ITMI20111508A1 - Elettropompa, in particolare del tipo a cursore oscillante - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“ELETTROPOMPA, IN PARTICOLARE DEL TIPO A CURSORE

OSCILLANTEâ€

La presente invenzione ha per oggetto un’elettropompa in particolare del tipo “a cursore/pistone oscillante†, impiegabile ad esempio in macchinari per la preparazione di bevande come caffà ̈ e similari.

Come à ̈ noto, in diversi macchinari à ̈ necessario movimentare fluidi come acqua o similari, à ̈ possibile impiegare le cosiddette “pompe a cursore oscillante†, in cui un elemento mobile viene messo in oscillazione (o “moto alternativo†che dir si voglia) lungo un asse di movimento usualmente rettilineo: ponendo questo elemento mobile in presenza del liquido, il moto dell’elemento causa uno spostamento del liquido stesso e conseguentemente una portata di fluido.

Ove sia necessario misurare la portata di fluido generata dalla pompa appena descritta, à ̈ noto inserire, nell’impianto a valle della pompa stessa, un cosiddetto “flussimetro†, il quale a sua volta à ̈ realizzato in numerose varianti strutturali.

Generalmente, i flussimetri impiegati in associazione a pompe a cursore oscillante si basano sulla presenza di un elemento palettato immerso nel flusso a valle della pompa: l’elemento palettato viene posto in rotazione attorno ad un suo asse di calettamento e questa stessa velocità di rotazione viene impiegata come segnale correlato alla portata.

La tecnica nota sopra accennata, pur essendo estensivamente impiegata, presenta alcuni inconvenienti. Innanzitutto, la presenza di elementi “estranei†nel flusso da misurare comporta un aumento della resistenza fluidodinamica, e ciò implica un sovra-dimensionamento della pompa stessa (oltre che all’insorgenza di turbolenze indesiderate nell’impianto di movimentazione del fluido stesso).

Peraltro, la necessità di montare un flussimetro al di fuori dell’elettropompa costringe ad aumentare il numero complessivo degli elementi di un impianto di flusso, aumentando i costi globali ed allungando i tempi di assemblaggio.

La presente invenzione si prefigge quindi l’ideazione di un’elettropompa in grado di ovviare ai limiti sopra citati.

Principalmente, la presente invenzione si prefigge come scopo l’ideazione di un’elettropompa che abbia una struttura semplice e compatta, e che possa integrare anche diverse funzioni oltre alla mera generazione della “spinta†per il fluido.

La presente invenzione si prefigge inoltre come scopo l’ideazione di un’elettropompa che semplifichi le operazioni di assemblaggio di un impianto di flusso e che ne diminuisca la complessità strutturale.

La presente invenzione si prefigge quindi l’ideazione di un’elettropompa che minimizzi le “perdite di flusso†all’interno delle condutture dell’impianto.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un’elettropompa avente le caratteristiche riportate in una o più delle annesse rivendicazioni.

Viene ora riportata a titolo di esempio indicativo e non limitativo, la descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un’elettropompa secondo l’invenzione, illustrata negli uniti disegni, nei quali:

- la figura 1 mostra una vista prospettica di una prima variante dell’elettropompa secondo l’invenzione;

- la figura 2 mostra una vista in sezione longitudinale dell’elettropompa di figura 1;

- la figura 3 mostra una vista prospettica di una seconda variante dell’elettropompa secondo l’invenzione; - la figura 4 mostra una vista in sezione longitudinale dell’elettropompa di figura 3;

- la figura 5 mostra una vista prospettica di una terza variante dell’elettropompa secondo l’invenzione;

- la figura 6 mostra una vista in sezione longitudinale dell’elettropompa di figura 5;

- la figura 7 mostra una vista prospettica di una quarta variante dell’elettropompa secondo l’invenzione; - la figura 8 mostra una vista in sezione longitudinale dell’elettropompa di figura 7;

- la figura 9 mostra una vista prospettica di una quinta variante dell’elettropompa secondo l’invenzione; e

- la figura 10 mostra una vista in sezione longitudinale dell’elettropompa di figura 9.

Con riferimento alle unite figure, l’elettropompa a cursore oscillante secondo la presente invenzione à ̈ stato indicato con il riferimento numerico 1 e sostanzialmente comprende un corpo principale 2 (il quale tradizionalmente definisce un canale 2a avente una luce di ingresso ed una luce di uscita opposta, nel senso di percorrenza del fluido all’interno del canale 2a, alla luce di ingresso stessa); à ̈ inoltre presente un elemento propulsore 3 alloggiato nel corpo principale 2 (e che à ̈ atto a movimentare un flusso 3a di fluido, sia esso acqua o similare).

L’elemento propulsore 3 viene messo in azione da opportuni mezzi attuatori 4, i quali pertanto agiscono su quest’ultimo per movimentarlo secondo atti di moto rettilinei alternativi lungo un asse operativo 3b; allo stesso tempo, sono presenti mezzi di rilevazione 5 di una portata (convenientemente attivi sull’appena citato flusso 3a) attraverso il canale 2a.

Vantaggiosamente, nella presente invenzione i mezzi di rilevazione 5 sono posizionati esternamente al canale 2a (o in altre parole, non invadono il volume interno definito dal canale 2a con protrusioni meccaniche) e sono atti a determinare una portata attraverso il canale 2a stesso mediante rilevamenti di parametri di natura elettromagnetica associabili al flusso 3a.

Scendendo nel dettaglio di quanto appena presentato, si può notare che i mezzi di rilevazione 5 sono atti a rilevare parametri di natura elettromagnetica associabili agli atti di moto (rettilinei alternativi) dell’elemento propulsore 3, che a sua volta comprende almeno una porzione elettromagneticamente sensibile (o in altre parole, un materiale ferromagnetico o paramagnetico).

Il principio su cui si basa la presente invenzione à ̈ pertanto quello di rilevare una variazione di grandezze elettromagnetiche associate al moto dell’elemento propulsore, che proprio per causa del suo movimento genera la portata di fluido.

Si noti peraltro che i principi di variazione delle condizioni di funzionamento dell’elemento propulsore 3 possono essere scelti in funzione delle esigenze del momento: ad esempio, à ̈ possibile variare la corsa dell’elemento propulsore 3 (e quindi à ̈ possibile variare la portata di fluido generata dall’elettropompa 1) mediante una variazione della pressione a valle e/o a monte del canale 2a, o in alternativa à ̈ anche possibile variare corsa (e quindi portata) variando la frequenza dell’alimentazione elettrica.

La rilevazione delle variazioni di grandezze elettromagnetiche associate al movimento dell’elemento propulsore à ̈ quindi correlata alla portata generata, e in conseguenza di ciò si può impiegare tale rilevazione delle variazioni per generare un segnale correlato alla portata stessa.

Tornando alla struttura della presente invenzione e facendo riferimento ad una delle forme realizzative illustrata nelle unite figure, si può notare che i mezzi di rilevazione 5 comprendono almeno un elemento misuratore 5a (ad esempio, un avvolgimento o bobina) posto a valle del canale 2a: tale elemento misuratore 5a può essere convenientemente posizionato in prossimità della luce di uscita del corpo principale 2, anche se a seconda delle esigenze del momento può essere posizionato in altre parti dell'elettropompa 1 (come si vedrà più avanti).

Grazie alla presenza dell'elemento misuratore 5a, i mezzi di rilevazione 5 risultano atti a rilevare una prima variazione di induzione elettromagnetica, che come si à ̈ visto dipende dall’avvicinarsi/allontanarsi dell’elemento propulsore proprio rispetto a questo stesso elemento misuratore 5a.

La generazione del segnale correlato alla portata avviene vantaggiosamente tramite comparazione della variazione di induzione elettromagnetica misurata rispetto ad un valore predefinito di riferimento: a seconda delle esigenze del momento, tale valore di riferimento può essere analogico o digitale, e può essere pre-memorizzato in un’unità di memoria di un gruppo di elaborazione elettronico operativamente associato all’elettropompa 1 o essere generato tramite opportuno hardware.

Con particolare riferimento a quest’ultima possibilità, à ̈ possibile che i mezzi di rilevazione 5 comprendano inoltre un elemento di riferimento 5b (che potrà essere a sua volta una bobina/avvolgimento) atto a generare un corrispondente segnale elettromagnetico: per l’appunto, il segnale generato dall’elemento di riferimento 5b potrà essere un valore di induzione elettromagnetica di riferimento.

Associando funzionalmente l'elemento misuratore 5a e l'elemento di riferimento 5b, i mezzi di rilevazione 5 divengono atti a determinare una portata di fluido in funzione di una comparazione della prima variazione di induzione elettromagnetica e detto valore di induzione elettromagnetica di riferimento: in altre parole, la comparazione (ad esempio, tramite sottrazione) dei segnali elettromagnetici rilevati ai capi dell'elemento misuratore 5a e dell'elemento di riferimento 5b genera un segnale legato all’effettivo “effetto di movimentazione di fluido nell’unità di tempo†imposto dal movimento dell’elemento propulsore.

Secondo una caratteristica opzionale della presente invenzione, à ̈ possibile che l’elemento di riferimento 5b possa essere un avvolgimento che induce il movimento del propulsore 3: in altre parole, l'elemento di riferimento può comprendere (o anche coincidere con) un elemento induttivo propulsivo 4a, come tipicamente se ne trovano sulle elettropompe del tipo in accordo con l’invenzione. Alternativamente, l'elemento di riferimento 5b può essere un secondo elemento induttivo posto a monte del canale 2a e preferibilmente in prossimità della luce di ingresso del corpo principale 2: in questa configurazione, la gli effetti del movimento dell’elemento propulsore 3 verranno rilevati in maniera differente dall'elemento misuratore 5a e dall'elemento di riferimento 5b (che si trovano a distanze diverse dall’elemento propulsore 3 stesso): ciò permette di generare, nell'elemento misuratore 5a e nell'elemento di riferimento 5b, induzioni elettromagnetiche variabili nel tempo e sempre diverse istantaneamente.

Come anticipato poco sopra, i mezzi attuatori 4 possono convenientemente comprendere un elemento induttivo propulsivo 4a, il quale à ̈ atto a movimentare l’elemento propulsore 3: in questa configurazione, l'elemento misuratore 5a e/o l’elemento di riferimento 5b possono essere coincidenti con (o al più comprendere) tale elemento induttivo propulsivo 4a.

Per poter processare il segnale derivante dalla comparazione tra i vari valori provenienti dall'elemento misuratore 5a, dall'elemento di riferimento 5b o dall'elemento induttivo propulsivo 4a, la presente elettropompa 1 prevede la presenza di un circuito elettronico 6 di rilevazione e controllo: tale circuito 6 Ã ̈ atto a rilevare almeno valori di induzione elettromagnetica (provenienti per l'appunto dagli appena citati elementi 5a e/o 5b e/o 4a) e ad elaborare un segnale di controllo in funzione dei valori rilevati.

Tale segnale di controllo può avere varie forme (analogica, digitale, modulato in frequenza e quant’altro) e può essere inviato a schede di controllo dell’impianto idraulico per le più disparate funzioni: il segnale di controllo potrebbe peraltro essere impiegato anche come parametro di controllo in retroazione per auto-regolare la portata emessa dall’elettropompa 1 in funzione di logiche di funzionamento pre-definite.

Va notato che il metodo di controllo in retro-azione dell’elettropompa qui sopra accennato può anche essere implementato attraverso dispositivi aventi struttura differente da quella fin qui descritta (o di seguito rivendicata): ad esempio, si possono impiegare (sia per l'elemento misuratore 5a che per l'elemento di riferimento 5b) sensori ad effetto hall, shunt resistivi, sensori di temperatura o quant'altro a seconda delle esigenze del momento.

Più in generale, si può notare che la misurazione delle variazioni di grandezze elettromagnetiche, effettuata con i mezzi di rilevazione 5, può essere sia diretta che indiretta: ad esempio, impiegando sensori di temperatura à ̈ possibile risalire, tramite le ben note leggi della fisica, alla caduta di tensione o alla resistenza elettrica istantanea, e di conseguenza à ̈ possibile ottenere (per successiva elaborazione o modellizzazione) i parametri di interesse.

Va anche notato che la disposizione relativa delle varie parti strutturali dell'invenzione può essere ampiamente diversificata, sempre però in modo da poter conseguire la misurazione delle grandezze elettromagnetiche alla base dell'invenzione stessa: ad esempio, con riferimento alle figure si può vedere come l'elemento di misurazione 5a e/o l'elemento di riferimento 5b possono essere posizionati "a monte" o "valle" rispetto all'elemento propulsore 3 o ancora, possono essere coassiali e concentrici (in altre parole, possono essere posizionati l'uno dentro l'altro ma posti alla stessa coordinata longitudinale rispetto all'asse di efflusso).

Secondo una caratteristica opzionale della presente invenzione, à ̈ inoltre possibile migliorare la capacità di lettura da parte dell'elemento di misurazione 5a (e/o, se del caso, dell'elemento di riferimento 5b) inserendo nell'elemento propulsore 3 un amplificatore di induzione elettromagnetica, che a sua volta può essere costituito da un magnete al neodimio: tale caratteristica strutturale può peraltro trovare impiego anche disgiuntamente dalle altre caratteristiche della presente invenzione.

Nondimeno, forma oggetto della presente invenzione anche un metodo di misurazione della portata in elettropompe a cursore oscillante, comprendente le seguenti fasi:

- innanzitutto, si rileva una grandezza elettromagnetica tramite un elemento di misurazione posizionato coassialmente ad un flusso (tale grandezza elettromagnetica sarà preferibilmente un primo valore di induzione elettromagnetica misurato in un punto di flusso a valle di una elettropompa a cursore oscillante);

- si procede con la comparazione di tale grandezza elettromagnetica di detto elemento induttivo con un valore di riferimento (quest’ultimo potrà essere un valore di induzione elettromagnetica di riferimento prememorizzato o generato da un elemento di riferimento misurato in un punto di flusso misurato a monte di detta elettropompa a cursore oscillante); ed infine

- si genera un segnale di correlazione in funzione della comparazione appena eseguita.

Preferibilmente, l’appena elencata fase di comparazione viene implementata tramite sottrazione del primo valore di induzione elettromagnetica rispetto al valore di induzione elettromagnetica di riferimento.

A completamento del metodo appena introdotto, si possono convenientemente implementare anche le seguenti fasi:

- si provvede ad inviare il segnale di correlazione a mezzi elettronici di controllo esterni all’elettropompa; e/o

- si varia almeno un parametro di funzionamento dell’elettropompa in funzione di un segnale di controllo, che a sua volta può essere generato in funzione del segnale di correlazione.

Convenientemente, l’appena citato parametro di funzionamento può essere ad esempio una velocità di moto alternativo di un elemento propulsore posizionato all’interno dell’elettropompa stessa.

L’invenzione consegue numerosi vantaggi.

Infatti, grazie alla peculiare architettura costruttiva del presente dispositivo à ̈ possibile generare un segnale relativo alla portata di fluido, il quale può essere a sua volta post-processato da adeguata “elettronica di misurazione e controllo†: inoltre, tale segnale viene generato secondo una modalità di lettura non-invasiva del flusso di fluido, eliminando pertanto ogni possibile fonte di turbolenza o resistenza aggiuntive nel flusso stesso.

Inoltre, l’integrazione funzionale conseguita dal presente dispositivo permette un sostanziale abbattimento della complessità e delle operazioni di assemblaggio di un impianto idraulico, con benefiche ricadute sul costo finale del macchinario in cui tale impianto opera.

Infine, va rilevato come la presente invenzione permetta di mantenere bassi costi di realizzazione della stessa elettropompa, oltre a non comportare particolari complicazioni o modifiche e adattamenti in retro-fitting su impianti o macchinari di tipo noto, a vantaggio dell’economia globale di produzione e del prezzo finale del prodotto.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. elettropompa a cursore oscillante, comprendente: - un corpo principale (2) definente un canale (2a) avente una luce di ingresso ed una luce di uscita opposta a detta luce di ingresso; - un elemento propulsore (3) alloggiato in detto corpo principale (2) ed atto a movimentare un flusso (3a); - mezzi attuatori (4) agenti su detto elemento propulsore (3) per movimentarlo secondo atti di moto rettilinei alternativi lungo un asse operativo (3b); e - mezzi di rilevazione (5) di una portata di detto flusso (3a) attraverso detto canale (2a), caratterizzata dal fatto che detti mezzi di rilevazione (5) sono posizionati esternamente al canale (2a) e sono atti a determinare una portata attraverso detto canale (2a) mediante rilevamenti di parametri di natura elettromagnetica associabili al flusso (3a). 2. elettropompa secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi di rilevazione (5) sono atti a rilevare parametri di natura elettromagnetica associabili a detti atti di moto rettilinei di detto elemento propulsore (3) e/o correlati ad una posizione dell’elemento propulsore (3) stesso, detto elemento propulsore (3) comprendendo almeno una porzione elettromagneticamente sensibile. 3. elettropompa secondo la rivendicazione 2, in cui detta porzione elettromagneticamente sensibile comprende un materiale ferromagnetico o paramagnetico o magnetico. 4. elettropompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di rilevazione (5) comprendono almeno un elemento misuratore (5a) atto a rilevare variazioni di induzione elettromagnetica correlate a cambiamenti di posizione dell'elemento propulsore (3), detto elemento misuratore(5a) essendo preferibilmente associato e/o posto perimetralmente al canale (2a) ed ancor più preferibilmente posto in prossimità dell'elemento propulsore (3). 5. elettropompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l'elemento misuratore (5a) comprende almeno un avvolgimento calettato sul canale (2a) e preferibilmente posto in prossimità della luce di ingresso e/o della luce di uscita del corpo principale (2), i mezzi di rilevazione (5) essendo atti a rilevare una prima variazione di induzione elettromagnetica in detto elemento misuratore (5a). 6. elettropompa secondo la rivendicazione 4, in cui l'elemento misuratore (5a) comprende un sensore ad effetto hall e/o uno shunt resistivo e/o un misuratore di temperatura. 7. elettropompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di rilevazione (5) comprendono inoltre un elemento di riferimento (5b) atto a generare un corrispondente segnale elettromagnetico, e preferibilmente un predeterminato valore di induzione elettromagnetica di riferimento, i mezzi di rilevazione essendo atti a determinare una portata in funzione di una comparazione di detta prima variazione di induzione elettromagnetica e detto valore di induzione elettromagnetica di riferimento. 8. elettropompa secondo la rivendicazione 7, in cui detto elemento di riferimento (5b) comprende un secondo elemento induttivo posto preferibilmente a monte del canale (2a) ed ancor più preferibilmente in prossimità della luce di ingresso del corpo principale (2). 9 elettropompa secondo la rivendicazione 7, in cui detto elemento di riferimento (5b) comprende un sensore ad effetto hall e/o uno shunt resistivo. 10. elettropompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi attuatori (4) comprendono un elemento induttivo propulsore (4a) atto a movimentare l’elemento propulsore (3), l'elemento misuratore (5a) e/o l’elemento di riferimento (5b) comprendendo preferibilmente detto elemento induttivo propulsore (4). 11. elettropompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui à ̈ inoltre presente un circuito elettronico (6) di rilevazione e controllo atto a rilevare almeno valori di induzione elettromagnetica dell'elemento misuratore (5a) e/o dell’elemento di riferimento (5b) e/o dell'elemento induttivo propulsore (4a) e ad elaborare un segnale di controllo in funzione di detti valori rilevati, detto segnale di controllo essendo preferibilmente modulato in frequenza. 12. elettropompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui à ̈ inoltre presente un amplificatore di induzione elettromagnetica, detto amplificatore di induzione elettromagnetica essendo preferibilmente un magnete permanente ed ancor più preferibilmente un magnete al neodimio, posizionato nell'elemento propulsore (3) ed atto a migliorare una capacità di lettura da parte dell'elemento di misurazione (5a) e/o da parte dell'elemento di riferimento (5b). 13. metodo di misurazione della portata in elettropompe a cursore oscillante, caratterizzato dal fatto che comprende le seguenti fasi: - rilevare una grandezza elettromagnetica di un elemento di misurazione posizionato coassialmente, e preferibilmente esternamente, ad un flusso, detta grandezza elettromagnetica essendo preferibilmente un primo valore di induzione elettromagnetica misurato in un punto di flusso a monte e/o a valle di una elettropompa a cursore oscillante; - comparare detta grandezza elettromagnetica di detto elemento induttivo con un valore di riferimento, detto valore di riferimento essendo preferibilmente un valore di induzione elettromagnetica di riferimento prememorizzato o generato da un elemento di riferimento posizionato preferibilmente a monte di detta elettropompa a cursore oscillante; e - generare un segnale di correlazione in funzione di detta fase di comparazione, detta fase di comparazione comprendendo ancor più preferibilmente una fase di sottrazione del primo valore di induzione elettromagnetica rispetto al valore di induzione elettromagnetica di riferimento. 14. metodo secondo la rivendicazione 13, in cui sono inoltre presenti le seguenti fasi: - inviare detto segnale a mezzi elettronici di controllo esterni all’elettropompa; e/o - variare almeno un parametro di funzionamento dell’elettropompa in funzione di detto segnale di controllo, detto parametro di funzionamento essendo preferibilmente una velocità di moto alternativo di un elemento propulsore posizionato all’interno dell’elettropompa stessa.