BR112013018241B1

BR112013018241B1 - Válvula de purga de gás, sistema de fluido e método para monitorar o fluxo de fluido através de um sistema de fluido

Info

Publication number: BR112013018241B1
Application number: BR112013018241-5A
Authority: BR
Inventors: Yoel Bahalul; Moshe Aylon
Original assignee: A.R.I. Flow Control Accessories Ltd
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2012-01-24
Publication date: 2021-03-30
Also published as: MX369115B; PE20180725A1; CN103443366B; US10352476B2; CA2822531A1; BR112013018241A2; PE20141401A1; MX2013007980A; US20130306157A1; AU2012210180B2; RU2600211C2; CN103443366A; RU2013139347A; AU2012210180A1; CL2013002091A1; CA2822531C; EP2668347A1; ZA201306299B; WO2012101640A1

Abstract

válvula de purga de gás, sistema de fluido e método para monitorar o fluxo de fluido através de up4 sistema de fluido uma válvula de purga de gás (114a-d) é fornecida no interior de um sístema de fluido, sendo que a válvula é configurada com urr', ou mais sensores (134b) cada um para detectar e gerar um ou mais sinais indicativos de parâmetros associados à válvula. o sistema de fluido adicionalmente compreende uma fonte de alimentação e um sisterrta de transmissão para a transrr.issão de sinais provenientes dos sensores para uma estação de controle remota (130).

Description

CAMPO DA MATÉRIA REVELADA

Esta invenção refere-se a válvulas de purga de gásr a saber, válvulas equipadas em uma linha de fluido e configuradas para regular a entrada e a saida de ar (ou outro gás) e a saida da linha. Mais particularmente, a matéria revelada trata dos aperfeiçoamentos em tais válvulas e em 10 sistemas e métodos que utilizam as mesmas.

ANTECEDENTES DA MATÉRIA REVELADA

Muitos sistemas de fluxo de liquidos (linhas de abastecimento de água, linhas de esgoto e similares) e sistemas de fluxo de cano de esgoto são denominados sistemas 15 "refugo", isto é, destituídos da capacidade de fornecer informações e parâmetros em tempo real responsivos às condições de fluxo no sistema relevante, sem a capacidade de comunicação e/ou relatório. Na prática, o monitoramento de tais linhas de abastecimento de liquido é realizado 20 principalmente em um alojamento de bomba e no equipamento de tratamento de líquido próximo. Isso normalmente resulta em que longos encanamentos, espalhados sobre centenas de milhas/quilômetros, não são monitorados por nenhum sistema sistemático.

Algumas válvulas são configuradas com meio de detecção. Por exemplo, a Publicação do Pedido de Patente n° U.S . 2010269632 revela um dispositivo de controle de pressão de fluido que inclui um atuador e um corpo configurado para alojar o atuador. 0 corpo tem uma abertura disposta para 30 receber fluido pressurizado. O dispositivo de controle de pressão de fluido adicionalmente inclui um sensor de pressão incorporado ao corpo relativo à abertura para detectar pressão de fluido e gerar um sinal elétrico indicativo da pressão detectada. Além disso, o dispositivo de controle de pressão de fluido inclui um circuito integrado incorporado no interior do corpo, e conectado, de modo operante, ao sensor de pressão. 0 circuito integrado inclui um transceptor 5 configurado para se comunicar com um dispositivo externo transmitindo sinal elétrico indicativo da pressão de fluido detectado para o dispositivo externo e recebendo um sinal de controle do dispositivo externo. 0 circuito integrado adicionalmente inclui um acionador configurado para acionar o 10 atuador em resposta ao sinal de controle.

A Patente de n° de série U.S. 9.819.292 revela um registro do medidor que inclui um corpo de registro que tem um eixo de acionamento' giratório acoplado ao mesmo. Uma engrenagem de acionamento é presa ao eixo de acionamento e 15 pelo menos uma engrenagem seguidora é presa de modo giratório ao corpo do registro e acoplado com a engrenagem de acionamento. Uma antena é fornecida a qual inclui uma primeira chapa eletricamente condutiva, uma segunda chapa eletricamente condutiva e um membro que se estende de modo 20 axial eletricamente conectado à primeira chapa eletricamente condutiva e à segunda chapa eletricamente condutiva. Uma primeira chapa eletricamente condutiva é separada a uma distância da segunda chapa eletricamente condutiva em que pelo menos uma porção do corpo do registro é colocado entre a 25 primeira chapa eletricamente condutiva e a segunda chapa eletricamente condutiva. O registro do medidor pode ser preso a um corpo do medidor e, adicionalmente, uma antena auxiliar pode ser presa ao registro do medidor. É também revelado um método de operação de um sistema de medição de utilidade que 30 incorpora o registro do medidor descrito acima.

SUMÁRIO DA MATÉRIA REVELADA

De acordo com a matéria revelada, há um sistema de válvula de fluido que compreende pelo menos uma unidade de válvula configurada com um ou mais sensores e um sistema de telecomunicação para a transmissão de sinais gerados pelo um ou mais sensores responsivos a parâmetros associados ao fluxo de fluido através da válvula e condições do mesmo. A válvula 5 de detecção, dessa maneira, fornece parâmetros de monitoramento de fluxo de fluido e funcionamento da pelo menos uma unidade de válvula e um sistema de fluido em que o dito sistema de válvula é montado.

O sistema revelado permite aperfeiçoar a velocidade 10 e a eficácia de detecção de problemas de fluxo e reparos de campo do sistema de sistemas de fluxo de fluido. Isso significa atrasos menores, mais advertências e refreamento mais rápido através do aumento da velocidade de descoberta e resposta às falhas do sistema. Vazamento, vandalismo, 15 interferência, mau funcionamento e/ou outros parâmetros serão detectados on-line e relatados ao sistema central de dados.

Além disso, o sistema facilita a coleta de dados e monitoramento dos parâmetros relevantes da linha de fluido e seu ambiente próximo e arredores, em um centro de controle 20 para mais utilização de dados aerodinâmicos. A pressão, temperatura e outros parâmetros de fluxo podem, desse modo, ser monitorados e relatados on-line em um, sistema central de dados.

A matéria revelada trata de uma válvula de purga de 25 gás configurada, cada uma, com um ou mais sensores, para detectar e gerar um ou mais sinais indicativos de parâmetros associados à válvula, uma fonte de alimentação e um sistema de transmissão para a transmissão de sinais para uma estação de controle remota.

De acordo com uma configuração da revelação, a válvula de purga de gás é também configurada com um ou mais sensores para detectar e gerar um ou mais sinais indicativos de parâmetros associados a uma linha de fluido acoplada á dita válvula e os arredores da válvula, os ditos sinais transmitidos para a estação de controle remota.

De acordo com outro aspecto da matéria revelada, há um sistema de fluido que compreende uma linha de fluido equipada com pelo menos uma válvula de purga de gás configurada, cada uma, com um ou mais sensores, para detectar e gerar um ou mais sinais de válvula indicativos de parâmetros associados à válvula e a linha de fluido e seus arredores, uma fonte de alimentação e um sistema de transmissão para a transmissão de sinais para uma estação de controle remota.

Ainda outro aspecto da matéria revelada, está direcionado a um método para monitorar o fluxo de fluido através de um sistema de fluido que compreende uma linha de fluido equipada com pelo menos uma válvula de purga de gás configurada, cada uma, com um ou mais sensores para detectar e gerar um ou mais sinais indicativos de parâmetros associados à válvula e linha de fluido e seus arredores, uma fonte de alimentação e um sistema de transmissão para a transmissão de sinais para uma estação de controle remota. 0 método compreende gerar um ou mais sinais de válvula pelos sensores e transmitir os sinais de válvula para a estação de controle remota.

O método revelado pode ser adequado também para monitorar e controlar o fluxo de fluido através de um sistema de fluido que compreende uma linha de fluido equipada com pelo menos uma válvula de purga de gás configurada, cada uma, com um ou mais sensores para detectar e gerar um ou mais sinais indicativos de parâmetros associados à válvula e uma linha de fluido e seus arredores, uma fonte de alimentação e um sistema de transcepção para transmitir/receber sinais para/a partir de uma estação de controle remota; gerar um ou mais sinais de válvula pelos sensores e transmitir os sinais de válvula para a estação de controle remota; gerar sinais de controle respectivos que, por sua vez, operam vários comutadores e torneiras da válvula.

A válvula de purga de gás ("válvula") é montada externamente à linha de fluido, tanto diretamente no mesmo ou através de um segmento de tubo de comunicação.

Qualquer um ou mais de um dos recursos e configurações a seguir, separadamente ou em combinação, podem ser associados com qualquer aspecto da matéria revelada: • É fornecida pelo menos uma unidade de processador para receber os sinais de válvula e gerar respectivos sinais de controle que por sua vez operam vários parâmetros da válvula. O processador é uma unidade de tomada de decisão controlada ou de autogoverno (independente). • Os vários parâmetros da válvula são controláveis por controladores elétricos para regular o fluxo de fluido através da válvula e/ou através da linha principal; • A pelo menos uma unidade de processador pode ser configurada em ou adjacente à válvula ou na estação de controle remota, em que os sinais de controle são transmitidos a um receptor em ou adjacente à válvula; • Os sinais de válvula podem ser de qualquer tipo (analógico, digital, pressão, etc.) e configurados para detectar parâmetros fisicos, ambientais e elétricos dentro da linha, sobre a linha e no exterior da linha; • Os sinais da válvula podem detectar uma pluralidade de parâmetros, por exemplo, qualquer um ou mais de um de temperatura (ambiente, liquido, gás, etc.), pressão (liquido, ar, etc.), vazamento, umidade, ruído, movimento (vibrações, revenido etc.), choque, substâncias químicas ou bactéria presente no fluido fluente etc. • Os sinais de válvula e/ou os sinais de controle são armazenados na unidade de memória na válvula ou na estação de controle; • Os sinais podem ser transmitidos entre a válvula e a estação de controle por qualquer protocolo de comunicação, por exemplo, comunicação com ou sem fio, RF, etc. • O sistema transmissor/receptor (transceptor) pode ter uma ou mais antenas para esse propósito; • Os sinais de controle podem ser configurados para ativar os mecanismos de regulagem de fluxo da válvula, isto é, regular (abertura/fechamento completo ou parcial) uma ou mais portas de fluido para a válvula. Os sinais de controle podem ser gerados por uma unidade de processador autônoma ('unidade de tomada de decisão') e podem ser configurados para ultrapassagem manual, isto é, gerando manualmente um sinal de controle ou manualmente transmitida de um centro de controle; • A fonte de alimentação pode ser uma célula de energia (bateria) integrada no interior da válvula (de modo impermeável a líquido; substituível ou carregável), ou externamente fornecida; • A fonte de alimentação pode ser uma unidade de potência configurada para converter outras formas de energia em energia elétrica, por exemplo, um sistema solar, um gerador operado a líquido, fonte de alimentação condutiva, turbina de fluxo de fluido associada à linha de fluido principal, turbina eólica, etc.; • 0 conjunto de circuitos eletrônicos do sistema (por exemplo, baterias, processador, antenas) pode ser colocado em uma caixa principal ligada por fios aos sensores e/ou controladores elétricos; • A caixa principal pode ser uma caixa unitária ou dividida em duas ou mais caixas; a dita uma ou mais caixas principais podem ser integradas no interior de um alojamento da válvula; • O um ou mais sensores e o conjunto de circuitos eletrônicos podem ser modulares e configurados para retroajuste de válvulas existentes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

De modo a entender a matéria revelada e ver como a mesma pode ser realizada na prática, os exemplos serão agora descritos, somente por meio de exemplos não limitantes, com referência aos desenhos anexos, em que:

A Eigura IA é uma vista frontal de uma válvula de esgoto configurada de acordo com um aspecto da invenção;

A Figura 1B é uma vista lateral em seção da válvula de esgoto da Figura 1A;

A Figura 2A é uma vista frontal de uma válvula de purga configurada de acordo com um aspecto da invenção;

A Figura 2B é uma vista lateral em seção da válvula de esgoto da Figura 2A;

A Figura 3A é uma vista frontal de uma válvula diferente configurada de acordo com um aspecto da invenção;

A Figura 3B é uma vista lateral em seção da válvula esgoto da Figura 3A;

A Figura 4A é um esquema de comunicação de um sistema de controle de fluido de acordo com outro aspecto da presente matéria revelada;

A Figura 4B é um esquema de comunicação alternativo de uma comunicação e estação de processador de acordo com um aspecto da presente matéria revelada; e

As Figuras 5A a 5C são exemplos esquemáticos de sistemas de válvula de acordo com a presente matéria revelada.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

É ilustrado na Figura 1, um sistema de abastecimento de líquido geralmente designado 10 que ilustra uma linha de abastecimento de líquido 12 (no presente exemplo uma linha de esgoto) equipada com uma pluralidade de válvulas 5 de purga de gás de esgoto 14A a 14E (por exemplo, do tipo revelado na Patente n° US 7.617,838).

Cada uma das válvulas 14A a 14E é configurada com uma pluralidade de sensores 20A a 20D configurados para detectar diferentes parâmetros tais como fluxo de fluido, 10 pressão, temperatura de fluido, temperatura ambiente, descarga elétrica, vibrações, tentativas de adulteração, etc. Deve-se, no entanto, verificar que o número de sensores, seus posicionamentos e seus tipos não são restritos.

Adicionalmente recebido no interior de cada válvula 15 14 há uma fonte de alimentação na forma de um pacote de bateria vedado. Enquanto no presente exemplo o pacote de bateria é recebido no interior da válvula, deve-se verificar que outras disposições de fonte de alimentação podem ser fornecidas bem como um pacote de bateria externo, 20 fornecimento de linha elétrica etc.

A configuração dos sensores e as disposições de transmissão a serem discutidas doravante sâo de consumo comum baixo e, dessa maneira, um pacote de bateria recebido no interior da válvula pode durar por muitos anos, em diversos 25 exemplos após cerca de 15 anos. Ainda mais que isso, um pacote de bateria pode ser substituível ou pode ser carregado, por exemplo, por uma porta elétrica externa ou por condução- elétrica.

Além disso, cada uma das válvulas 14A a 14E é 30 dotada de um transmissor/receptor 24A a 24E com antenas associadas 26.

No presente exemplo, a disposição é tal que a primeira válvula 14A transmite sinais de válvula recebidos dos vários sensores 20A a 20 D para a próxima válvula alinhada, a saber, válvula 14D que por sua vez transmite as informações recebidas da válvula 14A, junto com as informações geradas pelos respectivos sensores da válvula 14D para a próxima válvula alinhada 14C e assim por diante até a última válvula alinhada 14E em que os sinais Sx a S5 das respectivas válvulas 14A a 14E são transmitidos para uma estação de controle remota designada 30 em que os sinais recebidos são processados em que qualquer sinal de controle (sinais de comando) pode ser gerado e transmitido de volta para qualquer uma das respectivas válvulas 14A a 14E para realizar uma ação exigida tal como abrir/fechar uma entrada para a válvula ou uma saida da válvula, alterar parâmetros de fluxo através da válvula.

Para esse propósito., cada uma das válvulas 14A a 14E é configurada também, para receber não só os sinais de válvula de uma válvula precedente alinhada, mas também para receber comandos transmitidos da unidade de controle 30 (cujas informações podem ser transmitidas diretamente para a válvula relevante ou através da cadeia de válvulas em uma direção oposta) em que o respectivo sinal de comando é transmitido e recebido na válvula endereçada para realizar uma ação mecânica por meio de solenoides operados eletricamente, torneiras elétricas, etc. configurado no interior de cada uma das válvulas. No presente exemplo, cada válvula é configurada com uma torneira elétrica de entrada 34A e uma torneira elétrica de saída 34B controlável por um sinal de controle Cs gerado pela unidade remota de controle 30.

Voltando-se agora para a Figura 1B, é ilustrado um sistema de controle de fluxo geralmente designado 110 em que uma pluralidade de válvulas 114A a 114D são externamente montadas sobre uma linha de esgoto 112. Cada uma das válvulas 114A a 114D é configurada com uma pluralidade de sensores 120A a 120D e igualmente com uma fonte de alimentação e unidade transmissora/receptora coletivamente designada 130 associada com uma respectiva antena 128. Além disso, cada uma das válvulas 114A a 114D é configurada com uma torneira elétrica 134A e 134B conforme discutido no presente documento acima em conjunto com o exemplo da Figura IA.

De acordo com o exemplo da Figura 1B, cada uma das válvulas 114A a 114D é configurada para transmissão direta de 10 um respectivo sinal S- a £<$ para a unidade remota de controle 130 configurada com processador para receber os sinais de válvula de cada um dos respectivos sensores de cada uma das respectivas válvulas e gerar sinais de controle respectivos Csi.

Conforme será discutido doravante, deve-se verificar que a comunicação entre os respectivos sensores e a unidade de controle (tanto de acordo com o exemplo da Figura 1A ou de acordo com o exemplo da Figura 1B, ou de acordo com qualquer outra modalidade) pode ocorrer através de diferentes protocolos e disposições de comunicação, por exemplo, comunicação RF, comunicação celular, comunicação por linha, comunicação por satélite, etc.

Uma atenção adicional é agora direcionada aos exemplos das Figuras 2 a 4 que ilustram diversos tipos de 25 válvulas de purga de gás 140, 150 e 160, respectivamente.

Cada uma dessas válvulas é configurada para montar sobre uma linha principal de suprimento de liquido (não mostrado) e é configurada com uma pluralidade de vários sensores indicados 170A a 170H, 180A a 180G e 190A a 190T, respectivamente. Cada 30 sensor é configurado para detectar um ou mais parâmetro particular, conforme discutido no presente documento acima, por exemplo, temperatura de fluido, temperatura ambiente, taxa de fluxo, deslocamento, vibrações, agentes tóxicos (substâncias químicas, contaminação biológica, etc.) e assim por diante.

Adicionalmente, é fornecida uma caixa principal 200 na forma de um pacote vedado que acomoda componentes físicos 5 e frameware eletrônicos, uma fonte de alimentação (por exemplo, um pacote de bateria), um transceptor e uma antena. Opcionalmente, um microprocessador é incluído na caixa principal para receber sinais de válvula gerados por diferentes sensores e sinais de controle transmitidos de uma 10 unidade remota de controle e responsivos ao mesmo manipulando torneiras e solenoides eletricamente operados 202A e 202B. Deve-se, no entanto, verificar que a caixa principal pode ser um item unitário ou dividido em diversas unidades interconectadas. Além disso, a uma ou mais caixas principais 15 são integralmente posicionadas no interior do alojamento da válvula.

É exemplificado na Figura 5A um sistema controlado por válvula, de acordo com um aspecto da invenção, em que uma pluralidade de tipos diferentes de válvulas ('’usuários 20 finais") designadas coletivamente 230 são tipos idênticos ou diferentes de válvulas, transmite os respectivos sinais designados Si através de uma rede celular pública 234 através da qual as informações são então transferidas para um centro de dados geralmente designado 250 e que compreende uma porta 25 de entrada 250 para um servidor 254 associada a uma interface de usuário 256, em que informações são transferidas para uma rede que opera o sistema 24 0 e para uma pluralidade de clientes nomeados 258A a 258F, por exemplo, na forma de dispositivos portáteis carregados pela equipe, por exemplo, 30 telefones celulares e similares.

O exemplo' ilustrado na Figura 5B ilustra um sistema de controle de válvula de fluido, de acordo com um aspecto da presente matéria revelada, em que uma pluralidade de válvulas 270A a 270C são fornecidas, a dita válvula configurada conforme revelado em conjunto com os exemplos dos exemplos precedentes e configurada para transceptar informações através de uma rede celular via uma caixa de comutador 5 celular 274 para transceptar sinais Fi para uma rede celular pública 276 de onde as informações são transferidas através de uma porta de entrada 278 para um serviço central 280 conectado por celular ou ligado por fio ou através da internet para uma estação de trabalho 284.

Nota-se adicionalmente que o exemplo da Figura 5B compreende uma pluralidade de válvulas alinhadas 2 90A, 290B e 290C também configuradas para transmitir sinais de válvula através de uma caixa do comutador' celular 294 para a rede celular pública 276, cujos sinais Sn são então transmitidos 15 através da rede celular para a porta de entrada e processado pelo servidor 280 conforme mencionado acima.

É ilustrado No exemplo da Figura 5C um sistema de válvula de controle que, de modo oposto ao exemplo anterior, os sinais são transferidos de diferentes válvulas de purga de 20 gás 300A a 300C e das válvulas alinhadas 302A a 3020 por meio de transmissão RF em que um operador RF 306 então transcepta os sinais recebidos (sinais de válvula e sinais de controle) para a porta de entrada 310 da qual as informações são então di.sponiveis no 312 em um servidor 314 e uma estação de 2 5 trabalho 318.

Embora diversos exemplos da invenção tenham sido mostrados, deve ser entendido que muitas alterações podem ser feitas na mesma sem se afastar do espírito da invenção, mutatis Mutandis.

Claims

1. VÁLVULA DE PURGA DE GÁS (14A - 14E, 140, 150, 160) compreendendo: um alojamento; um ou mais sensores (20A - 20D, 120A - 120D) dispostos dentro da válvula, sendo que cada um é para detectar e gerar um ou mais sinais indicativos de parâmetros associados à válvula; e um circuito eletrônico compreendendo uma fonte de alimentação, um processador, e um sistema de transmissão (24A a 24E, 130) compreendendo uma antena (128) para a transmissão dos ditos um ou mais sinais para uma estação de controle remota (30); caracterizada pelo dito circuito eletrônico ser integrado dentro do dito alojamento.

2. VÁLVULA DE PURGA DE GÁS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ser configurada adicionalmente com um ou mais sensores para detectar e gerar um ou mais sinais indicativos de parâmetros associados a uma linha de fluido acoplada à dita válvula e aos arredores da válvula, sendo que os ditos sinais são transmitidos à estação de controle remota (30).

3. SISTEMA DE FLUIDO caracterizado por compreender uma linha de fluido equipada com pelo menos uma válvula de purga de gás conforme definida na reivindicação 1.

4. SISTEMA DE FLUIDO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender pelo menos uma unidade de processador para receber os sinais de válvula e gerar sinais de controle respectivos que, por sua vez, operam vários parâmetros da válvula.

5. SISTEMA DE FLUIDO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelos sinais de controle serem configurados para ativar os mecanismos de regulagem de fluxo da válvula para, desse modo, abrir e fechar uma ou mais portas de fluido para a válvula.

6. MÉTODO PARA MONITORAR O FLUXO DE FLUIDO ATRAVÉS DE UM SISTEMA DE FLUIDO caracterizado por compreender uma linha de fluido equipada com pelo menos uma válvula de purga de gás (14A - 14E, 140, 150, 160) compreendendo: um alojamento, um ou mais sensores dispostos na válvula, sendo cada para detectar e gerar um ou mais sinais indicativos de parâmetros associados à válvula e a linha de fluido, um circuito eletrônico compreendendo uma fonte de alimentação, um processador, e um sistema de transmissão compreendendo uma antena (128) para a transmissão dos ditos sinais para uma estação de controle remota (30); em que o dito circuito eletrônico é integrado dentro do dito alojamento; o dito método compreendendo as etapas de: geração de um ou mais sinais pelos sensores; e transmissão dos sinais para a estação de controle remota (30), através da dita antena (128).

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por ser adicionalmente configurado para controlar o fluxo de fluido através de um sistema de fluido e compreender um sistema de transcepção para transmitir/receber sinais para/a partir de uma estação de controle remota (30); gerar um ou mais sinais de válvula pelos sensores e transmitir os sinais de válvula para a estação de controle remota (30); gerar sinais de controle respectivos.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por pelo menos uma unidade de processador ser configurada na ou adjacente à válvula, ou na estação de controle remota (30), em que os sinais de controle são transmitidos a um receptor na válvula ou adjacente à válvula