ITPI20100145A1 - Dispositivo per misurare la portata di un fluido - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo: “DISPOSITIVO PER MISURARE LA PORTATA DI UN FLUIDOâ€

Ambito dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce in generale ad un dispositivo per la misura della portata di un fluido in un condotto. Più in particolare, essa riguarda un misuratore di portata adatto all’installazione in una tubazione di una rete estesa come un acquedotto.

Brevi cenni alla tecnica nota

È nota l’esigenza di misurare la portata di fluidi all’interno di tubazioni utilizzate nelle reti di trasporto di fluidi per uso civile e industriale. Le misure di portata hanno particolare importanza per la gestione di reti come acquedotti, per verificare i consumi di utenze e gruppi di utenze, e/o per verificare la presenza di perdite dalla rete.

Il monitoraggio di una rete estesa e complessa come un acquedotto richiede l’installazione di un numero elevato di misuratori di portata. Sono quindi preferibili misuratori che abbiano un costo contenuto, e che possano essere installati, ispezionati e sostituiti con operazioni semplici e rapide, preferibilmente senza interrompere il passaggio del fluido nelle tubazioni.

Nel caso di reti estese, in cui à ̈ conveniente alimentare a batteria sensori per il monitoraggio di punti distanti dalla rete elettrica, à ̈ importante che i sensori siano a basso consumo, in modo da permettere una durata operativa molto lunga, anche di anni, delle batterie.

La maggior parte dei misuratori di portata conosciuti hanno un campo di misura affidabile limitato, o non sono comunque applicabili alla misura in acquedotti, come nel caso dei misuratori a galleggiante e dei rotametri, oppure introducono perdite di carico non sempre accettabili, come nel caso di quasi tutti i misuratori volumetrici e dei misuratori a turbina. Dispositivi meno intrusivi come i misuratori termici e a pale rotanti presentano un’accuratezza di misura limitata ed una procedura di installazione molto critica. Dispositivi più accurati ed affidabili, come i misuratori magnetici o eco-doppler, oltre ad un consumo intrinsecamente importante, dovuto al principio fisico di misura, sono troppo costosi per un’installazione generalizzata in reti estese come acquedotti; inoltre, la maggior parte dei prodotti in commercio sono montati su tronchetto, quindi per installarli à ̈ necessario interrompere il flusso del fluido.

Sono tuttavia noti strumenti che permettono di misurare la portata attraverso una misura della deformazione elastica di una sonda montata a sbalzo all’interno della tubazione ed esposta al flusso, dovuta ad una forza fluidodinamica o spinta fluidodinamica che il fluido in movimento esercita sulla sonda, che à ̈ proporzionale alla densità del fluido, al quadrato della sua velocità e all’area della superficie bagnata, e dipende anche alla forma di tale superficie. Dispositivi di questo tipo sono descritti, in particolare, in GB 1,252,433 e in GB 830,211, e comprendono mezzi di rilevazione della deformazione, ad esempio strain gauge ossia estensimetri a resistenza, disposti sulla superficie della sonda. Tali dispositivi hanno una costruzione relativamente semplice ed economica, tuttavia richiedono di proteggere adeguatamente dal fluido i componenti elettrici impiegati per rilevare la deformazione, che possono estendersi su una porzione considerevole della superficie esposta. La protezione viene realizzata con una guaina non conduttiva ed elettricamente inerte in resina o in materiale ceramico, ovvero con uno strato di materiale resistente al fluido ed eventualmente al calore, scelto però in modo da non limitare la deformabilità elastica della sonda. Il rivestimento e la forte sensibilità alla temperatura degli elementi sensibili complica quindi il progetto e la realizzazione di questi dispositivi, e può limitarne il campo di applicazione, ossia la temperatura di esercizio e il tipo di fluido. In ogni caso, l’immersione nel fluido di una sonda comprendente parti elettriche non garantisce l’affidabilità nel tempo di questi misuratori, in quanto con il tempo possono verificarsi infiltrazioni e ristagni di liquido sotto il rivestimento; ciò rende i misuratori di questo tipo poco adatti per installazioni remote o poco accessibili, come accade spesso negli acquedotti, e/o per casi in cui il fluido trasporti anche occasionalmente solidi sospesi.

Un altro svantaggio dei misuratori di flusso comprendenti sensori come estensimetri a resistenza à ̈ il ritardo con cui, al cessare della spinta fluidodinamica, essi si riportano in una configurazione predeterminata corrispondente ad una portata nulla, cioà ̈ il ritardo con cui ritornano allo zero.

Versioni perfezionate di strumenti di questo tipo, come quelle descritte in CN2859465 e US 3,340,733, non offrono soluzioni a questi problemi.

Da US2007/0114023 à ̈ poi noto un dispositivo che prevede l’impiego di una cella di carico disposta all’esterno del condotto e provvista di un collegamento meccanico con una sonda immersa nel fluido e mobile sotto l’azione del fluido. Tali dispositivo hanno lo svantaggio di richieder organi di tenuta che possono essere soggetti a cedimenti, specialmente nel caso di installazioni remote, con possibilità di trafilamento del fluido nel vano occupato dalla cella di carico e possibilità di attacco corrosivo o di altro tipo a carico della cella di carico.

Sintesi dell’invenzione

È quindi scopo della presente invenzione fornire un misuratore di portata per un fluido che scorre in una tubazione, provvisto di una sonda mobile o deformabile elasticamente per effetto della spinta fluidodinamica del fluido, che non richieda protezioni come trattamenti superficiali di rivestimento del sensore.

È inoltre uno scopo dell’invenzione fornire un siffatto dispositivo che abbia un costo contenuto, tale da consentirne un impiego conveniente per monitorare reti di trasporto di fluidi estese come acquedotti.

È altresì uno scopo dell’invenzione fornire un siffatto dispositivo a basso consumo, che garantisca comunque misure accurate.

È altresì uno scopo dell’invenzione fornire un siffatto dispositivo che comprenda componenti meccanici ed elettronici di facile reperibilità.

È anche uno scopo dell’invenzione fornire un siffatto dispositivo che consenta una semplice e rapida installazione.

Questi ed altri scopi sono raggiunti, secondo un aspetto dell’invenzione, da un dispositivo per la misura della portata di un fluido, o di una sostanza assimilabile ad un fluido, che scorre all’interno di un condotto, il dispositivo comprendendo:

– una prima porzione e una seconda porzione atte ad essere fissate su mezzi di attacco a tenuta sul condotto in cui la prima porzione protrude all’interno del condotto ed una seconda porzione fuoriesce dal condotto;

– mezzi sensori comprendenti:

– una sonda vincolata alla prima porzione tale che la sonda sia disposta in uso all’interno del condotto, la sonda essendo provvista di un elemento di impegno con il fluido atto a ricevere dal fluido una spinta fluidodinamica dipendente dalla portata ed a compiere per effetto della spinta fluidodinamica uno spostamento da una posizione di riposo in assenza di portata ad una posizione di misura dipendente dalla portata;

– una cella di carico vincolata alla seconda porzione, atta a ricevere dalla sonda una forza dipendente dalla posizione di misura della sonda ed a creare e mantenere un segnale elettrico di misura dipendente dai spostamento/posizione e, pertanto, dalla portata del fluido;

– mezzi per esportare dati di portata ottenuti dal segnale elettrico di misura;

la caratteristica principale del dispositivo essendo che la prima porzione e la seconda porzione sono ermeticamente separate da una parete a prova di tale fluido, per cui la sonda à ̈ meccanicamente separata dalla cella di carico, e che la sonda e la cella di carico sono provviste di mezzi per trasferire attraverso la parete la forza, dipendente dalla posizione di misura, tra la sonda e la cella di carico quando la sonda compie lo spostamento e finché mantiene la posizione di misura.

In tal modo, la sonda e la cella di carico sono mutuamente associati senza però essere a contatto o collegate tra loro, in quanto separate fisicamente dalla parete. Ciononostante, à ̈ possibile trasmettere la spinta dell’acqua che agisce sulla sonda alla cella di carico.

La separazione tra la sonda e l’elemento deformabile elasticamente, ottenuta attraverso la parete tra la prima porzione, rivolta verso l’interno e immersa nel fluido e la seconda porzione, rivolta verso l’esterno del condotto, permette di mantenere la cella di carico fuori dal fluido che scorre nella tubazione, pur mantenendo la sonda immersa nel fluido. La cella di carico non risente quindi di azioni di tipo erosivo, abrasivo, corrosivo, di attacco chimico e/o galvanico o altro da parte del fluido, e non richiede mezzi di protezione dei propri componenti elettrici, ad esempio non à ̈ necessario un rivestimento realizzato in un materiale meccanicamente e/o termicamente e/o chimicamente resistente, che, oltre a limitare la durata temporale del dispositivo, potrebbe ridurre le prestazioni della cella di carico e quindi del dispositivo, diminuendo ad esempio l’elasticità di un suo elemento deformabile.

Preferibilmente, i mezzi per trasferire la forza attraverso la parete sono mezzi di interazione magnetica, e la parete o il setto ha almeno una porzione permeabile ad un campo magnetico, ossia non ostacola il passaggio del campo magnetico generato dai mezzi di interazione magnetica.

In particolare, i mezzi di interazione magnetica comprendono rispettivi elementi o porzioni magnetiche della sonda e della cella di carico.

Vantaggiosamente, i rispettivi elementi o porzioni magnetiche della sonda e della cella di carico sono entrambi disposti affacciati con poli opposti su facce opposte della parete tra la prima porzione e la seconda porzione del dispositivo.

Preferibilmente, i rispettivi elementi magnetici o porzioni magnetiche della sonda e/o della cella di carico sono disposti in corrispondenza di rispettive porzioni di estremità della sonda e/o dell’elemento allungato della cella di carico.

L’elemento o gli elementi magnetici possono essere dei magneti permanenti fissati solidali alla sonda e/o alla cella di carico, nel caso di due magneti permanenti questi sono fissati in corrispondenza della seconda estremità dell’elemento allungato della cella di carico, affacciata sulla parete, e in corrispondenza di un’estremità della sonda opposta all’elemento di impegno con il fluido.

Vantaggiosamente, la prima porzione e la seconda porzione sono alloggiate in un unico corpo contenitore tubolare allungato disposto in modo tale che una prima parte del corpo contenitore alloggi la prima porzione e sporga all’interno del tubo ed una seconda parte del corpo contenitore alloggi la seconda porzione e sporga all’esterno del condotto.

In una forma realizzativa, la prima e la seconda parte del corpo contenitore comprendono rispettivi elementi tubolari di diametro sostanzialmente eguale allineati lungo un asse comune ed attestati l’uno rispetto all’altro, e la parete à ̈ un setto trasversale disposto tra i rispettivi elementi tubolari.

In particolare, gli elementi tubolari possono essere elementi tubolari provvisti di rispettive estremità chiuse mediante rispettivi fondi sostanzialmente piani trasversali, e il setto trasversale à ̈ ottenuto mediante un collegamento solidale dei fondi piani trasversali, in particolare, mediante saldatura. In alternativa, gli elementi tubolari hanno rispettive estremità aperte, e il setto trasversale à ̈ un disco collegato solidamente tra le estremità aperte, in particolare, mediante saldatura.

In particolare, la cella di carico comprende un elemento deformabile elasticamente per effetto della forza dipendente dalla posizione di misura della sonda e mezzi per la rilevazione di una deformazione di tale elemento deformabile elasticamente. In una forma realizzativa, i mezzi per rilevare la deformazione comprendono una pluralità di estensimetri o strain gauge a resistenza elettrica; in particolare, può essere previsto un gruppo di quattro estensimetri a resistenza elettrica in cui le resistenze elettriche sono connesse secondo un ponte di Wheatstone, secondo uno schema consueto per amplificare il segnale in uscita e rendere la misura sostanzialmente indipendente dalla temperatura dell’ambiente in cui avviene la misura.

In alternativa, i mezzi per rilevare la deformazione comprendono uno o più estensimetri di tipo piezoelettrico.

In particolare, la cella di carico comprende un elemento allungato deformabile elasticamente per effetto della forza dipendente dalla posizione di misura della sonda inflettendosi rispetto a un proprio asse longitudinale in cui una prima estremità di elemento allungato à ̈ fissata sulla seconda porzione e una seconda estremità di elemento allungato à ̈ affacciata sulla parete; preferibilmente, i mezzi per rilevare la deformazione sono atti a rilevare la deformazione di una o più porzioni dell’elemento allungato deformabile in cui la deformazione à ̈ massima.

In una forma realizzativa, la cella di carico à ̈ una cella di carico ad asse lineare, ossia una load beam cell, in cui l’elemento allungato ha un’asola longitudinale orientata lungo l’asse, l’asola definendo due porzioni longitudinali sostanzialmente parallele in modo tale che le porzioni longitudinali parallele compiono uno spostamento relativo sostanzialmente di traslazione l’una rispetto all’altra per effetto della forza dipendente dalla posizione di misura della sonda. In particolare, l’asola longitudinale presenta porzioni allargate di estremità allargate, in modo che la deformazione dell’elemento allungato sotto l’azione della forza approssimi la deformazione di un parallelogramma articolato. In particolare, tale cella di carico à ̈ una cella di carico tipo parallel beam o o binocular beam.

Le celle di carico di questo tipo forniscono un segnale indipendente dalla distanza del punto di applicazione della forza. Ciò rende più semplice la costruzione del dispositivo, in quanto permette di evitare una lavorazione ed un montaggio di precisione della cella di carico e dei mezzi per trasferire attraverso la parete la forza dipendente dalla posizione di misura della sonda Per la stessa ragione, le celle di carico impiegate possono essere celle di carico di tipo convenzionale o commerciale, idonee per i carichi attesi in ragione delle velocità del fluido all’interno del condotto.

In particolare, tali celle di carico possono essere in alluminio, che semplifica la lavorazione riducendo i costi della cella e quindi del dispositivo. La presenza di una parete di separazione ermetica tra la cella di carico e l’interno della tubazione permette di adottare una cella convenzionale, in particolare una cella di alluminio senza rischi di corrosione o di deposito di sedimenti sulla cella senza rischi di scadimento delle prestazioni della cella e quindi del dispositivo.

In particolare, la cella di carico à ̈ una cella di carico piezoelettrica, ossia può essere realizzata in un materiale piezoelettrico.

In un’altra forma realizzativa, la cella di carico a flessione ha una forma a lamina.

Preferibilmente, la lamina ha una porzione più deformabile e una o più porzioni meno deformabili, e i mezzi per rilevare la deformazione, tipicamente un pluralità di estensimetri a resistenza provvisti di resistenza connesse secondo un circuito a ponte di Wheatstone, sono atti a rilevare la deformazione della lamina in corrispondenza della porzione più deformabile.

Preferibilmente, la porzione più deformabile ha uno spessore inferiore rispetto alla o alle porzioni meno deformabili.

I diametri e le lunghezze della sonda sono limitati rispettivamente dalle dimensioni del corpo contenitore della sonda e dal diametro della tubazione in cui viene installato il dispositivo. Per questo motivo, in una forma realizzativa preferita, l’elemento di impegno con il fluido della sonda ha una forma cilindrica. In tal modo si limita sensibilmente l’innesco di vibrazioni rispetto a quanto accade con altre forme, in particolare con forme schiacciate e/o provviste di angoli, ad esempio forme a paletta. In particolare, l’ elemento di impegno con il fluido ha un diametro compreso tra 2,5 e 22 mm, in particolare tra 2,5 e 10 mm. La lunghezza dell’elemento di impegno della sonda può essere compresa fra 5 e 200 mm, in particolare tra 25 mm e 100 mm. Variando la dimensione dell’elemento d’impegno con il fluido della sonda, à ̈ possibile adattare il campo di funzionamento e l’accuratezza della misura di portata eseguita con il dispositivo. Il principio fisico utilizzato, assieme a tale possibilità di adattamento, permette di ottenere risultati paragonabili ai misuratori a ultrasuoni più evoluti.

Vantaggiosamente, il dispositivo comprende mezzi di vincolo girevole come un fulcro o una cerniera tra la sonda e la prima parte del corpo contenitore, atti a consentire una rotazione della sonda rispetto alla prima parte del corpo contenitore, per cui lo spostamento da una posizione di riposo in assenza di portata a una posizione di misura dipendente dalla portata à ̈ una rotazione, in particolare, secondo la direzione e il verso di scorrimento del fluido.

I mezzi di vincolo girevole suddividono la sonda in una porzione di impegno, comprendente l’elemento di impegno con il fluido, e in una porzione libera opposta alla porzione di impegno, in cui preferibilmente il rapporto tra la lunghezza della porzione di impegno e della porzione libera à ̈ compreso tra 0,9 e 2,5.

In una forma realizzativa particolare, il rapporto tra la lunghezza della porzione di impegno e la lunghezza della porzione libera à ̈ compreso tra 1,5 e 2,2. Con tali valori del rapporto tra le due porzioni definite sulla sonda dal fulcro o dalla cerniera, o mezzi equivalenti, si agevola il ritorno della sonda in una posizione predeterminata corrispondente ad una portata nulla, ossia alla posizione di riposo predeterminata, limitando i tempi di ripristino di tale posizione.

In un’altra forma realizzativa particolare, il rapporto tra la lunghezza della porzione di impegno e la lunghezza della porzione libera à ̈ compreso tra 0,95 e 1,05, più in particolare tra 1 e 1,05, ovvero à ̈ prossimo o appena maggiore dell’unità. In tal modo si crea una condizione di equilibrio sostanzialmente indifferente della sonda rispetto alla forza peso anche in caso si installazione del dispositivo in tratti di tubazione non orizzontali e/o con un montaggio non verticale. In tal caso, i mezzi di vincolo tra la sonda e la prima parte umida del corpo contenitore possono essere vantaggiosamente associati a mezzi di ritorno elastico della sonda dalla posizione di misura verso la posizione di riposo, al diminuire della portata.

In una forma realizzativa alternativa, il dispositivo comprende mezzi di vincolo tra la sonda e la prima parte del contenitore atti a consentire una traslazione della sonda rispetto alla prima parte del contenitore, per cui lo spostamento da una posizione di riposo in assenza di portata a una posizione di misura dipendente dalla portata à ̈ una traslazione, in particolare, secondo la direzione e il verso di scorrimento del fluido. Anche in questo caso, i mezzi di vincolo tra la sonda e la prima parte del corpo contenitore possono essere vantaggiosamente associati a mezzi di ritorno elastico della sonda verso la posizione di riposo, al diminuire della portata.

Per effetto dell’azione di richiamo, dovuta alla forza peso o ai mezzi elastici, il dispositivo à ̈ in grado di determinare la direzione del flusso oltre che la portata.

L’elemento d’impegno con il fluido di forma cilindrica della sonda può avere delle zone rientranti e/o delle zone sporgenti rispetto a una propria superficie cilindrica media; ad esempio tali zone rientranti e/o sporgenti possono essere scanalature e/o corrugazioni e/o protuberanze preferibilmente alternate e/o preferibilmente realizzate secondo una direzione generalmente longitudinale, in particolare secondo una direzione parallela a quella dell’asse della forma cilindrica.

Vantaggiosamente, la sonda à ̈ realizzata in un materiale economicamente compatibile con il fluido, ossia in un materiale atto a sostenere un attacco chimico, ad esempio di corrosione, e/o un attacco di tipo meccanico, ad esempio di tipo erosivo o abrasivo, e/o un attacco di tipo termico, eventualmente combinati, da parte del fluido in una durata utile predeterminata della sonda. Tale materiale può essere un materiale metallico, in particolare un acciaio inossidabile, o un materiale plastico, preferibilmente un materiale a base di polivinilcloruro. La scelta di un materiale a base di polivinilcloruro à ̈ particolarmente vantaggiosa in quanto comporta un accumulo superficiale di sedimenti, ad esempio di calcare, molto ridotto rispetto ad altri materiali metallici e/o plastici.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, gli scopi precedentemente indicati sono raggiunti da un dispositivo per misurare una portata (W) di un fluido che scorre all’interno di un condotto, il dispositivo comprendendo: – un corpo contenitore atto ad essere fissato su mezzi di attacco a tenuta sul condotto con una prima porzione dentro il condotto ed una seconda porzione fuori dal condotto;

– mezzi sensori comprendenti:

– una sonda vincolata al corpo contenitore, la sonda essendo disposta in uso all’interno del condotto, ed essendo provvista di un elemento di impegno con il fluido atto a ricevere dal fluido una spinta fluidodinamica dipendente dalla portata ed a compiere per effetto della spinta fluidodinamica uno spostamento da una posizione di riposo in assenza di portata ad una posizione di misura dipendente dalla portata;

– una cella di carico avente una prima estremità di elemento allungato solidale al corpo contenitore e una seconda estremità solidale alla sonda, in modo che la cella di carico sia atta a ricevere dalla sonda una forza dipendente dalla posizione di misura, la cella di carico essendo atta a creare e mantenere un segnale elettrico di misura dipendente dai spostamento/posizione;

– mezzi per esportare un dato di portata ottenuto dal segnale elettrico di misura;

in cui la cella di carico comprende un elemento allungato deformabile elasticamente per effetto della forza inflettendosi lungo un proprio asse longitudinale, la caratteristica principale del strumento essendo che la cella di carico à ̈ una cella di carico ad asse lineare, in cui, in particolare, l’elemento allungato ha un’asola longitudinale orientata lungo l’asse, l’asola definendo due porzioni longitudinali sostanzialmente parallele in modo tale che le porzioni longitudinali parallele compiano uno spostamento relativo sostanzialmente di traslazione l’una rispetto all’altra per effetto della forza.

Le celle di carico di questo tipo forniscono un segnale indipendente dalla distanza del punto di applicazione della forza. Per questo motivo, la misura à ̈ indipendente dal profilo di velocità del fluido che si muove all’interno del condotto, e quindi dalla distribuzione reale delle forze o spinte idrodinamiche che si esercitano sulla sonda. Per questo motivo, non sono necessari mezzi di calcolo, associati ai mezzi di elaborazione del segnale fornito dalla cella di carico, atti ad eseguire un’integrazione della spinta idrodinamica sulla lunghezza della sonda, ovvero definire un profilo di riferimento di tale spinta ed intervenire con parametri correttivi per tenere conto dell’effettiva distribuzione della spinta idrodinamica.

I mezzi di attacco a tenuta sul condotto comprendono mezzi di innesto rapido a tenuta del tipo noto come presa in carico comprendenti un collare ed un supporto collegato al collare mediante elementi filettati di serraggio del collare attorno al condotto. Tale tipo di collegamento à ̈ indicato per tubazioni di piccolo diametro, inferiore, in particolare, a DN400. Tale soluzione risulta vantaggiosa in quanto agevola la disposizione del dispositivo con la sonda ortogonale all’asse del condotto, nel caso di condotti orizzontali, o comunque in verticale, in modo che la misura di portata non risenta dell’azione del peso sulla sonda.

In alternativa, i mezzi di attacco a tenuta sul condotto comprendono una filettatura esterna sul corpo contenitore ed una filettatura interna nel foro. In particolare, la filettatura interna del foro può essere eseguita su un manicotto saldato sul condotto. Tale tipo di collegamento à ̈ indicato per tubazioni di grosso diametro, di norma superiore, in particolare, a DN100.

In alternativa, i mezzi di attacco a tenuta sul condotto comprendono una flangia solidale al corpo contenitore e fissabile al condotto.

Vantaggiosamente, i mezzi per esportare dati di portata ottenuti dal segnale elettrico di misura sono associati a mezzi di elaborazione ovvero di condizionamento del segnale generato dall’elemento sensibile, ossia dalla cella di carico, ed a mezzi di trasmettitore di dati analogici o digitali e/o un trasmettitore di onde elettromagnetiche.

Il circuito di misura, o i mezzi elettronici di elaborazione e/o trasmissione di misura possono essere alloggiati nella seconda parte del corpo contenitore, o in un modulo di controllo separato dal corpo contenitore cui i mezzi sensori possono essere connesso con mezzi elettrici di collegamento di tipo convenzionale, come un cavo e un opportuno connettore.

Vantaggiosamente, il modulo di controllo à ̈ provvisto di mezzi di calibrazione dello zero del dispositivo prima dell’inserimento del dispositivo nel condotto, in modo da eliminare errori di misura dovuti al peso della sonda.

I mezzi di condizionamento del segnale e i mezzi di trasmissione dei dati, al fine di limitare i consumi dell’apparto, possono utilizzare tecniche note quale la pulsazione dell’alimentazione dei vari blocchi funzionali. Il sistema di rilevazione a cella di carico si presta con particolare efficacia a queste tecniche note ed ampiamente usate sul mercato.

In tal modo, si ottengono mezzi di controllo a basso consumo, che possono essere agevolmente alimentati a batteria con frequenze di ricarica anche dell’ordine di svariati anni.

La capacità di connettersi in rete con un consumo energetico ridotto rende il dispositivo idoneo per applicazioni di controllo di reti di distribuzione su larga scala, con molti punti di lettura, come nel caso di reti di distribuzione estese come acquedotti in ambito urbano e/o extraurbano.

Vantaggiosamente, grazie ai bassissimi consumi, possono essere previsti mezzi per alimentare il sistema tramite forme alternative al pacco-batterie quali solare o micro-eolico o micro-idrico. In particolare, ma non escludendo altri mezzi che verranno sviluppati in futuro, fonti di energia atte a captare energia dal moto dell'acqua nel condotto o dalla differenza di temperatura fra fluido e terreno circostante.

Inoltre, il dispositivo può essere usato per misurare la forza o spinta idrodinamica di un fluido in moto relativo rispetto allo strumento, non necessariamente nell’ambito di una misura di portata o di una misura di portata in un condotto. Ad esempio, lo strumento può essere vantaggiosamente utilizzato per la misura della velocità relativa di una a corrente di liquido o di gas, o di un materiale in movimento assimilabile ad un liquido e/o ad un gas, rispetto al dispositivo.

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione verrà di seguito illustrata con la descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:

– la figura 1 mostra schematicamente un dispositivo per misurare la portata di un fluido installato in un condotto secondo la presente invenzione;

– le figure 2 e 3 mostrano schematicamente varianti realizzative dello strumento di figura 1 secondo due diversi schemi di vincolo della sonda rispetto al corpo contenitore;

– la figura 4 à ̈ una vista in sezione parziale longitudinale di un dispositivo secondo una forma realizzativa dell’invenzione, in cui il piano di sezione à ̈ il piano di flessione della cella di carico;

– la figura 5 à ̈ una vista in sezione parziale longitudinale del dispositivo di figura 4, secondo il piano passante per l’asse del dispositivo e perpendicolare al piano di sezione di figura 4;

– le figure 6 e 7 sono viste in sezione trasversale del dispositivo di figura 5, realizzate secondo piani che tagliano la cella di carico.

– le figure 8 e 9 sono viste in sezione trasversale del dispositivo di figura 5, realizzate secondo piani di sezione che tagliano la sonda;

– le figure 10 e 11 mostrano celle di carico di dispositivi secondo rispettive forme realizzative dell’invenzione;

– le figure 12 e 13 sono viste parzialmente sezionate di una sonda secondo rispettive forme realizzative particolari;

– la figura 14 à ̈ una vista in prospettiva dello strumento delle figure 4 e 5;

– la figura 15 à ̈ una vista in sezione di un condotto su cui à ̈ installato un dispositivo di misura secondo una forma realizzativa dell’invenzione.

Descrizione di forme realizzative preferite

Con riferimento alla figura 1, viene descritto un dispositivo 10 per misurare la portata W di un fluido 4 che scorre attraverso un condotto o tubazione 1. Il dispositivo 10 comprende una prima parte 20’ che protrude all’interno del condotto 1 e una seconda parte 20†che protrude all’esterno del condotto 1.

In particolare, la prima parte 20’ e la seconda parte 20†sono alloggiate in un unico corpo contenitore tubolare allungato 20 disposto in modo tale che una prima parte 20’ del corpo contenitore alloggi la prima parte 20’ e sporga all’interno del tubo 1 ed una seconda parte 20†del corpo contenitore alloggi la seconda parte 20†e sporga all’esterno del tubo 1. In specie, la prima e la seconda parte del corpo contenitore comprendono rispettivi elementi tubolari 20’,20†di diametro sostanzialmente eguale allineati lungo un asse 11 comune ed attestati l’uno rispetto all’altro, separate da un setto trasversale 21 disposto tra i rispettivi elementi tubolari 20,20’.

All’interno del corpo contenitore 20 sono disposti mezzi sensori comprendenti una sonda 40 vincolata alla prima parte 20’ del corpo contenitore 20 e una cella di carico 30 vincolata alla seconda parte 20†. La sonda 40 ha un elemento di estremità 54 che sporge dal corpo contenitore 20 in detta tubazione 1, ed à ̈ quindi esposto alla corrente del fluido 4.

Come mostrano le figure 2 e 3, riferite a due varianti realizzative della sonda 40, la sonda 40 riceve attraverso l’elemento di impegno 54 una spinta fluidodinamica P che dipende dalla portata W e dalla superficie efficace dell’elemento di impegno 54 esposta alla corrente del fluido 4. Per effetto della spinta P la sonda 40 si porta in una posizione di misura 42 dipendente dalla portata W, compiendo uno spostamento s,Î ́ rispetto ad una posizione di riposo 41 che la sonda 40 occupa in assenza di flusso. La cella di carico 30 à ̈ disposta in modo tale da ricevere dalla sonda 40 una forza F che dipende dalla posizione di misura 42 della sonda 40, ossia dallo spostamento s,Î ́; inoltre, come tale la cella di carico 30 à ̈ in grado di creare un segnale elettrico di misura dipendente dalla posizione 42 ossia dallo spostamento s,Î ́ e, pertanto, dalla portata W del fluido 4, oltre che dalla superficie efficace dell’elemento di impegno 54 esposta alla corrente del fluido 4. Mezzi di connessione elettrica di tipo convenzionale 29 convogliano tale segnale elettrico ad un’unità di elaborazione e/o visualizzazione del segnale 19 locale e/o remota.

La prima e la seconda parte 20’,20†del corpo contenitore 20 sono separate l’una dall’altra dalla parete 21 ermetica per il fluido 4, per cui la cella di carico 30 e la sonda 40 sono meccanicamente separate, a differenza di quanto accade nei dispositivi di tecnica nota richiamati in precedenza.

Per trasferire la forza F dalla sonda 40 alla cella di carico 30 attraverso la parete 21, la sonda 40 e la cella di carico 30 sono provviste di mezzi di trasmissione a distanza 47,37, per cui quando la sonda 40 si sposta e/o mantiene una posizione di misura 42, la cella di carico 30 viene sollecitata dalla forza F.

Nella variante realizzativa di figura 2, la sonda 40 à ̈ vincolata alla prima parte 20’ del corpo contenitore 20 per mezzo di guide 46 su cui la sonda 40 à ̈ impegnata scorrevolmente, per cui la sonda 40 à ̈ in grado di compiere uno spostamento di traslazione s sotto l’azione della spinta fluidodinamica P, in particolare portandosi dalla posizione di riposo 41 in assenza di portata alla posizione di misura 42 dipendente dalla portata W, secondo il verso di scorrimento del fluido 4.

Nella variante realizzativa di figura 3, invece, la sonda 40 à ̈ vincolata alla prima parte 20’attraverso mezzi di collegamento girevole 49 di tipo convenzionale comprensivi di un fulcro o di una cerniera, per cui la sonda 40 à ̈ in grado di compiere uno spostamento di rotazione Î ́ sotto l’azione della spinta fluidodinamica P, in particolare portandosi dalla posizione di riposo 41 in assenza di portata alla posizione di misura 42 dipendente dalla portata W, secondo il verso di scorrimento del fluido 4.

Anche se nelle figure 2 e 3 à ̈ rappresentata una cella di carico 30 comprendente un elemento allungato 35 deformabile secondo una flessione lungo un proprio asse longitudinale per effetto della forza di taglio F, la cella di carico 30 può essere di un qualsiasi tipo idoneo a rilevare la forza F ricevuta dalla sonda 40. Nella variante rappresentata nelle figure 2 e 3, l’elemento allungato 35 ha una prima estremità 31 fissata alla seconda parte 20†del corpo contenitore 20, ad esempio mediante un incastro, e una seconda estremità 38 libera affacciata sulla parete 21.

Nelle figure 4 e 5 sono mostrate viste in sezione longitudinale di un dispositivo 10 secondo una forma realizzativa dell’invenzione, à ̈ previsto un sostegno 39 della cella di carico avente una porzione generalmente cilindrica disposta all’interno della prima parte 20†del corpo contenitore 20. La cella di carico 30 ha la prima estremità 31 collegata mediante un incastro al sostegno 39, per cui protrude a sbalzo verso la parete 21 di separazione della prima e della seconda parte 20’,20†del corpo contenitore 20. L’incastro può essere realizzato ad esempio mediante una vite di fissaggio 33 che impegna rispettive sedi dell’elemento allungato 35 della cella di carico e del supporto 39.

Le figure 4 e 5 sono viste parzialmente sezionate di un dispositivo 10 secondo una forma realizzativa dell’invenzione, avente tutte le caratteristiche del dispositivo 10 di figura 3, ed altre caratteristiche o soluzioni costruttive di seguito descritte. La cella di carico 30 comprende ancora un elemento allungato deformabile elasticamente 35, ed una pluralità di estensimetri 32, ossia di elementi atti a misurare la deformazione dell’elemento allungato 35. Gli estensimetri 32 possono essere di qualsiasi tipo conosciuto idoneo a rilevare tale deformazione producendo segnali elettrici dipendenti dalla deformazione, ad esempio possono essere estensimetri o strain gauge a resistenza elettrica di tipo noto. In figura 4 sono visibili due strain gauges 32 disposti su un fianco dell’elemento allungato deformabile elasticamente 35. Come mostrato in figura 5, gli strain gauges 32 possono essere quattro, due dei quali disposti sul fianco opposto al fianco visibile in figura 4. Le resistenze degli strain gauges, non riportate in figura 4 e 5 per semplicità di rappresentazione, sono in tal caso alimentate con una tensione o corrente continua o alternata attraverso mezzi di connessione elettrica 28’,29 di tipo noto, e sono collegate con un circuito di misura 28 che può essere un circuito di misura di tipo noto, preferibilmente un circuito di misura a ponte di Wheatstone comunemente impiegato in associazione con gli estensimetri a resistenza. Nella forma realizzativa mostrata in figura 5, il circuito di misura 28 à ̈ disposto all’interno della seconda parte 20†del corpo contenitore 20, tipicamente in un alloggiamento 36 ricavato nel sostegno 39. Tra il lembo di attacco del sostegno 39 con l’estremità 31 dell’elemento allungato 35 e l’alloggiamento 36 à ̈ realizzata una porzione spianata 25 su cui sono distesi conduttori 28’ elettricamente connessi alle resistenze degli strain gauge 32, rappresentati per semplicità solo in figura 4, per alimentare gli strain gauges e convogliare i segnali elettrici prodotti alle singole resistenze.

In alternativa, gli estensimetri 32 possono essere estensimetri di tipo piezoelettrico anziché strain gauge a resistenza per misurarne la deformazione dell’elemento allungato 35.

Nello strumento secondo la forma rappresentata mostrata nelle figure 4 e 5, i mezzi 37,47 per trasferire a distanza la forza F attraverso la parete 21 sono mezzi di interazione magnetica o più in particolare di trascinamento magnetico, ossia elementi riportati o porzioni integrali della cella di carico 30 e della sonda 40 almeno uno dei quali à ̈ atto a creare un campo magnetico 55 (figura 3) e almeno una dei quali à ̈ atto a ricevere una forza associata a tale campo magnetico 55. Quanto sopra presuppone che almeno una porzione della parete 21 sia realizzata in un materiale ragionevolmente permeabile al campo magnetico 55, ad esempio acciaio inossidabile.

Nella forma realizzativa rappresentata nelle figure 4 e 5, sia la sonda 40 che la cella di carico 30 sono provviste di elementi magnetici 47,37 disposti su rispettive estremità 48 e 38. In particolare, gli elementi magnetici possono essere magneti permanenti 47,37 di tipo noto. I magneti 47,37 sono vantaggiosamente prospicienti facce opposte 26,27 della parete di separazione 21.

Il magnete permanente 37 può essere fissato all’estremità 38 della cella di carico 30 con mezzi convenzionali, ad esempio mezzi adesivi, poiché la cella di carico à ̈ ospitata in un ambiente asciutto all’interno della seconda parte 20†del corpo contenitore 20. Il magnete permanente 47 à ̈ preferibilmente disposto in un ambiente ermetico al fluido 4, con cui à ̈ a contatto la sonda 40. Ad esempio, il magnete 47 può essere disposto all’interno di un vano ricavato tra l’estremità 48 della sonda 40 e un cappuccio 46 realizzato in un materiale magneticamente permeabile, atto a impegnarsi stabilmente con la sonda 48 in modo ermetico rispetto al fluido 4, ad esempio mediante idonea filettatura.

In tal modo, uno spostamento della porzione di estremità 48 della sonda 40 provoca uno spostamento della porzione di estremità libera 38 della cella di carico 30 che, essendo vincolata a sbalzo al sostegno 39, subisce una deformazione di flessione, secondo la freccia 18 di figura 4. Lo spostamento subito dall’estremità libera 38 della cella di carico 30 durante la misura della portata à ̈ dell’ordine dei decimi di millimetro o al massimo di pochi millimetri.

Le figure 6 e 7 sono viste in sezione trasversale del dispositivo di figura 5, realizzate secondo piani di sezione A-A e B-B che tagliano la cella di carico 30 rispettivamente in corrispondenza della porzione allungata deformabile 35 e del magnete permanente 37. La cella di carico 30 à ̈ alloggiata in una cavità 34’ ricavata nel sostegno 39 in modo da consentire la libera deformazione dell’elemento allungato 35. Due fori 34 sono praticati in posizioni diametralmente opposte del supporto 39.

Le figure 8 e 9 sono viste in sezione trasversale del dispositivo di figura 5, realizzate secondo piani di sezione C-C e D-D che tagliano la sonda 40 rispettivamente in corrispondenza di un perno 50 che realizza il collegamento girevole 49 tra la sonda 40 e la prima parte 20’, e in corrispondenza di una sezione generica della porzione di impegno 43 della sonda 40.

La figura 10 mostra più in dettaglio la cella di carico 30 ad asse lineare del dispositivo 10 di figura 5. L’elemento allungato 35 della cella 30 ha un’asola longitudinale 57 orientata lungo l’asse 12, che definisce due porzioni longitudinali 58 dell’elemento 35 sostanzialmente parallele l’una all’altra. Sottoponendo la cella alla forza di taglio F, le porzioni longitudinali sostanzialmente parallele compiano uno spostamento relativo sostanzialmente di traslazione l’una rispetto all’altra, in particolare sono previste porzioni allargate di estremità 56 dell’asola 57 per cui la porzione allungata 35 si deforma approssimativamente come un parallelogramma articolato. Nella cella di carico 30 sono quindi riconoscibili le caratteristiche essenziali delle cell di carico note come celle di tipo parallel beam o binocular beam. Quattro estensimetri 32 sono disposti due a due su facce opposte della porzione allungata 35, in corrispondenza delle porzioni allargate di estremità 36, ossia dove la deformazione delle porzioni longitudinali 38 à ̈ massima.

In figura 11 à ̈ rappresentata una cella di carico 30’ a lamina che può essere utilizzata nello strumento 10 in alternativa alla cella di carico 30 di figura 10. La lamina 35’ ha una porzione 36’ più deformabile, tipicamente una porzione avente sezione trasversale più sottile, e due porzioni 37’ meno deformabili, tipicamente porzioni aventi sezioni trasversale più spesse che si estendono lateralmente alla sezione più sottile 36’, in corrispondenza della quale sono disposti una pluralità di estensimetri 32, tipicamente quattro estensimetri connessi con un circuito di misura a ponte di Wheatstone, non rappresentato.

La figura 12 mostra più in dettaglio la sonda 40 del dispositivo 10 delle figure 4 e 5. Un’altra variante realizzativa della sonda 40 à ̈ mostrata in figura 13, come meglio descritto nel seguito. La sonda 40 à ̈ provvista di mezzi di vincolo girevole 49 alla prima parte 20’ del corpo contenitore 20 comprendenti una boccola 49’ atta ad essere inserito nella seconda parte 20’ del corpo contenitore 20, ed il perno 50 disposto tra due sedi della boccola 49’ attraverso un foro trasversale di un anima a bacchetta 43 della sonda 40, in modo che l’anima 43 possa ruotare attorno all’asse 53 realizzando un movimento a pendolo rispetto alla boccola 49’. La boccola 49’ può essere fissata alla seconda parte 20’ del corpo contenitore 20 mediante una o più viti 61. Il vincolo a cerniera attorno all’asse 53 suddivide l’anima 43 della sonda 40 in una porzione di impegno 51 che comprende l’elemento di impegno 54 con il fluido 4 e in una porzione libera 52 opposta alla porzione di impegno.

Nella variante realizzativa rappresentata nelle figure 12 e 13, l’elemento di impegno 54 ha forma cilindrica. Il diametro D dell’elemento di impegno 54 à ̈ preferibilmente compreso tra 2,5 e 22 mm, più preferibilmente tra 2,5 e 10 mm. Sempre nella variante realizzativa delle figure 12 e 13, la lunghezza L della sonda 40, inclusa la lunghezza dell’elemento di impegno 54, varia fra 25 mm e 100 mm. La scelta del diametro D della sonda avviene in funzione del diametro del condotto 1 in cui deve essere montato il dispositivo 10, e delle dimensioni del corpo contenitore 20 del dispositivo, tenendo conto delle limitazioni che tale diametro e tali dimensioni impongono.

L’elemento di impegno cilindrico delle sonde 40 possono essere può essere provvisto di scanalature e/o corrugazioni e/o protuberanze, non rappresentate, preferibilmente alternate e/o preferibilmente realizzate secondo una direzione generalmente longitudinale, in particolare secondo una direzione parallela a quella dell’asse della forma cilindrica.

Nelle figure 1-3, il dispositivo 10 à ̈ installato in un condotto sostanzialmente orizzontale, e l’asse longitudinale 11 del dispositivo 10 à ̈ sostanzialmente verticale. Nel caso dei dispositivi delle figure 3, 4 e 5, la sonda 40 e i mezzi di collegamento girevole 49 sono vantaggiosamente realizzati in modo che, al venire meno della portata W, la forza peso riporti la sonda nella posizione di riposo o di zero 41 in un tempo ragionevolmente breve. Più in generale, la sonda 40 e i mezzi di collegamento girevole 49 sono realizzati in modo che, al variare della portata W, la sonda 40 si porti nella corrispondente posizione di misura 42 in un tempo sostanzialmente trascurabile rispetto al tempo in cui si compiono le variazioni di portata, a favore della precisione e della tempestività della misura. Ciò può essere ottenuto come mostrato in figura 12, in cui la lunghezza L1della porzione di impegno 51 à ̈ maggiore della lunghezza L2della porzione libera 52, ovvero il rapporto L1/L2à ̈ maggiore di 1, nel caso di distribuzione della massa sostanzialmente uniforme lungo l’anima 43 della sonda 40, comprensiva dell’elemento di impegno 54. In figura 12 à ̈ mostrata una variante realizzativa in cui il rapporto L1/L2à ̈ prossimo a 2, anche se può essere adottato un qualsiasi valore maggiore di 1 e in particolare compreso tra 1,5 e 2,2. L’elemento di impegno 54 à ̈ smontabile dal resto dell’anima, e può essere sostituito con elementi di impegno di lunghezza e/o diametro e/o forma diversi, in base al diametro del tubo e alle esigenze della misura, in modo da scegliere un opportuno valore del rapporto L1/L2tra la lunghezza L1della porzione di impegno 51 e la lunghezza L2della porzione libera 52, compreso preferibilmente nei range sopra indicati. Il collegamento tra l’elemento di impegno 54 e la parte rimanente dell’anima 43 può avvenire con mezzi convenzionali, ad esempio mezzi filettati come una vite prigioniera solidale con una delle parti unite ed una sede filettata nell’altra delle parti unite, atta a ricevere tale vite prigioniera. Nella sezione di interfaccia 44 tra l’elemento di impegno 54 e la parte rimanente dell’anima 43 possono essere previsti mezzi antisvitamento di tipo convenzionale, non rappresentati, per evitare che l’unione filettata si allenti con possibile perdita dell’elemento di impegno 54 nel fluido 4 all’interno del condotto 1.

Il dispositivo 10 provvisto di mezzi di collegamento girevole tra la sonda 40 e la prima parte 20’ del corpo contenitore 20 può essere comunque utilizzato anche in tratti di tubazione non orizzontali e/o con un montaggio non verticale. In tal caso, la sonda 40 e i mezzi di collegamento girevole 49 sono vantaggiosamente realizzati in modo da creare una condizione di equilibrio sostanzialmente indifferente della sonda 40 rispetto alla forza peso. Ciò può essere ottenuto come mostrato in figura 13, in cui la lunghezza L1della porzione di impegno 51 à ̈ prossima alla lunghezza L2della porzione libera 52, ovvero il rapporto L1/L2à ̈ prossimo a 1, nel caso di distribuzione della massa sostanzialmente uniforme lungo l’anima 43 della sonda 40, comprensiva dell’elemento di impegno 54. In figura 12 à ̈ mostrata una variante realizzativa in cui il rapporto L1/L2à ̈ prossimo a 1, ad esempio può essere compreso tra 0,95 e 1,05, più in particolare tra 1 e 1,05.

Il modulo di controllo ovvero l’unità di elaborazione 19 locale à ̈ tuttavia vantaggiosamente provvista di mezzi di calibrazione dello zero del dispositivo prima dell’inserimento del dispositivo nel condotto 1, in modo da eliminare errori di misura dovuti al peso della sonda, che possono verificarsi anche in installazioni verticali, per piccoli scostamenti dalla verticalità in fase di montaggio.

Anche se nella descrizione e nelle figure dalla 2 alla 5 si à ̈ fatto riferimento soltanto a celle di carico a flessione comprendenti estensimetri 32, la cella di carico 30 può anche essere una cella di carico atta a subire una deformazione di compressione e/o di estensione, di torsione, o una deformazione composta da una combinazione di tali deformazioni.

Inoltre, anche se nelle figure dalla 2 alla 5 à ̈ stata mostrata una cella di carico comprendente estensimetri per la misura della deformazione, può essere utilizzata anche una cella di carico di tipo di verso, ad esempio una cella di carico piezoelettrica ossia realizzata in un materiale piezoelettrico.

Le porzioni 23 e 24 hanno sezioni trasversali sostanzialmente uguali, in modo da favorire il reciproco allineamento lungo un asse comune 11, come mostra la figura 14, rendendo possibile il montaggio dello strumento in un dispositivo a tenuta comprendente un alloggio pure tubolare, come meglio descritto nel seguito.

Le porzioni tubolari 23,24 sono disposte attestate l’una rispetto all’altra sulla parete divisoria 21. In particolare le porzioni tubolari 21 e 22 possono essere ricavate da porzioni di tubo di pari diametro esterno collegate di testa in modo noto da parti opposte di un disco circolare che forma la parete 21, in particolare possono essere collegate con tale disco mediante una saldatura circonferenziale 13.

La forma tubolare chiusa della prima parte 20’ del corpo contenitore 20 si estende all’interno del condotto 1 in modo da creare una zona di calma per cui solo la porzione di impegno 40 risenta della spinta fluidodinamica esercitata dal fluido 4.

La figura 15 mostra il dispositivo 10 montato sul condotto 1 attraverso mezzi di attacco a tenuta 70. In particolare, i mezzi di attacco 70 possono essere mezzi di innesto rapido a tenuta di tipo convenzionale, ad esempio mezzi del tipo noto come “a fascia†comprendenti un supporto 71 atto ad essere disposto sulla superficie esterna del condotto 1 in corrispondenza del punto di misura, ed un collare 72 di fissaggio del supporto 71 sul condotto 1; il collare 72 ha dei prolungamenti a vite prigioniera 73 atti ad impegnarsi con il supporto 71 ed a ricevere dadi 74 di serraggio del collare 72 e del supporto 71 attorno al condotto 1. Il supporto 71 comprende una guarnizione 81 ed un elemento di impegno con il condotto atta a comprimere la guarnizione sul condotto. Il supporto 71 comprende inoltre una sede 75 per uno stelo di guida 76 provvisto di una cavità 77 atta a ricevere il corpo contenitore del dispositivo di misura 10, ad esempio il corpo contenitore cilindrico 20 del dispositivo 10 mostrato nelle figure 4, 5 e 9. Un manicotto 78 dello stelo di guida 76 à ̈ anche atto a ricevere mezzi di foratura del guscio 2 del condotto 1, non rappresentati, ad esempio mezzi di foratura di tipo convenzionale, utili per realizzare un foro di accesso per il dispositivo 10 all’interno del condotto 1, e di una valvola di intercettazione 79 disposta in uscita al manicotto 78 per chiudere la cavità 77 una volta eseguito il foro preparatorio nel guscio 2. In questo modo à ̈ possibile realizzare l’accesso per il dispositivo 10 senza interrompere il flusso del fluido 4 nel condotto 1 e senza perdere una quantità significativa di fluido 4 attraverso il foro. Una volta provvisto lo strumento 10, e montato un tronchetto 84 in uscita dalla valvola 79, che fornisce un ulteriore porzione della cavità 77 dello stelo di guida 76, à ̈ possibile inserire il dispositivo 10 nella cavità 77 bloccandolo poi con il bigiunto 85, senza parimenti né interrompere il flusso ne perdere apprezzabilmente fluido dalla tubazione 1.

In alternativa, i mezzi di attacco a tenuta sul condotto 1 possono comprendere un manicotto, non rappresentato, disposto ortogonalmente e saldato sul condotto 1 anziché l’attacco di presa in carico a collare 70.

In un’ulteriore alternativa, i mezzi di attacco a tenuta sul condotto 1 comprendono una flangia solidale al corpo contenitore 20 e fissabile al condotto 1.

La descrizione di cui sopra di varie forme esecutive specifiche à ̈ in grado di mostrare l’invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tali forme esecutive specifiche senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti delle forme esecutive specifiche. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un dispositivo (10) per misurare una portata (W) di un fluido (4) che scorre all’interno di un condotto (1), detto dispositivo comprendendo: – una prima porzione (23) ed una seconda porzione (24) atte ad essere fissate su mezzi di attacco a tenuta (70) su detto condotto, in cui detta prima porzione (23) protrude all’interno di detto condotto ed una seconda porzione (24) fuoriesce da detto condotto; – mezzi sensori comprendenti: – una sonda (40) vincolata a detta prima porzione (23) tale che detta sonda sia disposta in uso all’interno di detto condotto (1), detta sonda (40) essendo provvista di un elemento di impegno (54) con detto fluido atto a ricevere da detto fluido una spinta fluidodinamica (P) dipendente da detta portata (W) ed a compiere per effetto di detta spinta fluidodinamica uno spostamento di misura (s,Î ́) da una posizione di riposo (41) in assenza di portata ad una posizione di misura (42) dipendente da detta portata; – una cella di carico (30) vincolata a detta seconda porzione (24), atta a ricevere da detta sonda una forza (F) dipendente da detta posizione di misura ed a creare e mantenere un segnale elettrico di misura dipendente da gli spostamento/posizione di misura; – mezzi per esportare un dato di portata (W’) ottenuto da detto segnale elettrico di misura; caratterizzato dal fatto che detta prima porzione e detta seconda porzione sono ermeticamente separate da una parete (21) a prova di detto fluido, per cui detta sonda (40) à ̈ meccanicamente separata da detta cella di carico (30), e dal fatto che detta sonda (40) e detta cella di carico (30) sono provviste di mezzi (47,37) per trasferire attraverso detta parete (21) detta forza (F), dipendente da detta posizione di misura, tra detta sonda e detta cella di carico quando detta sonda compie detto spostamento di misura (41-42) e finché mantiene detta posizione di misura (42).
2. 2. Un dispositivo come da rivendicazione 1, in cui i mezzi per trasferire detta forza (F) attraverso detta parete (21) comprendono mezzi di interazione magnetica (37,47) comprendenti rispettivi elementi magnetici (47,37) associati a detta sonda (40) e/o a detta cella di carico (30) e/o porzioni magnetiche di detta sonda (40) e/o di detta cella di carico (30), e detta parete (21) ha almeno una porzione permeabile ad un campo magnetico (55).
3. 3. Un dispositivo come da rivendicazione 2, in cui i rispettivi elementi magnetici o porzioni magnetiche (47,37) di detta sonda (40) e/o di detta cella di carico (30) sono entrambi disposti affacciati con poli opposti su facce opposte (26,27) di detta parete (21), in particolare, in cui i rispettivi elementi magnetici o porzioni magnetiche di detta sonda (40) e/o di detta cella di carico sono disposti in corrispondenza di rispettive porzioni di estremità (48,38) di detta sonda (40) e/o di detto elemento allungato (35).
4. 4. Un dispositivo come da rivendicazione 2, in cui detta prima porzione (23) e detta seconda porzione (24) sono alloggiate in un unico corpo contenitore tubolare allungato (20) disposto in modo tale che una prima parte (20’) di detto corpo contenitore alloggi detta prima porzione (23) e sporga all’interno di detto tubo (1) ed una seconda parte 20†di detto corpo contenitore alloggi detta seconda porzione (24) e sporga all’esterno di detto condotto (1), in particolare detta prima e detta seconda parte di detto corpo contenitore comprendono rispettivi elementi tubolari (20’,20†) di diametro sostanzialmente eguale allineati lungo un asse (11) comune ed attestati l’uno rispetto all’altro, e detta parete à ̈ un setto trasversale (21) disposto detti rispettivi elementi tubolari.
5. 5. Un dispositivo come da rivendicazione 1, in cui detta cella di carico (30) comprende un elemento deformabile elasticamente (35) per effetto di detta forza (F) e mezzi estensimetrici (32) per la rilevazione di una deformazione di detto elemento deformabile elasticamente, in cui i mezzi estensimetrici sono scelti tra: – una pluralità di estensimetri a resistenza elettrica; – uno o più estensimetri di tipo piezoelettrico.
6. 6. Un dispositivo come da rivendicazione 1, in cui detta cella di carico (30) comprende un elemento allungato deformabile elasticamente (35) per effetto di detta forza (F) inflettendosi rispetto a un proprio asse longitudinale in cui una prima estremità (31) di detto elemento allungato à ̈ fissata su detta seconda porzione (24) e una seconda estremità (38) di detto elemento allungato à ̈ affacciata su detta parete (21).
7. 7. Un dispositivo come da rivendicazione 3, in cui detta cella di carico (30) à ̈ una cella di carico ad asse lineare, in cui detto elemento allungato ha un’asola longitudinale (57) orientata lungo detto asse, detta asola definendo due porzioni longitudinali (58) sostanzialmente parallele in modo tale che le porzioni longitudinali sostanzialmente parallele compiano uno spostamento relativo sostanzialmente di traslazione l’una rispetto all’altra per effetto di detta forza (F).
8. 8. Un dispositivo come da rivendicazione 3, in cui detta cella di carico (30’) ha una forma a lamina (35’), detta forma a lamina avendo una porzione più deformabile (36’) e una o più porzioni meno deformabili (37’), e sono previsti mezzi per rilevare una deformazione di detta forma a lamina atti a rilevare la deformazione in corrispondenza di detta porzione più deformabile, in cui, in particolare, detta porzione più deformabile ha uno spessore inferiore rispetto a detta o dette porzioni meno deformabili.
9. 9. Un dispositivo come da rivendicazione 4, in cui detto dispositivo comprende mezzi di vincolo girevole (49) tra detta sonda (40) e detta prima parte (20’) di detto corpo contenitore (20) atti a consentire una rotazione (Î ́) di detta sonda rispetto a detta prima parte (20’) di detto contenitore, per cui detto spostamento di misura (41-42) à ̈ una rotazione secondo una direzione di scorrimento di detto fluido (4), detti mezzi di vincolo girevole definendo su detta sonda una porzione di impegno (51) comprendente detto elemento di impegno (54) con detto fluido (4) e una porzione libera (52) opposta a detta porzione di impegno, detta porzione di impegno e detta porzione libera (51,52) avendo rispettive lunghezze (L1,L2), in cui il rapporto (L1/L2) tra detta lunghezza di detta porzione di impegno e detta lunghezza di detta porzione libera à ̈ compreso tra 0,9 e 2,5, in particolare detto rapporto à ̈ scelto tra – un rapporto compreso tra 0,95 e 1,05, più in particolare tra 1 e 1,05; – un rapporto compreso tra 1,5 e 2,2.
10. 10. Un dispositivo (10) per misurare una portata (W) di un fluido (4), che scorre all’interno di un condotto (1), detto dispositivo comprendendo: – un corpo contenitore (20) atto ad essere fissato su mezzi di attacco a tenuta (70) su detto condotto con una prima porzione (23) dentro detto condotto ed una seconda porzione (24) fuori da detto condotto; – mezzi sensori comprendenti: – una sonda (40) vincolata a detto corpo contenitore, detta sonda essendo disposta in uso all’interno di detto condotto, ed essendo provvista di un elemento di impegno con detto fluido atto a ricevere da detto fluido una spinta fluidodinamica (P) dipendente da detta portata (W) ed a compiere per effetto di detta spinta fluidodinamica uno spostamento (s,Î ́) da una posizione di riposo (41) in assenza di portata ad una posizione di misura (42) dipendente da detta portata; – una cella di carico (30) comprende un elemento allungato deformabile elasticamente per inflessione avente una prima estremità (31) fissata su detto corpo contenitore (20) e una seconda estremità (38) solidale a detta sonda, in modo che detta cella di carico sia atta a ricevere da detta sonda una forza (F) dipendente da detta posizione di misura e che detto elemento allungato si infletta lungo un proprio asse longitudinale per effetto di detta forza (F), detta cella di carico essendo atta a creare e mantenere un segnale elettrico di misura dipendente da detti spostamento/posizione; – mezzi per esportare un dato di portata ottenuto da detto segnale elettrico di misura; caratterizzato dal fatto che detta cella di carico à ̈ una cella di carico ad asse lineare, in cui detto elemento allungato ha un’asola longitudinale orientata lungo detto asse, detta asola definendo due porzioni longitudinali sostanzialmente parallele in modo tale che dette porzioni longitudinali sostanzialmente parallele compiano uno spostamento relativo sostanzialmente di traslazione l’una rispetto all’altra per effetto di detta forza (F).