BR112020019076A2 - Dispositivo de material grafite, sistema, método para monitorar o dispositivo de material grafite, e, uso de um dispositivo de material grafite - Google Patents
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Abstract
um dispositivo de material grafite (1), em que o dispositivo de material grafite é provido, internamente e/ou externamente, com pelo menos um padrão condutor (2) e/ou pelo menos um sensor (2) e em que o dispositivo de material grafite é usado como qualquer um de uma escova de carvão, um disco de freio, uma bucha e um rolamento.
Description
UM DISPOSITIVO DE MATERIAL GRAFITE Campo Técnico
[001] O presente documento se refere a dispositivos de grafite inteligentes.
[002] Mais particularmente, a presente descrição se refere a dispositivos de grafite providos com um padrão condutor e/ou sensores, e aos usos dos mesmos. Fundamentos
[003] Os dispositivos que compreendem grafite são usados em muitas tecnologias diferentes. Usualmente, estes dispositivos são usados como peças de consumo ou de vestimenta, tais como, por exemplo, escovas de carvão em aplicações elétricas, discos de freio em veículos e como buchas e rolamentos.
[004] Em algumas aplicações, há uma necessidade de poder monitorar, por exemplo, o desgaste dos dispositivos de grafite e ainda outros parâmetros que afetam a qualidade e a razão de utilização destes dispositivos.
[005] No documento US7877216B2 um sistema de frenagem, tal como um disco de freio, é descrito com um material sensor de desgaste embutido no material de fricção do freio.
[006] Há uma necessidade de poder prover os dispositivos, tais como discos de freio, mas, também, outras peças de consumo e de vestimenta, com possibilidades de monitoramento para melhorar e monitorar a segurança, a duração e a vida útil destes dispositivos. Sumário
[007] É um objeto da presente descrição prover um melhor dispositivo de grafite, que elimina ou alivia pelo menos algumas das desvantagens dos dispositivos de grafite da técnica anterior.
[008] O objetivo é completamente ou parcialmente alcançado por um dispositivo de grafite e um método de acordo com as reivindicações independentes anexas. As modalidades são apresentadas nas reivindicações dependentes anexas, e na descrição e nos desenhos a seguir.
[009] De acordo com um primeiro aspecto, há provido um dispositivo de material grafite, em que o dispositivo de material grafite é provido, internamente e/ou externamente, com pelo menos um padrão condutor e/ou pelo menos um sensor.
[0010] Pela provisão do dispositivo de grafite diretamente com um padrão condutor e/ou um sensor, um fácil e confiável monitoramento das características do dispositivo de material grafite pode ser alcançado. As características que podem ser monitoradas são, por exemplo, o desgaste, a temperatura, as vibrações, o cisalhamento, a fricção e as perdas elétricas, etc. As características podem tanto ser medidas diretamente pelos sinais providos pelo padrão condutor ou sensores quanto ser calculadas com base nestes sinais. Isto pode prover uma maneira mais digital de monitoramento dos dispositivos, tais como escovas de carvão e discos de freio, pela provisão de um estado em tempo real destes dispositivos, em vez de somente indicar quando os mesmos estão, por exemplo, desgastados. O mesmo garante uma operação mais segura de diferentes tipos de máquinas e veículos elétricos, e simplifica o serviço das máquinas e dos veículos que incorporam estes dispositivos. Os sinais podem, por exemplo, ser enviados para uma função de serviço bem antes, por exemplo, de uma escova de carvão ser desgastado, assim, minimizando o risco de que uma máquina elétrica entre em uma indesejada paralização ou seja danificada através do desgaste irregular da escova de carvão. O mesmo também pode ser usado em veículos, em que os sinais podem ser enviados diretamente para o centro de serviço. Por sua vez, isto pode prover enormes ganhos econômicos, com reduzida necessidade de manter estas peças sobressalentes em armazenamento, e uma maneira mais eficiente de prover as operações de serviço e de reparo.
[0011] O pelo menos um padrão condutor e/ou pelo menos um sensor podem ser providos sobre ou integrado em pelo menos uma porção de uma superfície do dito dispositivo e o pelo menos um padrão condutor e/ou o pelo menos um sensor podem ser integrados no dito dispositivo por gravação em ou impressão sobre pelo menos uma porção da dita superfície.
[0012] Pela integração do padrão de condução ou do sensor no dispositivo, é provido um dispositivo robusto, que não contém nenhuma peça removível que pode prejudicar o funcionamento do dispositivo. Adicionalmente, a integração do padrão de condução ou do sensor pode ser facilmente tornada uma parte do processo de produção, o que permite uma maneira eficiente e econômica de manufatura do dispositivo.
[0013] Alternativamente, o pelo menos um padrão condutor e/ou o pelo menos um sensor podem ser anexados em pelo menos uma porção da dita superfície.
[0014] Por anexado em, entende-se que o padrão condutor ou o sensor são aplicados no dispositivo, por exemplo, usando adesivos ou fusão a quente ou outros meios de anexação. O padrão condutor pode, por exemplo, ter sido impresso ou gravado em uma placa de polímero, ou outro material, que é anexada em uma superfície ou um lado do dispositivo. Sensores adicionais, tais como fios de alta resistência, podem ser anexados no dispositivo, por exemplo, pelo uso de adesivos ou outro tipo de anexações seguras.
[0015] O pelo menos um padrão condutor e/ou o pelo menos um sensor podem, de acordo com ainda uma alternativa, ser providos em um interior do dispositivo.
[0016] Isto significa que o padrão condutor ou o sensor podem ter sido providos através de um furo de sondagem no dispositivo, ou que o dispositivo é manufaturado em pelo menos duas porções e, quando associados, o padrão condutor ou o sensor são arranjados em uma superfície voltada para dentro do dispositivo.
[0017] O pelo menos um padrão condutor pode ser uma placa de circuito.
[0018] Os ditos sensor ou sensores podem ser qualquer um de um sensor de temperatura, um medidor de tensão e um cabo de alta resistência, um acelerômetro ou uma combinação dos mesmos.
[0019] O sensor provido sobre o dispositivo pode ser um sensor que provê um valor de medição instantâneo, ou um sinal que é calculado ou computado em um valor de medição.
[0020] Os ditos padrão condutor e/ou sensor podem ser arranjados para transmitir sinais para uma unidade de recepção de sinal e/ou de processamento de sinal.
[0021] Pela unidade de recepção de sinal e/ou de processamento de sinal, entende-se qualquer dispositivo que pode receber os sinais para o padrão de condução e o sensor. A unidade também pode ser capaz de processar o sinal, por exemplo, computar ou calcular diferentes valores de medição do sinal. Os valores de medição podem, então, ser apresentados ou visualizados em diferentes formatos adequados para a aplicação.
[0022] A unidade pode ser arranjada remotamente do ou integrada com o dispositivo.
[0023] Os sinais podem ser transmitidos sem fio ou através de fios. A transmissão sem fio pode ser através de Bluetooth®. A transmissão sem fio também pode ser de qualquer outro tipo concebível aos versados na técnica.
[0024] O material grafite pode ser qualquer um de um grafite natural, um eletrografite e um grafite metal.
[0025] O material grafite pode ser um grafite metal sinterizado.
[0026] O dispositivo de grafite pode ser qualquer um de uma escova de carvão, um disco de freio, uma bucha e um rolamento.
[0027] O dispositivo pode ser uma peça de consumo ou de vestimenta.
[0028] De acordo com um segundo aspecto, é provido um sistema que compreende o dispositivo de material grafite de acordo com o primeiro aspecto e uma unidade de recepção e/ou de processamento de sinal. A unidade de recepção e/ou de processamento de sinal pode ser qualquer um de uma caixa de computador, uma interface de aplicação e uma unidade com base em nuvem, ou qualquer outra unidade adequada para receber e/ou processar os sinais.
[0029] De acordo com um terceiro aspecto, é provido um método para monitorar o dispositivo de material grafite de acordo com o primeiro aspecto, em que o método compreende as seguintes etapas: prover um dispositivo de material grafite com um padrão condutor e/ou pelo menos um sensor; colocar o dito dispositivo de material grafite em uma aplicação em que o mesmo é usado; usar o dito dispositivo de material grafite na dita aplicação; e receber os sinais a partir do dito padrão condutor e/ou sensores por uma unidade de recepção e/ou de processamento de sinal, de acordo com o que, os ditos sinais são usados para monitorar o dito dispositivo de material grafite.
[0030] De acordo com um quarto aspecto, é provido o uso de um dispositivo de material grafite de acordo com o primeiro aspecto como qualquer um de uma escova de carvão, um disco de freio, uma bucha e um rolamento. Breve Descrição dos Desenhos
[0031] As modalidades da presente solução serão agora descritas, a título de exemplo, em relação ao desenho esquemático anexo.
[0032] A figura 1 é uma vista esquemática de uma modalidade de um dispositivo e um sistema de acordo com a invenção.
Descrição das Modalidades
[0033] A figura 1 ilustra um sistema 10 que compreende um dispositivo de material grafite 1, provido com um padrão condutor 2, uma unidade de recepção e/ou de processamento de sinal 5 e um dispositivo de exibição 3.
[0034] Em uma modalidade, o dispositivo de material grafite pode ser uma peça de consumo ou de vestimenta.
[0035] Em uma alternativa, o dispositivo de material grafite pode ser qualquer um de uma escova de carvão, um disco de freio, uma bucha e um rolamento.
[0036] O material grafite do dispositivo de material grafite pode ser qualquer um de um grafite natural, um eletrografite e um grafite metal.
[0037] De acordo com uma modalidade, o material grafite é um grafite metal sinterizado.
[0038] O dispositivo de material grafite é provido com pelo menos um padrão condutor 2 e/ou pelo menos um sensor 2.
[0039] Da forma ilustrada na figura 1, o dispositivo de material grafite 1 pode ser uma escova de carvão, provido com um padrão condutor 2. Na figura 1, isto é ilustrado como uma placa de circuito.
[0040] O padrão condutor 2 pode, assim, ser uma placa de circuito que é provida sobre a superfície do dispositivo 1 ou arranjada no dispositivo
1. O padrão condutor 1 pode ser aplicado ou provido no dispositivo 1 de diferentes maneiras. Uma alternativa é imprimir o padrão condutor sobre a superfície.
[0041] Uma outra alternativa é usar as técnicas de gravação para prover na superfície do dispositivo o padrão condutor. As técnicas de gravação ou de impressão são bem conhecidas pelos versados na técnica e podem ser facilmente introduzidas em um método de manufatura do dispositivo, sem perder eficiência ou incorrer em quaisquer custos adicionais substanciais.
[0042] O padrão condutor 2 também pode ser provido sobre o dispositivo como um dispositivo separado, em que o padrão condutor, por exemplo, é anexado pela utilização de diferentes tipos de adesivos, tais como, por exemplo, cola, fusão a quente, etc., que são adequados para o uso do dispositivo de material grafite.
[0043] O condutor também pode ser provido em um interior do dispositivo, por exemplo, por ter um furo perfurado no dispositivo ou pela anexação de duas porções do dispositivo uma na outra e por conter o sensor no interior. O padrão condutor pode, por exemplo, ser impresso sobre ou gravado em uma porção do dispositivo e, então, contido no dispositivo uma vez que as porções foram anexadas uma na outra.
[0044] O dispositivo de material grafite também pode ser provido com pelo menos um sensor 2, o sensor ou os sensores podem ser providos, além do mais, no padrão condutor. Alternativamente, o dispositivo 1 é provido apenas com pelo menos um sensor 2. O sensor ou os sensores 2 podem ser arranjados para detectar diferentes propriedades físicas do próprio dispositivo e das cercanias do ambiente. O sensor ou os sensores podem, por exemplo, ser arranjados para detectar a temperatura, a vibração, as perdas elétricas, a aceleração, o desgaste, etc. O sensor ou os sensores podem, portanto, ser dimensionados e adaptados para encaixar sobre o dispositivo.
[0045] O sensor ou os sensores 2 podem ser providos sobre ou na superfície do dispositivo, ou pelo menos sobre uma porção da superfície. O sensor pode, por exemplo, ser impresso sobre o dispositivo ou anexado no dispositivo pelo uso de técnicas de gravação. O sensor pode ser alternativamente anexado no dispositivo pelo uso de técnicas adesivas, tais como técnicas de cola ou de fusão a quente, etc., dependendo do tipo de sensor e do tipo de dispositivo no qual o mesmo é usado.
[0046] O sensor também pode ser provido em um interior do dispositivo, por exemplo, por ter um furo perfurado no dispositivo ou pela anexação de duas porções do dispositivo uma na outra e por conter o sensor no interior. O sensor ou os sensores podem, por exemplo, ser impressos sobre ou gravados em uma porção do dispositivo e, então, contidos no dispositivo uma vez que as porções tiverem sido anexadas uma na outra.
[0047] Como exemplos, o sensor ou os sensores podem ser qualquer um de um sensor de temperatura, um medidor de tensão e um cabo de alta resistência, um acelerômetro ou uma combinação dos mesmos.
[0048] Quando o dispositivo 1 estiver em uso, por exemplo, como um disco de freio em um veículo ou como uma escova de carvão arranjado para encaixar em um anel deslizante em uma máquina elétrica (estes usos não são mostrados nos desenhos), o padrão condutor e/ou os sensores irão prover pelo menos uma unidade de recepção e/ou de processamento de sinal 5 com pelo menos um sinal.
[0049] Os sinais do padrão condutor e/ou do(s) sensor(es) podem ser transmitidos através de fios (não mostrados) ou sem fio 4, da forma ilustrada na figura 1. A transmissão sem fio pode ser alcançada através de Bluetooth®.
[0050] O sinal ou os sinais podem ser processados pela unidade de recepção e/ou de processamento de sinal 5, ou por qualquer outra unidade (não descrita) e, então, transmitidos 6 para um dispositivo de exibição 3. Na figura 1, o dispositivo de exibição 3 é ilustrado como um dispositivo portátil, por exemplo, um telefone inteligente, mas o dispositivo de exibição pode ser qualquer tipo de dispositivo capaz de exibir um resultado dos sinais enviados a partir do padrão condutor e/ou dos sensores. O dispositivo de exibição pode, por exemplo, ser uma lâmpada, que ilumina como uma resposta a um sinal enviado a partir do padrão condutor e/ou do sensor. De acordo com uma modalidade, a unidade de recepção/processamento de sinal e o dispositivo de exibição podem ser um dispositivo integrado.
[0051] Em uma alternativa, a unidade de recepção e/ou de processamento de sinal pode compreender dois dispositivos fisicamente separados. Em uma alternativa, a unidade de recepção e/ou de processamento de sinal pode ser algum ou um dispositivo integrado.
[0052] A recepção e o processamento de sinal também podem ocorrer em uma aplicação com base em nuvem.
[0053] A unidade de recepção e/ou de processamento de sinal pode ser arranjada em proximidade ao, ou até mesmo anexada no, dispositivo 1, ou ser colocada remotamente.
[0054] Como um exemplo, a unidade de recepção e/ou de processamento de sinal 5 pode ser qualquer um de uma caixa de computador, uma interface de aplicação e uma unidade com base em nuvem.
[0055] O dispositivo de recepção e/ou processamento de sinal 5 pode ser arranjado para receber os sinais a partir do(s) padrão(ões) condutor(es) e/ou do(s) sensor(es) e transformar, converter ou computar um resultado com base nestes sinais. O resultado pode, então, ser visualizado ou apresentado de diferentes maneiras. Da forma ilustrada na figura 1, os sinais podem ser enviados para uma aplicação em um telefone inteligente, exibindo a temperatura, o local do dispositivo (por exemplo, pelo uso de um sensor de geolocalização, tal como um GPS, anexado no dispositivo), e as perdas elétricas e a taxa de desgaste, etc.
[0056] Em uma outra alternativa, os sinais são convertidos e exibidos no sistema de comunicação de um veículo, tal como um carro, por exemplo, indicando a temperatura dos discos de freio, ou o estado de desgaste dos discos de freio.
[0057] Isto pode prover uma maneira digital de monitoramento de dispositivos, tais como escovas de carvão e discos de freio, pela provisão de um estado em tempo real destes dispositivos, em vez de apenas indicar quando os mesmos estão, por exemplo, desgastados.
Claims (19)
1. Dispositivo de material grafite (1), caracterizado pelo fato de que o dispositivo de material grafite é provido, internamente e/ou externamente, com pelo menos um padrão condutor (2) e/ou pelo menos um sensor (2).
2. Dispositivo de material grafite (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um padrão condutor (2) e/ou pelo menos um sensor (2) são providos sobre ou integrados em pelo menos uma porção de uma superfície do dito dispositivo.
3. Dispositivo de material grafite de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um padrão condutor e/ou pelo menos um sensor são integrados no dito dispositivo por gravação em ou impressão sobre pelo menos uma porção da dita superfície.
4. Dispositivo de material grafite (1) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um padrão condutor (2) e/ou pelo menos um sensor (2) são anexados em pelo menos uma porção da dita superfície.
5. Dispositivo de material grafite (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um padrão condutor (2) e/ou pelo menos um sensor (2) são providos no interior do dispositivo.
6. Dispositivo de material grafite de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um padrão condutor (2) é uma placa de circuito.
7. Dispositivo de material grafite de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito sensor (2) é qualquer um de um sensor de temperatura, um medidor de tensão e um cabo de alta resistência, um acelerômetro ou uma combinação dos mesmos.
8. Dispositivo de material grafite (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito padrão condutor (2) e/ou sensor (2) são arranjados para transmitir sinais para uma unidade de recepção de sinal e/ou de processamento de sinal (5).
9. Dispositivo de material grafite de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a dita unidade é arranjada remotamente do ou integrada com o dispositivo.
10. Dispositivo de material grafite de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os sinais são transmitidos sem fio ou através de fios.
11. Dispositivo de material grafite de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a transmissão sem fio é através de Bluetooth®.
12. Dispositivo de material grafite de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material grafite é qualquer um de um grafite natural, um eletrografite e um grafite metal.
13. Dispositivo de material grafite de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o material grafite é um grafite metal sinterizado.
14. Dispositivo de material grafite de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de grafite é qualquer um de uma escova de carvão, um disco de freio, uma bucha e um rolamento.
15. Dispositivo de material grafite de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo é uma peça de consumo ou de vestimenta.
16. Sistema (10), caracterizado pelo fato de que compreende o dispositivo de material grafite (1) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, e uma unidade de recepção e/ou de processamento de sinal (5).
17. Sistema de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a dita unidade de recepção e/ou de processamento de sinal (5) é qualquer uma de uma caixa de computador, uma interface de aplicação e uma unidade com base em nuvem.
18. Método para monitorar o dispositivo de material grafite como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o método compreende as seguintes etapas: prover um dispositivo de material grafite (1) com um padrão condutor (2) e/ou pelo menos um sensor (2); colocar o dito dispositivo de material grafite (1) em uma aplicação em que o mesmo é usado; usar o dito dispositivo de material grafite (1) na dita aplicação; e receber os sinais a partir do dito padrão condutor (2) e/ou sensores por uma unidade de recepção e/ou de processamento de sinal (5), de acordo com o que, os ditos sinais são usados para monitorar o dito dispositivo de material grafite.
19. Uso de um dispositivo de material grafite (1) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de ser como qualquer um de uma escova de carvão, um disco de freio, uma bucha e um rolamento.
Petição 870200118355, de 23/09/2020, pág. 23/24 locali- zação ambiente:
temperatura da escova: 1/1 perdas elétricas: distribuição da corrente:
taxa de desgaste vida útil da escova: 18 meses tempo até a próxima manutenção: 6 meses
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