BRPI0201346B1 - flow switch improvements for automatic pump activation of building hydraulic network pressurization systems - Google Patents
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Abstract
"aperfeiçoamentos introduzidos em fluxostato para acionamento automático de bombas de sistemas de pressurização de redes hidráulicas prediais". trata esta patente de um fluxostato para comando automático de uma bomba hidráulica instalada em uma rede predial, permitindo uma operação segura e precisa do sistema, além de evitar que a bomba opere em vazio. a novidade consiste de um fluxostato ( 1 ) cuja haste ( 10 ) de acionamento do interruptor automático tem o trecho disposto no interior do corpo ( 4 ) envolvido por mola helicoidal ( 16 ) que se apoia na face inferior da tampa ( 8 ) e na face superior de um pequeno elemento cilíndrico oco ( 17 ) solidário ao extremo inferior da haste ( 10 ) e provido com uma rosca externa inferior ( 18 ) conectada à rosca interna de uma curta bucha cilíndrica vazada ( 19 ) que externamente apresenta uma canaleta anular ( 20 ) onde é inserido o rebordo do furo axial passante ( 21 ) de um êmbolo ou diafragma ( 22 ) de material elastomérico cujo rebordo exibe um lóbulo perimetral ( 23 ) voltado para baixo, ficando dito rebordo em permanente contato com a parede interna do corpo ( 4 ), enquanto um fino disco metálico 24 encontra-se posicionado imediatamente acima do êmbolo ou diafragma 22 e exibe um furo axial circular 25 cujos rebordos ficam presos entre a bucha ( 19 ) e o elemento cilíndrico 17 com a parede lateral deste elemento possuindo um conjunto de orifícios passantes ( 26 ), enquanto seu interior recebe um pequeno pistão que exibe um curto segmento cilíndrico ( 27 ) provido com um furo axial passante de diâmetro reduzido e apresentando um setor de maior diâmetro ( 28 ) que recebe um anel vedante ( 29 ) que contata um apoio de formato troncônico na parede interna do elemento cilíndrico ( 17 ), o anel ( 29 ) contatando um curto trecho de formato troncônico ( 30 ) na parte superior do pistão, o qual permanece em posição de repouso sob o efeito de pequena mola helicoidal ( 31 apoiada no elemento ( 17 ) e no topo do trecho ( 30 )."Improved flow switch enhancements for automatic pump activation of building hydraulic network pressurization systems". This patent is a flow switch for the automatic control of a hydraulic pump installed in a building network, allowing safe and accurate operation of the system and preventing the pump from operating at no load. The novelty consists of a switch (1) whose automatic switch actuating rod (10) has the section disposed inside the body (4) surrounded by coil spring (16) which rests on the underside of the cover (8) and on the upper face of a small hollow cylindrical member (17) integral with the lower end of the rod (10) and provided with a lower outer thread (18) connected to the inner thread of a short hollow cylindrical sleeve (19) which externally has an annular groove ( 20) where the edge of the thrust axial bore (21) of an elastomeric plunger or diaphragm (22) is inserted, the rim of which has a perimeter lobe (23) facing downwards, said lip in permanent contact with the inner wall of the body (4), while a thin metal disc 24 is positioned just above the piston or diaphragm 22 and exhibits a circular axial bore 25 whose edges are trapped between the bushing (19) and the cylindrical member. 17 with the sidewall of this element having a set of through holes (26), while inside it receives a small piston exhibiting a short cylindrical segment (27) provided with a small diameter through-hole and having a larger diameter sector ( 28) receiving a sealing ring (29) contacting a frusto-conical bearing on the inner wall of the cylindrical element (17), the ring (29) contacting a short frusto-conical portion (30) on the upper part of the piston which it remains in a resting position under the effect of a small coil spring (31 supported by the element (17) and the top of the section (30).
Description
"APERFEIÇOAMENTOS INTRODUZIDOS EM FLUXOSTATO PARA ACIONAMENTO AUTOMÁTICO DE BOMBAS DE SISTEMAS DE"IMPROVEMENTS INTRODUCED IN FLUXOSTAT FOR AUTOMATIC DRIVING OF SYSTEMS PUMPS
PRESSURIZAÇÃO DE REDES HIDRÁULICAS PREDIAISPRESSURIZATION OF PREDIABLE HYDRAULIC NETWORKS
Refere-se a presente patente de Invenção a aperfeiçoamentos inéditos introduzidos em fluxostato especialmente concebido para ser utilizado como elemento de comando automático de uma bomba hidráulica instalada em uma rede predial, junto ao barrilete de distribuição derivado da caixa de água elevada, este novo fluxostato permitindo uma operação segura e precisa do sistema, evitando que a bomba opere em vazio, circunstância que podería reduzir sua vida útil e impor uma indesejável sobrepressão à tubulação à jusante da referida bomba.This invention relates to unpublished improvements introduced in a flow switch specially designed to be used as the automatic control element of a hydraulic pump installed in a building network, next to the distribution barrel derived from the raised water box, this new flow switch allowing safe and accurate operation of the system, preventing the pump from operating at no load, which could shorten its life and impose undesirable overpressure to the downstream piping of the pump.
Em muitas residências térreas e sobrados, bem como em grande número de apartamentos que ocupam os dois pavimentos mais elevados de edifícios residenciais e comerciais, a pressão manométrica nos pontos de utilização de rede hidráulica predial revela-se insuficiente para assegurar a obtenção de uma vazão de água que atenda perfeitamente às necessidades do usuário.In many single-storey and two-storey residences, as well as in large numbers of apartments occupying the two highest floors of residential and commercial buildings, the gauge pressure at the building water network utilization points is insufficient to ensure that a flow of water that perfectly meets the user's needs.
Isto se deve não apenas à pequena diferença de cota entre o nível da caixa de água elevada e o aparelho ou acessório utilizado, como também a problemas relacionados às perdas de carga na tubulação de distribuição, devido às singularidades da mesma e a seu comprimento. O fato de se poder medir uma pressão estática razoável em determinado ponto não significa que se terá neste local uma vazão de água adequada, pois esta depende da “ pressão dinâmica “ verificada naquele ponto durante a utilização do acessório ou equipamento ali instalado, a qual é afetada pelas peculiaridades da rede de distribuição.This is due not only to the small difference in elevation between the raised water tank level and the appliance or accessory used, but also to problems related to pressure drops in the manifold due to its uniqueness and length. The fact that a reasonable static pressure can be measured at a certain point does not mean that there will be adequate water flow at this location, as it depends on the “dynamic pressure” at that point when using the accessory or equipment installed there, which is affected by the peculiarities of the distribution network.
Uma das formas de se contornar este problema consiste em se equipar um determinado ponto de utilização com um dispositivo pressurizador, que pode ser de operação independente ou mesmo estar integrado ao aparelho existente naquele local.One way of circumventing this problem is to equip a particular point of use with a pressurizing device, which may be independently operated or even integrated with the existing apparatus there.
Este é o caso dos chuveiros e duchas elétricas providas com uma eletrobomba interna, acionada automaticamente ao se abrir o registro de alimentação existente no ramal onde se encontra instalado o aparelho.This is the case of electric showers and showers provided with an internal electric pump, which is automatically activated when the power supply register is opened at the branch where the appliance is installed.
Trata-se de uma solução pontual, uma vez que apenas se terá uma vazão maior naquele específico ponto de utilização, enquanto o restante da rede opera exclusivamente com a pressão manométrica própria da instalação.This is a one-off solution, as there will only be a higher flow rate at that specific point of use, while the rest of the network operates exclusively at the installation's own gauge pressure.
Uma alternativa mais abrangente consiste em se prever a pressurização parcial ou total da rede de distribuição, instalando-se à montante do barrilete uma eletrobomba que permite a obtenção de maior pressão estática em todos os pontos de utilização, ou ao menos de algumas das colunas, a que estão conectados os aparelhos sanitários do banheiro e/ou da cozinha, à exceção das válvulas de descarga, que são alimentadas por tubos de maior diâmetro, e que portanto apresentam perdas de carga inferiores. A utilização de uma eletrobomba exige, porém, que seja previsto um sistema de comando automatizado capaz de determinar o desligamento do motor desta bomba quando a vazão é nula, ligando-a ao momento em que um registro ou outro acessório qualquer é aberto.A broader alternative is to provide partial or full pressurization of the distribution network by installing a pump upstream of the barrel that allows for greater static pressure at all points of use, or at least some of the columns, to which toilets in the bathroom and / or kitchen are connected, with the exception of the discharge valves, which are fed by larger diameter pipes and therefore have lower pressure losses. However, the use of an electric pump requires that an automated control system be provided to determine the motor shutdown of this pump when the flow is zero, and to turn it on when a register or any other accessory is opened.
Além do injustificável desperdício de energia, a operação da bomba em condições de vazão de saída nula determina uma redução de sua vida útil, e submete a tubulação à jusante da mesma a uma pressão estática excessiva, que pode provocar vazamentos e outros inconvenientes semelhantes.In addition to the unjustifiable waste of energy, operating the pump under zero-flow conditions results in a reduction in its life, and subjecting downstream piping to excessive static pressure, which can cause leakage and other similar inconveniences.
Via de regra, estas bombas são conectadas a sensores de vazão que atuam diretamente no interruptor que aciona a bomba.As a rule, these pumps are connected to flow sensors that actuate directly on the switch that drives the pump.
Embora tais acessórios desempenhem de forma satisfatória sua função, apresentam funcionamento irregular quando sob vazões pequenas, como ocorre quando se abre um registro de pressão ou uma torneira.While such fittings perform satisfactorily, they function erratically under small flow rates, such as when a pressure record or tap is opened.
Nestas circunstâncias, estando o sistema em repouso, com a bomba desligada, pode não ocorrer o acionamento desta última, pois a vazão verificada é muito pequena. 0 inventor, valendo-se de sua larga experiência no projeto e fabricação de aparelhos e equipamentos para instalações hidráulicas prediais, desenvolveu minuciosos estudos e demoradas pesquisas que conduziram ao desenvolvimento do fluxostato descrito neste documento. O objeto desta patente, portanto, consiste de novos e originais aperfeiçoamentos introduzidos em fluxostato especialmente concebido para comandar uma eletrobomba instalada à montante dos tubos de distribuição de água da rede hidráulica predial, ficando dito fluxostato intercalado entre a saída de água da bomba e a tubulação a ser alimentada, este novo fluxostato apresentando um corpo cilíndrico aberto superiormente, enquanto sua base exibe uma projeção tubular vazada e provida com rosca, a qual recebe uma conexão interligada ao tubo que deriva da bomba, a parede lateral deste mesmo corpo apresentando uma segunda projeção tubular roscada, predisposta para ser conectada à rede hidráulica a ser pressurizada, o topo deste corpo recebendo uma tampa fixada por meio de rosca, parafusos ou outro meio conveniente, tampa esta provida com um orifício axial passante atravessado pela haste do mecanismo do interruptor elétrico automático, o qual permite conectar e desconectar a alimentação de um dos condutores elétricos do motor da eletrobomba por meio do deslocamento de um contato móvel provido com mola tensora e fixado a uma plaqueta solidária à haste supramencionada, sendo este conjunto de acionamento envolvido por uma capa cilíndrica presa às bordas da tampa, com o trecho da haste disposto no interior do corpo sendo envolvido por mola helicoidal que se apoia na face inferior da dita tampa e na face superior de um pequeno elemento cilíndrico oco solidário ao extremo inferior da haste, elemento este provido com uma rosca externa inferior predisposta para ser conectada à rosca interna de uma curta bucha cilíndrica vazada que externamente apresenta uma canaleta anular, a qual recebe o rebordo do furo axial passante de um êmbolo ou diafragma de material elastomérico cujo rebordo exibe um lóbulo perimetral voltado para baixo, ficando dito rebordo em permanente contato com a parede interna do corpo do fluxostato, enquanto um fino disco metálico encontra-se posicionado imediatamente acima do êmbolo ou diafragma, disco este que exibe um furo axial circular cujos rebordos ficam presos entre a bucha e o elemento cilíndrico fixado à haste, a parede lateral deste elemento apresentando um conjunto de orifícios passantes, enquanto seu interior recebe um pequeno pistão i formado por um curto segmento cilíndrico provido com um furo axial passante de diâmetro reduzido, dito pistão possuindo um fino alargamento anelar que exibe uma canaleta perimetral onde é aposto um anel vedante que contata a parede interna do elemento cilíndrico supracitado, este alargamento sendo inferiormente sucedido por um curto trecho de formato troncônico, o mesmo alargamento apoiando-se no ) rebordo superior interno da bucha, ficando nesta posição sob o efeito de pequena mola helicoidal que se apoia no elemento cilíndrico e na face superior do pistão.Under these circumstances, when the system is at standstill, with the pump turned off, the pump may not start, as the flow verified is too small. The inventor, drawing on his extensive experience in the design and manufacture of apparatus and equipment for building water systems, has carried out detailed studies and lengthy research leading to the development of the switch described in this document. The object of this patent, therefore, consists of new and original improvements introduced in a flow switch specially designed to control an electric pump installed upstream of the water supply pipes of the building, said flow switch being intercalated between the pump water outlet and the pipe. to be fed, this new flow switch featuring an upper open cylindrical body, while its base exhibits a hollow, threaded tubular projection which receives an interconnected connection to the tube that derives from the pump, the side wall of the same body having a second projection. threaded tubular, arranged to be connected to the hydraulic network to be pressurized, the top of this body receiving a cap fixed by means of a screw, screw or other convenient means, the cap is provided with a thrust hole through the rod of the automatic electric switch mechanism. , which allows you to connect and disconnect the one of the electric conductors of the electric motor of the pump by displacing a movable contact provided with a tension spring and fixed to a plate solidary to the aforementioned stem, this drive assembly being surrounded by a cylindrical cover attached to the edges of the cover, with the rod portion disposed within the body being surrounded by a coil spring which rests on the underside of said cap and on the upper face of a small hollow cylindrical member integral with the lower end of the rod, which element is provided with a lower external thread arranged to be connected to the internal thread of a short hollow cylindrical bushing that externally has an annular groove which receives the edge of the thrust axial bore of a piston or diaphragm of elastomeric material whose edge exhibits a perimeter lobe facing downwards, said lip in permanent contact. with the inner wall of the switch body, while a thin metal disc and it is positioned just above the piston or diaphragm, which disc has a circular axial bore whose edges are trapped between the bushing and the cylindrical element attached to the rod, the side wall of this element having a set of through holes, while its interior receives a small piston formed by a short cylindrical segment provided with a reduced diameter through-hole, said piston having a thin annular flare which exhibits a perimeter channel to which a sealing ring is affixed to the inner wall of the aforementioned cylindrical element, this flare being inferiorly succeeded by a short section of conical shape, the same enlargement relying on the inner upper edge of the bushing, being in this position under the effect of small helical spring that rests on the cylindrical element and the upper face of the piston.
Quando não se tem um fluxo de água através do fluxostato, o pistão permanece em sua posição de repouso, o mesmo ocorrendo com o êmbolo ou diafragma.When there is no water flow through the flow switch, the piston remains in its resting position, as does the piston or diaphragm.
Ao se abrir um registro, torneira ou outro acessório que permita o estabelecimento de um pequeno fluxo de água, esta atravessa o furo axial do pistão, penetrando no elemento cilíndrico e, através dos furos deste último, passando pelo interior do corpo e seguindo pela tubulação. Nestas condições, como o diâmetro do orifício do pistão é muito pequeno, não podendo dar passagem mesmo a uma vazão diminuta de água, esta atua na face inferior do pistão, movendo-o para cima, o que determina a movimentação ascensional da haste, fazendo com que os contatos fixo e móvel venham a se tocar.When opening a tap, tap or other fitting that allows a small flow of water to be established, it flows through the piston's axial bore, into the cylindrical element and through the holes of the piston, through the inside of the body and through the tubing. . Under these conditions, as the diameter of the piston hole is very small and cannot pass even a small flow of water, it acts on the lower face of the piston, moving it upwards, which determines the upward movement of the rod, making cause the fixed and movable contacts to touch.
Com o fechamento do circuito no interruptor, o motor da bomba é acionado, o que eleva substancialmente a pressão e a vazão na entrada do fluxostato, resultando na movimentação ascensional do pistão, até que seu anel perimetral de vedação ultrapasse os orifícios do elemento cilíndrico, posição que permite a passagem da vazão de água que penetra no fluxostato. i Para maior conhecimento e compreensão da novidade, os desenhos em anexo ilustram-na, sendo: Figura 1 - vista em perspectiva de um conjunto pressurizador constituído de uma eletrobomba e um fluxostato construído segundo a presente patente;As the circuit closes at the switch, the pump motor is driven, which substantially raises the pressure and flow at the flow switch inlet, resulting in upward movement of the piston until its perimeter sealing ring exceeds the holes in the cylindrical element, position that allows the flow of water entering the flow switch to pass. For a better understanding and understanding of the novelty, the accompanying drawings illustrate it, as follows: Figure 1 - perspective view of a pressurizing assembly consisting of an electric pump and a flow switch constructed in accordance with the present invention;
Figura 2 - vista explodida em perspectiva do fluxostato da figura 1; i Figura 3 - continuação da vista explodida em perspectiva do fluxostato da figura 1;Figure 2 - perspective exploded view of the flow switch of Figure 1; Figure 3 - Continued perspective exploded view of the flow switch of Figure 1;
Figura 4 - vista lateral em corte do mesmo aparelho, em repouso ( vazão nula);Figure 4 - sectional side view of the same device, at rest (zero flow);
Figura 5 - vista lateral em corte do fluxostato, operando com baixas i vazões de água;Figure 5 - sectional side view of the flow switch operating at low water flows;
Figura 6 - vista lateral em corte do conjunto da figura anterior, operando sob plena vazão, e ainda Figura 7 - vista ampliada em corte de detalhe do subconjunto elemento cilíndrico/pistão, na posição correspondente à situação da figura 6. ) De acordo com as ilustrações e em seus pormenores, a novidade consiste de aperfeiçoamentos inéditos introduzidos em fluxostato ( 1 ) para comando de eletrobomba (2 ) instalada em uma rede hidráulica predial, este novo fluxostato, intercalado entre a saída ( 3) da bomba (2 ) e os ramais da tubulação a serem pressurizados, sendo constituído de um corpo cilíndrico ( 4) aberto superiormente, enquanto sua base exibe uma projeção tubular ( 5 ) vazada e provida com rosca, a qual recebe uma conexão (6) interligada ao tubo que deriva da bomba ( 2 ), a parede lateral deste mesmo corpo apresentando uma segunda projeção tubular roscada ( 7 ) para ligação à rede hidráulica a ser pressurizada, o topo deste corpo (4 ) recebendo uma tampa ( 8 ) fixada por meio de rosca, parafusos ou outro meio conveniente, tampa esta provida com um orifício axial passante ( 9 ) atravessado pela haste (10 ) do mecanismo do interruptor elétrico automático, o qual conecta e desconecta a alimentação de um dos condutores elétricos do motor ( 11 ) da eletrobomba ( 2 ) por meio do deslocamento de um contato móvel ( 12 ) provido com mola tensora ( 13 ) e fixado a uma plaqueta ( 14 ) solidária à haste ( 10 ), sendo este conjunto de acionamento envolvido por uma capa cilíndrica (15 ) presa às bordas da tampa ( 8 ), com o trecho da haste ( 10 ) disposto no interior do corpo ( 4) sendo envolvido por mola helicoidal (16 ) que se apoia na face inferior da tampa ( 8 ) e na i face superior de um pequeno elemento cilíndrico oco ( 17 ) solidário ao extremo inferior da haste (10 ) e provido com uma rosca externa inferior (18 ) conectada à rosca interna de uma curta bucha cilíndrica vazada ( 19 ) que externamente apresenta uma canaleta anular (20) onde é inserido o rebordo do furo axial passante (21 ) de um êmbolo ou diafragma (22 ) de material elastomérico cujo i rebordo exibe um lóbulo perimetral ( 23 ) voltado para baixo, ficando dito rebordo em permanente contato com a parede interna do corpo ( 4), enquanto um fino disco metálico (24) encontra-se posicionado imediatamente acima do êmbolo ou diafragma ( 22 ) e exibe um furo axial circular ( 25 ) cujos rebordos ficam presos entre a bucha (19) e o elemento cilíndrico (17), com a parede lateral deste > elemento possuindo um conjunto de orifícios passantes ( 26 ), enquanto seu interior recebe um pequeno pistão que exibe um curto segmento cilíndrico ( 27 ) provido com um furo axial passante de diâmetro reduzido e apresentando um setor de maior diâmetro ( 28 ) que recebe um anel vedante ( 29 ) que contata um apoio de formato troncônico na parede interna do elemento cilíndrico ( 17 ), o anel (29 ) contatando ) um curto trecho de formato troncônico ( 30 ) na parte superior do pistão, o qual permanece em posição de repouso sob o efeito de pequena mola helicoidal (31 ) apoiada no elemento (17 ) e no topo do trecho ( 30 ).Figure 6 - sectional side view of the assembly of the previous figure operating at full flow, and further Figure 7 - enlarged detail sectional view of the cylindrical element / piston subset, in the position corresponding to the situation of figure 6.) According to the In its illustrations and details, the novelty consists of unpublished improvements introduced in a flow switch (1) for pump control (2) installed in a building hydraulic network, this new flow switch, interspersed between the outlet (3) of the pump (2) and the pipe branches to be pressurized, consisting of an upper open cylindrical body (4), while its base exhibits a hollow, threaded tubular projection (5), which receives a connection (6) interconnected to the pipe from the pump. (2), the side wall of this same body having a second threaded tubular projection (7) for connection to the hydraulic network to be pressurized, the top of this body (4) receiving a lid (8) Fixed by thread, screws or other convenient means, cover is provided with an axial through hole (9) through the rod (10) of the automatic electric switch mechanism, which connects and disconnects power to one of the conductors. motor (11) of the electric pump (2) by displacing a movable contact (12) provided with a tension spring (13) and fixed to a plate (14) integral with the rod (10), this drive assembly being wrapped by a cylindrical cap (15) attached to the edges of the cap (8), with the rod portion (10) disposed inside the body (4) being surrounded by a coil spring (16) which rests on the underside of the cap (8 ) and on the upper face of a small hollow cylindrical member (17) integral with the lower end of the rod (10) and provided with a lower outer thread (18) connected to the inner thread of a short hollow cylindrical bushing (19) which externally has an annul channel air (20) where the edge of the thrust axial bore (21) of an elastomeric plunger or diaphragm (22) is inserted, the rim of which has a downwardly perimeter lobe (23), said lip in permanent contact with the wall while a thin metal disc (24) is positioned just above the piston or diaphragm (22) and has a circular axial bore (25) whose edges are trapped between the bushing (19) and the element (17), with the sidewall of this element having a set of through holes (26), while inside it receives a small piston exhibiting a short cylindrical segment (27) provided with a small diameter through-hole and having a larger diameter sector (28) which receives a sealing ring (29) that contacts a frusto-conical bearing on the inner wall of the cylindrical element (17), the ring (29) by contacting) a short frusto-conical portion (30) on the flange. uppermost part of the piston, which remains at rest under the effect of a small coil spring (31) resting on the element (17) and on the top of the section (30).
Evidentemente, pode-se conceber diversos fluxostatos semelhantes a este aqui descrito, diferenciando-se apenas no que concerne às formas, dimensões, proporções, materiais e outros aspectos de importância acessória.Of course, several flow switches similar to the one described herein can be conceived, differing only in what concerns shapes, dimensions, proportions, materials and other aspects of ancillary importance.
Tais conjuntos, porém, permanecerão indissoluvelmente ligados ao espírito e ao escopo desta patente.Such sets, however, will remain indissolubly linked to the spirit and scope of this patent.
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