BR112018067892B1

BR112018067892B1 - Atuador de válvula

Info

Publication number: BR112018067892B1
Application number: BR112018067892-9A
Authority: BR
Inventors: Nils Obermöller
Original assignee: Karl Dungs Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2023-02-28
Also published as: CN108700214A; PH12018550118A1; EP3426956A1; KR102516928B1; MX2018010827A; KR20180123074A; JP2019511901A; AU2016396355A1; CN108700214B; BR112018067892A2; IL261111A; RU2702221C1; ZA201806052B; JP6751169B2; WO2017153002A1; CA3012881C; US20200292095A1; SG11201807583WA; US11162603B2; EP3426956B1

Abstract

Um atuador de válvula (10) que é particularmente adequado para válvulas de gás (11) tendo função de desligamento de segurança compreende um motor elétrico (12), em particular, um motor de passo, que abre e também fecha, se necessário, a válvula através de uma engrenagem (15). Um dispositivo de fonte de tensão (19), que é parte do atuador de válvula (10), é previsto para a operação do motor elétrico (12). Conforme necessário, o dito dispositivo de fonte de tensão possui um circuito retificador de entrada e um dispositivo buffer (24) conectado a ele, por exemplo, na forma de um capacitor C. Da tensão seguida pelo capacitor C, um circuito de controle do motor (25) obtém a energia para operar o motor elétrico (12). Para evitar que a válvula (11) seja mantida aberta muito tempo depois de a tensão de alimentação na entrada (20) ter sido desligada, é disposto um dispositivo de desligamento (34), o qual, após a eliminação da tensão na entrada (20), corta o fluxo de energia do dispositivo buffer de tensão (24) para o motor elétrico (12). O atuador de válvula pode, dessa forma, ser concebido para uma faixa de tensão de operação muito ampla de, por exemplo, 85 V a 265 V, ou de 12 a 36 V, em que, independentemente da magnitude da tensão utilizada, um tempo (...).

Description

[001] A invenção refere-se a um atuador de válvula que é adequado, para válvulas em geral, mas em particular, para válvulas de gás que têm uma função de desligamento de segurança.

[002] Em princípio, válvulas de controle motorizadas são conhecidas, incluindo aquelas nas quais uma mola de fechamento transfere o elemento de fechamento da válvula para uma posição fechada quando o motor está sem corrente.

[003] Por exemplo, o documento DE 10 2009 012 405 A1 divulga um atuador de válvula no qual o elemento de fechamento da válvula é acionado por um motor elétrico por meio de uma engrenagem. Esse motor elétrico é formado como um motor de passo e é adequado para mover o elemento de fechamento da válvula para longe da sede da válvula contra a força de uma mola de fechamento e manter o dito elemento de fechamento da válvula em uma determinada posição. A engrenagem não é autotravante e, portanto, a mola de fechamento pode fechar a válvula quando o motor de passo estiver sem corrente.

[004] No sentido de uma ampla aplicação de determinados tipos de válvulas, muitas vezes também é desejado que os atuadores da válvula possam ser operados em voltagens variáveis. Por exemplo, existem sistemas em que as válvulas devem ser abertas com uma tensão de 100 V/60 Hz. Outros sistemas usam 230 V/50 Hz para abrir as válvulas. É desejável poder equipar sistemas deste tipo com válvulas e atuadores de válvula uniformes.

[005] Especialmente no caso de válvulas de gás tendo requisitos de segurança, no entanto, não só deve ser assegurado que a válvula se fecha de fato após a tensão ter sido desligada, mas também que o processo de fechamento é completado dentro de um período de tempo predefinido.

[006] Isto resulta no objetivo de proporcionar um atuador de válvula que, por um lado, pode ser utilizado numa ampla gama de tensões, por exemplo, de 100 V a 230 V e que, por outro lado, permite observar os tempos máximos de fechamento.

[007] Este objetivo é alcançado com o atuador de válvula de acordo com a reivindicação 1:

[008] O atuador de válvula, de acordo com a invenção, compreende um motor elétrico, o qual está ligado a um elemento de fechamento da válvula através de uma engrenagem. Além disso, uma mola de fechamento é tipicamente prevista, a qual atua sobre o elemento de fechamento da válvula na direção de fechamento. A válvula é, assim, fechada passivamente sem acionamento do motor - o motor elétrico é acionado pela mola de fechamento através da engrenagem no momento do processo de fechamento. Para operação ativa do motor elétrico, é previsto um dispositivo de fonte de tensão, que compreende um circuito retificador de entrada com entrada de tensão alternada e uma saída de tensão contínua, com um dispositivo buffer de tensão, por exemplo, na forma de um capacitor, por exemplo, de um capacitor eletrolítico, estando conectado à saída de tensão contínua do dito circuito retificador de entrada. Um circuito de controle de motor para operar o motor elétrico é previsto no dispositivo buffer de tensão. O circuito de controle motor gera impulsos de controle para o motor elétrico a partir da tensão contínua fornecida pelo dispositivo buffer de tensão contínua, de modo a rodar o motor elétrico na direção de abertura ou de modo a manter o dito motor elétrico em uma determinada posição. O motor elétrico é, preferencialmente, um motor de passo multifásico. Seu torque residual é, em qualquer caso, tão baixo que a mola de fechamento pode superar com segurança tanto o torque residual como o atrito presente na engrenagem.

[009] O atuador de válvula contém ainda um dispositivo de desligamento, que é projetado para cortar o fluxo de energia do dispositivo buffer de tensão para o motor dentro de um intervalo de tempo fixo após a eliminação da tensão aplicada no circuito retificador de entrada. Essa medida possibilita a troca do motor elétrico para um estado sem corrente, mesmo que o dispositivo buffer de tensão ainda não esteja descarregado ou ainda não esteja totalmente descarregado. A possibilidade é assim criada para conceber o dispositivo buffer de tensão com uma capacitância que é suficiente para ligar pelo menos uma meia onda de rede, de preferência, um período de rede completo (por exemplo, 20 ms), com a aplicação de uma tensão de entrada mínima. Por outro lado, o dispositivo buffer de tensão contém tanta energia no caso de uma tensão máxima aplicada (por exemplo, 265 V) que o motor elétrico, através do circuito de controle do motor, permaneceria na posição aberta por mais tempo do que o tempo máximo de fechamento desejado após o desligamento da tensão de entrada. Por meio do dispositivo de desligamento, evita-se o fechamento atrasado deste tipo de válvula como resultado da alta tensão de entrada. O atuador de válvula de acordo com a invenção é, dessa forma, particularmente robusto em relação às tensões de entrada processáveis - o tempo de resposta de fechamento da válvula é assegurado dentro de um dado intervalo de tempo (por exemplo, de 80 ms), independentemente da magnitude da tensão de entrada. Isso significa que a válvula inicia o processo de fechamento, isto é, o membro de fechamento da válvula começa a se mover na direção da sede da válvula, dentro do tempo de resposta de fechamento.

[010] O circuito retificador de entrada pode ser um circuito de ponte retificadora, por exemplo, uma ponte de Graetz, na saída da qual está conectado um capacitor como dispositivo buffer de tensão. O circuito de controle do motor conectado a este capacitor compreende uma entrada de tensão contínua correspondente e uma saída de enrolamento do motor, à qual, por exemplo, dois ou mais enrolamentos do motor podem ser conectados. O dispositivo buffer de tensão suaviza a tensão contínua fornecida pela ponte de Graetz, em que a capacitância do dispositivo buffer é maior do que um valor mínimo, que é definido com base no requisito de ligar pelo menos um período de rede ou pelo menos uma meia onda de rede com tensão mínima. A capacitância real do dispositivo buffer de tensão pode ser um múltiplo desse valor mínimo.

[011] O circuito de controle do motor contém, de preferência, um conversor de tensão contínua no lado da entrada, por exemplo, na forma de um conversor flyback ou outro circuito conversor, que alimenta um elo de corrente contínua. Um inversor é conectado a ele e alimenta os enrolamentos do motor e, de preferência, também ajusta a corrente nele. O elo de corrente contínua é, de preferência, controlado por tensão, de tal modo que a sua tensão é substancialmente constante, desde que a tensão de entrada se situe no intervalo admissível, por exemplo, de 100 a 230 V, de preferência, mais tolerância. O controle de tensão pode ser fornecido pelo conversor de tensão contínua. Para este fim, o dito conversor de tensão contínua pode compreender um circuito de controle, com uma entrada do sensor de tensão, que é conectada ao elo de corrente contínua. Além disso, o circuito de controle pode compreender uma entrada de sensor de corrente para monitorar a corrente no conversor de tensão e desligar a corrente no caso de um limiar ser excedido.

[012] O circuito de controle do motor pode conter adicionalmente um circuito de amortecimento do motor para a operação de gerador do motor. Assim, pode-se garantir que a velocidade do motor acionado pela mola de fechamento e a operação de gerador seja limitada, a fim de limitar a energia cinética armazenada pelo motor e, assim, não fechar a válvula muito rapidamente. O circuito de amortecimento pode ser um circuito de ressonância, cuja frequência de ressonância está acima da frequência que ocorre nos enrolamentos do motor quando o dito motor opera na velocidade de fechamento desejada.

[013] O dispositivo de desligamento corta o fluxo de energia do dispositivo buffer de tensão para o motor e, de preferência, compreende pelo menos um comutador, de preferência, um contato normalmente fechado. Este comutador é normalmente fechado e abre apenas logo após a eliminação da tensão de alimentação do atuador de válvula. No entanto, para superar uma falha de rede, ele deve permanecer fechado pelo menos durante um certo período de tempo, por exemplo, 20 ms, de preferência mais tempo, por exemplo, 40 ms. O contato normalmente fechado pode ser disposto na conexão entre o dispositivo buffer de tensão e o circuito de controle do motor. Alternativamente, o contato normalmente fechado pode ser abrigado no elo de corrente contínua do circuito de controle do motor. Aqui, de preferência, ele é disposto, por sua vez, por trás de um buffer de tensão (capacitor), ou seja, no seu lado do motor, que pode ser disposto no elo de tensão. Alternativamente, o comutador pode ser disposto em outros pontos do circuito de controle do motor, por exemplo, no conversor de tensão contínua, de modo a suprimir a sua operação tão logo o comutador recebe um sinal de desligar correspondente. Por exemplo, o comutador pode causar curto-circuito de um elemento comutador de conversor flyback ou pode impedir a geração do mesmo. Para este fim, um sinal de controle do circuito de controle do conversor flyback pode ser influenciado, por exemplo, na entrada do sensor de tensão ou na entrada do sensor de corrente, por exemplo, em que o dispositivo de desligamento finge uma sobrecorrente ou uma sobretensão na entrada dos sensores de corrente ou tensão correspondentes.

[014] Alternativamente, o comutador do dispositivo de desligar pode ser fornecido de modo a desligar a tensão de operação do circuito de controle do conversor flyback, para causar o curto-circuito do dito circuito de controle do conversor flyback ou para causar o curto-circuito do elo de corrente contínua.

[015] Mais detalhes de modalidades vantajosas da invenção tornar-se-ão claras a partir do desenho, da descrição ou das reivindicações. Nos desenhos:

[016] A figura 1 mostra o atuador de válvula de acordo com a invenção sob a forma de um diagrama de circuito simplificado,

[017] A figura 2 mostra um circuito de amortecimento do motor previsto opcionalmente para a operação de gerador do mesmo,

[018] A figura 3 mostra um dispositivo de desligamento, em um detalhe de uma primeira modalidade simplificada,

[019] As figuras 4, 5 e 6 mostram modalidades alternativas de dispositivos de desligamento, em cada caso, em uma visão detalhada esquematizada, e

[020] A figura 7 mostra uma visão mais detalhada do circuito do atuador de válvula de acordo com a figura 4.

[021] A figura 1 mostra um atuador de válvula 10 para uma válvula 11, que compreende pelo menos um elemento de fechamento da válvula 13 acionado por um motor elétrico 12. O rotor 14 do motor elétrico 12 está conectado ao elemento de fechamento da válvula 13 através de uma engrenagem 15, simbolizada na figura 1 meramente com base em duas linhas tracejadas, com a dita engrenagem também incluindo uma mola de fechamento (não mostrada), que pré- carrega o elemento de fechamento da válvula 13 na direção de fechamento, ou seja, em direção à sua sede da válvula 16. O motor elétrico 12 é, preferencialmente, um motor de passo com pelo menos dois ou também mais enrolamentos 17, 18, que são conectados a um dispositivo de fonte de tensão 19. O motor elétrico 12 e o dispositivo de fonte de tensão 19 formam juntos o atuador de válvula 10, que pode ser ligado à válvula 11 em um suporte e pode ser controlado através de uma entrada 20. A entrada 20 é bipolar. Se estiver sem tensão, a válvula 11 está fechada. Quando a entrada é energizada, a válvula 11 abre. Aqui, a entrada 20 é projetada para tensões de entrada, por exemplo, de tensão nominal de 100 V a 240 V (ou seja, pode ser operada, por exemplo, de 85 V a 265 V), de tal modo que a válvula 11 é aberta quando uma tensão dentro dessa faixa é aplicada à entrada 20. Por outro lado, a válvula 11 fecha quando essa tensão é eliminada.

[022] O dispositivo de fonte de tensão 19, se a unidade de válvula for destinada à operação de tensão alternada, inclui um circuito retificador de entrada 21, conforme necessário, cuja entrada de tensão alternada é conectada à entrada 20 através de meios de anti- interferência e de filtro 22 (figura 7), conforme necessário. O circuito retificador de entrada pode ser uma ponte retificadora ou similar. O circuito retificador de entrada, no caso de operação de tensão contínua, também pode ser substituído por um meio de proteção de polaridade reversa na forma de pelo menos um diodo, que se estende longitudinalmente em uma linha de entrada. O meio de proteção de polaridade reversa tem uma entrada de tensão contínua e uma saída de tensão contínua. Unidades de válvula para operação de tensão contínua podem ser projetadas, por exemplo, para uma faixa de tensão de 12 V a 36 V.

[023] A saída de tensão contínua do circuito retificador de entrada 21 (ou o meio de proteção de polaridade reversa) é conectada a um circuito de tensão contínua 23 (figura 7), que contém um dispositivo buffer de tensão 24, por exemplo, na forma de um capacitor individual ou uma pluralidade de capacitores C. O dispositivo buffer de tensão 24 é usado para suavizar a tensão no circuito de tensão contínua 23, onde ele é preferencialmente dimensionado de modo a manter a alimentação da corrente do motor elétrico 12 durante pelo menos um período da tensão de entrada na menor tensão de entrada aplicada possível (por exemplo, tensão alternada de 85 V ou 100 V). O capacitor 24, para este fim, tem tipicamente uma capacitância entre 50 e 100 μF. No entanto, ela também pode ser dimensionada de forma maior.

[024] O dispositivo buffer de tensão 24 alimenta um circuito de controle do motor 25, que compreende uma entrada de tensão contínua 26 conectada ao dispositivo buffer de tensão 24. No lado de saída, o circuito de controle do motor compreende uma saída de enrolamento do motor 27 com conexões para os enrolamentos do motor 17, 18. O circuito de controle do motor 25 inclui um conversor de tensão contínua 28, que está conectado à entrada de tensão contínua 26 e no lado de saída que alimenta um elo de corrente contínua 29. Isso, por sua vez, pode conter um capacitor buffer C1. O conversor de tensão contínua 28 pode ser qualquer conversor adequado, por exemplo, um conversor flyback.

[025] A tensão contínua do elo de corrente contínua 29 é convertida através de um inversor 30 nas correntes e tensões proporcionadas na saída de enrolamento do motor 27. O inversor 30 pode ser qualquer inversor adequado, por exemplo, um inversor de ponte completa com uma pluralidade de pontes do inversor. A figura 2 mostra uma ponte inversora 31 deste tipo esquematicamente para o enrolamento do motor 17. A ponte inversora 31 contém uma pluralidade de comutadores eletrônicos, por exemplo, quatro comutadores eletrônicos, que são abertos e fechados de tal modo que o fluxo de corrente desejado é alcançado no enrolamento do motor 17. Além disso, pode ser disponibilizado um circuito de amortecimento 32, que contém um meio de comutação 33 e um capacitor de ressonância CR, de modo a gerar um efeito de travagem dependente da velocidade no caso do funcionamento do gerador do motor 12. Para este fim, o meio de comutação 33 é comutado de tal modo que o enrolamento do motor 17 e o condensador de ressonância CR formam um circuito de ressonância.

[026] Circuitos de amortecimento semelhantes podem ser previstos para uma pluralidade de enrolamentos do motor ou para todos os enrolamentos do motor.

[027] O dispositivo de fonte de tensão 19 inclui um dispositivo de comutação 34, que é usado para cortar o fluxo de energia do dispositivo buffer de tensão 24 para o motor 12 após a tensão de entrada ter sido desligada. O fluxo de energia pode ser cortado aqui antes do circuito de controle do motor 25 ou também dentro do dito circuito. O dispositivo de desligamento é, dessa forma, usado para desenergizar os enrolamentos de motor 17, 18, independentemente de uma carga possivelmente armazenada no dispositivo buffer de tensão 24 quando a tensão de entrada é desligada na entrada 20.

[028] O dispositivo de desligamento 34 inclui um comutador adequado 36, por exemplo, um contato de relé ou um comutador eletrônico, por exemplo, um transistor MOSFET, que é controlado pela tensão aplicada na entrada 20. Para este fim, é utilizado um circuito temporizador 35, o qual, por um lado, está conectado à entrada 20 e, por outro lado, controla o comutador 36 do dispositivo de desligamento 34.

[029] O atuador de válvula 10 descrito a este respeito funciona da seguinte maneira:

[030] Em primeiro lugar, é assumido que nenhuma voltagem foi aplicada na entrada 20 por algum tempo. O elemento de fechamento da válvula 13 repousa sobre a sede da válvula 16 - a válvula 11 está fechada.

[031] Se uma tensão de alimentação situada dentro de uma faixa de tensão predefinida, por exemplo, de 85 V a 265 V (ou também de 12 V a 36 V) for então aplicada na entrada 20, uma tensão contínua se acumula muito rapidamente no dispositivo buffer de tensão 24 e é aplicada ao circuito de controle do motor 25 através do comutador fechado 36. O dito circuito de controle fornece impulsos de controle ao motor 12, de tal modo que o dito motor arranca e abre a válvula 11 contra a força da mola de fechamento e a mantém na posição aberta.

[032] Se a válvula 11 estiver agora a ser fechada, a tensão de alimentação aplicada na entrada 20 é desligada (ou seja, a entrada 20 fica sem tensão). A tensão fornecida pelo dispositivo buffer de tensão 24, no entanto, inicialmente continua a alimentar o circuito de controle do motor 25, de tal modo que o motor 12 é inicialmente ainda mantido na posição aberta. Após um tempo de espera predefinido pelo circuito temporizador 35, por exemplo, de algumas dezenas de ms (por exemplo, de 20 ou 30 ms), o circuito temporizador 35 abre o comutador 36, de tal modo que o circuito de controle do motor 25 fica sem corrente, independentemente da carga residual fornecida no capacitor C. Os enrolamentos 17, 18 ficam, assim, também sem corrente, e o rotor 14 do motor 12 é então rodado para trás pela força da mola de fechamento. O membro de fechamento da válvula se move para a posição fechada.

[033] Durante o processo de fechamento, o circuito de amortecimento 32 de acordo com a figura 2 pode ser ativado de modo a impedir que o rotor 14 adote velocidades demasiadamente altas. Neste caso, o capacitor CR está interligado ao enrolamento 17 ou 18. O rotor rotativo 14 excita o circuito de ressonância, em que a corrente nele criada inibe a rotação do rotor 14.

[034] Pelo uso do dispositivo de desligamento 34, o capacitor C do dispositivo buffer de tensão 24 é grande, sem que o fechamento da válvula 11 seja atrasado além do limite admissível pelo efeito de armazenamento. Além disso, consegue-se que o fechamento da válvula 11 seja fixado uniformemente, independentemente da magnitude da tensão aplicada na entrada 20. Em particular, evita-se o fechamento retardado, como ocorreria de outro modo com o uso de altas voltagens de entrada devido ao longo tempo de descarga resultante do dispositivo buffer de tensão 24.

[035] O comutador 36 do dispositivo de desligamento 34 pode ser disposto como um contato normalmente fechado na linha de conexão entre o dispositivo buffer de tensão 24 e o circuito de controle do motor 25. Como mostrado na figura 3, o comutador 36 pode ser um transistor ou também, se for necessária uma maior fiabilidade, um circuito em série de uma pluralidade de transistores 36a, 36b.

[036] É também possível, no entanto, cortar o fluxo de energia entre o dispositivo buffer de tensão 24 e o motor 12 em outro ponto. A figura 4, com esse propósito, mostra uma modalidade na qual o conversor de tensão contínua 28 foi desligado para cortar o fluxo de energia. O conversor de tensão contínua 28, a título de exemplo, pode ser formado como um conversor flyback 37 com um elemento de comutação 38, o qual liberta e corta, alternadamente, a corrente através de um transformador conversor 39. O elemento de comutação 38 é controlado por um circuito de controle 40, o qual, por sua vez, requer uma alimentação de corrente. Para este fim, é fornecido um enrolamento auxiliar 41 no transformador de conversor 39. A corrente é conduzida desde o dito enrolamento auxiliar através de um diodo D e, como auxiliar de partida através de um resistor R a um capacitor 42, que proporciona a tensão de operação para o circuito de controle 40. O comutador 36 libera a tensão de alimentação para o circuito de controle 40 se o conversor de tensão contínua 28 tiver de ser operado e bloquear a tensão, ou seja, o desliga, quando o conversor de tensão contínua 28 não deve fornecer energia ao elo de corrente contínua 29.

[037] A função dessa variante de circuito corresponde àquela descrita em conjunto com a figura 1. Assim que a tensão de operação é desligada na entrada 20, o temporizador 35 começa a funcionar, de modo a abrir o comutador 36 assim que um período de tempo predefinido Δt tenha decorrido e, assim, para suprimir o fluxo de energia do dispositivo buffer de tensão 24 ao motor 12, desligando o conversor de tensão contínua 28.

[038] Uma variante modificada é mostrada na figura 5. Nessa figura, o comutador 36 é disposto de modo a inibir os impulsos de controle do elemento de comutação 38 assim que o fluxo de energia é para ser cortado. Embora o comutador 36 estivesse aberto no tempo de desligamento desejado em cada uma das modalidades descritas anteriormente, ele é fechado neste caso. Deste modo, ele causa curto-circuito nos impulsos de controle conduzidos pela linha de sinal de controle até a porta do elemento de comutação 38 e suprime o funcionamento do conversor de tensão contínua 28, ao qual o elemento de comutação 38 pertence.

[039] Outra variante é mostrada na figura 6. Ali, o comutador 36 pertencente ao dispositivo de desligamento 34 é disposto no elo de corrente contínua 29, onde ele é, de preferência, disposto entre o capacitor buffer C1 e o inversor 30. Nesta variante de circuito, a energia armazenada no capacitor buffer C1 do elo de corrente contínua 29 também é mantida afastada do inversor 30 a partir do momento do desligamento, de tal modo que o dito inversor para o presente momento cessa a sua operação e desenergiza o motor 12.

[040] A figura 7 mostra outros detalhes, em particular do temporizador 35, com base na modalidade exemplar de acordo com a figura 4, sendo feita referência, além disso, à sua descrição.

[041] O temporizador 35 toca a tensão de alimentação aplicada na entrada 20. Este temporizador é disposto através de um resistor 44 em um diodo Zener Dz limitante de tensão e um capacitor 45 conectado em paralelo com o mesmo. Por motivos de segurança e fiabilidade, dois ou mais capacitores 45 também podem ser conectados em paralelo uns com os outros em todas as modalidades.

[042] Pelo menos um resistor de descarga é conectado em paralelo com o capacitor 45. Na presente modalidade exemplar, o resistor de descarga é formado por uma conexão em série de dois resistores 46, 47, que formam um divisor de tensão. Por meio tanto da corrente de descarga definida pela conexão em série como também a relação do divisor de tensão, é determinado o momento de desligar de um transistor 48 conectado por meio de sua porta ao divisor de tensão, cuja fonte está conectada ao terra e cujo dreno está conectado à porta do transistor PMOS 49, usada como comutador 36. Isto é condutivo desde que a tensão na porta do transistor 48 exceda um limiar de comutação. Se, por outro lado, a tensão ficar abaixo do limiar de comutação, o transistor PMOS 49 bloqueia, porque a sua porta está ligada à sua conexão de origem através de um resistor 50. Alternativamente, um transistor bipolar pode ser disposto em vez do transistor PMOS.

[043] Note-se que, em todas as modalidades descritas, pode ser disposta uma conexão em série de dois ou mais comutadores semicondutores em vez de um único comutador semicondutor, e pode ser disposta a duplicação dos seus respectivos dispositivos de controle, em particular, dos seus circuitos temporizadores 35, para aumentar a confiabilidade. Em todas as modalidades descritas, outros comutadores também podem ser dispostos ao invés dos comutadores semicondutores.

[044] Um atuador de válvula 10 que é particularmente adequado para válvulas de gás 11 tendo função de desligamento de segurança compreende um motor elétrico 12, em particular, um motor de passo, que abre e também fecha, se necessário, a válvula através de uma engrenagem 15. Um dispositivo de fonte de tensão 19, que é parte do atuador de válvula 10, é necessário para operar o motor elétrico 12. O dito dispositivo de fonte de tensão possui um circuito retificador de entrada 21 e um dispositivo de proteção 24 conectado a ele, por exemplo, na forma de um capacitor C. Da tensão protegida pelo capacitor C, um circuito de controle do motor 25 obtém a energia para operar o motor elétrico 12.

[045] Para evitar que a válvula 11 seja mantida aberta muito tempo depois de a tensão de alimentação na entrada 20 ter sido desligada, é previsto um dispositivo de desligamento 34, o qual, após a eliminação da tensão na entrada 20, corta o fluxo de energia do dispositivo buffer de tensão 24 para o motor elétrico 12. O atuador de válvula pode, dessa forma, ser concebido para uma faixa de tensão de operação muito ampla de, por exemplo, 85 V a 265 V, em que, independentemente da magnitude da tensão utilizada, um tempo de desligamento uniformemente curto, ou seja, um tempo de fechamento da válvula, é assegurado.Sinais de referência:

Claims

1. Atuador de válvula (10), para válvulas de gás (11) com função de desligamento de segurança, com um motor elétrico (12), que está conectado a um elemento de fechamento da válvula (13) por meio de uma engrenagem (15), com uma mola de fechamento que atua no elemento de fechamento da válvula (13) em direção de fechamento, com um dispositivo de fonte de tensão (19), que compreende: um circuito retificador de entrada (21), que compreende uma entrada de tensão alternada ou contínua e uma saída de tensão contínua, um dispositivo buffer de tensão (24) conectado à saída de tensão contínua, um circuito de controle do motor (25) para operação do motor elétrico (12), CARACTERIZADO por um dispositivo de desligamento (34), que é projetado para cortar o fluxo de energia do dispositivo buffer de tensão (24) para o motor (12) dentro de um intervalo de tempo definido (Δt) após a eliminação da tensão aplicada na entrada (20), em que o fechamento passivo da válvula de gás ocorre passivamente sem acionamento motorizado, sendo o motor elétrico (12) acionado pela mola de fechamento por meio da engrenagem (15) quando do fechamento.

2. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o circuito retificador de entrada (21) é um circuito de ponte retificadora ou, pelo menos, um diodo de proteção de polaridade inversa.

3. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo buffer de tensão (24) é um capacitor (C).

4. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo buffer de tensão (24) compreende uma capacitância de buffer que é suficiente para, pelo menos, ligar um período de tensão de entrada a uma tensão de entrada mínima.

5. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o circuito de controle do motor (25) compreende uma entrada de tensão contínua (26) e uma saída de enrolamento do motor (27).

6. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o circuito de controle do motor (25) no lado de entrada compreende um conversor de tensão contínua (28), que alimenta um elo de corrente contínua (29) e, no lado da saída de enrolamento do motor (27), compreende um inversor (30).

7. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o conversor de tensão contínua (28) é um conversor de comutação, em particular, um conversor flyback.

8. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o conversor flyback compreende um circuito de controle (40) para controlar um elemento de comutação do conversor flyback (38).

9. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o circuito de controle do motor (25) no lado da saída de enrolamento do motor (27) compreende um circuito de amortecimento do motor (32) para o funcionamento de gerador do motor (12).

10. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de desligamento (34) contém um temporizador (35), que é concebido para gerar um sinal de desligamento após expirar o intervalo de tempo (Δt).

11. Atuador de válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de desligamento (34) compreende um comutador (36), que está disposto entre o dispositivo buffer (24) e o circuito de controle do motor (25).

12. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de desligamento (34) compreende um comutador (36), que está disposto entre o conversor de tensão contínua (28) e o circuito de controle do motor (30).

13. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de desligamento (34) compreende um comutador (36), o qual está conectado ao circuito de controle (40) do elemento de comutação do conversor flyback (38) para bloquear a sua operação.

14. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o comutador (36) está conectado a uma linha de sinal de controle para controlar um elemento de comutação do conversor flyback (38).

15. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o comutador (36) está conectado a uma linha de fornecimento de tensão do circuito (40) para controlar o elemento de comutação do conversor flyback (38).