BRPI0720957A2

BRPI0720957A2 - Dispositivo em um medidor de torque

Info

Publication number: BRPI0720957A2
Application number: BRPI0720957-6A
Authority: BR
Inventors: Niclas Andersson; Joakim Kullander; Peter Lundberg; Peter Adrian
Original assignee: Btg Pulp & Paper Sensors Ab
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2014-03-18
Also published as: WO2008088265A1; SE530784C2; BRPI0720957B1; EP2108113A4; CA2675447C; EP2108113A1; US20100162799A1; SE0700085L; CA2675447A1; CN101606050B; CN101606050A; EP2108113B1; US8171776B2

Description

"DISPOSITIVO EM UM MEDIDOR DE TORQUE"

CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO

A presente invenção se refere a um dispositivo para,

ou mais especificamente, a um princípio para medidores ou escalas padrão de torque, para mensuração de, por exemplo, concentração, viscosidade, secura e características reológicas de polpa, que opera em concordância com o princípio de balanço de força (equilíbrio de força).

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DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃO

Medidores de rotação para concentração, força de cisalhamento, viscosidade, secura, características reológicas, etc. têm estado em utilização por um longo 15 tempo na industria de processo. Os medidores são projetados depois de princípios bem estabelecidos que em alguns casos são datados do começo dos anos da década de 1.960. 0 princípio fundamental é o de que uma sonda é ratacionada em um meio e o torque de resistência que aparece na sonda ou 20 sensor, como é freqüentemente chamado, é mensurado e transformado em um sinal de saída adequado.

0 projeto o mais freqüentemente ocorrendo é o princípio com um sistema de duplo eixo que mensura a diferença angular entre dois eixos concêntricos, em que o 25 eixo externo oco é impulsionado com uma velocidade rotacional constante e o eixo medidor interno é elasticamente conectado para o eixo oco. A conexão elástica também serve como vedação contra o meio de processo.A sonda é fixamente atada para a parte do eixo medidor situado no 30 meio. 0 princípio de duplo eixo elimina problemas com torque adicional, na forma de fricção a partir da vedação e do suporte (mancai) do eixo medidor, o que poderia afetar o resultado de aferição, na medida em que esta fricção poderia variar. Referido método é em engenharia de controle usualmente referido como o princípio de balanço de movimento (equilíbrio de movimento) . Desvantagens que ocorrem com um tal sistema são as de que temperatura, pressão, e envelhecimento do material negativamente afetam 5 as características do sistema, na medida em que a vedação elástica entre o eixo oco e o eixo medidor é possibilitada operar fora de sua posição zero. Uma outra característica que é negativamente afetada é a da linearidade do sistema.

Entretanto, se a disposição de eixo é equipada com um sistema de resposta (de realimentação), que restaura o eixo interno para sua posição zero levando-se em consideração o tamanho do torque aparecido e que mensura a força requerida, o efeito de referidos fatores de distúrbio são, em uma grande extensão, eliminados e o resultado irá ser um sistema de aferição estável mais linear e de longo termo. Um tal sistema de resposta é referido operar em concordância com o princípio de balanço (equilíbrio) de forças. Atualmente, a maneira a mais comum para aplicar resposta para um sistema para aferição de torque é através de um sistema de resposta eletromagnético, em que a corrente requerida para reter o eixo medidor em sua posição zero é mensurada.

Ainda que sistemas de resposta não sejam novos na área de medidores de torque e ainda que eles continuamente 25 tenham evoluído desde os anos da década de 1.960, existem algumas desvantagens existentes que permanecem difíceis, para não dizer impossíveis, de serem eliminadas com a tecnologia atualmente disponível. A utilização de sistemas eletromagnéticos sempre resulta em alguma permanência, que 30 por sua vez resulta em um erro de mensuração. Aperfeiçoamentos consideráveis têm sido feitos levando-se em consideração o último par de anos, mas está na natureza do assunto que obtenção de permanência zero é impossível utilizando-se tecnologia disponível. Adicionalmente, referido desenvolvimento contínuo não tem reduzido notavelmente a complexidade e preço dos medidores, e mesmo se o peso total tenha sido reduzido, é desejável que o peso seja adicionalmente reduzido. A linearidade foi 5 aperfeiçoada, mas aqui também alguém é dependente da curva de magnetização do ferro em utilização, o que resulta em alguma não linearidade.

Em indústria de processo de hoje em dia, com altas demandas sobre qualidade e volumes igualmente altos de 10 produção, alguém está em muitas posições de mensuração completamente dependente de medidores com alta precisão. Infelizmente, medidores que não cumprem com estas demandas são algumas vezes selecionados. As razões para isto podem ser muitas, por exemplo, altos preços, altos pesos e grande 15 complexidade dos medidores com alta precisão. Portanto, existe uma quantidade de ganhos se os medidores pudessem ser adicionalmente aperfeiçoados ao mesmo tempo em que a precisão fosse aumentada, o peso fosse reduzido e os preços igualmente, se não assim diminuídos pelo menos mantidos no

2 0 mesmo nível.

RESUMO DA PRESENTE INVENÇÃO

Um objetivo da presente invenção é o de aumentar a precisão e a linearidade de tais dispositivos. Objetivos 25 adicionais são o de reduzir a complexidade e peso, e através disto obtenção de um sistema que é mais eficiente energeticamente, mais compacto e com afinidade ao usuário aumentada.

A presente implica em que os eixos, em comparação com 30 os sistemas de resposta precedentes onde somente o eixo externo é impulsionado e o sistema de resposta conectado para o eixo interno é dependente da rotação do eixo externo, ao invés disso são impulsionados independentemente um em relação ao outro com motores elétricos individuais cada com a mesma velocidade rotacional de uma maneira que a fase entre eles é controlada. A fase preferida é a fase que corresponde para a posição zero entre os eixos, isto é, a fase na qual nenhum torque está sendo transferido através 5 da vedação elástica, entretanto, é também possível selecionar uma fase diferente que é constante ou varia de uma maneira controlada e filtrar o sinal. Por utilização de um tipo de motor, tal como motor síncrono de magneto permanente para impulsão de pelo menos o eixo interno, o 10 eixo medidor, uma mensuração direta do torque é obtida através da relação entre corrente para o motor e o torque entregue a partir do motor. Este tipo de motor pode ser também colocado circundando o eixo oco para impulsão do mesmo, o que elimina a necessidade de transmissão com 15 engrenagem, o que contribui para baixo peso. Adicionalmente, motores do tipo de motor síncrono de magneto permanente, eliminam problemas com permanência e aperfeiçoam a linearidade ao mesmo tempo em que a velocidade rotacional facilmente pode ser adaptada para a 20 presente aplicação é proporciona a habilidade de controlar a velocidade rotacional e/ou a fase também através de frenagem. Ele pode também ser revertido no caso de um objeto, por exemplo, um pedaço de um saco plástico, ficar preso sobre a sonda, para possivelmente deixar este objeto 25 cair. A energia eficiente e projeto compacto também proporcionam para alta eficiência e custos mais baixos de instalação através da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO

A presente invenção é descrita em maiores detalhes

posteriormente com o auxílio de uma concretização preferida com referência para o Desenho da Figura acompanhante.

Na Figura do Desenho, uma seção transversal esquemática através de um medidor de torque (1) é mostrada, que é montado sobre uma tubulação de processo (2) na qual um meio de mensuração (3) flui passando uma sonda (4) . Referida sonda (4) é fixamente atada para um eixo medidor (5) em um sistema de duplo eixo, que se separa a partir do 5 eixo medidor (5), e também compreende um eixo oco C6) , que veda o medidor de torque (1) a partir do meio de mensuração

(3) por intermédio de uma vedação (7). Uma conexão elástica (8) entre o eixo oco (6) e o eixo medidor (5) permite que os dois eixos (5, 6) venham a possuir um deslocamento

angular relativo em uma mudança no torque que o meio (3) exerce sobre a sonda (4).

Os dois eixos (5, 6) são impulsionados independentemente por motores elétricos individuais (9, 10) . 0 motor (9) impulsiona o eixo externo (6) , isto é, o 15 eixo oco (6), e o motor CIO) impulsiona o eixo interno (5), isto é, o eixo medidor (5) . Um dos motores (9) ou (10) é controlado de maneira a manter uma constante e para a aplicação de velocidade rotacional adaptada, enquanto o motor externo (9) ou (10) é controlado de maneira que a 20 fase entre os eixos (5, 6) sempre permanece a mesma, e corresponda para a posição zero entre os eixos (5, 6), isto é, a posição onde nenhum torque é transferido através da vedação estática (8) entre os eixos (5, 6) .

A fase entre os dois eixos (5, 6) é detectada por 25 sensores (11) e (12) . O exemplo mostrado de uma concretização da presente invenção requer que pelo menos um dos motores elétricos (10) seja construído de uma maneira tal que ele mostra uma relação constante, ou pelo menos sob circunstâncias conhecidas presentes, entre o torque e o 3 0 grau de carga aplicada sobre o eixo medidor (5) pela sonda

(4) ou o consumo de energia do motor (10) . O grau de carga ou consumo de energia é transformado para um, para o propósito, sinal de saída adequado.

Claims

1. Um dispositivo para um medidor de torque para determinação de propriedades tais como viscosidade, força de cisalhamento ou concentração em líquidos ou suspensões, e compreendendo dois eixos concêntricos conectados elasticamente na forma de um eixo oco externo (6) através do qual um eixo medidor interno (5) se estende, último sobre o qual um elemento (4) responsivo para o meio de mensuração (3) é localizado, caracterizado pelo fato de que os eixos (6, 5) são cada um individualmente impulsionados por um motor elétrico (9, 10), referidos motores (9, 10) são pelo menos em média continuamente impulsionados em velocidade rotacional igual ao mesmo tempo em que a fase entre os dois está sendo controlada independentemente de velocidade e torque aplicados, em que o torque é possível de se mensurar através do grau de carga do motor (10) impulsionando o eixo interno (5), que é transformável para um sinal de saída adequado.

2. O dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o grau de carga para torque de mensuração é o consumo de energia do motor presente (10) .

3. O dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o motor (10), que impulsiona o eixo interno (5), é controlável para manter uma velocidade rotacional constante desejada e o motor (9), que impulsiona o eixo externo (6), é controlável para manter uma fase constante desejada.

4. 0 dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o motor (9) que impulsiona o eixo externo (6), é controlável para manter uma velocidade rotacional constante desejada e o motor (10), que impulsiona o eixo interno (5), é controlável para obter uma fase controlada desejada.

5.

O dispositivo de acordo com as reivindicações 1,3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a fase desejada corresponde para a posição onde nenhum torque é transferível entre os eixos conectados elasticamente (5, 6) .