ITVA940021A1 - Impianto idraulico temporizzato elettronicamente per visualizzare una misura del tempo - Google Patents

Abstract

L'ora e/o la data corrente, espressi in rispettive unità di misura del tempo di ordine via via più elevato è visualizzata mediante un impianto idraulico temporizzato elettronicamente che comprende una pluralità di serbatoi trasparenti graduati e/o indicizzati, idraulicamente connessi in cascata, ed almeno un serbatoio di raccolta in cascata all'ultimo dei serbatoi graduati. Almeno una pompa volumetrica o altro dispositivo di trasferimento volumetrico di precisione, comandata da un segnale derivabile da un orologio al quarzo, trasferisce liquido in un primo serbatoio graduato o in una prima serie di serbatoi indicizzati relativi all'indicazione della misura del tempo nella più piccola unità di misura visualizzata attraverso il livello raggiunto dal liquido. Allo scoccare dell'istante di compimento dell'intervallo di tempo così visualizzato, un'elettrovalvola di scarico viene comandata ad aprirsi per un tempo prefissato sufficiente a trasferire il liquido dal primo serbatoio graduato o dalla prima serie di serbatoi indicizzati in un secondo serbatoio graduato o seconda serie di serbatoi indicizzati di visualizzazione della misura del tempo espressa in un'unità di misura di ordine superiore alla prima, e così via, attraverso la sequenza di serbatoi di visualizzazione, fino al serbatoio di raccolta. Diverse forme di realizzazione dell'impianto di visualizzazione sono descritte.

Description

"IMPIANTO IDRAULICO TEMPORIZZATO ELETTRONICAMENTE PER VISUALIZZARE UNA MISURA DEL TEMPO"

La presente invenzione concerne un impianto idraulico temporizzato elettronicamente per visualizzare attraverso l'osservazione dei livelli di liquido in una pluralità di serbatoi graduati, una misura del tempo.

Sono noti numerosissimi sistemi di visualizzazione dell'ora corrente e più in generale di una misura del tempo sia in modo analogico che digitale. I sistemi e i dispositivi di visualizzazione rispondono alle più disparate esigenze sia di ordine funzionale che estetico o anche di comfort e gradevolezza, legate al gusto ed alle esigenze personali. Il ticchettio causato dal meccanismo di avanzamento di un indice o braccio di un orologio analogico sia di tipo meccanico che elettrico può essere causa di discomfort e mal tollerato.

Sistemi di visualizzazione (displays) a diodi elettroluminescenti, a cristalli liquidi e simili dispositivi, comandabili elettronicamente senza organi meccanici comportano un'estetica moderna spesso non gradita.

Sistemi di visualizzazione più "fantasiosi" possono rappresentare spesso utili ed apprezzate soluzioni di visualizzazione, costituendo oggetti che attraggono l'attenzione e inducono curiosità ed interesse o più semplicemente rendono la visualizzazione dell'ora particolarmente gradevole. Peraltro questi sistemi "fantasiosi" di visualizzazione risultano spesso scarsamente precisi e tali da accumulare in breve tempo intollerabili errori richiedendo interventi di ripristino dell'ora esatta eccessivamente frequenti.

Sussiste pertanto una necessità e/o utilità per un sistema di visualizzazione di una misura del tempo che pur offrendo doti di singolarità e di gradevolezza risulti intrinsecamente preciso e comunque abbia un modo di funzionamento tale da non determinare accumulo di un eventuale errore infinitesimale e che quindi fornisca un'indicazione visiva dell'ora corrente entro margini di precisione accettabili per periodi di funzionamento, ragionevolmente lunghi.

Questi obiettivi sono pienamente soddisfatti dal sistema di visualizzazione oggetto della presente invenzione che essenzialmente consiste in un impianto idraulico temporizzato elettronicamente da un "orologio interno" di precisione, ad esempio un orologio elettronico al quarzo.

Essenzialmente il sistema di visualizzazione dell'invenzione consiste in un impianto idraulico temporizzato elettronicamente comprendente un circuito idraulico, composto da una pluralità di serbatoi trasparenti graduati, idraulicamente collegati in cascata e da almeno un serbatoio di raccolta. Una pompa volumetrica controllata dal segnale di temporizzazione prodotto da un orologio di precisione, ad esempio da un orologio elettronico al quarzo, pompa continuamente liquido dal serbatoio di raccolta in un primo serbatoio trasparente graduato, il quale può avere una graduazione e relativa volumetria interna da 0 a 60 secondi (ad esempio per intervalli di dieci secondi). La portata della pompa volumetrica è tale da riempire completamente il primo serbatoio (più elevato) in 60 secondi. Una linea di scarico controllata da un elettrovalvola collega il fondo del primo serbatoio al secondo serbatoio. Il secondo serbatoio idraulicamente in cascata al primo, può avere una graduazione da 0 a 60 minuti e relativa volumetria interna ed è a sua volta collegato attraverso una linea controllata da un'elettrovalvola di scarico ad un terzo serbatoio graduato avente volumetria interna e graduazione che può essere da 0 a l2 o da 0 a 24 dipendentemente da una scelta costruttiva dell'impianto di visualizzazione dell'ora per cicli di 24 ore o per cicli di 12 ore. Analogamente, sempre impiegando serbatoi idraulicamente collegati in cascata, può essere visualizzata anche la data corrente.

Attraverso una linea controllata da un'elettrovalvola il liquido contenuto all'intemo del terzo serbatoio graduato (indicante l'ora) viene scaricato nel serbatoio di raccolta allo scoccare della 12? a 2Φ ora.

Come la pompa volumetrica, l'apertura delle elettrovalvole di scarico del liquido da un serbatoio graduato al serbatoio graduato o indicatore che lo segue in cascata è comandata dall'orologio di precisione di controllo, rispettivamente allo scoccare dei minuti, delle ore, al termine del ciclo di 24 o di 12 ore e così via. I rispettivi periodi di apertura delle valvole sono predisposti in modo da permettere il completo deflusso del liquido da un serbatoio graduato al serbatoio di ordine superiore.

L'errore introdotto dal "ritardo" di deflusso del liquido di riempimento del primo, ovvero del serbatoio di ordine inferiore, dei serbatoi graduati nel serbatoio graduato che segue in cascata non è cumulato e rimane pertanto di entità irrilevante ai fini della precisione di visualizzazione dell'ora corrente anche dopo lunghi periodi di funzionamento.

L'impostazione dell'ora esatta all'avviamento dell'orologio a visualizzazione tramite i livelli di liquido in distinti serbatoi graduati dell'invenzione, ovvero ogni qualvolta si renda necessario reimpostare l'ora esatta, avviene attraverso il riempimento completo di tutti i serbatoi trasparenti graduati e comandando sequenzialmente manualmente l'apertura delle elettrovalvole (per il relativo periodo di tempo di deflusso stabilito dal sistema di temporizzazione), disponendo sequenzialmente i livelli del liquido dei diversi serbatoi graduati in cascata sulle indicazioni (graduazioni dei serbatoi graduati) in modo che visualizzino l'ora corrente esatta. A questo punto è sufficiente avviare il modo di funzionamento normale dell'orologio.

Preferibilmente i diversi serbatoi idraulicamente disposti in cascata, possono essere disposti a livelli differenziati in modo da consentire il riversamento del liquido da un serbatoio al serbatoio successivo per gravità. Naturalmente ciò può non essere necessario impiegando più pompe volumetriche o adatti sifoni di pressurizzazione tra i diversi serbatoi. Inoltre la visualizzazione di un'unità di misura, invece che da un livello raggiunto dal liquido in un serbatoio graduato, può alternativamente essere realizzata mediante una serie di serbatoi affiancati, riempibili in sequenza, ad esempio attraverso una linea di sfioramento da un serbatoio al successivo. Ovviamente ciò richiede l'intercettazione di una pluralità di linee di scarico dai vari serbatoi da parte di un'unica elettrovalvola di scarico al completamento del rispettivo intervallo (60 secondi, 60 minuti, o 12 o 24 ore)

Secondo una prima forma di realizzazione, il riempimento di tutti i serbatoi graduati per l'impostazione dell'ora corrente esatta può essere effettuato comandando un apposito ciclo di riempimento attraverso il comando della pompa volumetrica di sollevamento del liquido e dell'apertura delle valvole di scarico dei serbatoi graduati, ad eccezione dell'ultimo della serie.

Secondo una diversa forma di attuazione, il circuito idraulico può essere sostanzialmente chiuso ed una linea non valvolata di ridistribuzione dell'aria all'interno del circuito idraulico (chiuso) collega tra loro la parte superiore di tutti i serbatoi dell’impianto idraulico. La stessa linea non intercettata dal valvole consente anche di riempire i serbatoi graduati, ribaltando fisicamente l'intero circuito idraulico montato su un telaio opportunamente imperniato e bloccabile in una posizione verticale di funzionamento, per procedere all'impostazione dell'ora corrente.

I diversi aspetti e vantaggi dell'invenzione risulteranno ancor più evidenti attraverso la seguente descrizione di alcune importanti forme di realizzazione e facendo riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la Figura 1 è uno schema di principio dell'impianto idraulico di visualizzazione dell'invenzione, secondo una prima forma di realizzazione;

la Figura 2 è uno schema parziale di un impianto idraulico di visualizzazione dell'invenzione, secondo un'alternativa forma di realizzazione;

la Figura 3 mostra un'altra alternativa forma di realizzazione.

Con riferimento alla Fig. 1, rimpianto comprende una pompa volumetrica 1, fornita di valvole di non ritorno 10 e 10' sulle linee di ingresso e di uscita. La pompa volumetrica 1 preleva liquido da un serbatoio di raccolta 2, pompandolo all'interno di un primo serbatoio graduato 3. La volumetria interna e la graduazione del primo e più elevato serbatoio 3 può essere indicizzata da 0 a 60 secondi e la portata della pompa volumetrica 1 può essere tale da riempire il serbatoio 3 fino aH'indice 60, sostanzialmente in 60 secondi. Il liquido contenuto nel serbatoio 3 viene scaricato nel serbatoio graduato successivo 4, per gravità, attraverso la linea 30 controllata da un'elettrovalvola 31. Il secondo serbatoio graduato 4 può avere una graduazione ed una volumetria interna da 0 a 60 minuti. Analogamente il liquido contenuto aH'interno del serbatoio 4 viene scaricato per gravità all'interno del serbatoio successivo 5 attraverso una linea 40 controllata da un’elettrovalvola 41. Il serbatoio 5 può avere una volumetria interna ed una graduazione da 0 a 12 o da 0 a 24 ore. Il liquido raccolto nel serbatoio 5 viene scaricato nel serbatoio di raccolta 2 attraverso una linea 50 controllata da un'elettrovalvola 51.

Secondo la particolare forma di realizzazione illustrata, una linea 16 di ridistribuzione deH'aria tra i diversi serbatoi collega tra loro le parti superiori di tutti i serbatoi, sia dei serbatoi graduati 2, 4 e 5 sia del serbatoio di raccolta 2, consentendo una sostanziale chiusura deirimpianto idraulico rispetto all'atmosfera. Attraverso questa linea 16, è anche possibile riempire completamente i serbatoi graduati 2, 4 e 5 per gravità, ribaltando fisicamente l'impianto idraulico (chiuso) che, allo scopo, può essere montato su un telaio imperniato e bioccabile in una posizione operativa verticale.

Un sistema di sincronizzazione di precisione, non illustrato in Figura, che può essere costituito da un orologio elettronico al quarzo di precisione, fornisce un segnale base di orologio di sincronizzazione ed un'adatta circuiteria logica provvede a comandare il funzionamento della pompa volumetrica 1 e delle elettrovalvole 31, 41 e 51, rispettivamente attraverso gli interruttori Γ, 31', 41' e 51’.

In fase di funzionamento dell'orologio, la pompa volumetrica 1, la quale può essere di un qualsiasi tipo adatto a fornire una portata estremamente precisa e regolabile, è pilotata dal segnale di orologio e regolata in modo da fornire una portata di liquido atta a riempire fino al livello 60 il serbatoio 3, sostanzialmente in 60 secondi. Allo scoccare del minuto, la circuiteria logica provvede a comandare l'apertura dell'elettrovalvola 31 (chiusura dell'interruttore 31’) per un periodo di tempo prefissato atto a consentire il completo deflusso del liquido contenuto nel serbatoio 3 (avendo esso raggiunto il livello indicato con 60) all'interno del serbatoio 4, il quale avrà una volumetria tale da registrare un incremento di livello corrispondente ad un'unità di graduazione, ovvero un minuto. Analogamente, allo scoccare dell'ora, la circuiteria logica provvede a comandare l'apertura dell'elettrovalvola 41 (chiusura dell'interruttore 41') per un tempo prestabilito sufficiente a consentire il completo deflusso del liquido contenuto all'interno del serbatoio 4 (che nel frattempo ha raggiunto il livello 60) all'intemo del serbatoio graduato 5 avente una volumetria tale per cui l'immissione del contenuto del serbatoio 4 comporta l'innalzamento del livello del liquido di un'unità, corrispondente ad un'ora.

Analogamente, allo scoccare della dodicesima o ventiquattresima ora, la circuiteria logica provvede a comandare l'apertura dell’elettrovalvola 51 (chiusura temporizzata dell'interruttore 51') per un tempo sufficiente a consentire il deflusso completo del liquido contenuto all'interno del serbatoio 5 (che nel frattempo ha raggiunto il livello massimo 12 o 24) nel serbatoio di raccolta 2.

L'impostazione dell'ora esatta corrente può essere effettuata in qualsiasi momento e necessariamente all'avviamento dell'orologio (ovvero del display), provvedendo a riempire completamente i serbatoi graduati 2, 4 e 5. Ciò può essere ottenuto comandando attraverso la circuiteria logica di controllo un apposito ciclo di riempimento durante il quale la pompa 1 viene comandata ad erogare una grande portata di liquido ed aprendo le elettrovalvole 31 e 41 in modo da permettere un rapido riempimento di tutti e tre i serbatoi graduati. A riempimento avvenuto, l'operatore può manualmente comandare sequenzialmente l'apertura per i prefissati intervalli di tempo di apertura in modo manuale agendo su relativi pulsanti di comando manuale, che sono schematicamente indicati da 31", 41" e 51".

Alternativamente, il riempimento completo dei serbatoi graduati 3, 4 e 5 per procedere all'impostazione dell’ora esatta corrente, può essere effettuato interrompendo il funzionamento della pompa 1, e ribaltando rimpianto idraulico (se realizzato in forma sostanzialmente chiusa) in modo che attraverso la linea 16 si riempino completamente per gravità i serbatoi graduati. Ripristinando quindi l'assetto verticale conetto dell'impianto, si può procedere all'impostazione dell'ora corrente esatta agendo sui pulsanti 31", 41" e 51", in modo sequenziale fino all'impostazione dei corretti livelli nei vari serbatoi graduati.

Naturalmente, in fase di impostazione manuale dell'ora conente, il circuito di temporizzazione sarà attivo ed impostato in modo da provvedere automaticamente a temporizzare i periodi di apertura delle elettrovalvole a seguito di ciascun impulso manuale di comando esercitabile attraverso i relativi pulsanti di impostazione.

La visualizzazione di una qualsiasi delle unità di misura del tempo, anziché essere realizzata per quote di livello liquido all'interno di un contenitore graduato, può anche essere organizzata impiegando una pluralità di contenitori trasparenti, ciascuno dei quali indica un certo multiplo dell'unità di tempo, ad esempio 10, 20, 30, 40, 50 e 60 minuti (o ore, giorni, mesi) disposti ad uno stesso livello gli uni affianco agli altri. Il liquido immesso in un primo contenitore ad una portata controllata riempie in successione la serie di contenitori affiancati, attraverso una linea di sfioramento che collega la parte superiore di un contenitore alla parte superiore del contenitore successivo e così via. Naturalmente, secondo questa forma alternativa di visualizzazione, l'elettrovalvola di scarico controlla lo scarico simultaneo del liquido da tutti i contenitori allo scoccare dell'unità di misura del tempo di ordine superiore. Questa alternativa forma di visualizzazione è schematicamente illustrata in Fig. 2, ad esempio per visualizzare in questo modo i minuti in un impianto di visualizzazione dell'invenzione come quello esemplificato in Fig. 1.

E' evidente che il sistema di visualizzazione attraverso una successione di contenitori graduati o comunque indicizzati idraulicamente in cascata tra loro, è realizzabile anche con modalità differenti da quelle illustrate a puro titolo esemplificativo. Ad esempio la pompa volumetrica 1 controllata dal segnale logico di orologio può essere sostituita da una normale pompa di riempimento azionabile intermittentemente, impiegando un serbatoio di raccolta posto ad una quota più elevata dei contenitori graduati o indicizzati di visualizzazione e controllando il deflusso del liquido dal serbatoio di raccolta al primo dei contenitori graduati di visualizzazione tramite un'apposita elettrovalvola controllata da impulsi prodotti dal circuito di temporizzazione.

La precisione della portata della pompa o della valvola di scarico controllata dal segnale di orologio può anche essere assicurata da un sistema di regolazione a retroazione (feedback) impiegando un adatto sensore di portata nelle linea di erogazione (che riempie il serbatoio graduato o i serbatoi indicizzati di un primo ordine di unità di misura del tempo). Il segnale del sensore di portata può quindi essere utilizzato dal circuito di pilotaggio della pompa volumetrica o del dispositivo di erogazione primaria del liquido al circuito idraulico di visualizzazione, per esercitare un controllo ad anello chiuso della portata e quindi assicurare una grande precisione, in tutte le condizioni di funzionamento dell'impianto di visualizzazione a liquido ricircolante.

Altresì evidente è la possibilità di indicare anche la data corrente oltre ad un'indicazione dell’ora ed eventualmente dei minuti, provvedendo ad estendere rimpianto idraulico di visualizzazione con ulteriori serbatoi indicizzati di visualizzazione della presenza o meno del liquido, riempibili in cascata attraverso linee controllate da elettrovalvole comandate dal sistema generale di temporizzazione che utilizza una frequenza base di orologio estremamente precisa, ad esempio un orologio al quarzo, specialmente nel caso di realizzazione di un impianto di visualizzazione che includa l'indicazione di ordini di unità di misura particolarmente differenziati tra loro, il problema di raccogliere grandi quantità di liquido in un serbatoio graduato o in una serie di serbatoi indicizzati indicanti una misura del tempo di ordine particolarmente elevato, come ore, giorni o mesi, può essere alleviato realizzando rimpianto secondo una forma alternativa di attuazione che prevede la suddivisione della quantità di liquido relativa all'indicazione di una certa unità di misura del tempo in una congruente pluralità di serbatoi in cascata, ed impiegando il liquido scaricabile dall'ultimo dei serbatoi per portare l'informazione al serbatoio graduato o ad un'analoga serie di serbatoi indicizzati in cascata che visualizzano un'unità di misura del tempo superiore. In questo modo una certa informazione (lo scoccare dell'ora) visualizzata con il riempimento dell'ultimo di una serie di serbatoi indicizzati (ad esempio sei serbatoi, ciascuno dei quali indica il trascorrere di 10 minuti) porta l'informazione del trascorrere di un'ora riversando la sola quantità di liquido contenuta nell'ultimo dei serbatoi sopra citati in un serbatoio graduato o in una serie di serbatoi indicizzati in cascata tra loro indicando il trascorrere delle ore. Questa alternativa forma di realizzazione dell'impianto di visualizzazione, o di parte di esso,· è illustrata in Fig. 3.

Con riferimento allo schema parziale della Fig. 3, la pompa volumetrica (o la scarica temporizzata di un serbatoio graduato di visualizzazione dei secondi) scarica il liquido nel serbatoio etichettato 50 dei sei serbatoi in cascata, ciascuno dei quali indica il trascorrere di 10 minuti. E' evidente che i serbatoi (10, 20, 30, 40, 50 e 60) si riempiono in successione con il trascorrere del tempo. Quando il serbatoio 50 risulterà completamente pieno, il liquido inizierà a riversarsi nell'ultimo dei serbatoi, etichettato 60. Al segnale di apertura dell'elettrovalvola 31, solo la quantità di liquido contenuta nell'ultimo serbatoio 60 si riverserà nella serie di serbatoi indicizzati in cascata (1, 2, ... 12) impiegabili per visualizzare le ore. Simultaneamente, all'apertura dell'elettrovalvola 31, si aprirà anche un'elettrovalvola ausiliaria 3 la atta a scaricare dal liquido tutti gli altri serbatoi 10, 20, ... 50, ritornando il liquido in essi raccolto nel serbatoio di raccolta. E' evidente come l'informazione del trascorrere di un'ora sia trasferibile dalla serie di serbatoi in cascata di visualizzazione dei minuti alla serie di serbatoi in cascata di visualizzazione delle ore, mediante una quantità frazionaria di liquido (corrispondente al trascorrere di 10 minuti nell'esempio illustrato).

Questo consente di ridurre la volumetria dei serbatoi 1 ... 12 di visualizzazione delle ore. Questo risultato può essere di fondamentale importanza per visualizzare il tempo attraverso l'indicazione di ordini di unità di misura particolarmente differenziati tra loro.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto idraulico temporizzato elettronicamente per visualizzare una misura del tempo, caratterizzato dal fatto che comprende un circuito idraulico composto da una pluralità di serbatoi trasparenti graduati e/o indicizzati idraulicamente collegati in cascata, almeno un serbatoio di raccolta in cascata all'ultimo di detti serbatoi graduati, mezzi di trasferimento volumetrico atti a trasferire liquido da detto serbatoio di raccolta al primo di detti serbatoi graduati, almeno un'elettrovalvola di scarico funzionalmente collegata sulla linea di scarico dal fondo di ciascuno di detti serbatoi graduati ed il serbatoio graduato o di raccolta che lo segue in detta cascata; mezzi di temporizzazione atti a controllare detti mezzi di trasferimento volumetrici e l'apertura di dette elettrovalvole; mezzi di comando manuale dell'apertura temporizzata di dette elettrovalvole per ripristinare uriesatta indicazione dell'ora corrente previo riempimento completo di tutti detti serbatoi graduati; detti serbatoi graduati avendo volumetria interna e e graduazioni atte a definire unità di misura del tempo di ordine via via più elevato attraverso la serie di serbatoi in cascata.
2. 2. Impianto idraulico di visualizzazione come definito nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di trasferimento volumetrico sono costituiti da una pompa volumetrica.
3. 3. Impianto idraulico di visualizzazione come definito nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti 'serbatoi graduati e/o indicizzati sono disposti gravitazionalmente in cascata, il serbatoio graduato e/o indicizzato indicante la misura del tempo di ordine più basso essendo disposto ad una quota superiore rispetto ai serbatoi relativi a unità di misura del tempo di ordine via via più elevato.
4. 4. Impianto idraulico di visualizzazione come definito nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che è sostanzialmente chiuso e comprende una linea collegante tra loro la parte superiore di ciascuno di detti serbatoi, atta a consentire la ridistribuzione dell'aria durante il trasferimento del liquido circolante ed il riempimento a gravità di tutti i serbatoi graduati ribaltando l'intero circuito idraulico.
5. 5. Impianto idraulico di visualizzazione come definito nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la visualizzazione di un dato di misura espresso in una certa unità di misura del tempo è realizzata mediante una pluralità di serbatoi indicizzati affiancati e disposti su un medesimo livello, collegati tra loro attraverso una linea di travaso, il liquido essendo alimentato al primo serbatoio e riempiendo in successione la pluralità di serbatoi.
6. 6. Impianto idraulico di visualizzazione come definito nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la visualizzazione di un dato di misura espresso in una certa unità di misura del tempo è realizzata mediante una pluralità di serbatoi indicizzati, gravitazionalmente in cascata tra loro alimentando liquido al penultimo di detti serbatoi posto ad un livello immediatamente inferiore rispetto al livello dell'ultimo di detti serbatoi; detto ultimo e più elevato serbatoio essendo riempito a seguito del completo riempimento di tutti gli altri serbatoi ed avente una linea di deflusso del liquido contenuto al proprio interno intercettata da un'elettrovalvola atta a trasferire la quantità di liquido contenuta nell'ultimo serbatoio in un serbatoio graduato o in una pluralità di serbatoi indicizzati di visualizzazione di un dato di misura espresso in unità di misura del tempo di ordine più elevato; il primo di detti serbatoi essendo fornito di una linea di scarico controllata da un'elettrovalvola attraverso la quale il contenuto liquido di tutti i serbatoi ad eccezione di detto ultimo serbatoio viene riciclato a detto serbatoio di raccolta.