ITTA20120007A1 - AUTOMATIC CHRONORABLE ADJUSTMENT DEVICE FOR LIQUIDS, VAPORS AND GASES, WITH CONTINUOUS CONTROL FUNCTION AND PREVENTION OF LOSSES OF THESE FLUIDS IN PIPELINES - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
L’invenzione industriale per cui si richiede protezione fa riferimento al campo dei dispositivi di crono-regolazione e di sicurezza per liquidi e gas, per la prevenzione di incidenti o perdite dovute a fughe di gas e perdite di liquidi nelle condotte e impianti di acqua e gas ad uso pubblico, domestico o industriale. The industrial invention for which protection is required refers to the field of chrono-regulation and safety devices for liquids and gases, for the prevention of accidents or leaks due to gas leaks and leaks of liquids in pipelines and water and gas for public, domestic or industrial use.
I soli dispositivi di sicurezza “intelligenti” di tipo noto riguardano la rilevazione di perdite di gas tramite analisi delle soglie di concentrazione degli stessi in ambienti chiusi (mg/m<3>o ppm), mentre la rilevazione di fughe di gas e perdite di liquido nelle condotte con l'utilizzo di manometri o altri tipi di sensori avviene tramite prove di tenuta in pressione in fase di realizzazione della rete o dell’impianto, oppure a seguito di una presunzione di una perdita di liquido o fuga di gas negli impianti pubblici, domestici o industriali. Vi sono altresì altri sistemi che, al raggiungimento di una soglia massima di flusso pre-im postata, bloccano l’erogazione, agendo prevalentemente da temporizzatori. The only known "intelligent" safety devices concern the detection of gas leaks by analyzing the concentration thresholds of the same in closed environments (mg / m <3> or ppm), while the detection of gas leaks and gas leaks. liquid in pipelines with the use of pressure gauges or other types of sensors takes place through pressure tightness tests during the construction of the network or system, or following a presumption of a liquid leak or gas leak in public systems , domestic or industrial. There are also other systems which, upon reaching a pre-set maximum flow threshold, block the supply, acting mainly as timers.
Sorge quindi il problema di rilevare eventuali perdite di liquidi o fughe di gas in maniera automatica, superando i limiti tecnici dei sistemi di rilevazione noti. The problem therefore arises of detecting any liquid leaks or gas leaks automatically, overcoming the technical limits of known detection systems.
Lo scopo del presente trovato è quello di svincolare la rilevazione di dette perdite dalla sola accortezza dell’uomo, creando un dispositivo completamente autonomo e automatico sin dalla prima installazione sull’impianto e mettendo in sicurezza gli utilizzatori con il blocco automatico della fornitura alla base dell’erogazione, prevenendo in questa maniera eventuali danni da perdite di liquidi o gas e, nel caso di gas esplosivi, prevenendo possibili esplosioni. The purpose of the present invention is to release the detection of said leaks from the mere foresight of man, creating a completely autonomous and automatic device from the first installation on the system and securing the users with the automatic blocking of the supply at the base of the supply, thus preventing any damage from leaks of liquids or gases and, in the case of explosive gases, preventing possible explosions.
Il dispositivo in oggetto è costituito da un cronoregolatore, uno o più sensori di flusso con emettitore d’impulsi, una o più elettrovalvole o valvole motorizzate, un’interfaccia utente, un software/data logger e un circuito elettronico creati ad hoc per il funzionamento dello stesso. The device in question consists of a chronoregulator, one or more flow sensors with pulse emitter, one or more solenoid valves or motorized valves, a user interface, a software / data logger and an electronic circuit created ad hoc for operation. of the same.
Il cronoregolatore, che può essere alimentato da rete elettrica o da batterie, va montato a monte delle utenze da controllare e può sostituire il cronotermostato o crono irrigatore già installati sull’utenza, può sostituirli entrambi o aggiungersi ad essi, agendo come sistema di sicurezza, test d’impianto, telecontrollo e telegestione. The chronoregulator, which can be powered by the mains or by batteries, must be mounted upstream of the users to be controlled and can replace the chronothermostat or timer sprinkler already installed on the user, it can replace both or add to them, acting as a safety system, system test, remote control and remote management.
Perché il dispositivo svolga le funzioni oggetto del presente trovato, lo stesso deve essere testato suirimpianto/utilizzatore per un periodo di tempo opportuno in funzione della tipologia deirimpianto. Durante questa fase, il software/data-logger creato ad hoc per il dispositivo rileva tutti i dati di consumo dell’utenza e, tramite una procedura di autoapprendimento delle abitudini della singola utenza, identifica le condizioni di “normalità” di utilizzo di liquido o di gas e memorizza alcuni parametri che saranno utilizzati come riferimento nella successiva fase di regolare esercizio dell’impianto. In order for the device to perform the functions of the present invention, it must be tested on the system / user for a suitable period of time according to the type of system. During this phase, the software / data-logger created ad hoc for the device detects all user consumption data and, through a self-learning procedure of the habits of the single user, identifies the "normal" conditions of use of liquid or of gas and stores some parameters that will be used as a reference in the next phase of regular operation of the system.
In Figura 1 è rappresentato un esempio di grafico di rilevamento di tali parametri durante il periodo di autoapprendimento, con le grandezze P1, P2, T, V, D che rappresentano rispettivamente: Figure 1 shows an example of a graph of detection of these parameters during the self-learning period, with the quantities P1, P2, T, V, D representing respectively:
P1 : portata minima di flusso continuo registrata nel periodo di apprendimento, corrispondente al numero minimo di impulsi registrati per unità di tempo P1: minimum flow rate of continuous flow recorded in the learning period, corresponding to the minimum number of pulses recorded per unit of time
P2: portata massima di flusso continuo registrata nel periodo di apprendimento, corrispondente al numero massimo di impulsi registrati per unità di tempo; P2: maximum flow rate recorded in the learning period, corresponding to the maximum number of pulses recorded per unit of time;
T: tempo massimo di flusso continuo registrato, indipendentemente dalla portata T: maximum continuous flow time recorded, regardless of the flow rate
V: volume totale massimo di liquido o gas erogato per singolo utilizzo continuo, registrato nel periodo di apprendimento, corrispondente al numero di impulsi massimo per singola erogazione V: maximum total volume of liquid or gas dispensed for single continuous use, recorded in the learning period, corresponding to the maximum number of pulses for single dispensing
D Giorno della settimana, mese e ora; D Day of the week, month and time;
A questi parametri si aggiunge il parametro microperdite (mp), che a differenza degli altri parametri è preimpostato di fabbrica, essendo: To these parameters is added the parameter micro-losses (mp), which unlike the other parameters is preset in the factory, being:
mp: micro perdita: quantità di impulsi preimpostata, ripetibili nel tempo, con frequenza inferiore ad un impulso al secondo. mp: micro loss: preset number of pulses, repeatable over time, with a frequency of less than one pulse per second.
Una volta memorizzati questi parametri, che identificano in modo significativo le abitudini di utilizzo del gas o del liquido per l’utenza in questione, il dispositivo può essere utilizzato per il monitoraggio durante il normale funzionamento deirimpianto. Once these parameters have been memorized, which significantly identify the habits of use of the gas or liquid for the user in question, the device can be used for monitoring during normal operation of the system.
Il flusso di fluido alla base dell’erogazione, verrà interrotto automaticamente quando, durante l’utilizzo della fornitura, siano riscontrati valori anomali dei parametri di riferimento “ΡΓ, “P2”, “T”, “V”, “D” memorizzati nel periodo di apprendimento e “mp”, cioè quando: The flow of fluid at the base of the supply will be automatically interrupted when, during the use of the supply, anomalous values of the reference parameters "ΡΓ," P2 "," T "," V "," D "stored in the learning period and "mp", that is when:
- il contatore registri un flusso continuo di portata inferiore alla portata minima registrata nel periodo di apprendimento (P1); - the meter registers a continuous flow with a flow rate lower than the minimum flow rate recorded in the learning period (P1);
- il dispositivo registri una portata superiore alla portata massima registrata nella fase di apprendimento (P2); - the device registers a flow rate higher than the maximum flow rate recorded in the learning phase (P2);
- sia superato il tempo massimo di flusso continuo (T), indipendentemente dalla portata letta; - the maximum continuous flow time (T) is exceeded, regardless of the flow rate read;
- il dispositivo misuri, in un singolo utilizzo, il superamento del volume massimo di fluido erogabile (V); - the device measures, in a single use, the exceeding of the maximum volume of fluid that can be delivered (V);
- la quantità o la durata dell’erogazione non sia in linea con quella media memorizzata secondo l’ora, il giorno della settimana o il mese corrispondenti (D), in base alle abitudini di consumo dell’utenza; - the quantity or duration of delivery is not in line with the average stored according to the corresponding hour, day of the week or month (D), based on the user's consumption habits;
- il dispositivo rilevi la presenza di micro-perdite (mp); - the device detects the presence of micro-leaks (mp);
Le micro-perdite sono difficilmente rilevabiii sia perché di piccolissima entità, sia perché si verificano in modo discontinuo e possono quindi rimanere invisibili a qualunque strumento di misura. Sono influenzate da variazioni di temperatura, pressione etc.,che possono influire sulle tenute delle condotte o degli impianti (dilatazioni termiche, saldature mal eseguite, corrosione, guarnizioni difettose eoe..). Micro-losses are difficult to detect both because they are very small and because they occur discontinuously and can therefore remain invisible to any measuring instrument. They are influenced by variations in temperature, pressure, etc., which can affect the seals of the pipes or systems (thermal expansion, poorly executed welds, corrosion, defective seals, etc.).
La ratio del comportamento del dispositivo sta nel fatto che: The rationale for the behavior of the device lies in the fact that:
- con la registrazione di un flusso continuo di portata inferiore alla portata minima (P1) registrata nella fase di apprendimento, si presume una piccola perdita sull’impianto o sulla condotta; - with the recording of a continuous flow with a flow rate lower than the minimum flow rate (P1) recorded in the learning phase, a small leak on the system or pipeline is assumed;
con la registrazione di una portata superiore alla portata massima (P2) registrata nella fase di apprendimento, si presume una rottura netta delia condotta o una perdita di notevole importanza; with the recording of a flow rate higher than the maximum flow rate (P2) recorded in the learning phase, a net break in the pipeline or a loss of considerable importance is assumed;
- con il superamento del tempo massimo di flusso continuo (T) registrato nella fase di apprendimento, si presume una perdita della condotta o di un utilizzatore, o l’accidentale dimenticanza di un rubinetto aperto da parte dell’utente; - with the exceeding of the maximum continuous flow time (T) recorded in the learning phase, a loss of the duct or of a user, or the accidental forgetfulness of an open tap by the user, is assumed;
- con il superamento del volume massimo (V) registrato nella fase di apprendimento, si presume la presenza una perdita che si aggiunge al normale consumo delle utenze, determinato nel periodo di apprendimento; - when the maximum volume (V) recorded in the learning phase is exceeded, a loss is presumed to be added to the normal consumption of the users, determined in the learning period;
- un’erogazione ad un’ora o in un giorno della settimana (D) in cui storicamente i consumi sono nulli, può significare presenza di perdita all’impianto; - a supply at an hour or on a day of the week (D) in which historically consumption is zero, it may mean the presence of a leak in the system;
- con la registrazione di un numero di impulsi al di sotto del valore di portata minima (P1) e ripetibili nel tempo, pari numero di impulsi reimpostato per il parametro “mp", si presume la presenza di micro-perdite (mp) sull'impianto. - with the recording of a number of pulses below the minimum flow rate value (P1) and repeatable over time, the same number of pulses set for the "mp" parameter, it is assumed the presence of micro-losses (mp) on the plant.
Quest’uitima funzione, essendo il parametro mp indipendente dall’autoapprendimento, poiché è impostato preventivamente, è attiva anche nella fase di apprendimento. This last function, being the mp parameter independent of self-learning, since it is set in advance, is also active in the learning phase.
Ognuno dei succitati allarmi e relativo blocco del sistema è opportunamente segnalato sul display del crono regolatore, in modo che l’utente, al momento del riarmo manuale del dispositivo, sia a conoscenza del presunto motivo per il quale il sistema è andato in blocco, prendendo i dovuti provvedimenti. Each of the aforementioned alarms and relative block of the system is appropriately signaled on the display of the chrono regulator, so that the user, at the time of manual reset of the device, is aware of the presumed reason why the system has blocked, taking the necessary measures.
Nel caso in cui il dispositivo dovesse entrare in blocco in seguito ad un utilizzo di liquido o gas insolitamente prolungato (eccesso consapevole dei parametri di “normalità”), per esempio a causa di lungo uso del bagno o della cucina, il dispositivo avverte l’utente del superamento del tempo massimo con un allarme acustico/visivo di breve durata e, nel caso di liquidi, attivando una erogazione intermittente del flusso. Intervenendo sull'interfaccia utente, si potrà decidere se convalidare il nuovo parametro come “normale" oppure no. In the event that the device locks up following an unusually prolonged use of liquid or gas (conscious excess of the "normality" parameters), for example due to long use of the bathroom or kitchen, the device warns the user of the exceeding of the maximum time with a short duration acoustic / visual alarm and, in the case of liquids, by activating an intermittent flow delivery. By intervening on the user interface, you can decide whether to validate the new parameter as "normal" or not.
Sono possibili varianti realizzative all’esempio descritto, senza per altro uscire daH’ambito di protezione del presente trovato, comprendendo tutte le realizzazioni tecniche equivalenti. Implementation variants of the example described are possible, without however departing from the scope of protection of the present invention, including all equivalent technical embodiments.
E’ possibile utilizzare sensori di flusso diversi da quello a turbina presente nella descrizione, come ad esempio a ultrasuoni o a pistoni rotanti ecc.., purché dotati di emettitore di impulsi. It is possible to use flow sensors other than the turbine one present in the description, such as ultrasound or rotary pistons, etc., provided they are equipped with a pulse emitter.
L’elettrovalvola/e utili zzata/e può essere integrata al contatore/emettitore di impulsi o posta sull’impianto nelle sue immediate vicinanze. Essa può essere di tipo bistabile, motorizzata, normalmente aperta/chiusa, a riarmo automatico/manuale ed è possibile altresì utilizzare valvole di diverso tipo purché comandate elettronicamente dal dispositivo. The solenoid valve (s) used can be integrated with the counter / pulse emitter or placed on the system in its immediate vicinity. It can be of the bistable type, motorized, normally open / closed, with automatic / manual reset and it is also possible to use valves of different types as long as they are electronically controlled by the device.
L’interfaccia utente può prevedere la mera segnalazione acustica o luminosa dell'allarme (tramite diversi led colorati o alternanze di colori su led multicolore) o la visualizzazione completa su display dei dati rilevati. The user interface can provide for the mere acoustic or light signaling of the alarm (via different colored LEDs or alternating colors on multicolored LEDs) or the complete display of the data detected.
Nelle Figure 2 e 3 sono rappresentate, a titolo esplicativo ma non limitativo, le diverse caratteristiche del presente trovato, in particolare: Figures 2 and 3 show, for explanatory but not limitative purposes, the different characteristics of the present invention, in particular:
- nella Figura 2 è indicata la composizione generale del dispositivo, con gli elementi la cui interazione è oggetto del presente trovato; con 1 è indicato un sensore di flusso a turbina optoelettronico (ma allo stesso modo si può utilizzare qualunque tipo di sensore conta-impulsi: ad effetto Hall, massici, volumetrici, a ultrasuoni ecc..), con 2 un’elettrovalvola, con 3 l’alloggiamento della scheda elettronica e del software/data-logger creati ad hoc per lo stesso, con 4 l’interfaccia utente, con 5 l’alimentazione, con 6 la direzione del flusso di liquido o gas, con 7, 8, 9 i collegamenti elettrici ed elettronici delle componenti. - Figure 2 indicates the general composition of the device, with the elements whose interaction is the subject of the present invention; 1 indicates an optoelectronic turbine flow sensor (but in the same way any type of pulse counter sensor can be used: Hall effect, mass, volumetric, ultrasonic, etc.), with 2 a solenoid valve, with 3 the housing of the electronic board and the software / data-logger created ad hoc for it, with 4 the user interface, with 5 the power supply, with 6 the direction of the flow of liquid or gas, with 7, 8, 9 the electrical and electronic connections of the components.
- nella Figura 3 è mostrato nel dettaglio il processo di funzionamento del dispositivo oggetto dell'invenzione; la turbina (2) del sensore di flusso è in stop, il timer (6) é a 00:00, l’elettrovalvola (9) é aperta e il fascio fotoelettrico (5) tra il led (3) e il foto rilevatore (4) del sensore di flusso è continuo. Con 8 si indica l’alloggiamento del software/data logger, del circuito elettronico e dell’alimentazione. Il gas o il liquido circola all’interno dell’apparecchio (1), attivando la turbina (2), che ruotando interrompe il fascio fotoelettrico (che in assenza di circolazione di fluidi e quindi a turbina ferma é continuo) tra il led (3) e il foto rilevatore (4). Gli impulsi elettrici (5) emessi dall’intermittenza del fascio fotoelettrico tra led e fotorivelatore attivano il timer (6) e il contatore di flusso generale (7). - Figure 3 shows in detail the operating process of the device object of the invention; the turbine (2) of the flow sensor is in stop, the timer (6) is at 00:00, the solenoid valve (9) is open and the photoelectric beam (5) between the LED (3) and the photo detector ( 4) of the flow sensor is continuous. 8 indicates the housing of the software / data logger, the electronic circuit and the power supply. The gas or liquid circulates inside the luminaire (1), activating the turbine (2), which by rotating interrupts the photoelectric beam (which in the absence of circulation of fluids and therefore with the turbine stopped is continuous) between the LED (3 ) and the photo detector (4). The electrical pulses (5) emitted by the intermittence of the photoelectric beam between the LED and the photodetector activate the timer (6) and the general flow meter (7).
Descrizione in dettaglio di una variante realizzativa Detailed description of an embodiment variant
In Figura 4 è illustrata una realizzazione a titolo esemplificativo ma non limitativo, in cui il dispositivo oggetto del presente trovato è installato su un contatore volumetrico a pareti deformabili per gas, su cui è stato applicato un encoder incrementale lancia-impulsi ad uno dei perni meccanici rotanti del contatore o ad uno dei rulli numerati del visualizzatore del medesimo contatore. Figure 4 illustrates an embodiment by way of example but not of limitation, in which the device of the present invention is installed on a volumetric meter with deformable walls for gas, on which an incremental pulse-throwing encoder has been applied to one of the mechanical pins. of the counter or to one of the numbered rollers of the display of the same counter.
Nella Figura 4, con 1 è indicato il contatore gas, con 2 la base del visualizzatore meccanico a rulli numerati, con 3 l’encoder incrementale installato sul perno rotante con il flusso di gas nel contatore, con 4 la scheda elettronica completa di microprocessore e software/data logger, con 5 il visualizzatore meccanico/elettronico e l’interfaccia utente del dispositivo in oggetto, con 6 l’attacco del gas in entrata, con 7 l’elettrovalvola collegata alla scheda (4), con 8 l’attacco del contatore in uscita sull’impianto. In Figure 4, 1 indicates the gas meter, 2 indicates the base of the mechanical viewer with numbered rollers, 3 indicates the incremental encoder installed on the rotating pin with the gas flow in the meter, 4 indicates the electronic board complete with microprocessor and software / data logger, with 5 the mechanical / electronic display and the user interface of the device in question, with 6 the inlet gas connection, with 7 the solenoid valve connected to the board (4), with 8 the connection of the counter in output on the system.
Un sistema di questo tipo, grazie alla presenza dell’encoder incrementale lancia-impulsi (3) collegato alla scheda elettronica (4) che ne legge gli impulsi, consente di rilevare i consumi del gas con sensibilità della misura anche 50.000 volte superiore rispetto ai contatori abitualmente in uso. A system of this type, thanks to the presence of the incremental pulse-launcher encoder (3) connected to the electronic board (4) which reads the pulses, allows to detect gas consumption with measurement sensitivity even 50,000 times higher than that of meters. usually in use.
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