BRPI1004485A2 - dispositivo eletro eletrÈnico para o monitoramento inteligente de válvulas de deslocamento linear em geral - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO ELETRO ELETRÈNICO PARA O MONITORAMENTO INTELIGENTE DE VáLVULAS DE DESLOCAMENTO LINEAR EM GERAL. A presente Patente de Invenção diz respeito à Dispositivo Eletro Eletrónico Para o Monitoramento Inteligente de Válvulas dc Deslocamento Linear, (1), caracterizado por ser constituído por sensor (2); corpo (3) da válvula solenóide com conexão elétrica (4), destacando-se o funcionamento do sensor (2) baseia-se na detecção de posição do acionador, o qual é conectado ao eixo (5) do atuador, repetindo por sua vez o movimento de subida e descida, do diafragma quando pressurizado. O eixo (5) acionador, conforme a válvula se abre, penetra no núcleo de uma bobina (6) solenóide, alterando o campo eletromagnético formado em seu interior. O sensor (2) é provido de sinalização da posição da válvula, destacando-se a sinalização mecânica de posição, com indicador amarelo (7), sendo que internamente. possui uma mola (9) que se apóia no sinalizador mecânico (8) e no eixo (5), transmitindo o movimento de subida do eixo ao sinalizador (8). Dispõe de 7 ledes (10), os quais indicam através da cor da luz emitida a posição aberta ou fechada da válvula. é provido de 3 botões (11) magnéticos, com dois pólos magnéticos Norte (12) e Sul (13) para promover a atuação dos botões magnéticos e de um display (14) de sinalização.

Description

"DISPOSITIVO ELETRO ELETRÔNICO PARA O MONITORAMENTO INTELIGENTE DE VÁLVULAS DE DESLOCAMENTO LINEAR EM GERAL".

1- INTRODUÇÃO

O presente relatório descritivo de Patente de Invenção diz respeito à Dispositivo Eletro Eletrônico Para o Monitoramento Inteligente de Válvulas de Deslocamento Linear, caracterizado por ser constituído por equipamento com interface totalmente eletrônico com indicador luminoso e provido de display com diagnósticos inteligentes; calibração automática; indicação do número de ciclos.

Entre as diversas características operacionais que dispõe, este equipamento monitora válvulas de 1/4" a 4", com uma alta resolução de 0,2mm

Outrossim, vale ressaltar que o seu sistema de sinalização luminoso indica com mais viabilidade a posição aberto/fechado da válvula, variando suas cores em verde e vermelho, sendo os seus ledes brilhantes, permitindo a sua visualização a 15 metros de distância e ângulo de 360°.

Dispõe ainda de um sistema de auto-calibração, o qual promove o aprendizado e memorização da posição da válvula, sendo ele acionado, por uma chave magnética, reduzindo de forma significativa o tempo de partida do sensor, pois apenas com o toque de um botão magnético, é autorizado ao sensor, o acionamento da válvula solenóide para movimentar o atuador, destacando-se ainda que o sensor determine e define o melhor ponto de sinalização de válvula aberta/ fechada, dispensando o uso de ferramentas e ajustes de parafusos dos acionadores

Do display com diagnóstico inteligente, vale destacar que esta função permite a exibição em tempo real da contagem do número ciclos da válvula, sendo que ao detectar qualquer falha, emite um código de erro, induzindo à correção pontual e imediata ou então indicando uma tendência de algum e possível problema futuro. Entre os sistemas de alarme que dispõe este monitor, destaca-se o alarme de manutenção preventiva, o qual foi desenvolvido, pensando em como prevenir o mau funcionamento da válvula, por desgaste das peças mecânicas, sendo ele, possível de programar o número de ciclos do atuador, e assim que o sensor detectar o limite programado para cada unidade individualmente, gera um alarme, possibilitando a manutenção preventiva do atuador ou da válvula.

Um segundo sistema de alarme destacado neste monitor, está num dispositivo de alerta na tendência de problemas mecânicos, o qual tem a função de monitorar o tempo de abertura ou fechamento da válvula sendo que se ocorrer variações significativas neste tempo, mais especificamente além dos limites de 10% a 50% programados individualmente, é gerado um diagnóstico, exibido no display ou enviado ao PLC, nas versões para redes industriais.

Finalmente, em mais uma característica técnica que dispõe este monitor, vale ressaltar de que é provido da característica de poder mensurar a sua vida útil, recurso este que facilita o monitoramento da vida útil do atuador/válvula, pois indica o número de ciclos totais, independente das manutenções preventivas e do número de resets.

2. CAMPO DE APLÇICAÇÃO.

O campo de aplicação deste Dispositivo Eletro Eletrônico Para o Monitoramento Inteligente de Válvulas de Deslocamento Linear (ex: cüafragma, pistão, etc.) refere a sua utilização no campo industrial, mais especificamente em válvulas de controle de processos contínuos oui por bateladas.

3. FINALIDADE.

A finalidade deste Dispositivo Eletro Eletrônico Para o Monitoramento com deslocamento linear visando a automação dos processos envolvidos em um válvula, acionando sua válvula solenóide (que comanda a pressurização da camara apropriada do atuador pneumático, abrindo ou fechado a válvula), sinalizando sua posição aberta ou fechada (local e remotamente), além de prover recursos de diagnósticos de problemas no sistema (sinalizando local e remotamente).

4. ESTADO DA TÉCNICA.

Conforme busca realizada no Banco de Dados do INPI- Instituto Nacional da Propriedade Industrial, verifica-se que não foi encontrada nenhuma anterioridade que impeça o privilegio requerido.

5. AVANÇO TECNOLÓGICO

Visando aprimorar os conceitos de controle de válvulas com deslocamento linear quando em operação, foi criado o Dispositivo Eletro Eletrônico Para o Monitoramento Inteligente de Válvulas de Deslocamento Linear, o qual se destaca por dispor entre os principais diferenciais técnicos,

- A utilização de Display com diagnósticos inteligentes, viabilizado a partir dos recursos avançados da eletrônica, o que toma possível detectar e informai', automaticamente, quando há problemas no sistema, destacando-se que dita função, exibe a todo o momento, a contagem do número de ciclos da válvula, e ao detectar uma falha, indica um código de erro, induzindo;

A utilização de exclusivo sistema de sinalização visual local, o qual usufrui de luz de baixo consumo produzida por ledes, para indicar a posição aberto/fechado da válvula e falhas no sistema. Incorpora ainda uma válvula solenóide para a completa automação da válvula monitorada;

- A utilização de recurso em que permite mensurar a vida útil do atuador/ válvula, uma vez que, indica o número de ciclos totais, independente das manutenções preventivas e do número de resets;

- A utilização de Alarme de manutenção preventiva tendo por objetivo, prevenir o mau funcionamento da válvula, por desgaste das peças mecânicas, destacando-se que por ser possível programar o número de ciclos do atuador, o sensor ao detectar o limite programado para cada unidade individualmente, gera um alarme, possibilitando a manutenção preventiva do atuador ou da válvula;

- A utilização de Alarme na tendência de problemas mecânicos, o qual tem como função monitorar o tempo de abertura ou fechamento da válvula, sendo que se ocorrer variações significativas neste tempo, além dos limites de 10% a 50% programados individualmente, será gerado um diagnóstico, exibido no display ou enviado ao PLC, nas versões para redes industriais.

6 - DESCRIÇÃO DOS DESENHOS.

Para se obter uma total e completa visualização de como é constituído este Dispositivo Eletro Eletrônico Para o Monitoramento Inteligente de Válvulas de Deslocamento Linear, ora em questão e objeto da presente Patente de Invenção, acompanham os desenhos anexos, aos quais se faz referências conforme segue:

Figura 1: Corresponde à vista em perspectiva frontal do dispositivo eletro eletrônico para o monitoramento de deslocamento linear.

Figura 2: Mostra vista em perspectiva lateral do dispositivo eletro eletrônico para o monitoramento inteligente de válvulas de deslocamento linear.

Figura 3: Ilustra vista em perspectiva lateral em corte do dispositivo eletro eletrônico para o monitoramento inteligente de válvulas de deslocamento linear.

Figura 4: refere-se à vista em perspectiva explodida do dispositivo eletro eletrônico para o monitoramento inteligente de válvulas de deslocamento linear, mostrando na parte superior o módulo sensor encapsulado e na parte inferior o corpo da válvula, bobina solenóide, conexão interna do solenóide e conexão externa do conjunto.

7 - DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO. Conforme se infere dos desenhos que acompanham e fazem parte integrante deste relatório, o Dispositivo Eletro Eletrônico Para o Monitoramento Inteligente de Válvulas de Deslocamento Linear, (!), é caracterizado por ser constituído por módulo sensor (2) encapsulado com resina; corpo (3) da válvula solenóide com conexão elétrica (4).

O principio de funcionamento do sensor (2) baseia-se na detecção de posição do acionador, o qual é conectado mecanicamente ao· eixo (5) do atuador, repetindo por sua vez o movimento de subida e descida, do atuador pneumático quando pressurizado.

O eixo (5) acionador, conforme a válvula se abre, penetra no núcleo de uma bobina (6) solenóide, alterando o campo eletromagnético formado em seu interior, destacando-se que um circuito eletrônico converte a variação deste campo eletromagnético em um sinal que é proporcional ao deslocamento do acionador dentro da bobina (6).

Outrossim, vale ressaltar que para aumentar a sensibilidade e precisão da detecção, a bobina (6) é segmentada em 5 enrolamentos, os quais são monitorados via um circuito eletrônico muMplexador de alta velocidade e adicionalmente, vale a conotação de que o eixo (5) acionador possui um núcleo de feniíe, capaz de causar uma variação mais significativa no campo eletromagnético, permitindo que o sensor (2) detecte movimentos de até 0,2 mm com repetibilidade apurada.

O sinal é então convertido em digital e amplamente manipulado pelo mesmo processador que comanda todas as funções do sensor (2).

O sensor (2) é provido de muitos recursos de sinalização local da posição da válvula, destacando-se entre eles, a sinalização Mecânica de Posição, realizada por um indicador amarelo (7) dentro da tampa transparente no topo de sensor (2).

Internamente o sensor possui uma mola (9) que se apóia no sinalizador mecânico (8) e no eixo (5) acionador, transmitindo o movimento de subida do eixo ao sinalizador (8) local, ressaltando-se que este sinalizador (8) aparece dentro da tampa transparente indicando que a válvula esta aberta, independentemente do curso do eixo (5) atuador, fornecendo uma sinalização precisa mesmo que o curso seja de 5 ou 50 mm.

Em um segundo recurso de sinalização local da posição da válvula, destacam-se os sete ledes (10) de Sinalização de Posição, os quais indicam através da cor da luz emitidos a posição aberta ou fechada da válvula, claramente visível a uma distância de até 15 metros de diversas posições.

Em mais um recurso de sinalização local, este sensor (2) é equipado com 3 botões (11) magnéticos, os quais proporcionam maior grau de proteção, tornando o sensor (2) mais imune à penetração de líquidos, destacando-se ainda que estes botões (11) permitem programar todas as funções do sensor (2) e ajudam a evitar que pessoas não autorizadas alterem as configurações, pois dispõem de ema seqüência e polarização magnética dos acionamentos.

Outrossim, vale ainda ressaltar que este sensor (2) é fornecido com um chaveiro magnético que possui dois pólos magnéticos "N" Norte (12) e "S" Sul (13) para promover a atuação dos botões magnéticos.

Em mais uma sinalização que dispõe este sensor (2), destaca-se o display (14) de sinalização, principal portal de comunicação tanto para o usuário como para os técnicos quando o produto for ser instalado pela primeira vez ou em sua manutenção.

Este display (14) de sinalização destaca-se por dispor da característica de ser um indicador de posição da válvula aberto ou fechado, apresentando um sinalizador local, cor amarelo, que se move de acordo com a movimentação da válvula, destacando-se que, quando aberto, o posicionador permanece totalmente a mostra na parte superior do display (14) e quando fechado, o posicionador fica totalmente retraído na parte inferior do display (14).

Este display (14) indica ainda mais, o número de ciclos do conjunto efetuados pelo conjunto "válvula/atuador", segundo uma notação de engenharia "BASE 10", indicando o número de ciclos, ou seja XY* 10 Z XY*EZ.

Dispõe ainda de um Contador de ciclos parciais, responsável para auxiliar na manutenção preventiva do sistema, e permitir que o usuário determine o número de ciclos em que um alarme de manutenção preventiva seja acionado, visando substituir peças/partes móveis que sofrem desgastes, tais como, diafragmas, juntas, vedação, batentes e outras..

Dispõe também de um contador de ciclos total ou contador de ciclos para vida útil, responsável por indicar o número de ciclos totais independentes das manutenções que o conjunto sofreu, mesmo após vários resets do contador parcial e visa identificar a vida útil do sistema, sendo que sua capacidade máxima é de 99.109, e pode ser reinícializado através do menu principal, visando monitorar um conjunto novo, ou a realocação do sensor (2) em outra válvula.

É provido de um indicador de erros o qual, quando ocorrer algum erro que o sistema de diagnóstico do sensor (2) detectar esta ocorrência será sinalizado através da utilização de ledes que piscam em -vermelho no display (14).

Em mais uma operação e tarefa que dispõe este dispositivo (1), vale o destaque do monitoramento do tempo de manobra em que o sensor (2) é provido de uma função inteligente que "aprende", com as primeiras manobras da válvula, e armazena o tempo médio de abertura e fechamento da válvula, sendo que quando este tempo ultrapassar o limite pré-programado individualmente para cada válvula, gera um alarme indicando uma tendência de anormalidade, notando-se que se o processo possuir muita variabilidade e utilizar diversos fluidos, que tomam diferentes o tempo de abertura/fechamento, pode-se aumentar ou diminuir o percentual de variação admitido pelo alarme, ou até inibir o seu funcionamento.

Visando aumentar a confiabilidade do sistema que incorpora este sensor (2), o mesmo é equipado com um circuito capaz de detectar se ocorre um curto circuito nas saídas discretas do sensor (2), indicando problemas com a Ilação elétrica, conexões ou módulo eletrônico do P LC, sendo que é gerado um alarme pelo display (14) e ledes de defeitos.

Em uma outra operação, o sensor (2) permite o monitoramento da bobina (6) solenóide interna, no qual o sistema de diagnóstico do sensor (2) monitora a integridade da bobina (6) da válvula solenóide incorporada ao sensor (2) sendo que, caso um curto circuito ou rompimento do fio de bobina (6) ocorra, o sensor (2) gera um alarme, sinalizando através do display (14) e dos ledes de defeito.

Dispõe ainda de um sistema de economia de energia "Sleep", destacando-se que apesar do display (14) e os ledes de sinalização de posição consumir baixa energia, o menu de configurações permite que sejam desligados se não houver nenhuma atuação dos botões (11) magnéticos, visando à economia de energia ou onde a sinalização luminosa não proporciona ganho à operação do sistema.

Finalmente, vale ressaltar que o sensor (2) possui um exclusivo modo de ajuste "Auto-Teach", que através de uma simples seqüência de acionamento dos botões (11) magnéticos, o sensor (2) se auto calibra, independentemente de estar conectado ou não ao sistema de controle, ttFLC" ou "Rede Individual", tomando o processo de setup, muito rápido e eficaz.

8 - CONCLUSÃO.

Verifica-se por tudo aquilo que foi descrito e ilustrado que se trata de um Dispositivo Eletro Eletrônico Para o Monitoramento Inteligente de Válvulas de Deslocamento Linear, (1), o qual se enquadra perfeitamente dentro das normas que regem a Patente de Invenção, devendo preencher importante lacuna existente no mercado, mas ainda por oferecer as vantagens ora descritas no parágrafo correspondente, merecendo pelo que foi exposto e como conseqüência, o respectivo privilégio.

Claims (6)

1. "DISPOSITIVO ELETRO ELETRÔNICO PARA O MONITORAMENTO INTELIGENTE DE VÁLVULAS DE DESLOCAMENTO LINEAR", (1), formado por módulo sensor (2) encapsulado com resina; corpo (3) da válvula solenóide com conexão elétrica (4), caracterizado por equipamento com interface totalmente eletrônico com indicador luminoso e provido de display (14) com diagnósticos inteligentes; calibração automática; indicação do número de ciclos destinado ao monitoramento do tempo de manobra de válvulas diafragma.

2. "DISPOSITIVO ELETRO ELETRÔNICO PARA O MONITORAMENTO INTELIGENTE DE VÁLVULAS DE DESLOCAMENTO LINEAR", (1), caracterizado de acordo com a reivindicação número um porque é provido de Display (14) com diagnósticos inteligentes, exibindo a todo momento, a contagem do número de ciclos da válvula, e ao detectar uma falha, indica um código de erro.

3. "DISPOSITIVO ELETRO ELETRÔNICO PARA O MONITORAMENTO INTELIGENTE DE VÁLVULAS DE DESLOCAMENTO LINEAR", (1), caracterizado de acordo com a reivindicação número um porque nele é utilizado um sistema de sinalização visual local, produzida por ledes, para indicar a posição aberto/fechado da válvula e falhas no sistema, destacando-se ainda que incorpora ainda uma bobina (6) solenóide para a completa automação da válvula monitorada.

4. "DISPOSITIVO ELETRO ELETRÔNICO PARA O MONITORAMENTO INTELIGENTE DE VÁLVULAS DE DESLOCAMENTO LINEAR", (1), caracterizado de acordo com a reivindicação número um porque monitora a vida útil do ateador/ válvula, indicando o número de ciclos totais, independente das manutenções preventivas e do número de resets.

5. "DISPOSITIVO ELETRO ELETRÔNICO PARA O MONITORAMENTO INTELIGENTE DE VÁLVULAS DE DESLOCAMENTO LINEAR", (1), caracterizado de acordo com a reivindicação número um porque nele é feito o uso de Alarme de manutenção preventiva da válvula, por desgaste das peças mecânicas e permitir ao sensor ao detectar o limite programado para cada unidade individualmente, gerar um alarme.

6. "DISPOSITIVO ELETRO ELETRÔNICO PARA O MONITORAMENTO INTELIGENTE DE DESLOCAMENTO LINEAR", (1), caracterizado de acordo com a reivindicação número um, porque nele é feito o uso de Alarme para a tendência de problemas mecânicos, com a função de monitorar o tempo de abertura ou fechamento da válvula sendo que se ocorrerem variações significativas neste tempo, além dos limites de 10% a 50% programados individualmente, será gerado um diagnóstico exibido no display ou enviado ao PLC, nas versões para redes industriais,