BRPI0614383B1 - System for opening and / or closing an inlet valve and / or an outlet valve of a liquid container - Google Patents

Abstract

sistema para abrir e/ou fechar uma válvula de entrada e/ou uma válvula de saída de um recipiente de líquido. a presente invenção refere-se ao sistema para abrir e/ou fechar uma válvula de entrada (10) e/ou uma válvula de saída (30) de um recipiente de líquido (24), particularmente para privadas de água, tanques de água ou similares, que compreende um tubo de entrada (16) com uma válvula de entrada (10) na parte superior do recipiente (24) e um tubo de saída (20) com uma válvula de saída (30) na parte de fundo (25) do recipiente (24), sendo ambas as válvulas (10, 30) providas com um corpo de válvula. é caracterizado pelo uso de uma válvula de entrada biestável (10) tendo uma característica de abertura e fechamento livre de retardo sem qualquer posição deabertura intermediária do corpo de válvula (14, 38, 46), sendo o curso de fechamento do corpo de válvula ajudado pelo fluxo do líquido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA PARA ABRIR E/OU FECHAR UMA VÁLVULA DE ENTRADA E/OU UMA VÁLVULA DE SAÍDA DE UM RECIPIENTE DE LÍQUIDO".

Descrição A presente invenção refere-se a um sistema para abrir e/ou fechar uma válvula de entrada e/ou uma válvula de saída de um recipiente de líquido, particularmente para privadas de água, tanques de água ou similares, compreendendo um tubo de entrada com uma válvula de entrada na parte superior do recipiente e um tubo de saída com uma válvula de saída na parte de fundo do recipiente, sendo ambas as válvulas providas com um corpo de válvula.

Tipicamente, domicílios de um país são supridos com água por organizações públicas de distribuição de água que cobram os consumidores pela quantidade medida de água transferida ao consumidor. Para medir o fluxo de água, são instalados medidores de água, como por exemplo, medidores volumétricos, no conduto de suprimento de água. No entanto, aqueles medidores têm uma precisão de medida limitada, mesmo se são usados medidores altamente sofisticados. Tais medidores de baixos erros de leitura são particuiarmente críticos na fase de fluxo de partida na qual quantidades de fluxo muito pequenas não podem ser detectadas. Conseqüentemente a perda de água aparente que consiste em água que foi produzida, distribuída e finalmente consumida, não será paga pelo consumidor.

As Figuras 11 e 12 ilustram um exemplo de uma válvula de entrada 10 tradicional para fechar a entrada de água dentro de um recipiente, por exemplo, uma privada de água ou um tanque de água potável, que em países do sul são muitas vezes instalados sobre o teto de uma construção. Se água é consumida do recipiente, uma bóia de esfera 12 se moverá, juntamente com abaixamento do nível de água, para a posição mostrada na figura 12 de tal forma que a pressão de água entrando mostrada pela seta deslocará o corpo de válvula cilíndrico 14 para abrir o orifício de entrada 16 do alojamento de válvula 18. Naquela posição, a água entrando pode fluir através do orifício 16 e o tubo de saída 20 dentro do recipiente. 0 nível de água aumentando no recipiente moverá a bóia 12 em sua posição de fechamento mostrada na figura 11 de tal forma que sua barra de controle 22 pressione contra o corpo de válvula 14 no sentido de fechar o orifício de entrada 16. No entanto, nesta fase de fechamento a barra de controle 22 e o corpo de válvula 14 deve se mover contra a pressão de água de entrada a qual pode ser de até 700 kPa (7 bar). Esta tecnologia de mais de 100 anos, tem a desvantagem de que pequenas porções de água fluindo para dentro do tanque disparam uma abertura mínima da válvula com um fluxo mínimo de água dentro do tanque. Mesmo novos medidores de água são incapazes de registrar tal fluxo mínimo de água tipicamente usado para descarga de privada, limpeza de mãos, preparação de bebida, etc. Teste em Malta mostrou que tais perdas aparentes de aproximadamente 2,5 m3 em cada domicílio resulta em uma perda financeira de aproximadamente 11 Eu-ros o que significa que a perda financeira anual para 140000 consumidores domésticos em Malta é de aproximadamente 1.500.000 de Euros. A Figura 9 ilustra a precisão de medida de um medidor volumé-tríco tradicional como uma função do fluxo de água. O diagrama mostra que o primeiro ponto é o fluxo de partida de aproximadamente 3,75 litros/hora em cujo ponto o medidor iniciará a desempenhar com um nível de precisão razoavelmente aceitável, usualmente a 5% de subregistro. Somente o segundo ponto é o fluxo de precisão mínima o dobro do fluxo de partida, isto é, 7,5 litros/hora, em cujo ponto o medidor atingirá suma precisão máxima, usualmente em 2%. Acima do fluxo máximo de aproximadamente 2 m3/hora o medidor funcionará erraticamente e é possível dano ao mecanismo do medidor. A Figura 10 é um exemplo, de um diagrama de fluxo de um tanque de teto que é provido com uma válvula de esfera 10 como mostrado nas Figuras 11 e 12. Por este diagrama é claro que o fechamento lento da válvula de tanque de teto induz fluxos que são menores do que o fluxo de partida do medidor de água, Quanto maior a área de superfície do tanque de teto ou quanto maior o fluxo de partida do medidor, maior será o sub-registro resultante do medidor. É um objetivo da invenção prover um sistema como colocado no preâmbulo da reivindicação 1 na qual o problema de perdas aparentes de água é resolvido de tal forma que são evitados fluxos de água enganosos que não possam ser medidos.

De acordo com a invenção este problema é resolvido pelo uso de uma válvula de entrada biestável tendo uma característica de abertura e fechamento livre de retardo sem qualquer posição de abertura intermediária do corpo de válvula, sendo o curso de fechamento do corpo de válvula ajudado pelo fluxo do líquido.

Como de acordo com a invenção o curso de fechamento do corpo de válvula não trabalha contra o fluxo do líquido entrando mas será ajudado por aquele fluxo, a válvula de entrada tem somente duas posições estáveis, isto é, uma posição toda aberta e uma posição toda fechada.

Uma primeira possibilidade para a construção de tal válvula de entrada biestável é descrita nas reivindicações 2 e 3. Como a junta de alavanca de cotovelo conectando a bóia com o corpo de válvula permutará instantaneamente de sua primeira posição para sua segunda posição, também o corpo de válvula se moverá instantaneamente de sua posição aberta para a sua posição fechada.

Uma segunda possibilidade para a estrutura da válvula de entrada é mencionada nas reivindicações 4 a 6. Como nesta modalidade é u-sado um ímã permanente para mover a armadura, nenhum suprimento de energia é requerido para energizar a válvula que pode ser instalada dentro do tanque de água. Uma vantagem adicional deste sistema é que ele não consome qualquer energia. A reivindicação 7 refere-se a uma terceira modalidade mostrada na figura 8. Também neste caso, o movimento de fechamento da bóia e do corpo de válvula é ajudado pelo fluxo da água que chega. Em todos os casos, este princípio básico tem a vantagem de que toda a válvula de entrada pode ter um tamanho miniatura que é dez vezes menor do que uma válvula tradicional de esfera mostrada nas figuras 11 e 12. Correspondentemente, a válvula pode ser instalada em um recipiente ou tanque o qual necessita um lugar horizontal extremamente pequeno e o qual pode ter uma longa extensão vertical, de tal forma que ela possa ter a forma de um tubo.

Um objetivo adicional da invenção é o de prover um sistema de descarga como colocado no preâmbulo da reivindicação 1, o qual possa ser de uma estrutura simples e confiável que requeira somente poucos elementos. De fato, sistemas tradicionais de descarga tem um mecanismo sofisticado e complexo necessitando até 50 peças unitárias. Um tal mecanismo é difícil de ser montado e suscetível à falha; este problema é agravado se a manutenção e trabalhos de reparo devem ser feitos sobre o sistema tendo seu recipiente incorporado em uma parede. São conhecidos também sistemas de descarga controlados eletronicamente os quais também necessitam componentes sofisticados como, por exemplo, sensores óticos ou detectores ultra-sônicos. Isto significa que tais sistemas são muito onerosos. Como uma desvantagem adicional, eles muitas vezes não proveem a possibilidade de uma atuação mecânica, o que é um problema particular no caso de interrupção ou queda de suprimento de potência elétrica ou do sistema de controle eletrônico.

De acordo com as características da reivindicação 8, o problema mencionado é resolvido pelo fato de que o corpo de válvula da válvula de saída tem, pelo menos em sua parte inferior, uma forma esférica ou cônica adaptada para fechar hermeticamente uma sede circular na porta de entrada do tubo de saída, sendo a dita válvula conectada aos meios de alívio para abrir a porta de entrada.

Preferencialmente, os meios de alívio compreendem um elemento de tração, por exemplo, uma corda flexível, conectada a um mecanismo atuador provido acima da extremidade superior do recipiente. Nesta solução, o corpo de válvula pode ser puxado em sua posição de abertura tanto manualmente quanto pelo elemento de tração ou por um comando elétrico tal que ele abre a porta de entrada no fundo do recipiente.

De acordo com uma modalidade adicional da invenção, o corpo de válvula é conectado, através do elemento de tração, com uma bóia posicionada acima do corpo de válvula. A dita bóia pode ser usada para descar- ga mecânica repetitiva automática ou para ajudar um elevador eletromagnético posicionado sob o mecanismo atuador. A dita bóia elevará o corpo de válvula por meio de sua flutuação se o nível de líquido esta crescendo de tal forma que a porta de entrada do tubo de saída será aberto para uma descarga automática que é particularmente vantajosa em privadas públicas. Ao final da fase de descarga o nível de líquido reduzido abaixará a bóia e o corpo de válvula retorna a sua posição fechada.

Como já mencionado, o elemento de tração pode ser conectado com o elevador eletromagnético posicionado abaixo do mecanismo de sistema atuador. O dito elevador pode compreender uma bobina de solenóide com uma armadura deslizando verticalmente dentro da dita bobina e conectada ao dito elemento de tração.

No sentido de atuar o elevador eletromagnético, a bobina de solenóide é conectada através de uma linha a um circuito de controle que é conectado com pelo menos um elemento de alívio que pode compreender um bloco sensor atuado manualmente ou pelo pé.

Nesta modalidade, o elevador eletromagnético pode elevar através do elemento, de tração o corpo de válvula em sua posição aberta. No caso de uma queda do sistema de suprimento de potência elétrica, o corpo de válvula pode ser elevado manualmente em sua posição aberta por meio do elemento de tração.

De acordo com uma modalidade adicional da invenção, o corpo de válvula é movível verticalmente em um corpo de guia que é preso no dito recipiente e o qual é provido em sua extremidade inferior com aberturas de descarga para o líquido. O dito corpo de guia pode ser preso dentro de um tubo em cúpula tendo sua extremidade aberta posicionada próximo ao fundo do recipiente, sendo a extremidade superior do dito corpo de guia presa a uma cobertura do tubo em cúpula e sendo provida com furos de extravaza-mento. Tal modalidade tem a vantagem de que o líquido de descarga fluindo através do tubo de saída criará um efeito Venturi tal que o elemento de tração e o elevador eletromagnético serão aliviados.

De acordo com uma modalidade adicional da invenção, no aci- ma mencionado guia de válvula é provida uma câmara de ar superior entre o dito corpo de válvula na forma de um pistão de bóia cilíndrica e uma tampa superior fechando o dito corpo de guia. Uma abertura provida na dita tampa é conectada através de um duto de ar a um meio de alívio na forma de uma válvula de exaustão. As aberturas de descarga no corpo de guia levam para dentro da câmara de pressão inferior na forma de anel, a pressão exercendo uma força para cima ao dito pistão bóia.

Vantagens e características adicionais da invenção resultarão das reivindicações e da descrição seguinte das modalidades preferidas ilustradas nos desenhos nos quais: A Figura 1 é uma vista esquemática de um recipiente provido com uma válvula de entrada de acordo com a invenção, A Figura 2 mostra a válvula de entrada em sua posição fechada. A Figura 3 mostra a válvula de entrada em sua posição aberta, A Figura 4 é uma vista esquemática similar à Figura 1 de um recipiente provido com uma válvula de entrada modificada, A Figura 5 mostra a segunda modalidade da válvula de entrada da Figura 4 em sua posição aberta, A Figura 6 mostra a dita válvula de entrada em sua posição fechada, A Figura 7 ilustra uma modalidade modificada da válvula das figuras 5 e 6 usadas como uma válvula de saída, A Figura 8 é uma seção transversa! de modalidade adicional da válvula de entrada, A Figura 9 é um diagrama já discutido mostrando a precisão de medida de medidores volumétricos conhecidos, A Figura 10 é o diagrama acima mencionado referindo-se à característica de fluxo da válvula de esfera de tanque de teto, A Figura 11 ilustra uma válvula de entrada tradicional em sua posição fechada, A Figura 12 ilustra a válvula de entrada da Figura 11 em sua posição aberta, A Figura 13 ilustra esquematicamente uma modalidade de um sistema de descarga de água de acordo com a invenção, A Figura 14 ilustra uma válvula de saída modificada do sistema da Figura 13 em sua posição fechada, A Figura 15 ilustra a válvula de saída da Figura 11 em sua posição aberta, A Figura 16 ilustra uma modalidade adicional de uma válvula de saída de acordo com a invenção, A Figura 17 ilustra um meio de alívio na forma de uma válvula de exaustão a ser acoplada com a válvula da Figura 16, estando a válvula de exaustão em sua posição fechada, A Figura 18 ilustra a válvula de exaustão da Figura 17 em sua posição aberta, A Figura 19 ilustra uma forma modificada de uma válvula de e-xaustão em sua posição fechada, e A Figura 20 ilustra a válvula de exaustão da Figura 19 em sua posição aberta. A Figura 1 ilustra esquematicamente um recipiente de líquido 24, por exemplo, de uma privada de água ou um tanque de água potável. É mostrada nas figuras 2 e 3, a válvula de entrada 10 usada para encher o recipiente 24 através de um tubo de entrada 16 na parte superior do recipiente 24. O recipiente 24 é provido em sua parte de fundo 25 com um tubo de saída 20 a ser aberto e fechado por uma válvula de saída 30. A válvula de entrada 10 tem um alojamento de válvula 18 com um orifício de saída 16' a ser aberto e fechado pelo corpo de válvula 14 constituído por uma haste vertical e uma cabeça na forma de cogumelo. O nível de água desejado A no recipiente 24 é controlado por uma bóia 12 que é presa através de uma alavanca 28 sobre uma placa de carne 32 tendo dois carnes atuantes 34 entre os quais uma alavanca 36 de uma junta de alavanca de cotovelo 26 é posicionada.

Na figura 3, a válvula 10 está em sua posição aberta devido ao recipiente 24 vazio. Tão logo o líquido no recipiente 24 tenha atingido o nível A desejado, a bóia 12 estará na posição da figura 2 e simultaneamente a junta de alavanca de cotovelo 26 permutou desde a posição da figura 3 para aquela da figura 2. Isto tem o efeito de que o corpo de válvula 14 é ajudado pelo fluido fluindo através do tubo de entrada 16 para dentro do alojamento de válvula 18.

Graças a forma mencionada da válvula de entrada biestável 10, isto será tanto na posição FECHADA quanto na posição ABERTA e não permitirá fluxo de água enganoso, portanto eliminando perdas aparentes de água.

As mesmas vantagens são providas pela válvula de entrada biestável 10 mostrada nas figuras 4 a 6. Também neste caso a bóia 12 é provida para controlar o nível de líquido A no recipiente 24.

Como ilustrado nas figuras 5 e 6, o corpo de válvula da dita válvula de entrada 10 é um diafragma flexível 38 que é colocado no alojamento de válvula 18 de tal forma que este seja subdividido em uma câmara inferior 40 e uma câmara superior 42. O tubo de entrada 16 leva para dentro da câmara superior 42 justamente em frente de uma primeira passagem 44 provida no diafragma 38. Uma segunda passagem 44' no diafragma 38 é posicionada em frente da abertura de um orifício de saída 16' levando o líquido para dentro recipiente 24.

Na posição horizontal do diafragma 38 da figura 5, ambos os tubos 16 e 16' são interconectados de tal forma que o líquido possa fluir para dentro do recipiente 24. O diafragma 38 é operado por uma armadura 46 deslizável montada em um tubo de guia 48 o qual está conectado ao fundo da câmara inferior 40 do alojamento de válvula 18. O tubo de guia 48 pode ter uma seção transversal circular ou prismática, dependendo da forma da armadura 46. O movimento vertical da armadura 46 ortogonal ao plano do diafragma 38 é comandado por um íma permanente 50 na forma de anel preso na superfície superior da bóia 12. Tão logo a bóia 12 tenha sido elevada ao nível superior A do líquido no recipiente 24, a armadura 46 pressiona contra o diafragma 38 fechando a passagem 44' para o orifício de saída 16', en- quanto a passagem 44 do tubo de entrada 16 permanecerá aberta. Nesta posição ilustrada na figura 6 o diafragma 38 foi deformado de tal forma que ele fecha a porta de entrada do tubo de saída 16'. A água fluindo através do tubo de entrada 16 para dentro da câmara inferior 40 pressionará contra a superfície inferior do diafragma 38 ajudando desta maneira o efeito de fechamento.

Quando a válvula de saída 30 é novamente aberta, por exemplo, para uma operação de descarga, o nível A cairá novamente de tal forma que o íma permanente 50 preso na bóia 12 abrirá a válvula como mostrado na figura 5.

Na modalidade da figura 7, a válvula 10 ilustrada nas figuras 5 e 6 é usada como uma válvula de saída 30 para o recipiente 24. Na posição vertical do diafragma 38 mostrado na figura 7 o tubo de entrada 16 está em conexão com o tubo de saída 16'. No sentido de transferir instantaneamente o diafragma 38 para sua posição de fechamento, a armadura 46 é comandada por um outro elemento atuador diferente de uma bóia, por exemplo, de um tipo mecânico, elétrico, magnético ou eletromagnético. A figura 8 ilustra uma modalidade adicional da válvula de entrada 10 de acordo com a invenção compreendendo um alojamento de válvula 18 ao qual é conectado o tubo de entrada 16. Também neste caso o alojamento de válvula é subdividido em uma câmara inferior 40 e uma câmara superior 42. O diafragma 38 é estirado no alojamento 18 e é provido com uma passagem de balanço 44 conectando a câmara inferior 40 e a câmara superior 42. O corpo de válvula 14 é uma haste vertical deslizavelmente montada em um tubo de saída 16' se estendendo através da câmara inferior 40. A extremidade superior 52 da haste 14 é acoplada ao diafragma 38 enquanto sua extremidade inferior 54 é acoplada livremente a uma extremidade de forquilha 56 de uma alavanca 28. A dita alavanca 28 carrega sobre a sua outra extremidade a bóia 12 e é montada em um pivô 58, próximo à extremidade de forquilha 56 da alavanca 28.

Com a bóia 12 para baixo na posição vazia do recipiente, ne- nhuma pressão é exercida sobre o diafragma 38. A água entra através do tubo de entrada 16 para dentro da câmara inferior 40 e eleva o corpo de válvula na forma de haste 14 através do diafragma 38, permitindo a água fluir passando a haste 14 através da saída 16' (ver a seta na figura 8). Simultaneamente a água entra na câmara superior 42 através do orifício de balanço 44. Quando o nível de água é suficientemente alto para influenciar a bóia 12, a força axial para cima da bóia 12 fecha a haste através da extremidade superior 52 sobre o diafragma 38 o qual por sua vez fecha sobre sua sede na extremidade superior do tubo de saída 16'. Devido à diferença na área no topo e no fundo do diafragma 38, este exerce uma força para baixo fechando o diafragma 38 mais apertadamente sobre a sede.

Se a bóia 12 se move novamente para a posição vazia ela cessa de manter a vedação sobre a haste. Isto desbalanceia a situação, e a pressão da água chegando abre o fluxo para a saída 16'.

As vantagens das modalidades de válvula descritas de acordo com a invenção podem ser resumidas como segue: 1. A válvula está tanto na posição aberta quanto na posição fechada e portanto na irá permitir fluxo de água enganoso. Esta é a principal vantagem sobre a válvula de esfera padrão mostrada nas figuras 11 e 12 já que ela não causará perdas de água aparentes. 2. A válvula é muito menor em tamanho portanto o diâmetro ou seção transversal do recipiente pode ser muito menor, o tanque pode ser de um formato decorativo já que ele não é limitado pelas dimensões da válvula. 3. A válvula usa muito menos material plástico e contém menos peças móveis. 4. A válvula usa a pressão da água para ajudar seu fechamento e portanto não dará o problema de vazamento que a válvula de esfera padrão dá, especialmente com pressão de água aumentada. 5. A válvula não requer lubrificação ao contrário da válvula de esfera padrão. O tipo de lubrificação usado é também uma grande preocupação com válvulas de esfera padrão, especialmente se o reservatório é também usado para água de beber. 6. 0 tanque pode ser cheio até um nível mais alto já que a altura da válvula é muito menor. 7. Não é requerido nenhum suprimento elétrico para energizar a . válvula a qual conseqüentemente não consome energia. A figura 3 ilustra esquematicamente um sistema possível de a-cordo com a invenção o qual pode ser usado por exemplo como um sistema de descarga para um tanque de água 24 de uma privada de água. O dito tanque ou recipiente 24 é fechado por uma tampa removível 60. Como já mostrado nas figuras 1 e 4, o fundo 25 do recipiente 24 é provido com uma porta de entrada 62 levando dentro do tubo de saída 20 para a água. A dita porta 62 na posição da figura 13 está fechada pelo corpo de válvula 14 da válvula de saída 30, tendo o dito corpo de válvula 14, pelo menos em sua parte inferior, uma forma esférica ou cônica adaptada para fechar hermeti-camente a sede circular 64 na porta de entrada 62. Na modalidade da figura 13, o corpo de válvula 14 é uma bóia de bola. Na posição da figura 13, o corpo de válvula 14 está descansando sobre a sede circular 64 já que nesta posição seu peso é maior do que sua flutuação. A parede lateral 66 do recipiente 24 é provida com um orifício de extravasamento 68 conectado a uma tubulação de extravasamento 70 que leva para dentro do tubo de saída 20. O orifício de extravasamento 68 esta no nível B do nível mínimo de enchimento desejado no recipiente 24. O corpo de válvula 14 é montado movível verticalmente em um corpo de guia 72 o qual é preso sobre o fundo 25 do recipiente 24 e o qual é provido em sua extremidade inferior 100 com aberturas 102 para o líquido. O corpo de válvula 14 é conectado ao meio de alívio 81 para abrir a porta de entrada 62 a qual será descrita no que segue.

Os ditos meios de alívio 81 compreendem um elemento de tração 74, por exemplo, uma corda flexível, conectada a um mecanismo atua-dor 76 provido sobre a tampa 60 acima da extremidade superior do recipiente 24.

No sentido de iniciar a descarga, o mecanismo atuador 76 é o-perado manualmente de forma que a corda de tração 74 levante o corpo de válvula 14 desde a sede circular 64. A água pode agora fluir através da porta de entrada 62 para dentro do tubo de saída 20, e simultaneamente o corpo de válvula de esfera 14 se elevará ainda mais devido à sua flutuação e seu volume é tal que a flutuação é maior do que seu peso. Tão logo o nível de líquido começa a descer, o corpo de válvula de esfera 14 entrará com uma parte de seu volume na sede circular 64 de tal forma que sua flutuação será menor do que seu peso desta forma a porta de entrada 62 é fechada. A construção básica descrita pode ser melhorada por uma bóia 80 na forma de uma esfera que é conectada através da corda de tração 74 com o corpo de válvula 14. A flutuação da bóia 80 excede o seu peso. Quando o nível da água no recipiente 24 esta em seu nível A ilustrado na figura 13, o corpo de válvula 14 permanecerá sobre sua sede 64 fechando a tubo de saída 20. Tão logo o nível de líquido aumenta, por exemplo, para o A ou B, a bóia 80 está puxando para cima, devido à sua flutuação, o corpo de válvula 14 através da corda de tração 74 de tal forma que a água pode fluir através da porta de entrada 62 para dentro do tubo de saída 20 até que o corpo de válvula 14 comece a fechar a porta 62 devido ao seu peso excedendo à flutuação. Correspondentemente, o tubo de saída 20 é automaticamente aberto sem operar o mecanismo atuador 76. Dependendo da entrada de água predeterminada dentro do recipiente 24 - o que será explicado a seguir - as fases de descarga mencionadas se repetirão a intervalos regulares o que é muito útil para privadas públicas.

De acordo com um aperfeiçoamento adicional da invenção, o elemento de tração 74 conecta o mecanismo atuador 76 com um elevador eletromagnético 82, compreendendo uma bobina de solenóide 84 na qual uma armadura 86 é movível verticalmente e atua como um núcleo móvel. A extremidade inferior do dito núcleo móvel 86 é conectado através da corda de tração 74 com o corpo de válvula 14 como ilustrado no exemplo da figura 13. Esta parte do elemento de tração 74 pode compreender também a já mencionada bóia 80. A armadura deslizante 86 é um corpo cilíndrico cuja parte inferior 88 é feita de material magnético enquanto a sua parte superior 90 é de um material não magnético. O corpo cilíndrico é provido em sua extremidade superior e em sua extremidade inferior com um flange 92 atuando como limite de parada contra a bobina de solenóide 84. A bobina de solenóide 84 é conectada através de uma linha 94 a um circuito de controle 96 o qual é conectado na modalidade ilustrada com dois elementos de alívio 98 e 98’. O elemento de alívio 98' é posicionado próximo ao mecanismo atuador 76 de tal forma que ambos possam ser ativados alternativamente.

De acordo com a modalidade preferida, os elementos de alívio 98 e 98' podem ser providos com blocos sensores atuados manualmente ou com o pé.

Se nesta modalidade aperfeiçoada um dos ditos elementos de alívio 98, 98' é atuado, a bobina de solenóide 84 será energizada por meio do circuito de controle 96 de forma que a armadura 86 através de sua parte magnética 88 será levantada. Por este movimento de elevação o corpo de válvula 14 é também levantado através da corda de tração 74 abrindo a porta de entrada 62 para permitir fluxo de fluido dentro do tubo de saída 20 até que o corpo de válvula 14 retornará a sua posição de descanso sobre a sede 64.

No caso de uma queda do sistema de suprimento elétrico público, a bobina de solenóide 84 não pode ser energizada. Neste caso, a descarga é possível por meio do mecanismo atuador mecânico 76. É vantajoso prover também nesta modalidade a bóia 80 porque ela reduz, graças a sua flutuação, a pressão exercida pela coluna de água sobre o corpo de válvula 14 de tal forma que a força de tração do elevador magnético 82 para abrir o tubo de saída 20 possa ser reduzido; isto é particularmente vantajoso no caso de recipientes muito altos 24.

As possibilidades de controle acima mencionado para operações de descarga podem ser adotadas alternativamente ou em combinação: a) controle manual do mecanismo atuador 76 e levantamento direto do corpo de válvula 14 através da corda de tração 74, b) controle manual como em a), ajudado pela bóia 80, c) controle manual como em a) ou b) puxando também o núcleo móvel 86 no caso de falta de energia elétrica, d) levantamento do corpo de válvula 14 (com ou sem a bóia 80) por meio do elevador eletromagnético 82.

As figuras 14 e 15 ilustram uma modalidade aperfeiçoada da válvula de saída 30. Também neste caso, o corpo de válvula 14 é verticalmente movível em um corpo de guia 72 na forma de tubo cuja extremidade inferior 100 é presa no fundo 25 do recipiente 24 e é provido com aberturas de descarga 102 para o líquido dentro da porta de entrada 62. A parte principal do corpo de válvula 14 é um corpo cilíndrico tendo uma extremidade inferior na forma de uma calota e descansando na posição fechada sobre a sede circular 64. Alternativamente, a extremidade inferior do corpo de válvula 14 pode ser cônica ou cilíndrica. O corpo de guia 72 é preso dentro do tubo em cúpula 104 tendo sua extremidade aberta posicionada próximo ao fundo 25 do recipiente 24. A extremidade superior do dito corpo de guia 72 é presa a uma cobertura 106 do tubo em cúpula 104 e é provida com furos de extravasamento 110. A cobertura 106 compreende uma passagem 108 para o elemento de tração 74.

Na figura 14 a válvula de saída 30 está em sua posição fechada, sendo o recipiente 24 enchido com líquido 78. Levantando o corpo de válvula 14 através da corda de tração 74 e, se provido, pelo elevador 82 mostrado na figura 13, o corpo de válvula 14 deixa sua sede 64 de tal forma que o líquido possa fluir através da porta de entrada 62 para dentro do tubo de saída 20 (ver a seta C na figura 15). Também neste caso o corpo de válvula 14 graças a sua flutuação, tem o efeito de uma bóia. O fluxo C do líquido exerce um efeito de sucção na câmara anular 112 entre o corpo de guia 72 e o tubo em cúpula 104 que é mostrado pelas setas D. Isto tem o efeito de uma pressão baixa na câmara anular 112 e conseqüentemente de um vácuo parcial E atuando via os furos de sucção e extravasamento 110 sobre a superfície superior do corpo de válvula 14, desta forma ajudando o movimento de levantar do corpo de válvula 14. Desta maneira o elemento de tração 74 e o elevador eletromagnético 82 são aliviados.

No sentido de comandar a entrada de água, são descritas as seguintes possibilidades, uma das quais é ilustrada na figura 13, mostrando que o tubo de entrada 16 provido com a válvula de entrada 10 e uma válvula de controle de fluxo 114 leva para dentro da zona superior do recipiente 24. Nesta modalidade, a válvula de entrada 10 pode ser uma válvula solenóide conhecida conectada através de uma linha 116 a um circuito de controle 118, que por sua vez é conectado a dois sensores capacitivos 120a e 120b. Tais sensores 120a e 120b são providos em diferentes alturas na parede externa 66 do recipiente 24 e são usados para controlar o nível de enchimento A e B respectivamente. O modo de operação dos ditos sensores capacitivos 120a e 120b é descrito em detalhe no Pedido de Patente Alemã DE-A 101 09 152 da requerente.

Quando o nível de líquido no recipiente 24 atingiu a altura desejada A ou B o sensor correspondente sensor 120a ou 120b fechará, através do circuito de controle 118, a válvula de entrada 10. O corpo de válvula 14 permanece em sua posição fechada mostrada na figura 13. Depois de iniciar uma operação de descarga através de um dos elementos de alívio 98 ou 98' ou através do mecanismo atuador manual 76 o líquido cairá a seu nível mínimo que corresponde grosseiramente ao raio do corpo de válvula 14 na forma de esfera. Os sensores 120a e 120b e o circuito de controle 118 abrirão novamente a válvula de entrada 10 até que o nível predeterminado A ou B seja atingido de tal forma que a válvula de entrada 10 será novamente fechada por meio do correspondente sensor 120a ou 120b. O circuito de controle 96 pode ser conectado através de uma linha de controle 122 ao dito circuito de controle 118 no sentido de prover um controle inteligente para dois níveis de enchimento diferentes A e B. Para esta finalidade, o circuito de controle 96 é tal que o sensor 120a permite somente o nível de enchimento inferior A, Atuando o elemento de alívio 98', o elevador eletromagnético 82 puxará o corpo de válvula 14 em sua posição aberta de tal forma que a quantidade de líquido menor que corresponde ao nível A seja descarregada. Se alternativamente, o elemento de alívio 98 é atuado, o recipiente 24 será cheio até o maior nível B, quando o sensor su- perior 120b fecha a válvula 10. Somente agora a bobina de solenóide 84 é ativada de tal forma que o núcleo móvel 86 puxa o corpo 14 para sua posição aberta.

Na modalidade da válvula de saída 30 mostrada na figura 16, o corpo de válvula 14 é um corpo cilíndrico movível verticalmente no corpo de guia 72 fechado por uma tampa superior 126. No corpo de guia 72 uma câmara de ar superior 124 é provida entre o corpo de válvula 72 e a tampa superior 126, Na dita tampa 126 é provida uma abertura 128 que pode ser conectada através de duto de ar flexível 130 a um meio de alivio 81 na forma de uma válvula de exaustão a qual pode ser das modalidades das figuras 17,18 ou 19, 20 respectivamente, A parte inferior do corpo de guia 72 é provida com aberturas de descarga inclinadas 102 levando para dentro de uma câmara de pressão inferior no formato de anel 132.

Enquanto água esta enchendo através do tubo de entrada 16 dentro do recipiente 24, ar é aprisionado acima do pistão bóia (corpo de válvula 14) na câmara de ar 124 e no duto flexível de ar 130 levando à mencionada válvula de exaustão das figuras 17,18, ou 19, 20. Quando o recipiente 24 está cheio, o nível de água B é atingido no recipiente 24 enquanto o nível de água A é atingido na câmara de pressão 132 do corpo de guia 72 sob o corpo de válvula 14, A câmara de ar 124 esta sob pressão devido à altura H da coluna de água B-A.

As figuras 17 e 18 ilustram a extremidade oposta do duto flexível de ar 130 acoplado a um braço de conexão 136 do meio de alívio 81. O dito meio de alívio 81 é um alojamento 134 provido com o dito braço de conexão 136 e com uma saída de ar 138 fechada por um obturador 140 a ser controlado por um mecanismo atuador 76. No exemplo das figuras 17 e 18, o dito mecanismo atuador 76 compreende uma bobina de solenóide 84 tendo uma armadura deslizante 86 que é acoplada com o dito obturador 140. Uma mola 142 é provida para ajudar o movimento de fechamento da armadura 86.

Retornando à figura 16 em conexão com as figuras 17 e 18, o alojamento 134 do meio de alívio 81 está sob a mesma alta pressão como a câmara de ar 124. Assim que a bobina de solenóide 84 é energizada, o obtu- rador 140 acoplado através dos braços 146 da junta de alavanca de cotovelo 144 com a armadura deslizante 86 abrirá a saída de ar 138 e o ar comprimido é exaurido para a atmosfera. O nível de água no recipiente 24 subirá para encher a câmara de ar 124 e carregará o corpo de válvula de pistão 14 até a parte superior do corpo de guia 74. Isto permitirá a água no recipiente 24 fluir através da porta de entrada 62 para dentro do tubo de saída 20.

As figuras 19 e 20 ilustram uma modalidade modificada do meio de alívio 81. Aqui a armadura 86 é uma parte integrante do obturador 140 e é acoplada através de uma barra 148 a uma tampa diafragma 150 fechando o alojamento 134. Em sua parte central a tampa diafragma 150 é provida com um elemento de botão de pressão 152 conectado à barra 148. A pressão do ar vindo da câmara de ar 124 através do duto de ar 130 para dentro do alojamento 134 exercerá uma força que é proporcional à área da tampa diafragma 150. Esta força, juntamente com a força da mola 142, ajudará a menor força sobre o obturador de fechar 140 o que previnirá o ar de vazar através da saída de ar 138. A flexibilidade da tampa diafragma 150 tem também a vantagem adicionada que o obturador 140 pode ser operado manualmente através da barra 148 na ausência de um suprimento elétrico, operando o elemento de botão de pressão 152.

REIVINDICAÇÕES

Claims (1)

1. Sistema para abrir e/ou fechar uma válvula de entrada (10) e/ou uma válvula de saída (30) de um recipiente de líquido (24), particularmente para privadas de água, tanques de água ou similares, compreendendo um tubo de entrada (16) com uma válvula de entrada (10) na parte superior do recipiente (24) e um tubo de saída (20) com uma válvula de saída (30) na parte de fundo (25) do recipiente (24), sendo que a válvula de entrada (10) sendo biestável tendo uma característica de abertura e fechamento livre de retardo sem uma posição de abertura intermediária do corpo de válvula (14; 38; 46), sendo o curso de fechamento do corpo de válvula ajudado pelo fluxo do líquido, sendo que o corpo de válvula da válvula de entrada (10) é um diafragma (38) abrindo e fechando um orifício de saída (16'), o diafragma (38) sendo colocado em um alojamento de válvula (18) e sendo provido com duas passagens (44, 44'), as quais estão posicionadas em frente da porta de um tubo de entrada (16) e de um tubo de saída (16'), respectivamente, as quais são conectadas com o dito alojamento de válvula (18), o diafragma (38) sendo operado por uma armadura (46) montada deslizavel-mente em frente da passagem de saída (44') do diafragma (38) de tal forma que ela possa entrar em contato adjacente com o dito diafragma (38), o movimento de deslizamento da dita armadura (46) sendo movido por um imã permanente (50) ortogonalmente ao plano do diafragma (38), caracterizado pelo fato de que o imã permanente (50) é preso sobre a superfície superior de uma bóia (12) e acima da referida bóia.