BR112015009420B1

BR112015009420B1 - Método para fornecer controle adaptável e aparelho de separação

Info

Publication number: BR112015009420B1
Application number: BR112015009420-1A
Authority: BR
Inventors: Stewart John Mills
Original assignee: Bühler UK Limited
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2022-01-04
Also published as: EP2911810B1; CN105073284B; ES2703912T3; TR201820174T4; PL2911810T3; WO2014064222A1; US20150253746A1; US10197978B2; GB201219184D0; BR112015009420A2; EP2911810A1; CN105073284A

Abstract

conjunto de válvulas ejetoras adaptáveis. é descrito um método para fornecer controle adaptável do fluxo de uma pluralidade de válvulas ejetoras dispostas em proximidade estreita entre si em uma máquina de separação. o método compreende medir uma curva de resposta temporal para cada válvula ejetora, comparar a curva de resposta temporal medida para cada válvula ejetora com um conjunto de biblioteca de curvas de resposta temporal anteriormente armazenadas, determinar a partir da comparação um fluxo predito para cada válvula ejetora, e adaptar um sinal de acionamento para cada válvula ejetora em dependência do fluxo predito. curvas de resposta temporal podem ser medidas e comparadas em um modo de calibragem (não separação), e realimentação em tempo real das respostas temporais medidas em um modo de separação pode ser usada para indicar saúde de uma válvula e adicionalmente adaptar o sinal de acionamento para fornecer desempenho conformal. o número de válvulas ejetoras vizinhas pode ser também considerado.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001]A presente invenção refere-se a métodos e aparelho para controle adaptável de um conjunto de válvulas ejetoras e em particular a métodos para fornecer desempenho conformal de tais conjuntos. A invenção tem aplicação específica, porém não exclusiva no campo de aparelho ou máquinas de separação.

ANTECEDENTES

[002]Conjuntos de válvulas ejetoras são usados em aparelho de separação no qual material a ser separado é dirigido em um fluxo de produto seguindo um percurso aéreo, e onde certo material é removido do fluxo por pulsos a partir das válvulas ejetoras. As válvulas ejetoras controlam o fornecimento de um fluido, como ar, a partir de uma fonte pressurizada para um bocal ejetor dirigido em uma seção específica do fluxo de produto. Um mecanismo, tipicamente compreendendo um eletroímã, atua para abrir cada válvula no conjunto seletivamente em resposta a um sinal de controle para fornecer um pulso de fluido pressurizado para, e desse modo a partir do bocal respectivo desse modo ejetando ou removendo certo material ou partículas a partir do fluxo de produto.

[003] Em uma aplicação de separação conhecida, um aparelho de separação tendo ejetores pneumáticos separa material em partículas de acordo com sua capacidade de refletir luz como descrito em GB-A-2025038, em que detectores são res- ponsivos a luz refletida a partir das partículas do produto e geram sinais indicativos de qualidades diferentes do produto. Esses sinais são comparados e analisados, para gerar um sinal de controle elétrico, que pode ativar uma válvula ejetora para remover a partícula relevante a partir do fluxo de produto.

[004]O desempenho relativo de tais válvulas ejetoras pode ser um problema em que válvulas diferentes, recebendo o mesmo sinal de controle, podem ter de- sempenho diferente devido à idade, usinagem ou variações e tolerâncias de fabricação.

[005] US-A-4974622 descreve um método de auto compensação para controle de ciclo de carga de uma válvula solenoide tipicamente usada em um motor de injeção de combustível. O método revelado envolve medir o tempo de parada nominal para uma válvula para mover a partir de uma primeira posição (partida) para uma segunda posição (parada), e subsequentemente ajustar esse tempo de parada por um tempo de desvio determinado pela detecção efetiva do movimento da válvula.

[006] US-A06889121 descreve um método para controlar adaptavelmente e derivar a tensão de controle de válvulas operadas por solenoide com base no ponto de fechamento de válvula. Uma estimativa inicial do ponto de fechamento de válvula é derivada e isso é atualizado por medir a realimentação de corrente de bobina em uso.

[007]Os métodos descritos acima se referem, em geral, ao controle de uma válvula única sem compensar os efeitos ambientais locais devido em parte a um número grande de válvulas dispostas em um conjunto como encontrado em máquinas de separação.

[008] Em particular, um conjunto de válvulas ejetoras tem necessariamente muitas válvulas ejetoras e solenoides em proximidade estreita ou adjacentes entre si. Um problema existe em tais ambientes devido à temperatura e especialmente variações de ruído eletromagnético que podem interferir ou influenciar em válvulas vizinhas. Portanto, problemas em desempenho em um conjunto de válvulas ejetoras são compostos, uma vez que as válvulas ejetoras influenciam uma à outra em graus variáveis, além de variações de pressão de tubulação e temperatura aumentadas e o desgaste individual de cada válvula. Será reconhecido que, em tal sistema com-plexo, muitos fatores adicionais causam problemas levando à degradação geral ou desempenho não conformal.

[009]Consequentemente, a calibragem e subsequente controle ou compensação de tal conjunto não é um exercício trivial em tais ambientes.

[010]Adicionalmente, a substituição de conjuntos de válvulas ejetoras individuais no conjunto pode, ao longo do tempo, levar a um conjunto com uma mistura de válvulas ejetoras antigas e mais novas. Isso pode fornecer desempenhos de válvulas individuais levemente diferentes e, portanto, exacerbam ou adicionam a outros fatores mencionados acima em relação ao ambiente operacional hostil. Isso pode levar a respostas temporais de fluxo de fluido diferentes para cada ejetor, o que resulta em separação ou rejeição de fluxo de produto não conformal.

[011] Há, portanto, desejo por técnicas de ajuste em tempo real e predição aperfeiçoadas para acionar um conjunto de válvulas ejetoras, por exemplo, em uma máquina de separação, para correlacionar fluxos de fluido a partir do conjunto como um todo nos alvos de desempenho.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[012] Em um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um método para fornecer controle adaptável do fluxo de uma pluralidade de válvulas ejetoras dispostas em um conjunto em uma máquina de separação, compreendendo medir uma curva de resposta temporal para cada válvula ejetora, comparar a curva de resposta temporal medida para cada válvula ejetora para um conjunto de acervo de curvas de respostas temporal anteriormente armazenadas, determinar a partir da comparação um fluxo predito para cada válvula ejetora, e adaptar um sinal de acionamento para cada válvula ejetora em dependência do fluxo predito.

[013] Em um segundo aspecto é fornecido aparelho de separação compreendendo uma pluralidade de válvulas ejetoras dispostas em um conjunto, e tendo ao menos um módulo de controle e processamento adaptado para executar o método do primeiro aspecto da presente invenção.

[014] Em um terceiro aspecto é fornecido aparelho de separação compreen- dendo uma pluralidade de válvulas ejetoras dispostas em um conjunto, em que cada válvula ejetora abre e fecha em resposta a um sinal de acionamento elétrico, e tendo um arranjo de sensor para medir respostas temporais elétricas ou magnéticas de cada válvula ejetora para indicar o fluxo daquela ou de cada válvula ejetora, e compreendendo ainda ao menos um módulo de processamento e controle configurado para fornecer um sinal de acionamento adaptado para cada válvula ejetora dependendo das respostas temporais.

[015]Ainda em um aspecto adicional é fornecido um programa de computador para fazer com que um processador em um aparelho de separação realize o método do primeiro aspecto da presente invenção.

[016]Verificou-se que certos aspectos das respostas temporais elétricas de tais conjuntos de válvula de controle de fluxo de fluido são suficientemente representativos das respostas temporais de fluxo de fluido das válvulas, isto é, representativos da abertura e/ou fechamento da válvula de modo a emitir um jato de fluido. Desse modo, as respostas temporais de fluxo de fluido de um conjunto de válvulas podem ser obtidas por computações com base em respostas temporais elétricas ou magnéticas medidas. Desse modo, variações nas respostas temporais de fluxo de fluido de válvulas em um conjunto podem ser adaptadas por aplicar sinais de acionamento elétrico adequadamente modificadas ou adaptadas ou timings em cada das válvulas no conjunto.

[017]O terceiro aspecto da invenção fornece a medição de cada válvula ejeto- ra em um conjunto quando a máquina não está separando, em um modo “estático” ou “calibragem”.

[018]A medição fornece uma curva de respostas temporal para cada válvula que determina tempos de abertura e fechamento para aquela válvula. A curva pode ser obtida por medir corrente, taxa de alteração de corrente, ou tensão fornecida à válvula contra tempo, ou fluxo magnético ou ligação de fluxo ou outros parâmetros adequados indicativos da resposta temporal da válvula. Isso é então comparado com um conjunto de acervo anteriormente determinado de curvas de resposta temporal armazenadas. A comparação é então usada para predizer o fluxo ou timing de cada válvula e consequentemente um sinal de acionamento é adaptado dependendo da comparação. Isso é repetido para todas as válvulas no conjunto e o timing adaptado de modo a fornecer uma resposta de fluxo correlacionada a partir do conjunto.

[019]Vantajosamente, o conjunto de acervo de curvas de resposta temporal anteriormente armazenadas inclui informações referente ao número de válvulas vizinhas individuais cada válvula tem no conjunto. Consequentemente, a seleção de curvas armazenadas anteriormente relevantes para o conjunto como um todo considera configurações de conjunto e arranjos de válvulas diferentes. Consequentemente, efeitos eletromagnéticos locais que válvulas vizinhas podem impor em suas vizinhas são considerados e automaticamente incluídos no cálculo.

[020] Desse modo, curvas de preditor de correlação estreita são casadas com a válvula, fornecendo adaptações de timing em geral nos limiares de desempenho definidos pelo usuário.

[021] Em uma modalidade vantajosa adicional, durante separação ativa (modo ativo), monitoramento e realimentação do desempenho das válvulas através de curvas de resposta temporal medidas são fornecidas, para atualizar adicionalmente o fluxo anteriormente predito a partir do modelo estatístico determinado no modo estático. Consequentemente, realimentação iterativa ao longo do tempo é fornecida para aperfeiçoar a correlação de conjunto de válvulas.

[022]Isso permite desempenho conformal aperfeiçoado apesar do desgaste em válvulas individuais, alteração local de variações de temperatura ou eletromagnéticas, ou mesmo substituição de uma válvula em tal conjunto.

[023]Se o conjunto for calibrado ou verificado regularmente, então variações no desgaste das válvulas ejetoras podem ser compensadas. Isso significa que cada válvula é aberta em um primeiro retardo de tempo predeterminado e/ou fechado em um segundo retardo de tempo predeterminado após uma partícula de rejeição respectiva ser detectada, com variação mínima entre os retardos de tempo associados a válvulas diferentes. Isso aumenta muito a precisão de separação que pode ser obtida por uma máquina de separação calibrada de acordo com a presente invenção.

[024]Cada válvula ejetora pode compreender um conjunto eletromagnético, para controlar movimento da válvula em resposta a um sinal de acionamento elétrico. O conjunto eletromagnético compreenderá em geral um eletroímã para facilitar abertura e fechamento da válvula associada. Nesse caso, uma ou mais respostas temporais elétricas medidas pode corresponder a uma resposta temporal do conjunto eletromagnético associado.

[025]O sinal de acionamento, que pode ser um pulso de tensão ou corrente, pode compreender sequencialmente em tempo ao menos as seguintes porções: um pico para abrir a válvula (“reforço”) e um período de “retenção”, que pode ser implementado como um platô central do sinal de acionamento, para manter a válvula em sua posição aberta. Além disso, o sinal de acionamento pode compreender sequen-cialmente após o período de “retenção”, um ou mais dos seguintes: um diminuição do sinal de acionamento; e uma calha de polaridade oposta ao pico; de modo a facilitar fechamento da válvula.

[026]A medição de uma ou mais respostas temporais magnéticas ou elétricas pode compreender ao menos um dos seguintes: • Acionar um eletroímã para facilitar abertura e/ou fechamento da válvula e medir o tempo que leva para a corrente no eletroímã elevar até um limiar dado em respostas à aplicação de um sinal de acionamento; • Acionar um conjunto eletromagnético para facilitar abertura e/ou fechamento da válvula e medir o tempo no qual a corrente no conjunto eletromagnético, i, ou a taxa de alteração de corrente no conjunto eletromagnético com relação ao tempo, dl/dt, atinge um valor predeterminado em resposta à aplicação de um sinal de acionamento; • Acionar um conjunto eletromagnético para facilitar abertura e/ou fechamento da válvula e medir a corrente no conjunto eletromagnético, l, ou a taxa de alteração de corrente no conjunto eletromagnético com relação ao tempo, dl/dt, em um retardo de tempo predeterminado após a aplicação de um sinal de acionamento; e • Acionar um conjunto de eletroímã para facilitar abertura e/ou fechamento da válvula e medir ou estimar as alterações em fluxo ou ligação de fluxo no eletroímã à medida que a corrente no eletroímã aumenta e então comparar os valores de corrente em qualquer ponto em tempo com o fluxo associado ou ligação de fluxo no mesmo ponto em tempo.

[027] Essas medições podem compreender uma única medição ou uma série de medições repetidas, dependendo de quais respostas elétricas são medidas. Será evidente para uma pessoa versada na técnica que há outros modos de medir as respostas temporais elétricas, nem todas as quais são mencionadas aqui. Em parti-cular, seria possível tentar acionar o conjunto de válvulas em corrente constante ou em uma taxa de alteração de corrente conhecida e medir níveis de tensão.

[028]O sinal de acionamento elétrico para cada válvula ejetora pode ser adaptado, por exemplo, por: • Ajustar um retardo de tempo antes da aplicação do sinal de acionamento; • Ajustar o comprimento do sinal de acionamento; • Ajustar a tensão aplicada; • Ajustar a altura e/ou comprimento de um pico no início do sinal de acionamento; • Ajustar a altura e/ou comprimento de um período de retenção do sinal de acionamento; • Ajustar uma taxa de diminuição no final do sinal de acionamento; e • Ajustar a profundidade e/ou comprimento de uma calha no final do sinal de acionamento.

[029]O método de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção pode ser implementado parcialmente ou totalmente por software fornecido a um módulo de processamento e controle e/ou conjunto de circuitos eletrônicos.

[030] Em uma modalidade do aparelho de separação de acordo com o segundo e/ou terceiro aspecto da presente invenção, o módulo de processamento e controle pode compreender adicionalmente ao menos um elemento de detecção ou arranjo de detecção para medir o desempenho de uma válvula ejetora.

[031] Em uma modalidade específica, o arranjo de sensores pode incluir um sensor de corrente para cada válvula ejetora.

[032] Em outra modalidade, as curvas de resposta temporal medidas são utilizadas para medir a saúde de uma válvula ejetora, e o sinal de acionamento é adicionalmente adaptado dependendo dessa saúde.

[033]Ainda em outra modalidade, a saúde de uma válvula é definida por sua capacidade em operar em uma janela de parâmetro de separação, que depende do produto sendo separado e produtividade desejada.

[034]Características opcionais adicionais serão evidentes a partir da seguinte descrição e reivindicações em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[035]As modalidades da presente invenção serão descritas agora, como exemplo apenas, com referência aos desenhos em anexo, nos quais: A figura 1a ilustra um conjunto de válvulas ejetoras para ejetar um produto a partir de um fluxo de produto; A figura 1b é outra vista do conjunto de válvula da figura 1a, representando o conjunto de válvulas ejetoras voltadas para o fluxo de produto e ejetando produto a partir daí; A figura 2 ilustra a construção de uma válvula ejetora típica usada no conjunto de válvulas da figura 1a; A figura 3 é uma ilustração de uma resposta temporal idealizada da válvula ejetora da figura 2; e A figura 4 é um fluxograma representando um método de acordo com uma modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[036]O termo “respostas temporais elétricas ou magnéticas” inclui respostas elétricas a sinais de origem magnética.

[037]A figura 1a é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um alojamento de conjunto de ejetor 10 tendo uma pluralidade de válvulas ejetoras 12a; 12b; 12c; 12d; 12e em proximidade estreita entre si. As válvulas ejetoras 12a; 12b; 12c; 12d; 12e são conectadas a um módulo de processamento e controle 14 através do link 16. Embora o número de válvulas ejetoras mostradas (para simplicidade) seja um conjunto unidimensional de cinco, aqueles versados na técnica reconhecerão que um número muito maior de ejetores em configurações de conjunto bidimensional ou tridimensional pode ser empregado. Por exemplo, em aplicações de máquina de separação, não é incomum que configurações de conjunto tendo 64 ou mesmo 78 x 6 = 468 válvulas ejetoras em um conjunto sejam utilizadas.

[038]O alojamento 10, válvulas ejetoras associadas 12a; 12b; 12c; 12d; 12e e módulo de processamento e controle 14 e ligação 16 fazem parte de uma máquina de separação (não mostrada). A máquina de separação fornece um fluxo de material ou fluxo de produto 20 para separação que pode compreender partículas individuais, pelotas ou unidades 20a; 20b; 20c (por exemplo, grãos de arroz ou pelotas de plástico). As válvulas ejetoras 12a; 12b; 12c; 12d; 12e são posicionadas de modo a interceptarem o fluxo de produto 20. Tipicamente, tal fluxo de produto 20 pode ter uma largura lateral de 30 cm, através da qual, por exemplo, um conjunto de 64 ou mais válvulas ejetoras igualmente espaçadas, 12a; 12b; 12c; 12d; 12e, é disposto para permitir separação como será descrito agora com o auxílio da figura 1b.

[039]A figura 1b é uma vista lateral do arranjo da figura 1a mostrando, para fins de ilustração clara, uma válvula ejetora única 12a disposta para estar voltada para o fluxo de produto 20. O fluxo de produto 20 segue a trajetória 22 para dentro do caminho ou balde ou tremonha 24 se a válvula ejetora 12a não for acionada pelo módulo de processamento e controle 14.

[040]A figura 1b também mostra a trajetória 30 tomada por uma partícula 20a do fluxo de produto 20 quando a válvula ejetora 12a é acionada para ejetar um fluido F (nesse exemplo, ar) pelo módulo de processamento e controle 14 fornecendo um sinal de timing adaptado 28. Nesse caso, a unidade ou pelota 20a é dirigida por fluxo de fluido (F) (como um “sopro” de ar) para um caminho ou balde ou tremonha, alternativo, 26. O caminho, balde, ou tremonha 26 pode designar “rejeitar” material, ou em outras aplicações pode designar um tipo específico de material que é desejavelmente separado a partir do fluxo 20 para processamento alternativo.

[041] Embora a figura 1b ilustre baldes ou tremonhas 24, 26 será reconhecido que esses são somente esquemáticos, e em um ambiente automatizado industrial os fluxos de separação podem alimentar para correias transportadoras ou outro aparelho fornecendo caminhos ou fluxos para processamento adequado adicional.

[042]A máquina de separação compreende sistemas de detecção de visão ou cor ou formato, como bem conhecido na técnica, para fornecer um sinal de acionamento para o módulo de processamento e controle 14. Por exemplo, um grão de arroz quase sem cor (não branco) pode ser detectado por tal sistema levemente à montante do conjunto de ejetor, e o acionador ou sinal de “rejeitar” é subsequentemente entrado no módulo de processamento e controle 14. O módulo de processamento e controle 14 é desse modo acionado para gerar um sinal de acionamento temporal 28 para o ejetor ejetar a partícula ou pelota “rejeitada” a partir do fluxo 20 para o balde ou tremonha 26.

[043]O sinal de acionamento temporal 28 é adaptado para cada válvula ejeto- ra individual de modo a permitir um fluxo predito F para cada válvula ejetora individual 12a; 12b; 12c; 12d; 12e.

[044]As válvulas ejetoras 12a; 12b; 12c; 12d; 12e no conjunto 10 têm preferivelmente bocais dirigidos para as áreas alvo específicas do fluxo de produto 20, e são conectadas a uma fonte de ar sob pressão através de uma tubulação.

[045]Aqueles versados na técnica reconhecerão também que em algumas configurações de separação e aplicações, as dimensões do produto sendo separado (por exemplo, grãos de arroz ou outros grãos de tamanho similar) determinam o espaçamento e tamanho de bocal de cada ejetor.

[046] Em tais aplicações os bocais ejetores 12a; 12b; 12c; 12d; 12e podem ser agrupados eles próprios e o grupo servido por um acionador compartilhado (por exemplo, um acionador pneumático) e conectado ao acionador através de tubagem de plástico devido a limitações de espaço.

[047] Em algumas aplicações de separação, a razão de bocais para acionado- res pode ser 4:1.

[048] Uma construção típica de uma válvula ejetora individual 12a; 12b; 12c; 12d; 12e é mostrada na figura 2. A válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e compreende um alojamento compreendendo duas partes 41, 42 retidas juntas por parafuso 43 e definindo uma câmara de válvula 44 que recebe ar pressurizado a partir de uma fonte (não mostrada) através de um orifício de entrada 46. O orifício de entrada 48 a partir da câmara 44 é conectado à câmara 44 através de um corpo de duto de saída 50 sobre a face extrema do qual está uma sede de válvula 51. A sede de válvula 51 é fechada por uma placa de válvula 52. A placa 52 é formada em um material mag- netizável, e é retirada a partir da sede de válvula 51 para abrir a válvula por ativação seletiva de um conjunto eletromagnético 54. O conjunto eletromagnético 54 inclui um eletroímã que é ativado e desativado pela aplicação de um sinal de acionamento elétrico.

[049]A resposta temporal típica de uma válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e do tipo mostrado na figura 2 é mostrada na figura 3, em que o gráfico superior representa um sinal de “rejeitar” ou acionador fornecido pelo sistema de controle de visão acima mencionado.

[050]O gráfico médio da figura 3 mostra um sinal de acionamento 28 subsequentemente fornecido pelo módulo de processamento e controle 14 através da ligação 16 com o conjunto eletromagnético 54 da válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e.

[051]O gráfico inferior da figura 3 indica a respostas temporal física da válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e medida por, nessa modalidade, a pressão de saída de bocal ejetor da válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e.

[052]O sinal de acionador é gerado pelo sistema de reconhecimento e detecção de visão ou cor ou formato, e entrado no módulo de processamento e controle 14, que então gera o sinal de acionamento 28. O sinal de acionamento 28 representa a magnitude e duração de um pulso e a pressão de saída de bocal ejetor representa a magnitude da pressão medida uma distância à jusante do orifício de saída 48 da válvula ejetora por um transdutor de pressão.

[053] Há um retardo de tempo Tr entre o sinal de rejeitar/acionador sendo aplicado e a válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e sendo substancialmente aberta (tipicamente definido como um fluxo maior que 80% - 95% do fluxo de estado constante de uma válvula ejetora totalmente aberta 12a; 12b; 12c; 12d; 12e), tipicamente 1 - 2 ms.

[054]O tempo de abertura de válvula ejetora ou ‘tempo de elevação’ tr, da válvula ejetora é mostrado na figura 3, e representa o tempo entre a válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e sendo substancialmente fechada (tipicamente definida como um fluxo menor que 20% - 5% do fluxo de estado constante de uma válvula totalmente aberta 12a; 12b; 12c; 12d; 12e) e a válvula sendo substancialmente aberta, tipicamente 1-3 ms.

[055] Há um retardo de tempo Tf entre o final do sinal de rejeitar/acionador sendo aplicado e a válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e sendo substancialmente fechada como mostrado no gráfico superior da figura 3.

[056]Também mostrada no gráfico inferior da figura 3 está a válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e e tempo de fechar ou ‘tempo de queda’ tf da válvula, que representa o tempo entre a válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e sendo substancialmente aberta e a válvula ejetora sendo substancialmente fechada, tipicamente 0,52 ms.

[057] Em um desenho da válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e, o sinal de acionamento tem um primeiro nível de corrente, aqui compreendendo 12 Vdc, largura de pulso modulada para fornecer um amp ou mais, para abrir a válvula 12a; 12b; 12c; 12d; 12e, um período de retenção em um segundo, nível de corrente mais baixo de modo a manter a válvula 12a; 12b; 12c; 12d; 12e na posição aberta e uma corrente inversa para fechar a válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e.

[058]Os sinais mostrados na figura 3 são esquemáticos e não refletem o pico de corrente inicial ou a corrente inversa, ou tensão sob ou sobre impulsos no final dos pulsos como tipicamente encontrado em operação em mundo real.

[059] Por conseguinte, se os tempos de elevação e queda variarem para válvulas ejetoras diferentes 12a; 12b; 12c; 12d; 12e em um conjunto de ejetor 10, então o tempo efetivo de abertura e fechamento de cada válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e com relação à aplicação do sinal de acionamento será diferente para cada válvula. Essa diferença pode depender em temperatura operacional ambiente, idade e tolerâncias de usinagem de cada válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e. Além disso, em um conjunto 10 de válvulas ejetoras 12a; 12b; 12c; 12d; 12e o acionamento (abertura e fechamento) de uma válvula ejetora 12b também pode ter um efeito eletromagnético indutivo que pode influenciar o acionamento de seus vizinhos 12a; 12c no conjunto 10.

[060]Isso significa que válvulas ejetoras diferentes 12a; 12b; 12c; 12d; 12e terão fluxos de ar se elevando acima e caindo abaixo de um limiar de acionamento em tempos diferentes com relação à aplicação do mesmo sinal de acionamento 28. O limiar de acionamento depende do produto sendo separado e é o limiar de fluxo de ar acima do qual partículas de produto 20a; 20b; 20c serão defletidas a partir do fluxo de produto 20 na direção contrária à trajetória ou caminho de separação.

[061]Isso impacta o desempenho do conjunto de ejetor 10 como um todo, porque partículas aceitáveis que precedem e seguem a partícula alvo para rejeição ou redirecionamento podem ser defletidas a partir do fluxo 20 em erro, bem como ou no lugar da partícula alvo 20a.

[062]Verificou-se que a resposta temporal em termos de pressão de ejeção de uma válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e (aproximadamente alguns milímetros a partir do orifício de saída 48) do tipo de válvula mostrado na figura 2 é uma função da folga entre a placa de válvula 52 e a sede de válvula 51 (a “folga de válvula”).

[063]Além disso, essa folga de válvula pode ser predita por alterações de tensão e corrente com relação ao tempo (resposta temporal no conjunto eletromagnético 54 daquela válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e). Consequentemente, o sinal de acionamento 28 pode ser adaptado para cada válvula ejetora com base na res-posta temporal predita, com operação em tempo real atualizando o sinal de acionamento 28 para adaptação adicional.

[064] Em uma modalidade a adaptação ao sinal de acionamento fornecido pelo módulo de processamento e controle 14 compreende medição, em uma fase de calibração, de uma curva de respostas temporal para cada válvula ejetora antes da operação da máquina em uma operação de separação, comparação de cada curva de respostas com um conjunto de acervo de curvas de resposta anteriormente armazenadas e determinação de um fluxo predito para fornecer um timing adaptado ou sinal de acionamento para aquela válvula ejetora.

[065] Para fornecer calibração nessa modalidade, um sinal de acionamento elétrico 28 é aplicado em cada dos conjuntos eletromagnéticos 54 das válvulas eje- toras 12a; 12b; 12c; 12d; 12e. O mesmo sinal pode ser aplicado em cada conjunto 54. O sinal de acionamento aplicado 28 pode, por exemplo, ser adequado para fazer com que os conjuntos eletromagnéticos 54 de cada válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e ciclem através de acionamento (isto é, abertura e fechamento).

[066]A seguir, para calibrar as montagens de válvula no conjunto com relação uma a outra, para o tempo de elevação das válvulas, as seguintes medições de calibragem podem ser realizadas. A. O tempo que leva para a corrente I em cada conjunto eletromagnético 54 elevar até um limiar dado em resposta à aplicação de um sinal de acionamento 28 é medido. Isso pode ocorrer no início da elevação atual no conjunto 54 e o limiar pode ser então definido de modo que seja atingido antes da placa de válvula 52 ser movida para fora da sede de válvula 51. Isso assegura que o efeito EMF do movimento da placa de válvula 52 é removido a partir da medição. A corrente em cada bobina pode ser medida por um medidor de corrente no conjunto eletromagnético respectivo 54 e sinal medido alimentado de volta para o módulo de processamento e controle 14; B. o tempo no qual a taxa de alteração de corrente com relação ao tempo dl/dt atinge um valor específico em resposta à aplicação do sinal de acionamento 28. A taxa de alteração de corrente dl/dt em cada bobina 56 pode ser medida por um medidor de corrente ou sensor nos conjuntos eletromagnéticos respectivos 54 e o sinal medido realimentado para o módulo de processamento e controle 14; C. a corrente nos conjuntos eletromagnéticos 54, l, ou a taxa de alteração de corrente l nos conjuntos de eletromagnéticos 54 com relação a tempo, Dl/dt, em um retardo de tempo predeterminado após a aplicação de um sinal de acionamento; ou D. o valor de corrente l nos conjuntos eletromagnéticos 54 quando a ligação de fluxo associada ao núcleo de cada conjunto eletromagnético 54 atinge certo limiar ou valor da ligação de fluxo quando a corrente l atinge certo limiar. A ligação de fluxo associada à bobina 56 do conjunto eletromagnético 54 pode ser estimada por integração da tensão aplicada à bobina 56, menos quaisquer quedas de tensão que considerem as perdas resistivas na bobina 56. A precisão da estimação de fluxo magnético no núcleo (e consequentemente ligação de fluxo associada à bobina de acionamento principal 56) pode ser adicionalmente aperfeiçoada pela adição de uma segunda bobina, magneticamente acoplada à bobina de acionamento principal 56, porém não usada para carregar corrente de acionamento. A tensão induzida nessa segunda bobina é uma medição precisa da taxa de alteração de fluxo no circuito magnético. Integração dessa tensão induzida e escalonamento para ajustar números de voltas fornece uma medição muito precisa de ligação de fluxo no conjunto eletromagnético 54. A ligação de fluxo para relação de corrente será uma medição de folga de válvula ou posição de placa de válvula. Os dados medidos também podem ser comparados com dados armazenados para produzir a estimação exigida de folga de válvula.

[067]Consequentemente um conjunto de curvas de resposta temporal é obtido o qual é armazenado para formar um conjunto de acervo de curvas armazenadas.

[068] Em resposta às medições acima, o sinal de acionamento para cada das válvulas ejetoras 12a; 12b; 12c; 12d; 12e pode ser adaptado de modo a correlacionar a resposta das válvulas ejetoras 12a; 12b; 12c; 12d; 12e em relação mútua quando o aparelho de separação é operacional.

[069] Em outra modalidade o conjunto de acervo de curvas de resposta temporal armazenadas é coletado para tipos e configurações de válvula diferentes, e subsequentemente armazenado.

[070] Em uma modalidade o sinal de acionamento 28 é aplicado às válvulas ejetoras 12a; 12b; 12c; 12d; 12e após um retardo de tempo primário após detecção de uma partícula 20a a ser ejetada. A adaptação ao sinal de acionamento para cada válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e pode ser obtida por alterar esse retardo de tempo primário para levar em conta a resposta temporal predita da válvula ejetora.

[071] Em outra modalidade a seleção do conjunto de curvas de resposta anteriormente armazenadas é associada ao número de válvulas ejetoras vizinhas cada válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e tem no conjunto. Por exemplo, com referência à figura 1a, válvulas ejetoras 12a e 12e têm individualmente somete uma vizinha (válvula ejetora 12b e válvula ejetora 12d) respectivamente, ao passo que as válvulas ejetoras 12b, 12c e 12c têm, cada duas válvulas ejetoras vizinhas.

[072] Nessa modalidade verificou-se que a curva de resposta temporal de uma válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e depende do número de vizinhos mais próximos que a válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e tem que por sua vez depende da configuração das válvulas ejetoras 12a; 12b; 12c; 12d; 12e no conjunto de alojamento 10.

[073]A quantidade de ruído eletromagnético presente, e consequentemente acionamento reprodutível de uma válvula varia e depende, em um conjunto, do número de seus vizinhos mais próximos.

[074]Consequentemente, nessa modalidade, para cada válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e, a etapa de seleção de curvas de resposta temporal anteriormente armazenadas depende do número de vizinhos mais próximos que cada válvula tem.

[075]Tipicamente, a resposta temporal de cada válvula é medida em uma operação de não separação ou fase de calibração como descrito acima. Essa resposta é então comparada com a apropriada, isto é acervo anteriormente armazenado específico vizinho de curvas de resposta temporal.

[076]Qualquer diferença é considerada pelo módulo de processamento e controle 14, que, na operação de separação, fornece um sinal de acionamento ou timing apropriado para cada válvula ejetora 12a; 12b; 12c; 12d; 12e. Consequentemente, a influência de válvulas em proximidade estreita entre si, e sua configuração em um conjunto é predita e adaptada.

[077]Vantajosamente, várias configurações de conjunto podem ser testadas, e conjuntos de acervo armazenados, para permitir calibração de configurações futuras conforme desejos do cliente.

[078] Em outra modalidade, a curva de resposta temporal medida para cada válvula ejetora é determinada por mediar as curvas de resposta medidas sobre um número de operações daquela válvula ejetora. Por exemplo, a válvula pode ser operada 5 ou 10 vezes para produzir 5 ou 10 saídas de fluido de ar (“sopros”), a respostas temporal medida para cada operação ou “sopro” e a média de cada operação usada na comparação com o conjunto de acervo anteriormente armazenado de curvas de resposta temporal.

[079] Em uma modalidade adicional, o fluxo predito para fornecer o sinal de timing adaptado para uma válvula ejetora quando a separação é determinada por computar o erro cumulativo entre a curva de resposta temporal média do conjunto de acervo e a curva de resposta temporal média da válvula ejetora, e selecionar a partir do conjunto de acervo aquelas curvas com erro cumulativo minimizado com relação à curva de resposta temporal de válvula medida para predizer o fluxo.

[080] Em outra modalidade, o fluxo predito é computado por ponderar o fluxo das curvas de acervo pelo inverso de seus erros cumulativos.

[081]A figura 4 ilustra etapas de método de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[082]A figura 4, no lado esquerdo, ilustra etapas 60, 62, 64, 66 em uma modalidade ao operar o aparelho em um modo estático ou de calibração.

[083] Uma curva de resposta temporal é medida 60 para cada válvula ejetora sob teste [M(dt)]. A curva de respostas temporal medida para cada válvula ejetora é então comparada 62 com um conjunto de acervo de curvas de respostas temporal armazenadas [C(dt) -> Lib(dt)]. Um fluxo predito é então determinado 64 para cada válvula ejetora [D(F)], e um sinal de acionamento para cada válvula ejetora é adaptado 66 em dependência do fluxo previsto [A(ds)].

[084]A figura 4, no lado direito, ilustra etapas em uma modalidade ao operar o aparelho em um modo de separação ou dinâmico.

[085] Durante separação, uma curva de resposta temporal dinâmica ou tempo real é passivamente medida 70 para uma válvula ejetora [Mdyn(dt)]. Dados de temperatura podem ser também opcionalmente medidos como parte dos dados dinâmicos. Esses dados dinâmicos são então comparados 72 com as curvas de resposta temporal anteriormente medidas para aquela válvula ejetora [C(dt)] para determinar desvios em fluxo predito. Essas diferenças são então realimentadas 74 para o conjunto de dados de modo estático, que então ajusta o sinal de acionamento adaptado anteriormente determinado 66, se exigido.

[086] Em outra modalidade a comparação na etapa 72 é usada para indicar um parâmetro de saúde [H] na etapa 76, e essa indicação pode ser também reali- mentada 74a para adaptar adicionalmente ou modificar quaisquer timings anteriormente determinados, ou usado para significar tal desvio que a válvula deve ser substituída ou atendida.

[087] Nos métodos e aparelho acima, o controle adaptável do fluxo de uma pluralidade de válvulas ejetoras disposta em um conjunto em uma máquina de sepa- ração é descrito. O método compreende medir uma curva de respostas temporal para cada válvula ejetora, comparar a curva de resposta temporal medida para cada válvula ejetora para um conjunto de acervo de curvas de resposta temporal anteriormente armazenadas, determinar a partir da comparação de um fluxo predito para cada válvula ejetora, e adaptar um sinal de acionamento para cada válvula ejetora em dependência do fluxo predito. Curvas de resposta temporal podem ser medidas e comparadas em um modo de calibração (não separação), e realimentação em tempo real das respostas temporais medidas em um modo de separação pode ser usada para indicar saúde ou condição de uma válvula e para adaptar adicionalmente o sinal de acionamento para fornecer desempenho conformal. O número de válvulas ejetoras vizinhas também pode ser considerado.

[088] Finalmente, será entendido que a presente invenção foi descrita em suas modalidades preferidas e pode ser modificada em muitos modos diferentes sem se afastar do escopo da invenção como definido pelas reivindicações apensas.

Claims

1. Método para fornecer controle adaptável do fluxo de uma pluralidade de válvulas ejetoras (12a-e) dispostas em um conjunto (10) em uma máquina de separação, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: medir uma curva de resposta temporal para cada válvula ejetora (12a-e); comparar a curva de resposta temporal medida para cada válvula ejetora (12a-e) a um conjunto de acervo de curvas de resposta temporal anteriormente armazenadas; determinar a partir da comparação de um fluxo predito para cada válvula eje- tora (12a-e); e adaptar um sinal de acionamento (28) para cada válvula ejetora (12a-e) em dependência do fluxo predito.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de curvas de resposta temporal armazenadas no acervo é associado a um parâmetro de fluxo, opcionalmente o parâmetro de fluxo é associado a pelo menos um parâmetro elétrico.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o parâmetro elétrico é (i) associado em corrente com a válvula ejetora (12a-e), (ii) taxa de alteração de corrente associada à válvula ejetora (12a-e), (iii) fluxo ou ligação de fluxo associada à válvula ejetora (12a-e), ou (iv) tensão associada à válvula ejetora (12a-e).

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de curvas de resposta temporal armazenadas no acervo é associado ao número de válvulas ejetoras vizinhas (12a-e) que cada válvula ejetora (12a-e) tem no conjunto (10).

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de medir uma curva de respostas tem- poral para cada válvula ejetora (12a-e) compreende medir uma curva de respostas temporal para cada operação da válvula ejetora (12a-e) em relação a um número de operações daquela válvula ejetora (12a-e), e mediar as curvas de resposta obtidas para cada operação para produzir a curva de resposta temporal medida.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluxo predito para cada válvula ejetora (12a-e) é determinado por computar o erro cumulativo entre a curva de respostas temporal média do conjunto de acervo e a curva de respostas temporal medida da válvula eje- tora (12a-e), e selecionar a partir do conjunto de acervo aquelas curvas de respostas temporal que minimizam erro com relação à curva de resposta temporal medida para predizer o fluxo, opcionalmente o fluxo predito é adicionalmente determinado por ponderar o fluxo predito de cada uma das curvas de acervo selecionadas com relação a seu erro respectivo.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de curvas de resposta temporal armazenadas no acervo é associado à temperatura, e a temperatura ambiente de um alojamento de invólucro das válvulas ejetoras (12a-e) é medida e usada na seleção de curvas de acervo.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de adaptar o sinal de acionamento (28) compreende ajustar um retardo de tempo antes do sinal de acionamento (28) ser aplicado, e/ou ajustar o comprimento de uma porção do sinal de acionamento (28), e/ou ajustar a tensão aplicada do sinal de acionamento (28), e/ou ajustar a altura e/ou comprimento de um pico no início do sinal de acionamento (28), e/ou ajustar a altura e/ou comprimento de um período de retenção do sinal de acionamento (28), e/ou ajustar uma taxa de diminuição no final do sinal de acionamento (28), e/ou ajustar a profundidade e/ou comprimento de uma calha ao final do sinal de acionamento (28).

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que durante a operação de separação, uma curva de resposta temporal dinâmica de uma válvula ejetora (12a-e) é medida para determinar um fluxo que é comparado com o fluxo anteriormente predito para indicar a saúde ou condição da válvula ejetora (12a-e), opcionalmente o indicador de saúde é usado para adaptar adicionalmente o sinal de acionamento (28) anteriormente determinado, opcionalmente o indicador de saúde é associado ao tempo de abertura de válvula ejetora, e a adaptação adicional do sinal de acionamento (28) compreende aplicar o desvio em tempo entre o tempo de abertura de válvula ejetora medida e um fluxo anteriormente predito representado por um tempo de abertura de válvula ejetora associada.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluxo anteriormente predito é atualizado pelo fluxo e tempo atualmente determinados.

11. Aparelho de separação CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma pluralidade de válvulas ejetoras (12a-e) dispostas em um conjunto (10), em que cada válvula ejetora (12a-e) abre e fecha em resposta a um sinal de acionamento elétrico (28), e tendo um arranjo de sensor para medir respostas temporais elétricas ou magnéticas de cada válvula ejetora (12a-e) para indicar um fluxo daquela ou de cada válvula ejetora (12a-e), e compreende ainda pelo menos um módulo de processamento e controle (14) configurado para acessar um conjunto de acervo de curvas de resposta temporal anteriormente armazenadas, para comparar as respostas temporais ao conjunto de acervo de curvas de resposta temporal anteriormente armazenadas a fim de determinar um fluxo predito para cada válvula ejetora (12a-e), para adaptar o sinal de acionamento (28) para cada válvula ejetora (12a-e) em dependência do fluxo predito e para fornecer os sinais de acionamento adaptados (28) para as válvulas ejetoras (12a-e).

12. Aparelho de separação, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o arranjo de sensor compreende ainda pelo menos um elemento de detecção para medir as respostas temporais de cada válvula ejetora (12a-e), opcionalmente pelo menos um elemento de detecção compreende um sensor de corrente disposto para medir a curva de resposta temporal de cada válvula ejetora (12a-e).

13. Aparelho de separação, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um sensor de temperatura disposto para medir a temperatura do ambiente operacional das válvulas ejetoras (12a-e).

14. Aparelho de separação, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma tubulação, e em que o arranjo de detecção compreende pelo menos um sensor de pressão para medir a pressão da tubulação.