BRPI0807651B1 - atuador de válvula acionado eletricamente e sistema elétrico de válvula - Google Patents

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A Fleury Byron
T Dolenti William
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Abstract

detecção de torque sem contato para atuadores de válvula. a presente invenção refere-se a detecção de dados de torque sem contato, força axial, deformação e outros dados de um atuador de válvula ou válvula. um sensor pode incluir um dispositivo de onda acústica de superfície.

Description

(54) Título: ATUADOR DE VÁLVULA ACIONADO ELETRICAMENTE E SISTEMA ELÉTRICO DE VÁLVULA (73) Titular: FLOWSERVE MANAGEMENT COMPANY. Endereço: 5215 N CConnor Boulevard, Suite 2300, Irving TX 75039, ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA(US) (72) Inventor: WILLIAM T. DOLENTI; BYRON A. FLEURY.
Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 04/12/2018, observadas as condições legais
Expedida em: 04/12/2018
Assinado digitalmente por:
Liane Elizabeth Caldeira Lage
Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados
1/12
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para ATUADOR DE VÁLVULA ACIONADO ELETRICAMENTE E SISTEMA ELÉTRICO DE VÁLVULA.
REIVINDICAÇÃO DE PRIORIDADE [001] Este pedido reivindica o benefício da data de arquivamento do Pedido de Patente Provisório Norte-americana, de Série N° 60/902,029, arquivado em 16 de fevereiro de 2007, para NONCONTACT TORQUE SENSING FOR VALVE ACTUATORS.
CAMPO TÉCNICO [002] A presente invenção refere-se genericamente a métodos, sistemas, e dispositivos para medida de torque e, mais especificamente, para detecção de torque sem contato de um atuador de válvula. ANTECEDENTE [003] Válvulas incluem dispositivos tanto para líquidos quanto para gases. Os atuadores de válvula para válvulas são conhecidos e podem ser operados mecanicamente. Por exemplo, o atuador de válvula pode ser acionado manualmente, operado por pressão de fluido no qual o eixo é conectado diretamente ou indiretamente a um pistão operado por fluido, ou é acionado por um meio eletro-hidráulico ou eletrofluido. Os atuadores de válvula convencionais compreendem um eixo de entrada acionado eletricamente, que pode ser girável a velocidades relativamente altas com torque relativamente baixo. O eixo de entrada pode, através de engrenagens de redução tais como engrenagem sem fim ou um parafuso e porca de rosca helicoidal, girar um eixo de saída de baixa velocidade, de torque relativamente alto.
[004] Os atuadores são frequentemente dimensionados de tal forma que eles possam fornecer mais torque do que necessário para assentar completamente uma dada válvula. Pode ser desejável determinar o torque gerado pelo eixo de saída ou luva de acionamento de um atuador de válvula. Por exemplo, quando uma válvula está complePetição 870180124292, de 31/08/2018, pág. 5/26
2/12 tamente fechada e assentada, o torque requerido para abrir a válvula pode ser consideravelmente mais alto. Monitorar constantemente o torque pode indicar se uma válvula está desgastando ou prendendo. Os padrões de tendência nas medidas de torque podem habilitar a manutenção preditiva.
[005] Os atuadores necessitam controlar ou limitar a quantidade de torque que pode ser aplicado à carga de uma maneira que seja apropriada a vários modos operacionais em uma dada aplicação. As tecnologias mecânicas mais antigas operam tipicamente em qualquer um de dois modos: ativos ou em derivação. Se um limite de torque é excedido, então o sensor de torque mecânico chaveia o atuador no modo derivação. O limite de torque para chaveamento entre modos é fixado pelo usuário na partida e permanece fixado até ser fisicamente mudado pelo usuário.
[006] Podem ser usados sensores de torque não-mecânicos com componentes rotativos; no entanto, os sensores de torque necessitariam ser colocados em um elemento de torção no trem de acionamento do atuador de válvula. O trem de acionamento estaria girando durante a operação. Portanto, a recuperação da informação de torque do sensor girando seria difícil.
[007] Seria vantajoso desenvolver uma técnica para medir o torque gerado por um atuador de válvula sem a necessidade de contatar um membro giratório do atuador de válvula.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [008] A figura 1 ilustra uma modalidade de uma onda acústica de superfície que pode ser usada com modalidades da presente invenção.
[009] A figura 2 é uma vista cortada fora de um exemplo de um atuador de válvula que pode utilizar modalidades da presente invenção.
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MODO(S) PARA EXECUTAR A INVENÇÃO [0010] Embora a descrição precedente contenha muitos particulares, estes não devem ser interpretados como limitando o âmbito da presente invenção, mas somente como provendo ilustrações de algumas modalidades representativas. Similarmente, outras modalidades da invenção podem ser visualizadas que não se afastem do espírito ou âmbito da presente invenção. Características de diferentes modalidades podem ser empregadas em combinação.
[0011] Uma modalidade da presente invenção se refere a montar um sensor sem contato, para medir torque ou força axial, em um componente rotativo de um atuador de válvula elétrico.
[0012] Em uma modalidade particular, um sensor sem contato inclui um dispositivo de onda acústica de superfície (OAS) dispositivo. Um dispositivo de OAS pode ser formado de uma microestrutura depositada em um substrato piezoelétrico. A microestrutura pode ser formada por pelo menos um par de elétrodos como pentes intercalados depositados como uma camada condutora de metal fino sobre o substrato. A figura 1 ilustra um modelo exemplificativo básico de um dispositivo de OAS 100 tendo elétrodo de entrada 110 intercalado com elétrodo de saída 120. Os elétrodos 110 e 120 (referindo-se a ambos, elétrodo de entrada 110 e elétrodo de saída 120) podem incluir um depósito de alumínio, ou outros condutores, sobre a superfície superior 140 de um substrato piezoelétrico 130. Em uma modalidade particular, a espessura dos elétrodos 110 e 120 pode ser na ordem de 1000 Angstroms. Muitos materiais piezoelétrico são adequados para uso como um substrato, incluindo polímeros de plástico flexível e materiais duros, como cerâmica e quartzo. Podem ser usadas várias formas de cristal piezoelétrico. Exemplos não-limitantes de materiais adequados incluem niobato de lítio, tantalato de lítio, óxido germanlure de bismuto, e óxido de gálio.
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4/12 [0013] No dispositivo de OAS 100, a aplicação de um sinal elétrico ao elétrodo de entrada 110 causas o elétrodo a atuar como um transdutor convertendo o sinal elétrico de entrada em uma onda acústica de saída no substrato piezoelétrico 130. O elétrodo de saída 120 reverte o processo fornecendo um sinal de saída elétrico com a chegada de uma onda acústica no substrato piezoelétrico 130.
[0014] As frequências operacionais dos dispositivos de OAS 100 podem ser selecionadas em qualquer frequência de uma larga faixa de frequência se estendendo de alguns megahertz a alguns gigahertz. Quanto mais alta a frequência usada, menor o envelope requerido para o transdutor (elétrodos 110 e 120), o que pode ser benéfico onde o espaço disponível é limitado. A frequência ressonante usada depende de vários fatores incluindo a geometria dos elétrodos 110 e 120 e as propriedades do substrato piezoelétrico 130. Os elétrodos 110 e 120 podem ter qualquer geometria e distância que é necessária entre eles. A velocidade da onda de superfície varia com a temperatura do substrato piezoelétrico 130. Os tamanhos muito pequenos nos quais pode ser feito o dispositivo de OAS 100 facilitam o seu uso como um dispositivo tensão medindo para um atuador de válvula.
[0015] O acoplamento entre os elétrodos 110 e 120 pode ser realizado por ondas acústicas de superfície (também conhecidas como ondas de Rayleigh). Outro modo de propagação acústica que pode ser usado para acoplar os elétrodos 110 e 120 inclui ondas rasas de volume (surface skimming milk waves). Estas se estendem mais profundamente em substrato piezoelétrico 130 do que as ondas acústicas de superfície e, consequentemente, as ondas de rasas de volume tem perdas mais altas do que surgem com o modo de acústica de superfície. No entanto as ondas de volume são menos sensíveis a defeitos na superfície superior 140. A escolha do acoplamento de onda pode ser variada e pode depender da medida da deformação a ser empreendiPetição 870180124292, de 31/08/2018, pág. 8/26
5/12 da.
[0016] O dispositivo de OAS 100 pode ser usado em um sistema onde as entradas de sinal para um transdutor (elétrodo 110) e as saídas de sinal do transdutor (elétrodo 120) são transmitidas por acoplamento sem contato (tal como por meios indutivos, capacitivos, ou de onda de rádio) para um sistema de controle externo. A provisão de um acoplamento sem contato onde os elétrodos 110 e 120 não tem nenhuma conexão elétrica direta fornece um grande número de vantagens, particularmente quando existe uma necessidade para segurança intrínseca ou onde a conexão física afetaria a ressonância a ser medida. Tais sistemas sem contato são particularmente convenientes para componentes giratórios de um atuador de válvula. Um dispositivo de OAS 100 pode ser usado no lugar de um medidor de deformação resistivo. O dispositivo de OAS 100 pode ser capaz de um grau de precisão substancialmente maior do que aquele de um medidor de deformação resisti vo convencional. Os elétrodos 110 e 120 podem tomar várias formas, com tamanho e geometria de elétrodos 110 e 120 capazes de ser modificadas para afetar a frequência operacional.
[0017] O dispositivo de OAS 100 pode ter uma porta única, duas portas, ou portas múltiplas. Um tipo de duas portas tem perdas mais baixas do que um tipo de porta única correspondente e pode ser feito para operar em um modo múltiplo. Adicionalmente, um tipo de duas portas pode ter vantagens no que se refere a deslocamento de fase, fornecendo assim precisão operacional mais alta. Adicionalmente, podem ser usados amplificadores para aumentar o sinal gerado pelo elétrodo de saída 120.
[0018] O torque (deformação radial) pode ser medido por uma mudança na frequência de saída do elétrodo 120 surgindo de uma mudança na forma de substrato piezoelétrico 130 e, assim, nas posições relativas dos elétrodos 110 e 120. A deformação radial pode ser
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6/12 induzida por uma tensão no membro a ser medido. A mudança na frequência de saída do elétrodo 120 é proporcional ao torque aplicado. [0019] O dispositivo de OAS 100 pode deste modo ser utilizado para medir tanto torque quanto força axial em componentes giráveis de um atuador de válvula. O dispositivo de OAS 100 pode ser colocado em um componente giratório em um ângulo relativo ao eixo de rotação, de tal forma que o torque em uma direção resulta em compressão e torque na outra direção resulta em tensão. Dois dispositivos de OAS 100 podem ser colocados em ângulos opostos um ao outro (tanto sobrepondo quanto ou de outra forma) de tal forma que quando um dispositivo de OAS 100 estiver sofrendo compressão o outro está sofrendo tensão, e vice-versa. Alternativamente, um dispositivo de OAS 100 pode ser provido para medir força axial e um segundo dispositivo de OAS 100 colocado para medir torque. Pode ser usado qualquer número de dispositivos de OAS 100 em uma dada localização de um componente giratório. Adicionalmente, a força axial de um componente giratório pode ser usada para calcular torque.
[0020] O dispositivo de OAS 100 pode ser também colocado em um componente giratório de tal forma que o dispositivo somente sofra deformação quando o componente giratório estiver fletindo relativamente ao eixo de rotação. O conhecimento de tal flexão pode fornecer cálculos de torque mais precisos do que a deformação em outros dispositivos de OAS no componente. O dispositivo de OAS 100 pode ser também usado para medir a força axial em componentes estacionários de um atuador de válvula.
[0021] A figura 2 representa algumas modalidades de localizações possíveis em um atuador de válvula acionado eletricamente, onde dispositivos de OAS 100 podem ser montados. Os dispositivos de OAS
100 podem ser montados eixo sem fim 3, eixo de acionamento de motor 9, lula de acionamento 2, e adaptador de volante 11. Os dispositiPetição 870180124292, de 31/08/2018, pág. 10/26
7/12 vos de OAS 100 podem também serem montados nos dentes de engrenagem sem fim 10 e eixo sem fim 9. Os dispositivos de OAS 100 podem ser montados em mecanismo de desembrear 13 ou manipulo de desembrear 5. Se está presente um codificador 6, os dispositivos de OAS 100 podem ser montados em um eixo de entrada para o codificador 6. Os dispositivos de OAS 100 podem ser montados em componentes estacionários de atuador de válvula 20, incluindo alojamento
4.
[0022] Montada em como a frase é usada aqui abarca qualquer forma de prender, colocar, integrar, embutir, alojar, ou inserir um dispositivo de OAS. Em uma tal modalidade exemplificativa, um dispositivo de OAS 100 pode ser colocado em uma superfície de um componente. Isto pode ser realizado, por exemplo, via soldadura ou adesivos. Em outra modalidade, um dispositivo de OAS 100 pode ser colocado em uma jaqueta ou integrada com ela ou envolta e colocada na superfície. Em uma modalidade adicional, um dispositivo de OAS pode ser integrado com outro dispositivo, e o dispositivo montado na superfície. Em uma modalidade particular, dispositivos de OAS 100 podem ser embutidos em um componente. Em ainda outra modalidade, dispositivos de OAS 100 podem ser fabricados em um componente. Por exemplo, um material piezoelétrico pode ser integrado em um componente quando o componente é fabricado e condutores para os últimos elétrodos depositados no material piezoelétrico.
[0023] Em uma modalidade particular, os dispositivos de OAS 100 podem ser localizados ao longo do atuador de válvula 20. Em uma modalidade, diferenças entre os torques de vários componentes podem ser indicativos de desgaste de componente e fornece uma primeira advertência de assuntos de manutenção.
[0024] O atuador de válvula 20 é um exemplo não-limitante de um atuador de válvula que pode usar dispositivos de OAS 100. O atuador
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8/12 de válvula 20 pode ser qualquer tipo de atuador de válvula acionado eletricamente. Por exemplo, o atuador de válvula 20, em vez de usar uma luva de acionamento 2, pode ter um eixo de saída.
[0025] O atuador de válvula 20 não necessita ser acionado eletricamente. O volante 1 representa uma modalidade exemplificativa de como o atuador de válvula 20 pode ser operado manualmente. Adicionalmente, o atuador de válvula 20 pode ser também parcialmente atuado pneumaticamente e/ou hidraulicamente.
[0026] Os dispositivos de OAS 100 podem ser também montados nos componentes giráveis ou estacionários de uma válvula. Em uma modalidade particular, os dispositivos de OAS 100 são montados em uma haste de válvula. Os dispositivos de OAS 100 podem ser usados para monitorar o torque sofrido por uma haste de válvula giratória ou força axial sofrida por uma haste de válvula que se move linearmente. Qualquer componente de uma válvula, tal como a chapeleta de uma válvula de borboleta, pode ter dispositivos de OAS 100 montados sobre ela.
[0027] Qualquer eletrônica necessária pode ser fixada a um dispositivo de OAS 100, ou localizada proximamente por ele. Onde são usadas indução ou capacitância para os dispositivos de OAS 100, as fontes de excitação podem necessitar serem relativamente próximas aos dispositivos de OAS 100. Excitadores sem fio podem utilizar frequências de rádio para excitar elétrodos de entrada 110. Receptores sem fio podem ser projetados para receber saídas de frequência de rádio de elétrodos de saída 120. Os excitadores/receptores sem fio podem ser projetados para operação contínua ou intermitente. Excitadores/receptores sem fio como a frase é usada aqui, abrangem tanto uma modalidade onde o excitador é separado do receptor quanto uma modalidade onde ambas as funções são realizadas por um dispositivo único. Os excitadores/receptores sem fio podem ser construídos denPetição 870180124292, de 31/08/2018, pág. 12/26
9/12 tro ou podem ser externos ao atuador de válvula 20. Em uma modalidade particular, os excitadores/receptores sem fio são construídos dentro do módulo de controle 8 ou placa de circuito 15. Onde os excitadores/receptores sem fio são construídos no atuador de válvula, os dispositivos de OAS 100 podem ser ativados usando painel de controle 7 ou desde uma estação de controle remota. Os valores de torque, força axial, ou de deformação podem ser indicados na tela 12 e/ou transmitidos para uma localização distante.
[0028] Em outras modalidades, um excitador/receptor sem fio pode ser construído em um PDA, laptop, ou outro dispositivo portátil. O software apropriado pode ser incluído para computar um torque, força axial, ou deformação baseado no sinal produzido por dispositivos de OAS 100. Em outra modalidade, nós de excitadores/receptores sem fio podem ser localizados na vizinhança de múltiplos atuadores de válvula e válvulas. Os nós de excitadores/receptores sem fio poderíam transmitir torque e outros dados para numerosos atuadores de válvula e válvulas para uma estação de controle central. Os excitadores/receptores podem ser projetados para transmitir dados não obtidos dos dispositivos de OAS 100 também.
[0029] Onde são encontrados dispositivos de OAS 100 em localizações múltiplas em um atuador de válvula 20, dados de torque podem ser identificados univocamente pela localização. Similarmente, onde múltiplos atuadores de válvula 20 ou válvulas são externamente excitados sem fio, dados de torque podem ser associado univocamente com um atuador de válvula particular 20 e/ou localizações dentro do atuador. A identificação unívoca pode ser realizada em vários modos. [0030] Em uma modalidade particular, o sinal transmitido por um dispositivo de OAS 100 pode ser único. Portanto, dois dispositivos de OAS 100 sofrendo a mesma deformação transmitiríam diferentes saídas. Em uma modalidade, diferentes dispositivos de OAS 100 poderiPetição 870180124292, de 31/08/2018, pág. 13/26
10/12 am utilizar diferentes frequências de entrada. As frequências de entrada poderiam ser suficientemente diferentes de forma que, não importando qualquer deformação sofrida, a faixa de frequência de saída de cada dispositivo de OAS 100 não se sobreporia. Em uma segunda modalidade, podem ser colocados refletores no substrato piezoelétrico 130 para modificar a frequência de saída. Cada dispositivo de OAS 100 pode ter um conjunto único de refletores. Os refletores podem ser colocados de tal forma que dados de torque podem ser obtidos e então determina qual dispositivo de OAS 100 particular, está transmitindo.
[0031] Em outra modalidade particular, qualquer eletrônica associada com um dispositivo de OAS 100 pode fornecer identificação única de um dispositivo de OAS 100 ou grupo de dispositivos de OAS 100 em uma localização. Em uma modalidade, um amplificador para cada dispositivo de OAS 100 pode fornecer um nível único de amplificação, assim distinguindo o dispositivo de OAS 100. Em uma segunda modalidade, um conversor único pode ser associado com cada dispositivo de OAS 100. O conversor único poderia alterar o tipo de sinal produzido por um elétrodo de saída 120. Portanto, o novo tipo de sinal único poderia identificar o dispositivo de OAS fonte 100. Em uma terceira modalidade, uma etiqueta sem fio única pode ser adicionada à saída produzida pelo elétrodo de saída 120 para identificar univocamente a fonte.
[0032] Em ainda outra modalidade, um excitador/receptor sem fio pode ser usado para identificar univocamente um dispositivo de OAS 100. Em uma variação da invenção, somente um atuador de válvula 20 de cada vez pode ser sujeitado à transmissão desde o excitador/receptor sem fio. Por exemplo, um PDA tendo somente um excitador de baixa potência poderia ser direcionado em um atuador de válvula específica 20. Em uma segunda modalidade, a intensidade de
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11/12 transmissão de um dispositivo de OAS 100 pode ser usada para identificar sua localização. Por exemplo, assumindo que todos os amplificadores são iguais, a distância de um dispositivo de OAS 100 até um excitador/receptor sem fio determinará a força ou intensidade do sinal recebido pelo excitador/receptor sem fio. A intensidade de cada sinal pode ser medida. Se cada um dos dispositivos de OAS 100 estão a distâncias suficientemente diferentes do excitador/receptor sem fio, então as intensidades diferentes dos sinais podem ser usadas para identificar as fontes. Qualquer outro meio na técnica para identificar a fonte de frequências de rádio pode ser usado.
[0033] Os dispositivos de OAS 100 podem ser utilizados para gerar dados de torque, força axial, deformação, temperatura, pressão, velocidade, posição, e outros dados.
[0034] Foram descritas modalidades usando um dispositivo de OAS. Deve ser entendido que qualquer detecção sem contato pode ser usada no lugar do dispositivo de OAS. Por exemplo, outras modalidades de um sensor sem contato podem usar magnetoelasticidade, magnetostrição, fios de tensão, elementos de fio de violão, medidor de deformação, acústica, luz, ótica, capacitância, indutância, resistência, relutância, rádiotelemetria, membros de deformação, dispositivos de acoplamento de carga, ou microusinagem para fazer uma determinação sem contato do torque de um componente giratório.
[0035] Em uma modalidade de um sensor de torque sem contato, medidor de deformação fixados a um componente rotativo podem ser energizados por uma batería fixada ao componente rotativo e a saída dos medidor de deformação (ou um equivalente) transmitido de forma sem fio.
[0036] Uma modalidade de um sensor ótico sem contato utiliza dois sensores óticos colocados em linha em um componente rotativo relativamente ao eixo rotacional do componente. Já que o componente
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12/12 rotativo torce sob torque, os dois sensores óticos não estarão em linha. O deslocamento entre os dois sensores pode ser usado para determinar o torque sofrido.
[0037] Um sensor sem contato pode ser passivo e não requerer uma batería ou alguma outra fonte de potência externa. Em outras modalidades, o sensor sem contato pode ser ativo e requerer uma fonte de potência externa.
[0038] Embora a descrição precedente contenha muitos particulares, estes não são para serem interpretados como limitantes do âmbito da presente invenção, mas somente como provendo certas modalidades representativas. Similarmente, outras modalidades da invenção podem ser visualizadas que não se afastem do espírito ou âmbito da presente invenção.
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Claims (15)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Atuador de válvula acionado eletricamente (20), compreendendo:
    um membro giratório (2, 3, 5 ,6 ,9, 10, 11, 13); e um sensor de torque ou força axial caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um dispositivo de onda acústica de superfície (100), o pelo menos um dispositivo de onda acústica de superfície preso ao membro giratório, em que o pelo menos dispositivo de onda acústica de superfície emite um sinal unicamente identificável para um receptor sem fio, em que o dispositivo de onda acústica de superfície é configurado para medir um ou mais de um torque e um impulso axial associado ao membro rotativo.
  2. 2. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de onda acústica de superfície (100) opera em uma faixa de frequência de 3 megahertz a 3 gigahertz.
  3. 3. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de onda acústica de superfície (100) compreende dois dispositivos de onda acústica de superfície colocados em ângulos opostos um ao outro no membro giratório (2, 3, 5 ,6 ,9, 10, 11, 13).
  4. 4. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de onda acústica de superfície (100) mede força axial.
  5. 5. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de onda acústica de superfície (100) mede torque.
  6. 6. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro giratório é selecionado do grupo que consiste de um eixo sem fim (3), eixo de acionamento motor
    Petição 870180124292, de 31/08/2018, pág. 17/26
    2/3 (9), luva de acionamento (2), adaptador de volante (11), dentes da engrenagem sem fim (10), mecanismo de desembrear (13), manipulo de desembrear (5), e eixo de entrada para um codificador (6).
  7. 7. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro giratório é uma haste de válvula.
  8. 8. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o membro giratório é uma haste de válvula giratória.
  9. 9. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro giratório é uma haste de válvula movendo-se linearmente.
  10. 10. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de onda acústica de superfície (100) compreende pelo menos um par de elétrodos intercalados.
  11. 11. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente eletrônica associada com um particular dispositivo de onda acústica de superfície.
  12. 12. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a eletrônica compreende um amplificador para cada dispositivo de onda acústica de superfície, um conversor associado com cada dispositivo de onda acústica de superfície, ou uma etiqueta sem fio associada com uma saída produzida por um elétrodo de saída.
  13. 13. Sistema elétrico de válvula, caracterizado pelo fato de compreender:
    o atuador de válvula elétrico, como descrito na reivindicação 1; e
    Petição 870180124292, de 31/08/2018, pág. 18/26
    3/3 uma válvula.
  14. 14. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de onda acústica de superfície (100) mede força axial.
  15. 15. Atuador de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de onda acústica de superfície (100) mede torque.
    Petição 870180124292, de 31/08/2018, pág. 19/26
    1/2
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2480628A (en) * 2010-05-25 2011-11-30 Horstman Defence Systems Ltd A suspension unit for use on a tracked vehicle including a load sensor
US10232395B2 (en) 2010-07-19 2019-03-19 Irrigreen, Inc. Multi-nozzle rotary sprinkler
DE102011112365B3 (de) * 2011-09-02 2012-12-27 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Stufenschalter mit Schneckengetriebe
CN102916400B (zh) * 2012-11-06 2015-01-21 天津津伯仪表技术有限公司 三相电动执行器过力矩保护控制装置及方法
DE112012007147T5 (de) * 2012-11-19 2015-09-10 Flowserve Management Company Steuersysteme für Ventilaktuatoren, Ventilaktuatoren und verwandte Verfahren
TW201428249A (zh) * 2013-01-08 2014-07-16 wen-hui Liao 轉軸扭力暨系統資訊的檢知、收集方法及其裝置
FR3013099B1 (fr) * 2013-11-08 2015-12-18 Electricite De France Vanne a ecrou de manoeuvre instrumente
WO2016007754A1 (en) * 2014-07-10 2016-01-14 Qtrco, Inc. Method and system for controlling actuators
US10385991B2 (en) 2014-09-15 2019-08-20 Flowserve Management Company Sensors for valve systems, valve systems including sensors and related methods
HUE051034T2 (hu) 2014-09-15 2021-01-28 Flowserve Man Co Szenzorok szeleprendszerekhez, valamint hozzá tartozó szerkezetek, rendszerek és eljárások
US10082432B2 (en) 2015-02-12 2018-09-25 Tri-Tee Manufacturing, LLC Torque measurement system for valve actuators
EP3333082B1 (en) * 2016-12-12 2020-06-17 Ge Avio S.r.l. Thrust measuring device for a propulsion system
CN106555903B (zh) * 2017-01-20 2020-02-04 李仁波 一种阀门的执行机构
IT202000014632A1 (it) * 2020-06-18 2021-12-18 Cavagna Group Spa Gruppo valvola per recipienti in pressione
CN112097963B (zh) * 2020-08-27 2021-10-08 西安电子科技大学 一种基于无芯片射频识别标签的应力传感器

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57134091A (en) * 1981-02-12 1982-08-19 Kubota Ltd Detector for valve actuating load
JPH01174908A (ja) * 1987-12-29 1989-07-11 Nkk Corp 回転軸のねじれ角測定方法
EP0436312A3 (en) 1989-12-14 1993-06-09 Westinghouse Electric Corporation Diagnostic expert system monitor
GB9004822D0 (en) * 1990-03-03 1990-04-25 Lonsdale Anthony Method and apparatus for measuring torque
US6738697B2 (en) * 1995-06-07 2004-05-18 Automotive Technologies International Inc. Telematics system for vehicle diagnostics
US5220843A (en) * 1991-07-26 1993-06-22 Portland General Electric Corporation In situ method of determining the thrust on valve components
US5257535A (en) 1992-09-16 1993-11-02 Westinghouse Electric Corp. Stem stress measuring instrument for valve operating system
US5533410A (en) * 1993-12-03 1996-07-09 Westinghouse Electric Corporation Motor power measuring cell for motor operated valves
US5453626A (en) * 1994-06-28 1995-09-26 Dispigna; Angelo V. Valve stem thrust measurement system
US5931044A (en) * 1995-01-19 1999-08-03 T&R Solutions, Inc. Torque/position transducer
US5684596A (en) 1995-03-06 1997-11-04 Westinghouse Electric Corporation Method and apparatus for measuring axial and torsional loads on a valve stem
US5821425A (en) 1996-09-30 1998-10-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Remote sensing of structural integrity using a surface acoustic wave sensor
GB2327763B (en) * 1997-08-01 1999-06-23 Rotork Controls Improved thrust sensors
MY123949A (en) 1997-11-12 2006-06-30 Fisher Controls Int Fugitive emission sensing system
US6240789B1 (en) * 1998-05-15 2001-06-05 Crane Nuclear, Inc. Permanently instrumented actuated valve assembly, with internally-gauged, permanently instrumented shaft
US20020117012A1 (en) * 1999-03-29 2002-08-29 Lec Ryszard Marian Torque measuring piezoelectric device and method
US6532833B1 (en) * 1998-12-07 2003-03-18 Ryszard Marian Lec Torque measuring piezoelectric device and method
US6611511B1 (en) * 1999-03-04 2003-08-26 Cellco Partnership Cellular telephone communication system using sector splitting for improved performance
GB2350487B (en) 1999-05-25 2002-12-24 Transense Technologies Plc Electrical signal coupling device
GB2371414B (en) 2000-09-01 2004-06-09 Bryan Lonsdale Rotary signal coupler
US20030000309A1 (en) 2001-06-29 2003-01-02 Anthony Lonsdale Torque measurement
EP1421354B1 (de) * 2001-08-11 2010-04-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Berührungsloses messen von beanspruchungen rotierender teile
GB0124831D0 (en) * 2001-10-16 2001-12-05 Transense Technologies Plc Saw sensor with improved temperature stability
US6817253B2 (en) 2002-03-14 2004-11-16 Sauer-Danfoss Inc. Method and means for measuring torque in hydraulic power units
CN1162964C (zh) 2002-03-19 2004-08-18 重庆大学 谐振编码型声表面波无源无线阵列传感系统
US6810750B1 (en) 2002-03-20 2004-11-02 Invocon, Inc. Encoded surface acoustic wave based strain sensor
GB0221695D0 (en) 2002-09-18 2002-10-30 Transense Technologies Plc Measuring torsional distortion
US6827281B2 (en) * 2002-12-20 2004-12-07 P. J. Edmonson Ltd. Encoded SAW RFID tags and sensors for multi-user detection using IDT finger phase modulation
US7096736B2 (en) 2003-08-04 2006-08-29 The Goodyear Tire & Rubber Company Passive tire pressure sensor and method
US7216659B2 (en) * 2004-06-30 2007-05-15 Great Stuff, Inc. Low power system for wireless monitoring of an environment and irrigation control
JP3975299B2 (ja) * 2004-07-08 2007-09-12 前田金属工業株式会社 締付トルク測定ユニット及びトルク表示締付機
ITPR20040016U1 (it) * 2004-10-14 2005-01-14 Biffi Italia Attuatore di valvole con comunicazione a distanza omnidirezionale, mobile e temporanea.
US7165455B2 (en) * 2004-12-18 2007-01-23 Honeywell International Inc. Surface acoustic wave sensor methods and systems
GB2426336A (en) * 2005-05-20 2006-11-22 Transense Technologies Plc SAW based torque and temperature sensor
US20060284583A1 (en) * 2005-06-16 2006-12-21 Honeywell International Inc. Error compensation for a wireless sensor using a rotating microstrip coupler to stimulate and interrogate a saw device

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Publication number Publication date
GB201120042D0 (en) 2012-01-04
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