigorigeno allo stato liquido FL, eventualmente con presenza di bolle d?aria/vapore B. The flow of refrigerant fluid in the liquid state FL is recorded with the digital camera 19, possibly with the presence of air/vapour bubbles B.
L'unit? elettronica di controllo 21 elabora le immagini video con hardware e software dedicati per il riconoscimento e la quantificazione delle bolle B. The unit? control electronics 21 processes video images with dedicated hardware and software for the recognition and quantification of B bubbles.
Ad esempio, l'operazione di misura prevede l'acquisizione del video in digitale ed il riconoscimento delle bolle all'interno dei fotogrammi acquisiti; in output il sistema fornisce l'immagine video ed un indice, che per le bolle, ad esempio, ? un valore in percentuale di bolle rilevate sulla superficie totale dell'area scansionata. For example, the measurement operation involves the acquisition of digital video and the recognition of bubbles within the acquired frames; in output the system provides the video image and an index, which for bubbles, for example, is? a percentage value of bubbles detected on the total surface of the scanned area.
I dati raccolti e codificati sono trasmessi ad un PLC per la loro elaborazione e/o ad un supervisore per la lettura da parte di un operatore. The collected and coded data are transmitted to a PLC for processing and/or to a supervisor for reading by an operator.
Il sistema di monitoraggio secondo l'invenzione, indicato con 110 in figura 3, ? ivi schematizzato per la rilevazione di gocce di fluido frigorigeno GL non evaporato, ovvero allo stato liquido, nel flusso di fluido frigorigeno allo stato gassoso FG. The monitoring system according to the invention, indicated with 110 in figure 3, is schematized there for the detection of drops of non-evaporated refrigerant fluid GL, i.e. in the liquid state, in the flow of refrigerant fluid in the gaseous state FG.
Il dispositivo di rilevazione 16 ? montato sulla parete trasparente d'ispezione 13 per eseguire la ripresa con la telecamera digitale 19 del flusso del gas FG, eventualmente con presenza di gocce di liquido GL. The detection device 16 ? mounted on the transparent inspection wall 13 to record the flow of the FG gas with the digital camera 19, possibly with the presence of drops of liquid GL.
L'unit? elettronica di controllo 21 elabora le immagini video con hardware e software dedicati per il riconoscimento e la quantificazione delle gocce di liquido GL. The unit? control electronics 21 processes video images with dedicated hardware and software for the recognition and quantification of GL liquid drops.
I dati raccolti e codificati sono trasmessi ad un PLC per la loro elaborazione e/o ad un supervisore per la lettura da parte di un operatore. The collected and coded data are transmitted to a PLC for processing and/or to a supervisor for reading by an operator.
Il sistema di monitoraggio secondo l'invenzione, indicato con 210 in figura 4, ? ivi schematizzato per la rilevazione della presenza di umidit? in un flusso di fluido frigorigeno allo stato gassoso FG. The monitoring system according to the invention, indicated with 210 in figure 4, is schematized there for detecting the presence of humidity? in a flow of refrigerant fluid in the gaseous state FG.
In tal caso il dispositivo di rilevazione 16 ? applicato ad un elemento tubolare d'ispezione 111 costituito da un indicatore di umidit?, ovvero comprendente al centro della camera d'ispezione 125 di un componente indicatore ottico di umidit? 140 configurato per cambiare il proprio colore a seconda del grado di umidit? del fluido gassoso che lo attraversa. In this case the detection device 16? applied to a tubular inspection element 111 consisting of a humidity indicator, i.e. comprising an optical humidity indicator component in the center of the inspection chamber 125. 140 configured to change its color depending on the degree of humidity? of the gaseous fluid that passes through it.
Il dispositivo di rilevamento 16 riprende con la telecamera digitale 19 il componente indicatore ottico d'umidit? 140. The detection device 16 records the optical humidity indicator component with the digital camera 19. 140.
L'unit? elettronica di controllo 21 elabora le immagini video con hardware e software dedicati per il riconoscimento del colore del componente indicatore ottico d'umidit? 140 e la relativa contabilizzazione del tasso di umidit?. The unit? control electronics 21 processes video images with dedicated hardware and software for color recognition of the optical humidity indicator component? 140 and the related accounting for the humidity rate.
I dati raccolti e codificati sono trasmessi ad un PLC per la loro elaborazione e/o ad un supervisore per la lettura da parte di un operatore. The collected and coded data are transmitted to a PLC for processing and/or to a supervisor for reading by an operator.
Il sistema di monitoraggio secondo l'invenzione, indicato con 310 in figura 5, ? ivi schematizzato per la rilevazione del livello di olio OL sul fondo di un basamento di raccolta 311. The monitoring system according to the invention, indicated with 310 in figure 5, is schematized there for detecting the OL oil level on the bottom of a collection base 311.
In tal caso il dispositivo di rilevazione 16 ? applicato ad una parete trasparente d'ispezione 313 del basamento di raccolta 311. In this case the detection device 16? applied to a transparent inspection wall 313 of the collection base 311.
Il dispositivo di rilevamento 16 riprende con la telecamera digitale 19 il livello dell'olio. The detection device 16 records the oil level with the digital camera 19.
L'unit? elettronica di controllo 21 elabora le immagini video con hardware e software dedicati per il riconoscimento del livello dell?olio e relativa contabilizzazione in percentuale sul totale dell?altezza rilevata. The unit? control electronics 21 processes the video images with dedicated hardware and software for the recognition of the oil level and related accounting as a percentage of the total height detected.
I dati raccolti e codificati sono trasmessi ad un PLC per la loro elaborazione e/o ad un supervisore per la lettura da parte di un operatore. The collected and coded data are transmitted to a PLC for processing and/or to a supervisor for reading by an operator.
Forma oggetto dell'invenzione anche il dispositivo di rilevazione 16 in quanto tale, come sopra descritto, ovvero comprendente: The object of the invention is also the detection device 16 as such, as described above, i.e. comprising:
- un corpo scatolare 17, di contenimento, avente un'apertura di accoppiamento 18 configurata per il collegamento con la parete trasparente d'ispezione 13, - a box-like containment body 17, having a coupling opening 18 configured for connection with the transparent inspection wall 13,
- una telecamera digitale 19 posta all'interno del corpo scatolare 17, configurata e posizionata per riprendere in direzione della parete trasparente di ispezione 13, ovvero per riprendere verso la parete trasparente di ispezione 13, - a digital camera 19 placed inside the box-like body 17, configured and positioned to film in the direction of the transparent inspection wall 13, or to film towards the transparent inspection wall 13,
- mezzi d'illuminazione 20 posti all'interno del corpo scatolare 17, configurati per illuminare la parete trasparente d'ispezione 13, - lighting means 20 placed inside the box-like body 17, configured to illuminate the transparent inspection wall 13,
- una unit? elettronica di controllo 21 connessa alla telecamera digitale 19 e ai mezzi d'illuminazione 20. - a unit? control electronics 21 connected to the digital camera 19 and to the lighting means 20.
Tutti i componenti del dispositivo di rilevazione 16 sono da intendersi come sopra descritti. All the components of the detection device 16 are to be understood as described above.
Forma oggetto dell'invenzione anche un impianto di refrigerazione 50, comprendente un circuito 51 per un fluido frigorigeno; un simile impianto di raffreddamento 50 ? schematizzato in figura 6. The invention also concerns a refrigeration system 50, comprising a circuit 51 for a refrigerant fluid; such a cooling system 50 ? schematized in figure 6.
Tale circuito 51 comprende: This circuit 51 includes:
- un condensatore 52, - a capacitor 52,
- una valvola di espansione 53 a valle di detto condensatore 52, - un evaporatore 54 a valle di detta valvola di espansione 53, - an expansion valve 53 downstream of said condenser 52, - an evaporator 54 downstream of said expansion valve 53,
- un compressore 55 tra evaporatore 54 e condensatore 52, - a compressor 55 between evaporator 54 and condenser 52,
- una uscita 54b di detto evaporatore 54 e un ingresso 52a di detto condensatore 52 essendo connessi da una linea del vapore 56 comprendente detto compressore 55, detto fluido frigorigeno attraversando detta linea del vapore 56 in uno stato di vapore, - an outlet 54b of said evaporator 54 and an inlet 52a of said condenser 52 being connected by a vapor line 56 including said compressor 55, said refrigerant fluid passing through said vapor line 56 in a vapor state,
- una uscita 52b di detto condensatore 52 e un ingresso 54a di detto evaporatore 54 essendo connessi da una linea del liquido 57 comprendente detta valvola di espansione 53, detto fluido frigorigeno attraversando detta linea del liquido 57 in uno stato liquido. - an outlet 52b of said condenser 52 and an inlet 54a of said evaporator 54 being connected by a liquid line 57 including said expansion valve 53, said refrigerant fluid passing through said liquid line 57 in a liquid state.
La peculiarit? dell'impianto di refrigerazione 50 secondo l'invenzione risiede nel fatto di comprendere almeno un sistema di monitoraggio 10 come sopra descritto, posizionato in almeno uno dei seguenti punti del circuito: The peculiarity? of the refrigeration system 50 according to the invention lies in the fact that it includes at least one monitoring system 10 as described above, positioned in at least one of the following points of the circuit:
- a monte di detta valvola ad espansione 53, per la rilevazione di eventuali bolle nel fluido frigorigeno allo stato liquido, - upstream of said expansion valve 53, for detecting any bubbles in the refrigerant fluid in the liquid state,
- tra detto evaporatore 54 e detto compressore 55, per la rilevazione di eventuali gocce nel fluido frigorigeno allo stato di vapore, - between said evaporator 54 and said compressor 55, for detecting any drops in the refrigerant fluid in the vapor state,
- sul compressore 55 o su una sua derivazione, per la rilevazione del livello dell'olio nello stesso compressore 55. - on the compressor 55 or on one of its derivatives, for detecting the oil level in the compressor 55 itself.
Preferibilmente, l'impianto 50 comprende un sistema di monitoraggio 10 a monte della valvola di espansione 53. Preferably, the system 50 includes a monitoring system 10 upstream of the expansion valve 53.
L'impianto 50 pu?, in alternativa, comprendere un sistema di monitoraggio 110 tra evaporatore 54 e compressore 55. The system 50 can, alternatively, include a monitoring system 110 between evaporator 54 and compressor 55.
L'impianto 50 pu? comprendere un sistema di monitoraggio 310 sul compressore 55 o su una sua derivazione. The 50 plant can? include a monitoring system 310 on the compressor 55 or on a branch thereof.
Si ? in pratica constatato come l?invenzione raggiunga il compito e gli scopi preposti. Yes ? in practice it was noted how the invention achieved the intended task and objectives.
In particolare, con l?invenzione si ? messo a punto un dispositivo di rilevazione per il monitoraggio dello stato di un fluido in un condotto, ed un sistema di monitoraggio dello stato di un fluido in un condotto, particolarmente per circuiti frigoriferi, il quale consente di sostituire la rilevazione ottica da parte di un operatore umano con l?acquisizione di immagini tramite telecamera digitale e con l'elaborazione delle immagini acquisite allo scopo di mostrare, tramite display o sistema di acquisizione dati: In particular, with the invention yes? developed a detection device for monitoring the state of a fluid in a duct, and a system for monitoring the state of a fluid in a duct, particularly for refrigeration circuits, which allows the replacement of optical detection by a human operator with the acquisition of images via digital camera and with the processing of the acquired images for the purpose of showing, via display or data acquisition system:
- l?immagine e/o il video digitalizzato del fluido durante il funzionamento dell?impianto frigorifero a cui il sistema ? applicato, - i dati estrapolati, dall?acquisizione video, che caratterizzano gli stati (livello, umidit?, presenza di bolle) del fluido: misura del livello di olio, tasso di umidit?, numero (assoluto o in percentuale) di bolle presenti nel fluido in transito. - the digitized image and/or video of the fluid during the operation of the refrigeration system to which the system is designed. applied, - the data extrapolated from video acquisition, which characterize the states (level, humidity, presence of bubbles) of the fluid: measurement of the oil level, humidity rate, number (absolute or in percentage) of bubbles present in the fluid in transit.
Questi dati, video o numerici, possono poi essere acquisiti da sistemi di controllo o supervisione per monitorare lo stato del fluido, implementare nuove funzionalit? di regolazione o attivare allarmi specifici per preservare il corretto funzionamento dell?impianto frigorifero a cui il sistema secondo l'invenzione ? applicato. This data, video or numerical, can then be acquired by control or supervision systems to monitor the state of the fluid, implement new functions and adjustment or activate specific alarms to preserve the correct functioning of the refrigeration system to which the system according to the invention is applied.
Il vantaggio di digitalizzare e valorizzare le immagini creando parametri di caratterizzazione delle immagini stesse, permette di integrare queste informazioni nella regolazione dell'impianto frigorifero e/o di inviarle via supervisione ad operatori in remoto per loro verifica e gestione. The advantage of digitizing and enhancing the images by creating parameters to characterize the images themselves allows this information to be integrated into the regulation of the refrigeration system and/or sent via supervision to remote operators for their verification and management.
Il dispositivo di rilevazione 16, e di elaborazione delle immagini ? montato su un vetro di ispezione; tale dispositivo ? da intendersi composto da: The detection device 16, and image processing ? mounted on an inspection glass; this device? to be understood as consisting of:
- una telecamera digitale chiusa in scatola protettiva, ovvero il contenitore del dispositivo, - a digital camera closed in a protective box, i.e. the container of the device,
- uno o pi? illuminatori a LED o infrarossi per illuminazione della camera, - one or more? LED or infrared illuminators for room lighting,
- una scheda elettronica PCB con microcontrollore per l?acquisizione video e l?elaborazione dei dati, - a PCB electronic board with microcontroller for video acquisition and data processing,
- un cavo di collegamento al controllore dell'impianto frigorifero o all?acquisitore di segnale o al supervisore con interfaccia utente, - un software di acquisizione delle immagini, elaborazione per il calcolo dell?indice specifico caratteristico (livello dell?olio, percentuale di bolle rilevate, percentuale di gocce rilevate, umidit? relativa, tutte tipiche dello stato critico del fluido prescelto), invio in output dei relativi dati in formato digitale. - a connection cable to the refrigeration system controller or to the signal acquirer or to the supervisor with user interface, - image acquisition and processing software for the calculation of the specific characteristic index (oil level, percentage of bubbles detected, percentage of drops detected, relative humidity, all typical of the critical state of the chosen fluid), output of the relevant data in digital format.
In particolare, con l'invenzione si ? messo a punto un sistema che consente di ispezionare con continuit? lo stato di un fluido frigorigeno anche nel caso in cui la parete trasparente d'ispezione ? posizionata in una posizione irraggiungibile da un operatore umano. In particular, with the invention you ? developed a system that allows continuous inspection? the state of a refrigerant fluid even if the transparent inspection wall is positioned in a position unreachable by a human operator.
In pi?, con l'invenzione si ? messo a punto un sistema che consente di effettuare una ispezione continua di un fluido frigorigeno da remoto attraverso un dispositivo di interfaccia utente (Personal Computer), quindi anche in assenza di un operatore umano nei pressi dell'impianto frigorifero a cui il sistema ? applicato. Furthermore, with the invention yes? a system has been developed that allows continuous inspection of a refrigerant fluid remotely through a user interface device (Personal Computer), therefore even in the absence of a human operator near the refrigeration system to which the system is based. applied.
L?immediata digitalizzazione, elaborazione ed invio dei segnali ad un PLC, permette di attivare un controllo automatico ed in tempo reale dei dati stessi, ed eventualmente attivare i dispositivi collegati al PLC stesso per una azione correttiva o l?invio di un segnale di allarme. La conversione delle immagini in digitale in modo continuativo attraverso un sistema di acquisizione, permette di storicizzare lo stato del fluido frigorigeno, o dell'olio lubrificante, e di analizzare il database relativo come post-processo. The immediate digitization, processing and sending of signals to a PLC allows you to activate an automatic and real-time control of the data itself, and possibly activate the devices connected to the PLC itself for a corrective action or the sending of an alarm signal. The continuous conversion of images to digital through an acquisition system allows the state of the refrigerant fluid or lubricating oil to be historicized and the relevant database to be analyzed as a post-process.
Il sensore acquisisce ed elabora le immagini allo stesso modo e secondo un calcolo preciso e validato, in questo modo le misure sono ripetibili e l?analisi conseguente sar? di tipo quantitativo. The sensor acquires and processes the images in the same way and according to a precise and validated calculation, in this way the measurements are repeatable and the consequent analysis will be quantitative.
L?invenzione cos? concepita ? suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell?ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. The invention like this? conceived? susceptible to numerous modifications and variations, all falling within the scope of the inventive concept; furthermore, all details may be replaced by other technically equivalent elements.
In pratica, i componenti ed i materiali impiegati, purch? compatibili con l?uso specifico, nonch? le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica. In practice, the components and materials used, as long as? compatible with the specific use, as well as? the contingent dimensions and shapes may be any depending on the needs and the state of the art.
Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono da intendersi apposti al solo scopo di aumentare l?intelligibilit? delle rivendicazioni e di conseguenza tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull?interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento. Where the features and techniques mentioned in any claim are followed by reference marks, such reference marks are intended to be affixed for the sole purpose of increasing intelligibility. of the claims and consequently such reference marks have no limiting effect on the interpretation of each element identified by way of example by such reference marks.
Claims (10)
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- 2022-10-21 WO PCT/IB2022/060137 patent/WO2023067567A1/en unknown
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Also Published As
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| WO2023067567A1 (en) | 2023-04-27 |
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