ITRE20090046A1 - Dispositivo rilevatore del livello di un fluido che si raccoglie in un contenitore - Google Patents

Description

“DISPOSITIVO RILEVATORE DEL LIVELLO DI UN FLUIDO CHE SI RAC-COGLIE IN UN CONTENITOREâ€

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La presente invenzione riguarda, in generale, un dispositivo rilevatore di un fluido, tipicamente di un liquido, all’interno di un contenitore, e più in particolare, inerisce un rilevatore di livello atto ad essere applicato ad un contenitore in cui sono contenuti due o più liquidi che presentano un diverso peso specifico, in modo da rilevare il livello del liquido con densità maggiore che si raccoglie sul fondo del recipiente.

Una tipica applicazione del rilevatore di livello in oggetto sarà pertanto nei recipienti atti a contenere gasolio, come ad esempio nei filtri del gasolio nei motori endotermici, nelle cisterne o nei serbatoi di stoccaggio del gasolio, dove l’acqua che à ̈ normalmente contenuta nel gasolio viene separata e raccolta sul fondo dei recipienti, e dove à ̈ generalmente importante poter segnalare il raggiungimento di un prefissato livello di quest’acqua, ad esempio per provvedere alla sua evacuazione.

È noto infatti che l’acqua presente nel carburante tende a creare danni d’ossidazione alle parti metalliche con cui viene a contatto. Nel settore della filtrazione del gasolio, per risolvere questo inconveniente, sono stati sviluppati gruppi di filtrazione per motori a ciclo Diesel che, oltre alle impurità, provvedono a separare dal gasolio le parti di acqua contenute nello stesso. Tutti i dispositivi noti sfruttano la caratteristica dell’acqua di non essere solubile con il gasolio e di avere un peso specifico maggiore del gasolio stesso, per cui l’acqua separata dal gruppo di filtrazione si accumula in una camera posta sul fondo del gruppo di filtrazione stesso.

L’acqua accumulata nella suddetta camera, quando raggiunge un predeterminato livello, viene evacuata dal gruppo di filtrazione per evitare che interferisca con il corretto funzionamento del gruppo stesso. La rilevazione della quantità di acqua raccolta nella camera avviene su comando di dispositivi sensori che provvedono anche a segnalare all’utente la necessità di evacuare l’acqua dalla camera stessa, i quali sono atti ad attivare opportuni mezzi di evacuazione dell’acqua.

Uno di questi dispositivi di rilevazione à ̈ compiutamente descritto nel brevetto italiano n° 01311043, al cui testo si rimanda per una completa comprensione.

Sinteticamente il dispositivo comprende un galleggiante il cui peso specifico ha un valore compreso tra il peso specifico del carburante e quello dell’acqua. Il galleggiante à ̈ scorrevole lungo uno stelo verticale di guida, che sporge all’interno della camera e nella cui porzione superiore à ̈ alloggiato un sensore magnetico che viene attivato quando il galleggiante, spostandosi verso l’alto mano a mano che aumenta il livello dell’acqua accumulata, si porta in corrispondenza dell’elemento sensore. L’attivazione del sensore magnetico comanda l’attivazione contestuale di un segnale di comando e/o di allarme.

Un problema che si à ̈ riscontrato con l’utilizzo del citato dispositivo deriva dal fatto che possono verificarsi degli inceppamenti del galleggiante, che non riesce a scorrere sullo stelo di guida, e quindi il dispositivo non segnala il raggiungimento del livello massimo consentito di acqua nella camera di raccolta. Gli inceppamenti sono principalmente imputabili al deposito sulla superficie dello stelo di materiale, come impurità, morchia e grumi adesivi, che ostacolano lo scorrimento del galleggiante.

Un diverso dispositivo di segnalazione noto sfrutta invece la conducibilità elettrica dell’acqua e prevede un dispositivo di rilevazione comprendente due elettrodi attraverso cui avviene un passaggio di corrente elettrica quando l’acqua lambisce la superficie di entrambi gli elettrodi. Questa tipologia di dispositivi rilevatori garantisce un’affidabilità limitata nel tempo in quanto gli elettrodi tendono ad ossidarsi molto velocemente in presenza di acqua e devono quindi essere sostituiti.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di risolvere o quantomeno mitigare i menzionati inconvenienti dei dispositivi secondo la tecnica nota.

Ulteriore scopo dell’invenzione à ̈ quello di raggiungere il menzionato obiettivo nell’ambito di una soluzione semplice, razionale e dal costo contenuto.

Tali scopi sono raggiunti dalle caratteristiche dell’invenzione riportate nella rivendicazione indipendente 1. Le rivendicazioni dipendenti delineano aspetti preferiti e/o particolarmente vantaggiosi dell’invenzione.

In particolare viene reso disponibile un dispositivo per la segnalazione del livello di un fluido che si accumula sul fondo di un contenitore, separandosi da un fluido avente un diverso peso specifico, che comprende almeno un elemento sensibile posto all’interno del contenitore, detto elemento sensibile essendo elettricamente collegato ad un circuito oscillatore atto a generare un segnale la cui frequenza di oscillazione varia quando il livello del fluido che si accumula sul fondo del contenitore raggiunge la quota a cui à ̈ posto l’elemento sensibile nel contenitore, detto circuito di oscillazione essendo associato ad almeno un circuito discriminatore preposto a sentire la detta variazione di frequenza.

Secondo il trovato il circuito discriminatore à ̈ collegato ad un circuito segnalatore comprendente per esempio un dispositivo acustico e/o luminoso preposto a segnalare all’utente che il livello del liquido raccolto nel contenitore ha raggiunto la quota dell’elemento sensibile.

Una variante del trovato prevede che in combinazione ed in aggiunta, o in alternativa, al detto circuito segnalatore siano presenti mezzi preposti ad evacuare l’acqua, di per sé noti, come ad esempio una pompa.

Secondo il trovato detto elemento sensibile comprende un corpo cilindrico in materiale elettricamente conduttivo e, preferibilmente, presenta una forma cilindrica ed à ̈ internamente cavo.

Una preferita forma di attuazione del trovato prevede che l’ elemento sensibile sia alloggiato all’interno di uno stelo protettivo, posto nel contenitore. Detto stelo sarà realizzato con un materiale atto a non degradare in presenza del liquido che si raccoglie nel contenitore.

I circuiti oscillatore, discriminatore e di segnalazione di cui si avvale il trovato sono realizzati con usuali componenti elettronici facilmente reperibili sul mercato, ed in preferenza utilizzano delle porte logiche di tipo NAND.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti dalla lettura della descrizione seguente fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate.

La FIG. 1 à ̈ un’illustrazione schematica del dispositivo rilevatore di livello secondo trovato.

La FIG. 2 illustra lo schema elettrico dei circuiti elettronici parte del dispositivo rilevatore secondo il trovato. La FIG. 3 illustra una vista in sezione del dispositivo rilevatore secondo il trovato applicato ad un gruppo per la filtrazione del gasolio di alimentazione di un motore endotermico a ciclo diesel.

Dalla Figura 1 si rileva un dispositivo rilevatore di livello 1 secondo la presente invenzione, il quale à ̈ installato nella parete di fondo di un recipiente 2, in cui sono contenuti due liquidi, A e B, aventi densità differenti.

A causa della diversa densità il primo liquido A, che ha una densità maggiore si accumula spontaneamente, dopo un certo tempo di decantazione, sul fondo del recipiente 2, mentre il secondo liquido B con densità inferiore si posiziona al di sopra del primo liquido A.

Il dispositivo rilevatore di livello 1 comprende un involucro 3, il quale presenta una prima porzione, conformata sostanzialmente come uno stelo cilindrico 4, atta ad essere posizionata all’interno del recipiente 2, ed una seconda porzione allargata 5 atta a rimanere esterna al recipiente 2 stesso.

Lo stelo 4 à ̈ provvisto di un tratto esterno filettato 6, mediante il quale il dispositivo rilevatore di livello 1 può essere accoppiato con un coniugato foro 7, filettato, passante nella parete di fondo del recipiente 2, mediante l’interposizione di una guarnizione di tenuta 8.

All’interno dell’involucro 3 del dispositivo 1 sono contenuti i mezzi preposti a rilevare il livello del liquido A contenuto nel recipiente. Tali mezzi comprendono un elemento sensibile 9, alloggiato all’interno dello stesso stelo 4 in corrispondenza della sua estremità superiore libera, ed una scheda elettronica 10, posta nella porzione allargata 5 del dispositivo rilevatore di liquido 1.

In dettaglio, l’elemento sensibile 9 comprende un corpo cilindrico cavo in materiale metallico che à ̈ elettricamente collegato alla scheda elettronica 10, la quale comprende un circuito oscillatore 11 atto a generare un segnale di prefissata frequenza in presenza dei liquidi A e B non separati; un circuito discriminatore 12 preposto a rilevare le variazioni di frequenza del segnale generato dal circuito oscillatore 11 che avvengono quando il livello del liquido A, separandosi dal liquido B raggiunge la quota a cui posto l’ elemento sensibile 9 all’interno dello stelo 4; ed un circuito segnalatore 13 preposto ad allertare l’utente del livello del liquido A raccolto sul fondo del contenitore.

I circuiti 11, 12 e 13 possono essere realizzati con usuali componenti facilmente reperibili sul mercato. La Fig. 2 illustra un esempio di come possano essere realizzati i circuiti 11, 12 e 13 secondo il trovato utilizzando delle porte logiche di tipo NAND alimentate mediante un unico morsetto di alimentazione 14 a 12V in corrente continua a valle del quale sono posti un diodo 15 ed un condensatore 16 quali componenti di protezione dei circuiti 11, 12, e 13 contro le sovratensioni.

Con riferimento alla figura 2, si rileva che il circuito oscillatore 11 comprende una porta logica NAND 110, una resistenza 111, una capacità 112, ed l’elemento sensibile 9. Il circuito oscillatore 11 à ̈ preposto a generare un segnale ad una determinata frequenza quando i due liquidi A e B non si sono ancora separati per decantazione. La frequenza del segnale generato dipende ovviamente anche dalle caratteristiche fisiche dei liquidi A e B.

L’uscita del circuito oscillatore 11 à ̈ collegata al circuito discriminatore 12, il quale comprende una resistenza 120, avente in parallelo un diodo 121, che à ̈ collegata ai morsetti di ingresso di una porta logica NAND 122. Il morsetto di uscita della porta logica NAND 122 à ̈ collegato ai morsetti d’ingresso di un’ulteriore porta logica NAND 123 con l’interposizione di una resistenza 124. I morsetti d’ingresso delle porte LOGICHE NAND 122 e 123 sono collegati al morsetto di alimentazione 14 rispettivamente attraverso un condensatore 125 e 126. L’uscita della porta logica 123 à ̈ collegata con l’ingresso di un’ulteriore porta logica NAND 127 che ha la semplice funzione di invertire il valore del segnale di uscita della porta logica 123. Il circuito discriminatore 12 à ̈ collegato ad un circuito segnalatore 13 preposto ad avvertire l’utente quando il livello del liquido A raggiunge la quota a cui à ̈ alloggiato l’elemento sensibile 9 nello stelo 4. Detto circuito segnalatore 13 comprende una resistenza 130, collegata alla base di un transistor 131, il cui emettitore à ̈ collegato a massa ed il cui collettore à ̈ collegato ad un dispositivo segnalatore 132, attraverso una resistenza 133. Il dispositivo segnalatore à ̈, nella forma di attuazione illustrata un diodo led, ma potrebbe essere un qualunque altro dispositivo luminoso e/o acustico in grado di avvertire l’utente del raggiungimento del massimo livello consentito dal liquido A.

In pratica quando i due liquidi A e B non si sono ancora separati per decantazione, il circuito oscillatore genera un segnale a una determinata frequenza, in funzione sia della capacità 112 e della resistenza 111, sia delle capacità parassite indotte dai liquidi A e B, che dipendono dalle loro caratteristiche fisiche. Mano a mano che i due liquidi si separano per decantazione, avendo diversi pesi specifici, il liquido A inizia ad accumularsi sul fondo del contenitore 2. Quando il livello del liquido A raggiunge la quota a cui à ̈ posto l’elemento sensibile 9, si ha una variazione della capacità parassita indotta dal liquido A e di conseguenza una variazione della frequenza del segnale generato dal circuito oscillatore 11. Il circuito discriminatore à ̈ realizzato in modo da discriminare la variazione di frequenza del segnale e, quando ciò avviene, attiva il circuito segnalatore 13. In particolare, quando il circuito discriminatore riconosce determinate variazioni di frequenza del segnale imputabili al liquido monitorato fornisce, al morsetto di uscita della porta logica NAND 127, una tensione pari a 12V atta a porre in conduzione il transistor 131 in modo da provocare l’accensione del dispositivo segnalatore 132.

La Figura 3 illustra l’applicazione del dispositivo 1 ad un gruppo per la filtrazione del gasolio di alimentazione di un motore endotermico Diesel.

Dalla Figura 3 si rileva il gruppo di filtrazione 15 che comprende un involucro esterno 16 avente un ingresso 17 ed un’uscita 18 del gasolio. All’interno del detto involucro 16 à ̈ posto un mezzo filtrante 19, toroidale, e dotato di un fondello 20 di chiusura. Il carburante entra attraverso l’ingresso 17 e dopo aver attraversato il mezzo filtrante 19, esce attraverso l’uscita 18.

Sul fondo dell’involucro esterno 16 à ̈ posto il dispositivo 1 secondo l’invenzione.

Durante l’attraversamento del mezzo filtrante 19, parte dell’acqua contenuta nel gasolio si separa da quest’ultimo e si raccoglie sul fondo dell’involucro esterno 16. Quando il livello dell’acqua raccolta raggiunge la quota a cui à ̈ posto l’elemento sensibile 9 si verifica una variazione della frequenza del segnale del circuito oscillatore 11, per effetto del fatto che alla capacità parassita indotta dal solo gasolio si sostituisce quella dovuta alla presenza dell’acqua raccolta. Tale variazione di frequenza del segnale à ̈ percepita dal circuito discriminatore 12 e prontamente segnalata all’utente attraverso il circuito segnalatore 13.

Ovviamente al rilevatore di livello 1 come sopra descritto, un tecnico del settore potrà apportare numerose modifiche di natura tecnico applicativa, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione come sotto rivendicata.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la segnalazione del livello di un fluido che si accumula sul fondo di un contenitore, separandosi da un fluido avente un diverso peso specifico, comprendente mezzi preposti a rilevare il livello del fluido associati al contenitore, caratterizzato dal fatto che detti mezzi comprendono almeno un elemento sensibile posto all’interno del contenitore, detto elemento sensibile essendo elettricamente collegato ad un circuito oscillatore atto a generare un segnale la cui frequenza di oscillazione varia quando il livello del fluido che si accumula sul fondo del contenitore raggiunge la quota a cui à ̈ posto l’elemento sensibile nel contenitore, detto circuito di oscillazione essendo associato ad almeno un circuito discriminatore preposto a sentire la detta variazione di frequenza.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento sensibile à ̈ realizzato in materiale elettricamente conduttivo.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto elemento sensibile ha una forma cilindrica.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento sensibile à ̈ internamente cavo.
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il circuito discriminatore preposto a rilevare la variazione di frequenza del segnale generato dal circuito oscillatore à ̈ collegato ad un circuito segnalatore atto ad avvisare l’utente.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto circuito segnalatore comprende almeno dispositivo luminoso e/o acustico.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 e 5, caratterizzato dal fatto che detti circuiti oscillatore, discriminatore e di segnalazione comprendono delle porte logiche NAND.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che dispositivo comprende un involucro comprendete una prima porzione conformata a stelo e destinata ad essere inserita nel contenitore, ed una seconda porzione destinata a rimanere esterna al contenitore.
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto elemento sensibile à ̈ alloggiato all’interno dello stelo.
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che lo stelo di alloggiamento dell’elemento sensibile à ̈ fissato al contenitore in modo amovibile.
11. 11. Gruppo di filtrazione per il carburante di un motore endotermico, comprendente un guscio esterno, avente un ingresso ed un’uscita del carburante, un setto filtrante alloggiato all’interno di detto guscio, ed un dispositivo rilevatore di livello secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni.