BR112012030200B1

BR112012030200B1 - atuador de válvula

Info

Publication number: BR112012030200B1
Application number: BR112012030200-0A
Authority: BR
Inventors: Frédéric Denat; Mourad Rezig
Original assignee: Intertechnique
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2020-12-08
Also published as: US20130341542A2; JP5820876B2; BR112012030200A2; ES2486690T3; JP2013527407A; US20130134334A1; CA2799607C; RU2012157568A; WO2011150966A1; RU2534647C2; US9534700B2; EP2577130B1; EP2577130A1; PT2577130E; CA2799607A1

Abstract

ATUADOR DE VÁLVULA. O atuador de válvula (1) inclui um alojamento (2), um motor (4) acoplado à válvula, sendo que a rotação do motor (4) altera a posição da válvula de uma primeira posição em que pode ocorrer fluxo de fluído ao longo de pelo menos uma via e uma segunda posição em que o fluxo de fluído é, ou bloqueado, ou pode ocorrer ao longo de pelo menos uma segunda via, sendo que referido motor (4) é normalmente suprido com potência elétrica de uma fonte principal de potência elétrica, pelo menos um sensor (24,132) configurado para detectar a posição da válvula e/ou a velocidade da válvula, um comutador (16) que controla o fornecimento de potência elétrica ao motor (4), e um circuito de potência (19) conectado ao computador (16). O atuador de válvula inclui adicionalmente um controlador (20) conectado ao pelo menos um sensor (24,132) e ao circuito de potência (19), sendo que referido controlador (20) coleta, em tempo real, dados relativos à posição e/ou à velocidade da válvula e dados coletados relativamente à regulagem de potência, e enviando uma nova regulagem de potência ao circuito de potência (19), sendo que o circuito de potência (19) amplifica o sinal do controlador.

Description

Campo da invenção

[0001] A presente invenção refere-se geralmente a atuador de válvula. Ela refere-se mais particularmente a um atuador de válvula para atuar uma válvula, tal como uma válvula de combustível, por exemplo, particularmente, mas não necessariamente de maneira exclusiva, que se tenta conectar a uma unidade de controle eletrônico e/ou outro atuador de válvula.

Fundamentos da invenção

[0002] Atuadores de válvula têm ampla aplicação e são usados particularmente em sistemas de reabastecimento convencionais a bordo de aeronaves.

[0003] Geralmente, todos os atuadores de válvula apresentam controle por processador para a regulagem, o monitoramento e o controle do atuador. Fatores- chave para o controle incluem a posição do atuador, i.e., posição da válvula, e torque do atuador (primariamente para atuadores de saída rotativa) e empuxo (primariamente para atuadores de saída linear). Em um atuador de saída rotativa, por exemplo, a posição da válvula é determinada tipicamente contando-se as rotações ou parte de uma rotação do eixo de saída rotativo impulsionado por um codificador rotativo. A carga gerada no eixo de saída do atuador em um atuador do tipo referido é determinada tipicamente por meios mecânicos, tais como por meio de um medidor de esforço ou por meio de um transdutor de pressão. A carga também poderia ser determinada a partir de uma corrente relacionada com o torque no motor.

[0004] Além disso, os atuadores de válvula geralmente também têm equipamentos de proteção contra falhas se, por exemplo, houver uma falha de potência elétrica. Para tal fim, a maior parte dos atuadores compreende incorporar um mecanismo de retorno de mola de compressão para restaurar o atuador à desejada posição de proteção contra falhas.

[0005] No entanto, este tipo de atuador de válvula apresenta a desvantagem de ocasionar um golpe de aríete em caso de sobrepressão.

[0006] Além disso, em sistema de reabastecimento de aeronaves, estes atuadores de válvula permitem apenas uma regulagem geral como revelada no documento US2008/0173762. Este documento revela um sistema de reabastecimento de aeronaves que permite incrementar as taxas de reabastecimento, em que limitadores do fluxo de combustível são montados na tubulação de reabastecimento da aeronave e restringem a taxa de fluxo de combustível da tubulação de reabastecimento para os tanques de combustível. Proporcionam-se também válvulas de combustível para permitir que cada tanque seja desconectado da tubulação de reabastecimento. Realiza-se uma regulagem geral por meio de um regulador de pressão do combustível a bordo da aeronave de modo a definir a pressão máxima na tubulação de reabastecimento. Este tipo de regulagem geral não é adaptado quando há uma necessidade de mais reabastecimento de um tanque de combustível. O circuito de combustível a bordo de uma aeronave não pode ser sempre otimizado de acordo com as necessidades concretas.

[0007] Portanto, existe uma necessidade de um atuador de válvula que evite golpe de aríete quando ocorre uma sobrepressão e que permita particularmente um novo modo de reabastecer os respectivos tanques de combustível de uma aeronave.

Sumário da invenção

[0008] Concretizações da presente invenção proporcionam um atuador de válvula incluindo: - um alojamento, - um motor acoplado à válvula, sendo que a rotação do motor altera a posição da válvula de uma primeira posição em que pode ocorrer fluxo de fluido ao longo de pelo menos uma trajetória e uma segunda posição em que o fluxo de fluido é, ou bloqueado ou pode ocorrer ao longo de pelo menos uma segunda trajetória, sendo que o referido motor é normalmente suprido com potência elétrica de uma fonte principal de potência elétrica, - pelo menos um sensor configurado para detectar a posição da válvula e/ou a velocidade da válvula, - um comutador que controla o fornecimento de potência elétrica ao motor, - um conjunto de circuitos de potência conectado ao comutador; e caracterizado pelo fato de que ele inclui adicionalmente um controlador conectado ao pelo menos um sensor e ao conjunto de circuitos de potência, sendo que o referido controlador coleta, em tempo real, dados relativos à posição e/ou à velocidade da válvula e dados relativos à regulagem de potência, calcula a correção de posição e/ou de velocidade proporcional aos erros entre os dados coletados relativos à posição e/ou à velocidade da válvula e dados coletados relativos à regulagem de potência, e envia uma nova regulagem de potência ao conjunto de circuitos de potência, sendo que o conjunto de circuitos de potência amplifica o sinal do controlador.

[0009] A válvula é uma válvula de esfera compreendendo um conjunto de engrenagens de redução que acopla o motor à válvula. Referido motor é um motor sem escovas.

[0010] Assim, a regulagem de potência enviada pelo controlador ao conjunto de circuitos de potência é função de pelo menos um parâmetro.

[0011] De acordo com uma característica específica, a regulagem de potência enviada pelo controlador ao conjunto de circuitos de potência é função do tempo.

[0012] Além disso, a regulagem de potência enviada pelo controlador ao conjunto de circuitos de potência é armazenada, de preferência, em uma memória não volátil.

[0013] Assim, a regulagem de potência é uma função do tempo de acordo com a seguinte equação:

[0014] regulagem de potência = at3 - bt2 + ct

[0015] sendo que a, b e c são constantes e t é o tempo expresso em segundos.

[0016] Adicionalmente, o atuador de válvula compreende adicionalmente meios para detectar uma falha do motor.

[0017] De acordo com uma característica específica, o controlador compreende adicionalmente meios para conectar o referido controlador a uma unidade de controle eletrônico (ECU - “Electronic Control Unit”) adaptada para ser conectada com uma pluralidade de atuadores de válvula.

[0018] De acordo com outra característica, o controlador compreende adicionalmente meios para conectar o referido controlador a pelo menos um outro atuador de válvula.

[0019] Adicionalmente, o motor compreende um sensor hall para detectar a posição e/ou a rotação de referido motor.

[0020] Referido conjunto de engrenagens de redução que acopla o motor à válvula inclui uma engrenagem sem-fim.

[0021] Opcionalmente, o conjunto de redução inclui adicionalmente um botão conformado para ser girado manualmente seja por preensão ou com o uso de uma ferramenta e o conjunto de redução inclui adicionalmente um conjunto de embreagem que conecta o botão à haste da válvula e ao conjunto de engrenagens.

[0022] De acordo com outra característica, o controlador inclui meios para calcular a correção de posição e/ou de velocidade proporcional a erros entre os dados coletados relativos à posição e/ou à velocidade da válvula e dados coletados relativos à regulagem de potência.

[0023] De preferência, o atuador de válvula compreende adicionalmente meios adaptados para detectar uma falha no atuador de válvula, tais como uma falha do controlador, um erro de posição da válvula, ou uma sobrecorrente, por exemplo.

[0024] Adicionalmente, a abertura e/ou o fechamento da válvula é atuado com uma velocidade constante quando uma falha é detectada no atuador de válvula.

[0025] Outras características e vantagens da invenção se tornarão aparentes para aqueles versados na técnica durante a descrição a seguir, dada a título de exemplo não-limitativo, com referência aos desenhos anexos.

Breve descrição dos desenhos

[0026] Fig. 1 é uma vista em perspectiva de um atuador de válvula de acordo com a presente invenção;

[0027] Fig. 2 é uma vista em perspectiva do interior do atuador de válvula de acordo com a invenção;

[0028] Fig. 3 mostra as diferentes partes do conjunto de circuitos do atuador de válvula de acordo com a invenção;

[0029] Fig. 4A e 4B mostram vistas esquemáticas respectivas de uma válvula de esfera controlada pelo atuador de válvula de acordo com a invenção, em uma posição fechada e, respectivamente, em uma posição aberta;

[0030] Fig. 5 é um esquema do processo seguido pelo atuador de válvula de acordo com a invenção;

[0031] Fig. 6 é um esquema da eletrônica do atuador de válvula;

[0032] Fig. 7 é um gráfico da regulagem de potência enviada pelo controlador ao conjunto de circuitos de potência em função do tempo;

[0033] Fig. 8 mostra esquematicamente um equipamento de reabastecimento de aeronaves incluindo atuadores de válvula de acordo com a invenção.

Breve descrição de concretizações

[0034] Nas diversas figuras usam-se as mesmas referências para designar elementos idênticos ou similares.

[0035] Figura 1 é uma vista em perspectiva de um atuador de válvula 1 de acordo com a presente invenção. Como mostrado na figura 1, o atuador de válvula 1 inclui um alojamento cilíndrico 2 fechado por uma tampa 3 e contendo um motor elétrico 4, tal como um motor sem escovas, e um plugue 5. O motor 4 é acoplado à válvula, não mostrada, de tal modo que a rotação do motor altera a posição da válvula de uma primeira posição em que pode ocorrer fluxo de fluido ao longo de pelo menos uma trajetória e uma segunda posição em que o fluxo de fluido é, ou bloqueado ou pode ocorrer ao longo de pelo menos uma segunda trajetória, sendo que o referido motor é normalmente suprido com potência elétrica de uma fonte principal de potência elétrica, não mostrada.

[0036] A válvula é, de preferência, uma válvula de esfera. A referida válvula de esfera é uma válvula com um disco esférico, a parte da válvula que controla o fluxo através da mesma. A esfera apresenta um orifício, ou abertura, que a atravessa pelo meio, de modo que, quando a abertura se encontra em linha com ambas as extremidades da válvula, ocorrerá fluxo de fluido. Quando a válvula é fechada, o orifício é perpendicular às extremidades da válvula, e o fluxo é bloqueado. Poderia ser uma válvula de esfera de abertura plena ou, de forma mais comumente conhecida, uma válvula de esfera de furo pleno apresentando uma esfera superdimensionada para que o orifício na esfera seja do mesmo tamanho que a tubulação, resultando em menor perda por atrito, válvulas de esfera com uma abertura reduzida ou, como é mais comumente conhecido, de furo reduzido em que o fluxo através da válvula é menor, em uma medida de tubo, do que a medida de tubo da válvula, resultando em área de fluxo tornando-se menor do que o tubo, uma válvula de esfera de abertura em V apresenta, ou uma esfera em forma de 'v' ou uma sede em forma de 'v', ou uma válvula de esfera de pivô que apresenta meios mecânicos de ancorar a esfera no topo e no fundo. Além disso, poderia ser uma válvula de esfera de aberturas múltiplas, como uma válvula de esfera de três vias apresentando um orifício em forma de L ou de T passando pelo seu meio, uma válvula de esfera de 4 vias, ou mais.

[0037] Embora a válvula de esfera seja bem conhecida por sua durabilidade, dever-se-ia notar que a válvula de esfera pode ser substituída por qualquer tipo de válvula conhecida, tal como uma válvula de gaveta, uma válvula de globo, uma válvula de faca, uma válvula de agulha, uma válvula de êmbolo, uma válvula de pinçamento, uma válvula de plugue, uma válvula direcionadora, etc., sem se afastar do escopo da invenção.

[0038] Referindo à figura 2, o alojamento 2 define um compartimento 6 e um aro 7 que recebe a tampa 3. Uma caixa de engrenagens 8 encontra-se disposta no interior do compartimento 6, sendo que referida caixa de engrenagens 8 inclui uma roda sem-fim 9 que é conectada a um eixo 10 para atuar a válvula. A caixa de engrenagens 8 inclui adicionalmente um parafuso sem-fim 11 acoplado ao motor 4 e que define uma engrenagem 12 que coopera com a roda sem-fim 9.

[0039] Opcionalmente, ele compreende adicionalmente um conjunto de engrenagens de redução que acopla o motor ao parafuso sem-fim, um botão conformado para ser girado manualmente, seja por preensão ou com o uso de uma ferramenta, e um conjunto de embreagem que conecta o botão à haste da válvula e ao conjunto de engrenagens, não mostrado.

[0040] A disposição é tal que, quando o parafuso sem-fim 11 é girado pelo motor 4 como indicado pela seta a em torno do eixo longitudinal do parafuso sem-fim 11, o referido parafuso sem-fim 11 gira a roda sem-fim 9 em torno de um eixo adicional de rotação 13 como indicado pela seta b. O eixo adicional de rotação 13 encontra-se disposto de forma substancialmente normal ao eixo do parafuso sem-fim 11 e corresponde ao eixo longitudinal do eixo 10 que atua a válvula.

[0041] Além disso, referindo à figura 2 e 3, o atuador de válvula 1 compreende pelo menos um sensor configurado para detectar a posição da válvula e/ou a velocidade da válvula, não mostrado, um comutador que controla o fornecimento de potência elétrica ao motor, um controlador e um conjunto de circuitos de potência conectado ao comutador. Referido sensor pode consistir de qualquer sensor bem conhecido pelo versado na técnica, tal como um sensor óptico, um sensor magnético, sensor hall, etc... O comutador que controla o fornecimento de potência elétrica ao motor, o controlador e o conjunto de circuitos de potência são posicionados em três substratos em forma de disco 14a, 14b, 14c interconectados, sendo que cada um dos substratos em forma de disco inclui um orifício central 15a, 15b, 15c formando uma passagem para o eixo 10, e empilhados no compartimento 6.

[0042] Referindo-se às Figs. 4A e 4B, o corpo da válvula B pode ser uma esfera girada por meio de um posicionador convencional (não mostrado) impelido por um motor 4 ou servomotor 131 ou servo-unidade similar. Um sensor de posição 132 proporciona um sinal indicativo da posição do corpo da válvula B. Quando o elemento motor do servomotor 131 é do tipo rotativo, o sensor de posição 132 pode sentir a posição angular do corpo da válvula B ou outro elemento conectado ao corpo da válvula B. A abertura da válvula pode ser ajustada seletivamente em uma posição aberta entre a posição totalmente aberta como mostrada na Fig. 4A e a posição fechada como mostrado na Fig. 4B. O atuador permite ajustar, em tempo real, a abertura da válvula correspondente. A posição angular do impulsor rotativo D pode definir precisamente a relação de abertura do corpo da válvula B.

[0043] De maneira vantajosa, referindo-se à figura 5 que ilustra esquematicamente o processo seguido pelo atuador de válvula de acordo com a invenção, o controlador conectado ao pelo menos um sensor e ao conjunto de circuitos de potência, coleta, em tempo real, dados relativos à posição e/ou à velocidade da válvula e dados relativos à regulagem de potência, calcula a correção de posição e/ou de velocidade proporcional a erros entre os dados coletados relativos à posição e/ou à velocidade da válvula e dados coletados relativos à regulagem de potência, e envia uma nova regulagem de potência ao conjunto de circuitos de potência, sendo que o conjunto de circuitos de potência amplifica o sinal do controlador.

[0044] Referindo-se à figura 6, o conjunto de circuitos eletrônico inclui um comutador 16 que controla o fornecimento de potência elétrica ao motor 17, um resolver 18 configurado para detectar a posição da válvula e/ou a velocidade da válvula, um conjunto de circuitos de potência 19 conectado ao comutador 16 e um controlador 20 conectado ao resolver 18 e ao conjunto de circuitos de potência 19, sendo que o referido controlador 20 coleta, em tempo real, dados relativos à posição e/ou à velocidade da válvula e dados relativos à regulagem de potência, calcula a correção de posição e/ou de velocidade proporcional a erros entre os dados coletados relativos à posição e/ou à velocidade da válvula e dados coletados relativos à regulagem de potência, e envia uma nova regulagem de potência ao conjunto de circuitos de potência, sendo que o conjunto de circuitos de potência 19 amplifica o sinal do controlador.

[0045] Dever-se-ia observar que o resolver 18 pode ser substituído por quaisquer sensores bem conhecidos pelo versado na técnica e configurado para detectar a posição da válvula e/ou a velocidade da válvula sem se afastar do escopo da invenção.

[0046] Na concretização mostrada na Fig. 6, o conjunto de circuitos inclui adicionalmente um decodificador 21 conectado, em uma primeira mão, ao resolver 18 e, em uma segunda mão, a um gerenciador de decodificador 22. Referido gerenciador de decodificador é conectado ao controlador 20 e a um gerenciador de falha 23.

[0047] Opcionalmente, o motor 17 compreende um sensor hall 24 para detectar a posição e/ou a rotação de referido motor.

[0048] Referido sensor hall 24 é conectado a uma unidade auto-piloto e controlador de potência 25 do comutador 16.

[0049] Além disso, o controlador 20 inclui um gerenciador de estado 26 conectado a um gerenciador de modo 27 que é conectado a uma unidade de controle 28. A unidade de controle 28 é conectada à unidade auto-piloto e controlador de potência 25 do comutador 16. O conjunto de circuitos também inclui uma memória não volátil ROM 29 conectada ao gerenciador de modo 27, um primeiro Conversor de Análogo para Digital denominado ADC 30 conectado a um primeiro gerenciador de ADC 31 que é conectado ao gerenciador de modo 27 do controlador 20, um segundo Conversor de Análogo para Digital (ADC) 32 conectado a um segundo gerenciador de ADC 33 que é conectado ao gerenciador do decodificador 22 do resolver 18. Cada Conversor de Análogo para Digital 30 e 32 inclui pelo menos um filtro.

[0050] O conjunto de circuitos de potência 19 inclui um filtro 34 que protege o circuito contra sobrecorrentes, raios e interferência eletromagnética (EMI), uma primeira unidade 35 com funções de desescalonamento, controle e filtro, e uma segunda unidade com funções de desescalonamento e controle.

[0051] O conjunto de circuitos inclui uma etapa de entrada/saída 37 compreendendo uma pluralidade de portas lógicas de entrada e portas lógicas de saída.

[0052] O gerenciador de modo 27 compreende pelo menos três modos, um primeiro modo denominado "modo danificado" em que a válvula é atuada com uma velocidade elevada constante independentemente de uma falha do sensor de posição, um segundo modo denominado "modo liga-desliga” (“on-off") em que o motor que atua a válvula opera a uma velocidade constante, em torno de um quarto de sua velocidade plena, e sendo que comutadores 38 são usados para interromper a rotação, um terceiro modo denominado "modo anti-golpe de aríete" em que o motor é atuado de acordo com uma lei de controle de tal modo que o golpe de aríete seja diminuído ou removido. Todos estes modos são definidos por portas lógicas de entrada EN1 e EN2 do estágio de entrada/saída 37 e a solicitação de abertura/fechamento é determinada pelo estado da porta lógica de entrada EN3.

[0053] Opcionalmente, o gerenciador de modo 27 compreende um quarto modo denominado "modo AE" em que referido gerenciador de modo 27 recebe um pacote de dados do gerenciador de ADC 31 para determinar uma regulagem correspondente a uma posição do eixo impulsionador final do motor. O sinal analógico entrante pela porta EA1 é decodificado e transformado em um pacote de dados de 12 bits pelo Conversor de Análogo para Digital (ADC) 30, subsequentemente, o referido pacote de dados é enviado ao gerenciador de modo 27 pelo gerenciador de ADC 31.

[0054] A unidade auto-piloto e controlador de potência 25 determina os comandos dos transistores da ponte de potência a partir da informação enviada pelo sensor hall 24 do motor 17, pela modulação de largura de pulso (PWM), e pela direção de rotação do motor 17 e do modo.

[0055] O resolver 18 controlado por um componente eletrônico, tal como AD2S1200, por exemplo, é um sensor de posição. A tensão do resolver 18 é gerada pelo decodificador 21 que é um componente eletrônico AD2S1200. Sinais subsidiários gerados pelo resolver 18 são decodificados pelo decodificador 21 que transforma referidos sinais subsidiários em dois pacotes de dados numéricos de 12 bits, um primeiro pacote de dados correspondente à posição e um segundo pacote de dados correspondente à velocidade. Referido decodificador 21 envia pacotes de dados ao gerenciador do decodificador 22 que, em uma primeira mão, envia ao segundo gerenciador de ADC 33 e à unidade de controle 28 o pacote de dados correspondente à posição, e em uma segunda mão, envia ao gerenciador de falha 23 o pacote de dados correspondente à velocidade. Referido gerenciador de falha 23 verifica periodicamente se o motor 18 gira, i.e., que a velocidade do motor 18 não é igual a zero, quando um comando de abertura e/ou fechamento está pendente.

[0056] Adicionalmente, o gerenciador de falha 23 monitora e detecta diferentes tipos de falhas, tal como uma falha de comutador, i.e. quando as informações do comutador para abrir e fechar são enviadas simultaneamente, um bloqueio do eixo impulsionador final do motor, correspondendo a uma velocidade do motor igual a zero, uma falha do resolver em que referida falha é detectada pelo decodificador 21, uma posição de falha de controle, ou uma detecção de sobrecorrente.

[0057] Quando uma falha é detectada, a informação da falha é enviada ao gerenciador de modo 27 via o gerenciador de estado 26. Então, uma regulagem correspondendo ao "modo danificado" é enviada à unidade de controle 28.

[0058] Quando não se detecta falha, e quando o gerenciador de modo 27 recebe um pacote de dados do gerenciador de ADC 31, a unidade de controle 28 compara estas regulagens com a cópia da posição. Então a unidade de controle 28 a amplifica e determina a direção de rotação e a amplitude do erro. Referidas direção de rotação e amplitude de erro são enviadas à unidade auto-piloto 25.

[0059] Quando não se detecta falha e quando o gerenciador de modo 27 não recebe pacote de dados do gerenciador de ADC 31, o gerenciador de modo 27 envia à unidade de controle 27 uma regulagem correspondente ao "modo anti-golpe de aríete". Esta regulagem correspondente ao "modo anti-golpe de aríete" é armazenada na memória não volátil ROM 29 e é uma função do tempo de acordo com a seguinte equação: regulagem de potência = at3 - bt2 + ct

[0060] sendo que a, b e c são constantes e t é o tempo expresso em segundos.

[0061] Um exemplo desta função do tempo é ilustrado na figura 7. Neste exemplo particular, a equação é a seguinte: regulagem de potência = 0,067t3 - 0,347t2 + 0,776t

[0062] Deve-se observar que as regulagens de potência enviadas pelo controlador 20 ao conjunto de circuitos de potência 16 é uma função de pelo menos um parâmetro, tempo; no entanto, referidas regulagens de potência poderiam ser uma função de uma pluralidade de parâmetros sem se afastar do escopo da invenção.

[0063] De maneira vantajosa, o controlador 20, a unidade auto-piloto e controlador de potência 25, o gerenciador de falha 23, o gerenciador do decodificador 22, o gerenciador de ADCs 31 e 33 e a memória não volátil ROM 29 são incluídos em um dispositivo lógico programado (PLD), como um conjunto de portas programáveis em campo (FPGA) por exemplo, para calcular a correção da posição e/ou velocidade proporcional aos erros entre os dados coletados relativos à posição e/ou à velocidade da válvula e dados coletados relativos à regulagem de potência, etc...

[0064] É óbvio que o dispositivo lógico programado (PLD) que calcula particularmente a correção de posição e/ou velocidade proporcional aos erros entre os dados coletados relativos à posição e/ou à velocidade da válvula e dados coletados relativos à regulagem de potência pode ser substituído por qualquer meio equivalente, tal como um software, por exemplo, sem se afastar do escopo da invenção.

[0065] Além disso, o controlador 20 compreende vantajosamente meios para conectar o referido controlador 20 a uma unidade de controle eletrônico (ECU) adaptada para ser conectada com uma pluralidade de atuadores de válvula e/ou para conectar o referido controlador 20 a pelo menos um outro atuador de válvula.

[0066] Referida arquitetura permite uma ampla faixa de aplicações. Um exemplo não-limitativo de aplicação em um sistema de reabastecimento de aeronaves é revelado a seguir.

[0067] FIG. 8 é um diagrama esquemático de um sistema de reabastecimento de aeronaves 100 usado convencionalmente para reabastecimento de aeronaves comerciais, tal como A320. Este sistema de reabastecimento de aeronaves 100 é dotado de válvulas solenóides 111 em uma conexão em estrela com um acoplamento de reabastecimento 112 que define uma entrada de suprimento de combustível 112a para a linha de suprimento de combustível 113. Neste exemplo, o tanque central 114 tem uma capacidade de 8250 litros e cada um dos tanques das asas 115, 116 tem uma capacidade de 6925 litros (interior do tanque de combustível). Tanques de combustível opcionais, por exemplo, pelo menos um tanque central adicional ACT também pode ser proporcionado (não mostrado).

[0068] Concretizações da invenção proporcionam equipamento 120 para o reabastecimento dinâmico do sistema de tanques da aeronave 121, para minimizar os tempos de reabastecimento. Referido equipamento 120 pode ser usado adequadamente para um avião com uma pluralidade de tanques de combustível, por exemplo, três tanques de combustível 114, 115, 116.

[0069] O equipamento 120 compreende uma linha de suprimento de combustível 113, três linhas de suprimento de tanques e três tanques de combustível 114, 115, 116. A tubulação de reabastecimento, denominada a seguir tubulação 122, apresenta tubos respectivos conectados a cada um dos tanques de combustível 114, 115, 116. Uma conexão em estrela é formada através de uma junção J da tubulação 122. Aqui, uma válvula, por exemplo, uma válvula solenóide 123, é arranjada entre a entrada de suprimento de combustível 113 e a junção J, de modo a funcionar como uma válvula-mestre com relação a uma pluralidade de válvulas controláveis 124, 125, 126. A válvula 124 é conectada ao tanque de combustível 114, a válvula 125 é conectada ao tanque de combustível 115, e a válvula 126 é conectada ao tanque de combustível 116. Assim, cada uma destas válvulas 124, 125, 126 permite que cada tanque de combustível seja desconectado da linha de suprimento de combustível 113 de tal forma que combustível possa ser direcionado conforme desejado.

[0070] Um ou mais captadores 130 são proporcionados de modo a transmitir um parâmetro físico indicativo de condições de fluxo no interior da tubulação 122. Aqui, o captador 130 é um sensor de pressão disposto entre a junção J e a válvula solenóide 123 ou qualquer válvula-mestre similar conectada diretamente à linha de suprimento de combustível 113. O sensor de pressão ou captador similar 130 encontra-se em conexão com uma unidade de controle eletrônico ECU. Este captador 130 permite, em combinação com os respectivos conjuntos de válvula- atuador também conectados à unidade de controle eletrônico ECU, uma regulagem das respectivas taxas de fluxos de reabastecimento a serem realizadas. O captador 130 também poderia ser substituído por um ou mais medidores de fluxo dispostos adequadamente na tubulação 122 e cada um proporcionando sinais indicativos de uma taxa de fluxo.

[0071] Dados acerca da pressão detectada pelo captador 130 no interior da tubulação 122 e dados acerca da abertura das primeiras válvulas 124, 125, 126 são recuperados por um módulo de recebimento M da unidade de controle eletrônico. Este módulo M é configurado de modo a estimar os respectivos primeiros parâmetros de fluxo de válvula, usando os dados de pressão e os dados de posição.

[0072] Cada uma das válvulas 124, 125, 126 pode ser dotada de atuadores e posicionadores para definir uma válvula de controle de fluxo que regula o fluxo de combustível. Referindo-se à Fig. 4A e 4B que ilustram esquematicamente um exemplo não-limitativo para a arquitetura da válvula de controle de fluxo, o corpo da válvula B pode ser uma esfera girada por um posicionador convencional (não mostrado) impelido por um servomotor 131 ou servo-unidade similar. Aqui, um sensor de posição 132 proporciona um indicativo de sinal da posição do corpo da válvula B. Quando o elemento motor do servomotor 131 é do tipo rotativo, o sensor de posição 132 pode detectar a posição angular do corpo da válvula B ou outro elemento conectado ao corpo da válvula B. A abertura das válvulas 124, 125, 126 pode ser ajustada seletivamente em uma posição aberta definida entre a posição aberta plena como mostrado na Fig. 4A e a posição fechada como mostrado na Fig. 4B. Como um resultado, a taxa de fluxo pode ser ajustada entre as duas aberturas de válvula da válvula de esfera. O atuador permite ajustar, em tempo real, a abertura da primeira válvula correspondente. A posição angular do impulsor rotativo D pode definir precisamente a taxa de abertura do corpo da válvula B.

[0073] Embora uma válvula de esfera de passagem plena, apresentando uma resposta rápida e vida prolongada, seja representada aqui, compreende-se que as primeiras válvulas 124, 125, 126 não são necessariamente válvulas de esfera ou válvulas de quarto de volta similares. De uma forma mais geral, as válvulas 124, 125, 126 compreendem, cada uma, um corpo da válvula com uma pluralidade de posições ajustáveis entre a posição aberta plena e a posição fechada, para permitir a regulação de fluxo ou de pressão do combustível ou combustível similar a ser armazenado nos respectivos tanques de combustível 114, 115, 116.

[0074] O controle da posição dos respectivos corpos de válvula também pode considerar dados de parâmetros de fluxo e dados de nível de combustível. Aqui, o dado de nível de combustível pode ser obtido medindo-se, para cada um dos tanques de combustível 114, 115, 116 a serem reabastecidos, um nível de combustível. Um e, de preferência, uma pluralidade de dispositivos de calibração 134, 135, 136 podem ser associados a cada um dos tanques de combustível 114, 115, 116 para proporcionar um sinal indicativo do nível de combustível medido a uma unidade de controle eletrônico ECU. Durante a operação de reabastecimento, a unidade de controle eletrônico está processando os sinais do captador 130 e dos dispositivos de calibração 134, 135, 136 de forma a regular dinamicamente a abertura das respectivas primeiras válvulas 124, 125, 126. Sinais do captador 130 ou quaisquer captadores similares são então convertidos em dados de parâmetros de fluxo de primeira válvula, enquanto que sinais dos dispositivos de calibração 134, 135, 136 são convertidos em dados de nível de combustível. Estes dados ou quaisquer dados similares recuperados pela unidade de controle eletrônico ECU são usados para determinar as necessidades individuais nos respectivos tanques de combustível 124, 125, 126.

[0075] Qualquer sinal de referência nas reivindicações a seguir não deveria ser interpretado como limitando a reivindicação. Será óbvio que o uso do verbo "compreender" e suas conjugações não excluem a presença de quaisquer outros elementos além daqueles definidos em qualquer reivindicação. As palavras "um" ou "uma" precedendo um elemento não exclui a presença de uma pluralidade de referidos elementos.

Claims

1. Atuador de válvula (1) incluindo: - um alojamento (2), - um motor (4) acoplado à válvula, sendo que a rotação do motor (4) altera a posição da válvula de uma primeira posição em que pode ocorrer fluxo de fluido ao longo de pelo menos uma trajetória e uma segunda posição em que o fluxo de fluido é, ou bloqueado ou pode ocorrer ao longo de pelo menos uma segunda trajetória, sendo que referido motor (4) é normalmente suprido com potência elétrica a partir de uma fonte principal de potência elétrica, - pelo menos um sensor (24,132) configurado para detectar a posição da válvula e/ou da velocidade da válvula, - um comutador (16) que controla a entrega de potência elétrica ao motor (4), - um conjunto de circuitos de potência (19) conectado ao comutador (16), caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente um controlador (20) conectado ao pelo menos um sensor (24,132) e ao conjunto de circuitos de potência (19), sendo que o referido controlador (20) coleta, em tempo real, dados relativos à posição e/ou à velocidade da válvula e dados relativos à regulagem de potência, calcula a correção de posição e/ou de velocidade proporcional a erros entre os dados coletados relativos à posição e/ou à velocidade da válvula e dados coletados relativos à regulagem de potência, e envia uma nova regulagem de potência ao conjunto de circuitos de potência (19), sendo que o conjunto de circuitos de potência (19) amplifica o sinal do controlador.

2. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula é uma válvula de esfera.

3. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um conjunto de engrenagens de redução que acopla o motor (4) à válvula.

4. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o motor (4) é um motor sem escovas.

5. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a regulagem de potência enviada pelo controlador (20) ao conjunto de circuitos de potência (19) é função de pelo menos um parâmetro.

6. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a regulagem de potência enviada pelo controlador (20) ao conjunto de circuitos de potência (19) é função de tempo.

7. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a regulagem de potência enviada pelo controlador (20) ao conjunto de circuitos de potência (19) é armazenada em uma memória não volátil (29).

8. Atuador de válvula de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a regulagem de potência é uma função de tempo de acordo com a seguinte equação: regulagem de potência = at3 - bt2 + ct sendo que a, b e c são constantes e t é o tempo expresso em segundos.

9. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente meios para detectar uma falha do motor.

10. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o controlador (20) compreende adicionalmente meios para conectar o referido controlador (20) a uma unidade de controle eletrônico (ECU) adaptada para ser conectada com uma pluralidade de atuadores de válvula (1).

11. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o controlador (20) compreende adicionalmente meios para conectar o referido controlador (20) a pelo menos um outro atuador de válvula (1).

12. Atuador de válvula de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o motor (4) compreende um sensor hall (24) para detectar a posição e/ou a rotação do referido motor (4).

13. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o conjunto de engrenagens de redução que acopla o motor (4) à válvula inclui uma engrenagem sem-fim (11,12).

14. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o conjunto de redução inclui adicionalmente um botão conformado para ser girado manualmente seja por preensão ou com o uso de uma ferramenta.

15. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o conjunto de redução inclui adicionalmente um conjunto de embreagem que conecta o botão à haste da válvula e ao conjunto de engrenagens.

16. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o controlador (20) inclui meios para calcular a correção de posição e/ou de velocidade proporcional a erros entre os dados coletados relativos à posição e/ou à velocidade da válvula e dados coletados relativos à regulagem de potência.

17. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente meios adaptados para detectar uma falha no atuador de válvula (1), tal como uma falha do controlador (20), um erro de posição da válvula, ou uma sobrecorrente.

18. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a abertura e/ou o fechamento da válvula é atuado com uma velocidade constante quando uma falha é detectada no atuador de válvula (1).