IT9020567A1

IT9020567A1 - Rilevatore di portata

Info

Publication number: IT9020567A1
Application number: IT020567A
Authority: IT
Inventors: Herbert Frisch
Original assignee: Enfo Grundlagen Forschungs Ag
Priority date: 1989-07-06
Filing date: 1990-06-07
Publication date: 1991-12-07
Also published as: IT1248751B; GB2233766B; FR2649482A1; SE9002183D0; DE4016168A1; IT9020567A0; SE9002183L; GB2233766A; GB9013135D0

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale aven te per titolo:

"Rilevatore di portata".

Descrizione

L'invenzione si riferisce ad un rilevatore di portata, in particolare per il controllo di piccole quantità fluide di breve durata, con una car cassa nella quale sono previsti un collegamento di ingresso ed un collegamento di uscita, ed in cui è installata un'unità di controllo, influenzata dalla corrente fluida, la quale fornisce impulsi elettrici, e che presenta un trasduttore a flessione, il quale è serrato, da un lato, in una zona di fissaggio dell' ambiente interno della carcassa, posta a distanza dall' imbocco del suo collegamento di ingresso, essendo esposto, con la sua estremità libera, alla corrente fluida, e ricoprendo preferibilmente, almeno in parte, l'imbocco del collegamento

di ingresso.

Rilevatori di portata di questo tipo sono già noti e possono controllare, a seconda del tipo dell'effetto preposto all'influenzamento dell'unità di controllo, un campo più o meno ampio di portate di fluido. Le esecuzioni già conosciute sono costose e richiedono una alimentazione propria di tensio ne elettrica. Si incontrano, altresì, problemi, con riferimento alle esecuzioni già note, particolarmen te in relazione al controllo di portate fluide assai piccole e di durata piuttosto breve, quali quelle che si incontrano, per esempio, con riferimento alla cosiddetta lubrificazione "impulsiva dei dispositivi più diversi. Per questi casi di impiego non è, al giorno d'oggi, disponibile alcun dispositivo di controllo di funzionamento sicuro, semplice e quindi economico.

L'obiettivo dell'invenzione consiste nel configurare un rilevatore di portata del genere richiamato inizialmente in modo tale da superare gli svantaggi indicati a carico dei sistemi già noti ed in modo tale da creare, in particolare in modo semplice, un rilevatore di portata di funzionamento sicuro anche per il controllo di piccole portate fluide di breve durata.

Questo obiettivo viene raggiunto, secondo l'invenzione, grazie al fatto che l'unità di con trollo dispone di un trasduttore a flessione, piezo elettrico, il quale genera impulsi elettrici dipendenti dalla portata. Grazie alla ridotta massa dei trasduttori a flessione piezoelettrici, resi noti, per esempio, con riferimento ai trasduttori di segnale elettrico-pneumatici, si assicura che venga prodotta una inflessione dell'estremità libera del trasduttore a flessione, posta nella traiettoria di flusso, corrispondente anche a piccole portate sotto forma di impulsi, che fluiscano attraverso il collegamento di ingresso, determinando, detta inflessione, una variazione di carica rilevabile sugli appositi contatti. Questa variazione di carica può essere sfruttata in modo assai semplice e, peraltro, già noto in molteplici circostanze, il che rende possibile l' indicazione ineccepibile anche delle più piccole portate fluide, attive anche per durate assai ridotte. Poiché il trasduttore a flessione piezoelettrico genera da sé stesso le cariche elettriche necessarie per fornire il segnale di uscita, non è necessaria alcuna alimentazione elettrica dall' esterno, e non si richiede nemmeno, in particolare, l'utilizzo di un apposito amplificatore di segnale. Il rilevatore di portata oggetto del la invenzione risulta, quindi, corrispondentemente semplice ed economico, tando da poter essere utilizzato anche in impianti semplici e di piccole dimensioni, in modo economico e vantaggioso.

In un'altra configurazione dell'invenzione si prevede che il trasduttore a pressione piezoelettrico sia sollecitato da almeno una molla, da cui esso venga precaricato contro un arresto fisso realizzato nella carcassa, in direzione opposta a quella di imbocco del collegamento di ingresso. In questo modo, la risposta del rilevatore di portata può essere influenzata indipendentemente dalle caratteristiche elastiche del trasduttore a flessione stesso, e si può anche assicurare, per esempio, che non si pervenga ad indicazioni errate in relazione a movimenti, vibrazioni o simili.

Il trasduttore a flessione può presentare, in un'altra configurazione dell'invenzione, elementi piezo-ceramici , i quali sono applicati, preferibilmente sui due lati, su di un elemento flessibi le metallico, elettricamente conduttore, il che consente, da un lato, una agevole realizzazione e, dall'altro, una facile ed ineccepibile valutazione delle variazioni di carica. Possono, a questo proposito, essere utilizzate, naturalmente, anche tutte le configurazioni già note ed idonee al fine proposto, di trasduttori a flessione di tipo piezoelettrico, di per sè stessi già conosciuti.

Un rilevatore di portata oggetto dell'invenzione, con un'unità di valutazione che si trovi in collegamento elettrico bipolare con l' unità di controllo, può essere inoltre realizzato inserendo una resistenza per l'equilibrio di potenziale fra i due poli. In questo modo, dalla variazione di carica prodotta dall'inflessione del trasduttore a flessione, vengono suscitati un picco di tensione misurabile, all'inizio del flusso, ed un ulteriore picco di polarità opposta, parimenti di agevole misurazione, al termine del flusso, il che facilita e migliora la valutazione, ovvero rispettivamente l'indicazione dei segnali forniti da parte del rilevata re di portata.

L'invenzione viene nel seguito più dettagliatamente commentata con riferimento agli esempi esecutivi rappresentati parzialmente in forma schematica nei disegni, ove:

la figura 1 rappresenta un rilevatore di porta ta oggetto dell'invenzione, in rappresentazione schematica, sezionata;

la figura 2 rappresenta il rilevatore di portata di cui alla figura 1, con trasduttore a flessione deviato in relazione al riscontro di una portata fluida;

la figura 3 rappresenta una sezione longitudinale relativamente ad un altro esempio esecutivo oggetto dell'invenzione;

la figura 4 rappresenta una sezione secondo la linea IV-IV in figura 3; e

la figura 5 rappresenta una sezione secondo la linea V-V in figura 3.

Il rilevatore di portata, rappresentato nelle figure 1 e 2, serve, in particolare, per il controllo di piccole quantità fluide di breve durata e presenta una carcassa 1, dotata di un collegamento di ingresso 2 e di un collegamento di uscita 3. Nell'ambito di un ambiente interno 6 della carcassa racchiuso fra le due parti 4 e 5 della carcassa 1 medesima è installata un' unità di controllo 7, influenzata dal fluido che fluisce a volte fra i collegamenti 2 e 3, fornendo, detta unità, attraverso i contatti 8, 9, impulsi elettrici in funzione della portata.

L' unità di controllo 7 presenta un trasduttore a flessione 10 di tipo piezoelettrico, il quale è bloccato, da un lato, in una zona di fissag gio 12, dell’ambiente interno 6 della carcassa, posta a distanza dall'imbocco 11 del collegamento di ingresso 2. Il trasduttore a flessione 10 è costituito essenzialmente da un elemento flessibile 13 sottile, preferibilmente metallico, elettricamente conduttore, su quale è applicato il materiale piezo-ceramico 14, che rende riscontrabili, attraverso l'elemento flessibile 13 ed il contatto 9, da un la to, nonché attraverso una molla 15 ed il contatto 8, dall'altro, le variazioni di carica che si manifestano in relazione alle inflessioni. La molla 15 che porta al contatto 8 è, al tempo stesso, attiva anche come molla di precarico per il trasduttore a flessione 10, che viene così precaricato in direzio ne contraria a quella di imbocco del collegamento di ingresso 2, contro un arresto 16 fisso, realizza to nella carcassa.

Nell'esempio esecutivo rappresentato nelle figure 1 e 2, si suppone che le due parti 4 e 5 della carcassa 1 siano costituite da materiale elet tricamente isolante. In caso contrario si deve prov vedere ad un opportuno isolamento dei contatti 8, 9, ovvero rispettivamente delle superfici di contatto del trasduttore a flessione 10 stesso.

Al di sotto di una portata fluida determinata, da un lato, dall'elasticità del trasduttore a flessione 10, e, dall'altro, dal precarico elastico della molla 15, il trasduttore a flessione stesso resta fisso, nel posizionamento rappresentato in fi gura 1, rispetto all'imbocco 11 del collegamento di ingresso 2, parzialmente coperto, effettuandosi fra i collegamenti 2 e 3 una compensazione di pressione attraverso i passaggi liberi ricavati nell'ambiente interno 6 della carcassa. Non appena questa determi nata portata fluida viene oltrepassata da parte del flusso fra i collegamenti 2 e 3, il trasduttore a flessione 10 viene gradualmente deviato nel posizio namento rappresentato in figura 2, potendosi riscontrare, sui contatti 8 e 9, le variazioni di carica in tal modo provocate.

Qualora venga inserita, fra i poli definiti dai due contatti 8, 9, una resistenza non qui rappresentate, ai fini dell’equilibrio di potenziale, si possono ottenere un picco di tensione all'inizio del flusso ed un secondo picco di polarità oppo sta al termine del medesimo.

La configurazione rappresentata nelle figure da 3 a 5 si differenzia da quella rappresentata schematicamente nelle figure 1 e 2 soltanto, essenzialmente , per il fatto che, in questo caso, il trasduttore a flessione 10 chiude ermeticamente lo imbocco 11 del collegamento di ingresso 2, al di sotto di una portata fluida positiva predeterminata, del flusso fra il collegamento di ingresso 2 ed il collegamento di uscita 3, ragione per cui il rilevatore di portata effettua, al tempo stesso, anche la funzione di una valvola unidirezionale.

Per semplicità, vengono utilizzate nel se guito, anche con riferimento alle figure da 3 a 5, ancora le cifre di contrassegno già utilizzate con riferimento alle figure 1 e 2, per parti corrispondenti almeno dal punto di vista funzionale.

La carcassa 1 del rilevatore di portata rappresentato è costituita anche in questo caso da due parti 4, 5, le quali racchiudono nel loro complesso un ambiente interno 6 della carcassa stessa, il quale accoglie l'unità di controllo 7 comprendente il trasduttore a flessione 10. Il trasduttore a flessione 10 è serrato, anche in questo caso, da un lato, in una zona di fissaggio 12 dell’ambiente interno 6 della carcassa, essenzialmente opposto allo imbocco 11 del collegamento di ingresso 2, e viene precaricato per mezzo di due molle 15, 15', attive in direzioni opposte, contro l'arresto 16 fisso, ri cavato nella carcassa.

Il trasduttore a flessione 10 presenta qui un elemento flessibile 13 mediano, elettricamente conduttore, che è rivestito, su entrambi i lati, con materiale piezo-ceramico . Il prelievo della carica viene effettuato in questo caso, da una parte, dal lato esterno del trasduttore a flessione 10, attraverso le due molle 15, 15' ed il tubo 17 conduttore della carcassa, verso il contatto 8, e, dalla altra, dall'elemento flessibile 13 formante l'elettrodo mediano, attraverso lo spinotto 18, verso il contatto 9.

In presenza di portate che attraversino, anche per breve durata, oppure sotto forma di impulsi, il rilevatore, dal collegamento di ingresso 2 verso il collegamento di uscita 3, si effettuano ani cora le funzioni già sopra descritte con riferimento alle figure 1 e 2, per quanto riguarda l'unità di controllo 7, ovvero rispettivamente il trasduttore a flessione 10. Contro un flusso di attraverso mento in direzione opposta, il trasduttore a flessione 10 posto ermeticamente a tenuta sull'imbocco 11 del collegamento di ingresso 2, agisce quale valvola unidirezionale.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Rilevatore di portata, in particolare per il controllo di piccole quantità fluide di breve durata, con una carcassa (1), nella quale sono previsti un collegamento di ingresso (2) ed un collegamento di uscita (3), ed in cui è installata un'unità di controllo (7), influenzata dalla corrente fluida, la quale fornisce impulsi elettrici, e che presenta un trasduttore a flessione (10), il quale è serrato, da un lato, in una zona di fissaggio (12) dell'ambiente interno (6) della carcassa posta a distanza dall'imbocco (11) del suo collegamento di ingresso (2), essendo esposto, con la sua estremità libera, alla corrente fluida, e ricoprendo pre feribilmente, almeno in parte, l'imbocco (11) del collegamento di ingresso (2), caratterizzato dal fatto che l'unità di controllo (7) presenta un trasduttore a flessione (10) di tipo piezoelettrico, il quale genera impulsi elettrici in funzione della portata .
2. Rilevatore di portata secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il trasduttore a flessione (10) piezoelettrico è sollecitato da parte di almeno una molla (15), da cui esso è precaricato, in direzione opposta a quella dello imbocco (11) del collegamento di ingresso (2), nell'ambiente interno (6) della carcassa, contro un ar resto 16 fisso, ricavato nella medesima.
3. Rilevatore di portata secondo le rivendicazioni 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che il trasduttore a flessione (10) presenta elementi piezo-ceramici (14), i quali sono applicati, pre feribilmente sui due lati, su di un elemento flessi bile (13) metallico, elettricamente conduttore.
4. Rilevatore di portata secondo le rivendicazioni 1, 2 oppure 3, con un'unità di valutazione che si trova in collegamento elettrico bipolare con l'unità di controllo, caratterizzato da una resistenza inserita fra i due poli (8, 9), allo scopo di raggiungere un equilibrio di potenziale