IT8119403A1

IT8119403A1 - Apparecchiatura a galleggiante per la misura differenziale di livello

Info

Publication number: IT8119403A1
Application number: ITMI1981A019403A
Authority: IT
Original assignee: Cise Centro Informazioni Studi Esperienze S P A; Sis Geotecnica
Priority date: 1981-01-29
Filing date: 1981-01-29
Publication date: 1982-07-29
Also published as: ATE18697T1; IT8119403A0; EP0057481B1; US4581931A; EP0057481A1; DE3269923D1; IT1169028B

Description

^ Ing*Barzan? & Zanardo f ;;DE SC R IZ IO NE ;dell?invenzione industriale dal titolo: ;"Apparecchiatura a galleggiante per la misura differenziale di livello" . ;a nomej-CISE Centro Informazioni Studi Esperienze S.p.A.--S.I.S. GEOTECNICA S.r.l. ;;di nazionalit?: Italiana ;con sede in : rispettivamente a MILANO e SEGRATE inventori designati: FRANCO ROBOTTI - TOMMASO ROSSINI depositata il: 29 GEN. 1981 con n ?..s 40 3 ;;;RIASSUNTO ;? La presente invenzione concerne un'apparecchiatura ad alta sensibilit? per la misura delle variazioni di livello relativo tra un dato numero di po-stazioni di misura, la quale comprende una pluralit? di recipienti, uno per ogni postazione, interconnessi inferiormente da una tubazione facente capo ad un ser-batoio di compensazione contenente liquido; ciascun recipiente prevede alaio interno un elemento galleggiante nel liquido trattenuto in posizione distaccata dalle pareti interne da organi flessibili di vincolo ad esse ed in corrispondenza del quale ? montato,,solidalmente al recipiente, un trasduttore sensibile alla sua quota; l?apparecchiatura comprende inoltre - 2 - Ing.Barzan? & Zanardo mezzi di misura dei segnali emessi dai trasduttori. ;;DESCRIZIONE ;La presente invenzione concerne un?apparecchiatura ad alta sensibilit? per la misura delle variazioni di livello relativo tra un dato numero di postazioni di misura. ;In particolare la presente invenzione si riferisce a quelle apparecchiature di misurazione differenziale di livello essenzialmente costituite da una pluralit? di recipienti, ciascuno in corrispondenza di una postazione, interconnessi inferiormente da una tubazione facente capo ad un serbatoio di compensazione contenente liquido. Ciascun recipiente ? dotato di un trasduttore sensibile alla quota del liquido nel recipiente ed in grado di emettere un segnale, funzione di tale quota del pelo libero, c-he opportunamente elaborato con un segnale di un trasduttore di un recipiente di riferimento d? la quota del recipiente ri-spetto a quello di riferimento. ;Tali apparecchiature hanno numerose applicazioni tra le quali: la misura di cedimento di fondazioni, la misura di inclinazioni di torri, di tralicci, di monumenti, di dighe, di ponti, la misura della variazione di livello tra i supporti di organi di macchine e di impianti (ad esempio supporti di cuscinetti, di - 3 - Ing.Barzan? & Zanardo grandi tubazioni, ecc.)? ;Le apparecchiature di questo tipo attualmente impiegate presentano per? degli inconvenienti legati alla sostanziale necessit? di utilizzare come liquido il mercurio, le cui caratteristiche elettriche ben si accordano con i trasduttori di prossimit? impiegati, a differenza di altri liquidi. ;Il mercurio per? ? altamente inquinante e quindi pericoloso; inoltre il suo elevato costo incide sul costo finale dell?apparecchiatura. ;Altri liquidi meno inquinanti e costosi non hanno caratteristiche elettriche che permettano l'uso di trasduttori di prossimit? per sentire la quota del loro pelo libero. ;Scopo della presente invenzione ? di ovviare a tali inconvenienti della tecnica nota, proponendo un'apparecchiatura per la misura differenziale di livello la quale possa impiegare per il suo funzionamento qualsiasi tipo di liquido. ;Per raggiungere tale scopo si ? pensato di realiz-zare un'apparecchiatura per la misura differenziale di livello, del tipo comprendente una pluralit? di recipienti interconnessi inferiormente da una tuba-zione facente capo ad un serbatoio di compensazione contenente liquido, caratterizzata dal fatto che cia- 4 ? Ing.Barzan? & Zanardo scun recipiente ? dotato al suo interno di un elemento galleggiante nel liquido, trattenuto in posizione distaccata dalle pareti interne da organi flessibili di vincolo ad esse, in corrispondenza di detto elemen to galleggiante essendo montato, solidalmente al recji piente, un trasduttore sensibile alla sua quota, essendo inoltre previsti mezzi di misura dei segnali emessi dai trasduttori. ;Per meglio comprendere le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione viene qui di seguito riportata una descrizione di una sua realizzazione e semplificaiiva illustrata nei disegni allegati nei quali: ;r ;la figura 1 m-ostra uno schema generale della ap-parecchiatura; ;la figura 2 mostra in sezione dettagliatamente uno dei recipienti illustrati in figura ^ ; ;la figura 3 ? uno schema a blocchi del sistema di elaborazione dei segnali emessi dalla apparecchiatura di figura 1. ;Come mostrato in figura 1, l?apparecchiatura si compone, secondo uno schema noto, di recipienti 10.1, 10.2, i0.3,....?l0.n, fra loro inferiormente comuni-canti attraverso diramazioni 11 con un condotto co-mune 12 facente capo ad un serbatoio di compensazione - 5 - Ing.Barzan? & Zanardo {3. Ciascuna diramazione 11 ? dotata di una sua valvola di intercettazione 14, e il condotto 12 presenta una analoga valvola di intercettazione 15. ;La parte superiore dei recipienti 10 ? interconnessa da diramazioni 16 di una unica tubazione 17 comunicante anche con il serbatoio 13, nella sua parte superiore? ;I recipienti 10 ed il serbatoio 13 sono parzialmente riempiti con un liquido 41 che si stabilizza in essi ad una quota comune indicata con la linea orizzontale At secondo il ben noto principio dei vasi comunicanti. ;Secondo 1'invenzione, in ciascun recipiente 10 ? previsto un elemento 40 .galleggiante nel liquido 41, al di sopra del quale ? fissato solidalmente al recipiente 10 un trasduttore 42 di prossimit? che emette * /

\ un segnale elettrico proporzionale alla quota dell'elemento 40 nel recipiente 10.

Come mostrato in figura 2, 1'elemento'40 ha una forma sostanzialmente a calice e la sua cavit? 43 accoglie parzialmente il trasduttore 42. Inoltre esso ? mantenuto nel recipiente 10 in una posizione centrale da catenelle 44 immerse nel liquido 41, le quali ad un'estremit? sono ancorate al recipiente 10 mentre all'altra estremit? sono ancorate all'elemento 40 con vincoli a quota prossima all'orizzontalit?

- 6 - Ing.Barzan? & Zanardo Nel recipiente 10 ? poi previsto un sensore 45 di temperatura.

X segnali emessi dai trasduttori 42 e dai sensori 45, sono elaborati secondo uno schema in s? noto esemplificato in figura 3 per completezza di descrizione.

Il segnale di livello emesso dal trasduttore 42 ? avviato ad un blocco 30, dal quale ? avviato in 32 un segnale elettrico a tensione proporzionale alla quota dell'elemento 40 sentita dal trasduttore.

Il segnale di temperatura emesso da 45 ? analogamente avviato in 31, dal quale ? emesso un segnale funzione della differenza della temperatura nel recipiente con una temperatura di riferimento. In 32 il segnale 1

di livello ? corretto con il segnale di temperatura per evitare che variazioni della densit? del liquido per effetto della temperatura influenzino la lettura.

A ciascun recipiente 10J1,?????10??, sono associati i relativi gruppi 30, 31 e 32, cosicch? si avr? un segnale emesso da 32 per ciascun recipiente.

Uno dei recipienti, che si esemplifica qui come quello 10.1 ha funzione di riferimento, essendo l'apparecchio atto a misure differenziali, e il segnale emesso da 32.1 agisce come segnale di riferimento ed ? avviato a blocchi 33.2, 33.3. 33.n. Il segnale emesso da 32.2 ? inviato al blocco 33.2, ove ? effettua - 7 - Ing.Barzan? & Zanardo ta la differenza con il segnale proveniente da 32.1, cosicch? il segnale uscente da 33.2 rappresenta la quota del recipiente 10.2 rispetto al recipiente 10.1.

In modo del tutto analogo da 33.3 esce un segnale di quota del recipiente 10.3 rispetto a 10.1 e cos? via.

Gli (n-1) segnali che rappresentano le quote dei recipienti 10 rispetto ad uno di essi sono ricevuti da dispositivi 35.2, 35.3,. 35.n, di presentazione visiva della grandezza, in particolare tensione del segnale. Presentazione visiva si deve intendere nella pi? ampia accezione del termine, potendo includere mezzi qualsiasi per la misura del segnale, la lettura dirett^ della misura, la sua registrazione, ecc.? In pratica il principio di funzionamento ? molto semplice: quando un recipiente si sposta di quota ri-spetto al recipiente 10.1 di riferimento, il livello relativo del liquido 41 in esso contenuto varia; di conseguenza, l'elemento 40 galleggiante si sposta verticalmente ed il trasduttore 42 segnala questo spo-stamento permettendo all?operatore, secondo quanto sopra visto, di quantificare lo spostamento relativo del recipiente.

L'elemento 40 funge da bersaglio mobile per il trasduttore 42 ed a questo scopo viene realizzato in - 8 - Ing.Barzan? & Zanardo metallo? La sua centratura ? ottenuta, come visto, per mezzo di catenelle 44, che consentono liberamente lo spostamento verticale dell'elemento 40 galleggiante mentre lo obbligano in una posizione radiale costantemente centrata? Ci? viene quindi realizzato senza alcun contatto tra superfici (di guide od altro), e quindi senza alcun attrito o adesione, che anche se di minima entit? introdurrebbero isteresi nel movimento del galleggiante rispetto alle variazioni di livello del fluido.

Il centraggio, cos? ottenuto, ? l'effetto di un equilibrio di forze derivanti dalle reazioni nascenti agli estremi delle catenelle in virt? del loro stesso peso, pur tenendo conto che sono immerse in liquido.

L'elemento 40 galleggiante deve avere una geome? \ tria atta a garantire le seguenti condizioni:

a) Baricentro quanto pi? possibile basso rispetto al metacentro, onde garantire una perfetta-verticalit? dell'asse dell'elemento galleggiante medesimo b) Superfici immerse opportunamente sagomate per evitare il trattenimento di bolle d'aria e quindi un livello di galleggiamento instabile

c) Superfici emergenti sagomate in modo da non trattenere goccioline dovute ad eventuale condensa del vapore del liquido

- 9 ? Ing.Barzan? <'>& Zanardo d) L'ancoraggio delle catenelle deve essere il pi? vicino possibile al baricentro

e) Il peso delle catenelle deve essere tale da contenere le variazioni della componente verticale di reazione vincolare, nelle diverse posizioni verticali dell'elemento galleggiante, rispetto al peso del galleggiante stesso.

L'uso dell'elemento 40 galleggiante permette di scegliere il liquido con le caratteristiche pi? opportune e di non vincolare quindi la natura del liquido alle esigenze del trasduttore.

I recipienti 10, preferibilmente costruiti in materiale metallico, devono avere un diametro sufficientemente ampio affinch? vengano eliminati errori originati dalla tensione superficiale del liquido 41. Da \ ciascuno di essi fuoriesce un tubo 46 in cui corrono i conduttori portanti i segnali elettrici elaborati pr?? venienti dal trasduttore 42 e dal sensore 45.

Non vengono qui descritte le fasi di assemblaggio, collaudo e taratura dell'apparecchiatura, le quali vengono effettuate in modo noto utilizzando in modo o? portuno i vari componenti sopra descritti.

La presente realizzazione esemplificativa non limita eventuali varianti e/o aggiunte. In particolare ? possibile variare la forma dell'elemento 40 galleg

RIVENDICAZIONI

1? Apparecchiatura per la misura differenziale di livello, del tipo comprendente una pluralit? di recipienti interconnessi inferiormente da una tubazione facente capo ad un serbatoio di compensazione conte-nente liquido, caratterizzata dal fatto che ciascun recipiente ? dotato al suo interno di un elemento galleggiante nel liquido, trattenuto in posizione distaccata dalle pareti interne da organi flessibili di vincolo ad esse, in corrispondenza di detto elemento galleggiante essendo montato, solidalmente al recipiente, un trasduttore sensibile alla sua quota, es-sendo inoltre previsti mezzi di misura dei segnali emessi dai trasduttori.

2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto elemento galleggiante ha una forma sostanzialmente a calice.

3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, ca-ratterizzata dal fatto che detti organi flessibili so no ancorati, ad un?estremit?, in prossimit? del bari-centro di detto elemento galleggiante.

4. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, ca-ratterizzata dal fatto che detti organi flessibili sono

Claims

costituiti da catenelle.

/

5. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i recipienti sono interconnessi superiormente da un condotto, per mantenere in essi pressione costante comune.

6. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che ciascun recipiente ? dotato di un sensore di temperatura che emette un segnale elettrico e mezzi?di elaborazione di segnali utilizzano detto segnale per correggere il segnale emesso dal trasduttore nel senso di correggere la mi-sura di quota riferendola ad una temperatura e densit? prefissata del liquido.

7* Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi di misura dei segnali comprendono circuiti comparatori del segnale di rif?rimento di uno dei recipienti con i segnali emessi da ciascuno degli altri recipienti, per ottenere segnali elettrici funzione della differenza di quota dell?elemento galleggiante nei recipienti rispetto alla quota dell'elemento galleggiante nel recipiente di riferimento.

p. Ing.Barz & Zaiiardo

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