ITBO980547A1 - Gruppo per il rilevamento del consumo di acqua in un condotto di distr ibuzione di una rete idrica . - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E
del brevetto per invenzione industriale
La presente invenzione è relativa ad un gruppo per il rilevamento del consumo di acqua in un condotto di distribuzione di una rete idrica.
Per rilevare il consumo di acqua dì un utilizzatore collegato ad una presa di distribuzione di una rete idrica, è noto di utilizzare un contatore idrico disposto lungo il condotto definente la presa di distribuzione ed atto a visualizzare la quantità di acqua prelevata dalla rete idrica stessa.
In particolare, nelle reti idriche è prevista l'installazione di un contatore generale in corrispondenza della presa di distribuzione che eroga acqua ad un intero edificio, mentre presso le varie utenze vengono installati dei contatori di sottolettura noti come contatori divisionali.
I contatori idrici attualmente utilizzati, siano essi generali o divisionali, presentano un corpo di supporto, una turbina (o un mulinello o similari) montata internamente al corpo ed atta ad essere investita dal flusso d'acqua, ed una serie di ruotismi (ad esempio un treno demoltiplicatore ed un orologio totalizzatore) movimentati dalla turbina stessa per fornire una indicazione del consumo d'acqua su di un quadrante graduato disposto generalmente sulla sommità del corpo di supporto.
La lettura di questi contatori a quadrante graduato ha spesso creato parecchi problemi al personale incaricato di rilevare il consumo di acqua degli utilizzatori a causa del posizionamento dei contatori stessi. Infatti, tali contatori, principalmente disseminati presso ogni edificio, sono spesso installati in luoghi angusti e stretti e, a volte, sono posizionati con il quadrante graduato rivolto verso una parete o verso altri condotti che possono ostruirne una facile lettura .
Al fine di agevolare la lettura al personale addetto, sono stati introdotti dei contatori idrici provvisti di una unità di visualizzazione del consumo esterna al corpo di supporto e posizionabile a piacimento nelle vicinanze del contatore idrico stesso. In tali contatori uno degli indicatori disposto sul quadrante graduato è definito da un magnete che è affacciato, ad esempio, ad una bobina fissa per generare un segnale elettrico impulsivo in corrispondenza della propria rotazione e, dunque, del consumo di acqua. In particolare, ogni impulso è indicativo di una quantità determinata di acqua erogata all'utilizzatore. La bobina è collegata all'unità di visualizzazione, ove il segnale elettrico impulsivo è alimentato ad un contatore di impulsi atto a visualizzare su di un "display" la quantità di acqua consumata dall'utilizzatore.
Per eseguire la lettura di tutti i contatori idrici sopra descritti è comunque necessario l'impiego di personale addetto che si deve recare presso la presa di distribuzione per annotare i consumi. Ciò da un lato rappresenta un costo notevole per le aziende che gestiscono la rete idrica, e dall'altro lato non consente di poter effettuare un controllo assolutamente aggiornato dei consumi di acqua visto che la lettura dei contatori viene eseguita solo periodicamente (ad esempio mensilmente) e offre una informazione solo di carattere consuntivo, ossia riferita ai soli due istanti definenti l'intervallo fra due letture consecutive.
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un gruppo per il rilevamento del consumo di acqua in un condotto di distribuzione della rete idrica, il quale permetta di risolvere il problema sopra esposto, ossia che effettui un rilevamento automatico del consumo in modo da rendere superflua la lettura del contatore da parte del personale addetto.
Secondo la presente invenzione viene realizzato un gruppo per il rilevamento del consumo di acqua in un condotto di distribuzione di una rete idrica, del tipo descritto nella rivendicazione 1.
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
- la figura 1 illustra schematicamente un gruppo per il rilevamento del consumo di acqua in un condotto di distribuzione di una rete idrica, realizzato secondo i dettami della presente invenzione;
- la figura 2 illustra in vista prospettica, con parti asportate per chiarezza, un contatore idrico facente parte del gruppo della figura 1;
- le figure da 3 a 5 illustrano schematicamente rispettive varianti del gruppo per il rilevamento del consumo di acqua della figura 1.
Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato nel suo complesso, un gruppo per il rilevamento del consumo di acqua in una presa 2 di distribuzione di una rete idrica {non illustrata). La presa 2 di distribuzione è definita da un condotto 3 di distribuzione atto a convogliare l'acqua ad un utilizzatore che può essere, ad esempio, un intero edificio o un singolo appartamento .
Il gruppo 1 comprende almeno una unità remota 4 di rilevamento del consumo disposta in corrispondenza della presa 2 per rilevare, elaborare, memorizzare e trasmettere dati inerenti al consumo, ed almeno una unità centrale 5 di elaborazione, la quale è situata in posizione remota rispetto alla presa 2 di distribuzione, ed è atta a ricevere, elaborare e monitorare i dati trasmessi dall'unità remota 4 di rilevamento.
L'unità remota 4 comprende un dispositivo contatore 6 disposto lungo il condotto 3 per generare un segnale S elettrico correlato al consumo di acqua dell'utilizzatore, un dispositivo 7 elettronico di elaborazione ricevente in ingresso il segnale S ed atto ad elaborare e memorizzare dati inerenti al consumo, ed un dispositivo 8 di ricetrasmissione cooperante con il dispositivo 7 stesso per trasmettere tali dati verso l'unità centrale 5. L'unità remota 4, inoltre, è dotata di un dispositivo 9 di alimentazione atto ad alimentare elettricamente il dispositivo 7 elettronico di elaborazione.
L'unità centrale 5 presenta un dispositivo 10 di ricetrasmissione atto a ricevere i dati provenienti dall'unità remota 4, ed una unità 11 di elaborazione e monitoraggio cooperante con il dispositivo 10 ricetrasmittente per elaborare e monitorare tali dati.
Nell'esempio illustrato in figura 1, il dispositivo contatore 6 è definito da un contatore 13 idrico di tipo noto (figura 2), il quale presenta un corpo 14 di supporto, una turbina 15 (o un mulinello o similari) montata internamente al corpo 14 stesso ed atta ad essere investita dal flusso d'acqua, ed una serie di ruotismi 16 (ad esempio un treno demoltiplicatore 16a ed un orologio totalizzatore 16b) atti ad essere movimentati dalla turbina 15 per fornire una indicazione del consumo d'acqua su di un quadrante graduato 17 disposto generalmente sulla sommità del corpo 14 di supporto .
Nel contatore 11 illustrato in figura 2, uno degli indicatori disposto sul quadrante graduato 17, ed in particolare quello relativo alla portata minima, è definito da un magnete 18 che è disposto affacciato ad una bobina 19 fissa ed è atto ad essere ruotato attorno al proprio asse 18a. In questo modo, quando avviene l'erogazione di acqua verso l'utilizzatore, la variazione della polarità del magnete 18 induce sulla bobina 19 il segnale S elettrico, il quale è un segnale di tipo impulsivo in cui ogni impulso è associato al consumo di una quantità determinata di acqua {ad esempio un litro).
Il dispositivo 7 elettronico di elaborazione presenta un ingresso 20a ricevente il segnale S, e preferìbilmente, ma non necessariamente, è provvisto di una pluralità di ingressi 20b collegati, ciascuno, all'uscita di un rispettivo sensore 21, il quale è disposto in corrispondenza del condotto 3 per generare un rispettivo segnale informativo I indicativo di una rispettiva grandezza fisica correlata al passaggio di acqua nel condotto 3 stesso. Nell'esempio illustrato in figura 1, il dispositivo 7 è collegato a tre sensori 21, dei quali il primo è un sensore di pressione per rilevare la pressione dell'acqua nel condotto 3, il secondo è un sensore atto a rilevare la deformazione radiale del condotto 3 stesso, ed il terzo è un sensore di temperatura per rilevare la temperatura dell'acqua.
Il dispositivo 7 comprende una unità di ingresso 24 ricevente i segnali S e i, una unità di controllo 25 a microprocessore cooperante con l'unità di ingresso 24 ed atta ad elaborare i segnali S ed I per ricavare il consumo dell'acqua e altri dati di interesse (ad esempio la pressione dell'acqua nel condotto e così via), ed una memoria 26 in cui vengono memorizzati, con frequenza temporale prestabilita, i dati relativi al consumo e alle grandezze di interesse. In questo modo è possibile tenere traccia dell'evoluzione temporale del consumo di acqua e delle altre grandezze di interesse.
L'unità di controllo 25 coopera con una interfaccia 27 per il dispositivo di ricetrasmissione 8. Inoltre, nell'esempio di attuazione illustrato, l'unità di controllo 25 è atta a confrontare, secondo modalità preimpostabili, i dati inerenti al consumo e alle altre grandezze di interesse con dati di riferimento al fine di individuare tempestivamente sia eventuali situazioni anomale, come ad esempio una variazione eccessiva della pressione nel condotto, sia situazioni di pericolo come ad esempio una perdita. L'unità di controllo 25 è infatti collegata ad un dispositivo 28 di segnalazione e/o di allarme cooperante con il dispositivo di ricetrasmissione 8 per trasmettere un segnale di allarme verso l'unità centrale 5 qualora si verifichi uno scostamento determinato fra i dati rilevati ed i dati di riferimento stessi.
Il dispositivo 8 di ricetrasmissione, schematicamente illustrato in figura 1, può essere definito, ad esempio, da un radio-ricetrasmettitore, da un telefono cellulare, da un dispositivo di ricetrasmissione via cavo (a fibre ottiche) o similari, ed è atto a trasmettere, su richiesta dell'unità centrale 5 e/o autonomamente, i dati memorizzati ed i segnali di allarme.
L'unità 11 di elaborazione e monitoraggio dell'unita centrale 5, nell'esempio illustrato, è definita da un computer che coopera con il dispositivo 10 di ricetrasmissione per ricevere i dati dall'unità remota 4 e/o per inviare richieste di dati all'unità remota stessa. Attraverso tale computer è possibile elaborare e visualizzare i dati relativi al consumo di acqua dell'utilizzatore ed evidentemente i dati relativi alle altre grandezze di interesse, senza la necessità di recarsi fisicamente presso la presa 2 di distribuzione.
È evidente che una stessa unità centrale 5 può cooperare con un numero N determinato di unità remote 4 disposte, ciascuna, in un rispettivo condotto 3 di distribuzione della rete idrica per rilevare il consumo di un rispettivo utilizzatore.
Il dispositivo di alimentazione 9, come già detto, è atto ad alimentare elettricamente il dispositivo 7 elettronico di elaborazione, e secondo l'invenzione, può essere realizzato in tre modi diversi che di seguito verranno descritti.
In figura 1 è illustrata una prima forma di realizzazione del dispositivo 9 di alimentazione, secondo la quale per fornire l'alimentazione elettrica del dispositivo 7 si sfrutta l'energia cinetica dell'acqua che attraversa il condotto 3. In particolare, tale dispositivo 9 di alimentazione presenta una turbina 30 disposta lungo il condotto 3 a valle (o, in alternativa, a monte) del contatore 13 per generare energia meccanica quando viene attraversata dall'acqua in pressione, ed un dispositivo di conversione 31 accoppiato alla turbina 30 stessa per convertire l'energia meccanica in energia elettrica ed alimentare il dispositivo 7.
Il dispositivo 31 di conversione presenta un generatore elettrico 32 meccanicamente accoppiato all'albero di uscita 33 della turbina 30 per generare una tensione elettrica in corrispondenza del flusso di acqua nel condotto 3, ed un convertitore elettrico 34 collegato al generatore elettrico 32 per convertire la tensione in uscita dal generatore stesso in una tensione di alimentazione per il dispositivo 7 elettronico di elaborazione. Inoltre, per garantire una continua alimentazione elettrica del dispositivo 7, il dispositivo 31 di conversione è provvisto di una batteria tampone 35, la quale disposta in parallelo al convertitore elettrico 34, è caricata dal convertitore elettrico 34 stesso, ed è atta a fornire la tensione di alimentazione per il dispositivo 7 anche in assenza di erogazione di acqua all'utilizzatore.
Nell'esempio illustrato il generatore elettrico 32 è definito da un alternatore atto a fornire in uscita una tensione in alternata, mentre il convertitore elettrico 34 è definito da un raddrizzatore di tipo noto atto a trasformare la tensione in alternata in una tensione in continua.
Questa tipologia di dispositivo 9 di alimentazione è particolarmente indicata per le unità remote 4 atte ad essere installate in nodi di distribuzione che si trovano lontani dalla rete elettrica.
In figura 3 è illustrata una seconda forma di realizzazione del dispositivo 9 di alimentazione, particolarmente adatta alle unità remote 4 atte ad essere installate in nodi di distribuzione disposti in vicinanza della rete elettrica. Tale dispositivo 9 di alimentazione presenta infatti un trasformatore 37 collegato alla rete elettrica per trasformare la tensione erogata dalla rete elettrica stessa in una tensione di alimentazione per il dispositivo 7 elettronico di elaborazione. Il dispositivo 9, inoltre, è dotato di una batteria tampone 38 ausiliaria per alimentare elettricamente il dispositivo 7 elettronico di elaborazione in assenza di tensione nella rete elettrica.
Secondo la terza forma di realizzazione del dispositivo 9 di alimentazione, tale dispositivo 9 è definito da una comune batteria atta ad alimentare autonomamente il dispositivo 7 elettronico di elaborazione .
In figura 4 è illustrata una variante del gruppo 1 per il rilevamento del consumo di acqua raffigurato in figura 1. Secondo tale variante la turbina 30 è direttamente integrata all'interno del contatore 13 idrico, ed in particolare, è definita dalla turbina 15 propria del contatore stesso. In questo caso l'albero della turbina 15 viene rinviato esternamente al corpo di supporto 14 per essere collegato al generatore elettrico 32.
Secondo la variante del gruppo 1 illustrata in figura 5, il dispositivo contatore 6 è privo del contatore 13 ed è definito unicamente dalla turbina 30 e da un sensore 40 di posizione angolare disposto in corrispondenza dell'albero di uscita 33 per generare il segnale impulsivo S correlato al consumo di acqua. Ogni impulso è indicativo di una rotazione di un angolo determinato dell'albero di uscita 33, ossia di una quantità determinata di acqua erogata.
Il gruppo per il rilevamento del consumo secondo l'invenzione presenta il vantaggio di rendere possibile una lettura automatica dei contatori e permette di mantenere sotto controllo l'intera rete idrica, prevenendo, o segnalando tempestivamente, eventuali problemi. Inoltre, data la grande flessibilità, risulta essere di facilmente implementabile presso i nodi di distribuzione delle reti idriche, siano essi dei nodi centralizzati collegati ad un intero edificio oppure dei nodi divisionali collegati a una singola utenza.
Giova infine sottolineare che la possibilità di alimentare il dispositivo elettronico di elaborazione sfruttando la pressione dell'acqua nel condotto (che generalmente è compresa fra 6 e 12 atmosfere) permette 1'implementazione dell'unità remota anche in luoghi presso i quali è particolarmente complesso disporre di energia elettrica tramite la rete.
Claims (16)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1. Gruppo per il rilevamento del consumo di acqua in un condotto (3) di distribuzione di una rete idrica, il gruppo comprendendo almeno una unità remota (4) di rilevamento provvista di un dispositivo contatore (6) disposto in corrispondenza del condotto (3) di distribuzione ed atto a generare un segnale di uscita (S) correlato al consumo di acqua da parte di un utilizzatore collegato al condotto (3) stesso; il gruppo essendo caratterizzato dal fatto che la detta unità remota (4) di rilevamento comprende un dispositivo elettronico di elaborazione (7) cooperante con il dispositivo contatore (6) per ricevere ed elaborare il segnale di uscita (S) e per memorizzare dati relativi al consumo di acqua da parte dell'utilizzatore; mezzi di alimentazione (9) elettrica del dispositivo elettronico di elaborazione (7); ed un dispositivo di trasmissione (8) cooperante con il dispositivo elettronico di elaborazione (7) ed atto a trasmettere i dati memorizzati; il gruppo comprendendo, inoltre, almeno una unità centrale (5) di elaborazione, la quale è situata in posizione remota rispetto al condotto (3) di distribuzione, è provvista di un dispositivo di ricezione (10) per ricevere i dati trasmessi dall'unità remota (4) di rilevamento, e presenta una unità di elaborazione e monitoraggio (11) atta ad elaborare ed a monitorare i dati stessi.
- 2. Gruppo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi di alimentazione (9) elettrica del dispositivo elettronico di elaborazione (7) comprendono almeno una turbina (30) disposta lungo il detto condotto (3) di distribuzione per generare energia meccanica in corrispondenza di flusso di acqua nel condotto (3) stesso, ed un dispositivo di conversione (31) accoppiato alla turbina (30) per convertire l'energia meccanica in energia elettrica ed alimentare elettricamente il detto dispositivo elettronico di elaborazione (7).
- 3. Gruppo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il detto dispositivo di conversione (31) comprende un generatore elettrico (32) accoppiato meccanicamente alla turbina (30) per convertire l'energia meccanica in uscita dalla turbina (30) in energia elettrica, un convertitore elettrico (34) collegato al generatore elettrico (32) per convertire la tensione in uscita dal generatore (32) stesso in una tensione di alimentazione per il dispositivo elettronico di elaborazione (7), ed una batteria tampone (35) caricata dal convertitore elettrico (34) ed atta ad alimentare il dispositivo elettronico di elaborazione (7) in assenza di flusso di acqua lungo il detto condotto (3).
- 4. Gruppo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il detto generatore elettrico (32) è un alternatore collegato ad un albero di uscita (33) della detta turbina (30) per generare una tensione elettrica in alternata, e che il detto convertitore elettrico (34) è un raddrizzatore per trasformare la tensione in alternata in una tensione in continua; la batteria tampone (35) essendo disposta in parallelo al raddrizzatore per garantire una costante alimentazione al detto dispositivo elettronico di elaborazione (7).
- 5. Gruppo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti i mezzi di alimentazione (9) elettrica del detto dispositivo elettronico di elaborazione (7) comprendono mezzi di connessione alla rete elettrica ed un trasformatore (37) atto a trasformare la tensione erogata dalla rete elettrica in una tensione di alimentazione per il dispositivo elettronico di elaborazione (7) stesso.
- 6. Gruppo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di alimentazione (9) elettrica comprendono una batteria tampone (38) ausiliaria per alimentare elettricamente il dispositivo elettronico di elaborazione (7) in assenza di tensione nella rete elettrica.
- 7. Gruppo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di alimentazione (9) elettrica comprendono una batteria atta ad alimentare autonomamente il dispositivo elettronico di elaborazione (7).
- 8. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto dispositivo contatore (6) comprende un contatore (13) idrico che è disposto lungo il detto condotto (3) di distribuzione, e comprende mezzi di generazione (18,19) del detto segnale di uscita (S), il quale è un segnale a impulsi in cui ciascun impulso rivela il passaggio di una quantità determinata di acqua attraverso il contatore (13) stesso.
- 9. Gruppo secondo la rivendicazione 8 ed una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto che il detto contatore (13) e la detta turbina (30) sono disposti in linea, uno in successione all'altro, lungo il detto condotto (3).
- 10. Gruppo secondo la rivendicazione 8 ed una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto che la detta turbina (30) è integrata nel detto contatore (13).
- 11. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che il detto dispositivo contatore (6) comprende una turbina (30) che è disposta lungo il detto condotto (3) di distribuzione, e presenta un albero di uscita (33) estendentesi esternamente al condotto (3) stesso; il detto dispositivo contatore (6) comprendendo mezzi sensori di posizione (40) disposti in corrispondenza del detto albero di uscita (33) per generare il detto segnale di uscita (S) correlato al consumo dell'acqua e per alimentarlo al detto dispositivo elettronico di elaborazione (7).
- 12. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto dispositivo di ricezione (10) dell'unità centrale (5) di elaborazione comprende, inoltre, mezzi di trasmissione (10) per inviare dati e/o richieste di informazioni alla detta unità remota (4) di rilevamento; il detto dispositivo di trasmissione (8) dell'unità remota (4) di rilevamento comprendendo mezzi di ricezione (8) per ricevere i detti dati e/o le dette richieste di informazioni.
- 13. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto il detto dispositivo di trasmissione (8) dell'unità remota (4) di rilevamento comprende mezzi di ricetrasmissione di tipo compreso fra radioricetrasmettitori, telefoni cellulari, mezzi di ricetrasmissione via cavo.
- 14. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta unità remota (4) di rilevamento comprende, inoltre, almeno un sensore ausiliario (21), disposto in corrispondenza del detto condotto (3) di distribuzione, per generare un rispettivo segnale informativo (I) indicativo di una rispettiva grandezza fisica correlata al passaggio di acqua nel condotto (3) stesso; il detto dispositivo elettronico di elaborazione (7) essendo atto a ricevere il detto segnale informativo (I) e ad elaborarlo per ottenere e memorizzare informazioni sulla grandezza fisica.
- 15. Gruppo secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che il detto sensore ausiliario (21) è un sensore di pressione generante un segnale informativo (I) indicativo della pressione dell'acqua nel condotto (3).
- 16. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto dispositivo elettronico di elaborazione (7) comprende mezzi di confronto (25) atti ad effettuare delle operazioni di confronto fra i dati memorizzati e dati di riferimento, e mezzi di segnalazione (28) cooperanti con il detto dispositivo di trasmissione (8) per generare un segnale di allarme qualora si verifichi uno scostamento determinato fra i dati memorizzati ed i dati di riferimento stessi.
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