BRPI0816481B1

BRPI0816481B1 - Método e dispositivo para indicar a posição de uma armadura atuada hidraulicamente

Info

Publication number: BRPI0816481B1
Application number: BRPI0816481-9A
Authority: BR
Inventors: Michael Middelanis; Stephan Quinkert
Original assignee: Pleiger Maschinenbau Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2020-06-02
Also published as: CN101889147B; PT2203649E; MY161970A; WO2009033553A1; BRPI0816481A2; JP2010538224A; RU2478838C2; DK2203649T3; KR101255416B1; CN101889147A; KR20100051740A; US8939061B2; EP2203649A1; HRP20140014T1; ES2435590T3; EP2203649B1; JP5305110B2; RU2010113508A; HK1150644A1; US20100282067A1

Abstract

método e dispositivo para indicar a posição de uma armadura atuada hidraulicamente método para indicar a posição de uma armadura atuada hidraulicamente que compreende um cilindro ajustador (1 2) para atuar a armadura (1 1) conectado por no mínimo uma linha de meio de pressão (2, 3) a uma válvula de ajuste (4 1) através da qual a linha de meio de pressão pode ser comutada entre escoamento para a frente que provoca pressão, e escoamento para trás sem pressão, no qual o escoamento através da linha de meio de pressão é convertido para um número de pulsos elétricos e o número de pulsos que refletem o escoamento é processado em um programa de uma unidade indicadora (6) de tal modo que o número de pulsos que ocorrem em um trajeto de ajuste predeterminado quando o escoamento na linha de meio de pressão é sem pressão, é calculado como sendo o mesmo trajeto de ajuste quando a linha de meio de pressão é comutada para ser a linha de pressão.

Description

“MÉTODO E DISPOSITIVO PARA INDICAR A POSIÇÃO DE UMA ARMADURA ATUADA HIDRAULICAMENTE”

[0001] A invenção é relativa a um método e a um dispositivo para indicar a posição de armaduras atuadas hidraulicamente, especialmente em construção de navios, as quais são atuadas por um meio de pressão através de uma linha hidráulica a partir de uma unidade de controle central.

[0002] A indicação da posição de tais armaduras atuadas hidraulicamente tais como acionamentos rotativos e lineares, é realizada através do deslocamento da armadura que pode ser arranjada em um navio a uma distância, por exemplo, de 200 m da unidade de controle central. No caso de tais comprimentos de linha, a compressibilidade do meio de pressão tem efeito na precisão do indicador de posição. Por exemplo, é conhecido da DE 44 29 019, fornecer um circuito hidráulico caro para compensar a falta de precisão do indicador de posição provocada pela compressibilidade do meio de pressão.

[0003] É o objetivo da invenção formar o indicador de posição de armaduras atuadas hidraulicamente do tipo mencionado acima, tal que a precisão elevada do indicador de posição seja conseguida com baixo custo.

[0004] Este objetivo é solucionado de acordo com a invenção por meio dos aspectos de acordo com a reivindicação 1.

[0005] Uma vez que o escoamento direto através da linha hidráulica ou de meio de pressão é convertido para pulsos elétricos que são utilizados para indicar a posição, no caso de um dispositivo configurado de maneira simples é possível determinar de maneira confiável e precisa a posição da armadura arranjada a uma distância da unidade de controle, uma vez que um pulso corresponde somente uma pequena vazão em volume de meio de pressão. O processamento de sinal em um programa torna possível compensar em uma maneira simples a compressibilidade do meio de pressão e mesmo influências de temperatura no indicador de posição.

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[0006] De acordo com a invenção, a influência da compressibilidade do meio de pressão, de acordo com uma modalidade, é determinada e compensada no caso de comutar a linha de meio de pressão para ser a linha de pressão causadora de pressão, o número mais elevado de pulsos que ocorrem durante a atuação da armadura é contado e o número mais baixo de pulsos é subtraído dele, no qual o número mais baixo de pulsos é então contado quando a linha de meio de pressão é comutada para ser a linha de retorno não pressurizada durante o mesmo trajeto de ajuste da armadura. A diferença entre os números de pulsos corresponde à influência da compressibilidade. De acordo com outra modalidade, os pulsos são contados no caso de trajeto de ajuste predeterminado, quando a linha de meio de pressão é comutada para ser a linha de pressão, pelo que, a linha de pressão é comutada para não pressurizada e os pulsos que ocorrem durante a descompressão são contados. O número de pulsos que corresponde à compressibilidade é deixado de ser considerado durante as outras atuações da armadura, para compensar a influência de compressibilidade.

[0007] Modalidades tomadas como exemplo da invenção estão explicadas em mais detalhe abaixo, com referencia ao desenho, o qual, de maneira esquemática, mostra um dispositivo para indicar uma posição na qual a armadura é atuada por duas linhas de meio de pressão.

[0008] O numeral de referência 1 indica uma unidade que compreende, por exemplo, uma aba pivotada 1.1 arranjada em um tubo (não mostrado) e que é ajustada por um cilindro ajustador 1.2, por exemplo, por meio de uma cremalheira, o cilindro ajustador 1.2, sendo conectado em lados opostos a linhas hidráulicas ou de meio de pressão 2 e 3. Na unidade 1 válvulas de retorno 1.3 e válvulas limitadoras de pressão 1.4 são arranjadas em um circuito que é conhecido por si mesmo.

[0009] O numeral de referência 4 se refere a uma unidade de controle central, representada de maneira esquemática, na qual um grande número de

Petição 870190112003, de 01/11/2019, pág. 11/46 / 9 armaduras é controlado, o qual pode ser encontrado a uma grande distância da unidade de controle. Para simplificação da representação, somente uma armadura 1.1 está representada. Para cada armadura, uma válvula de ajuste conhecida 4.1 é arranjada na unidade de controle 4; através desta, o um ou o outro lado do cilindro ajustador 1.2 é atuado por pressão, enquanto a outra linha de meio de pressão 2 ou 3 respectivamente é comutada para ser a linha de retorno. P indica uma linha hidráulica conectada a uma fonte de meio de pressão (não mostrado) e I indica a linha de retorno que conduz a um reservatório (não mostrado).

[00010] Um sensor de vazão 5 é arranjado em uma das duas linhas de meio de pressão 2 ou 3, preferivelmente na área da unidade de controle 4. Este sensor de vazão converte o escoamento do meio de pressão que passa através da linha para uma série de pulsos elétricos que estão indicados em 5a. O sensor de vazão 5, por exemplo, tem uma engrenagem acionada pelo escoamento de meio de pressão e que gera pulsos elétricos em uma maneira sem contato por meio de sensores Hall. Tais sensores de vazão ou dispositivos de medição de vazão são conhecidos por si mesmos. Os sinais emitidos pelo sensor de vazão 5 podem, por exemplo, ser sinais retangulares como representado esquematicamente em 5a, onde um pulso corresponde a uma unidade predeterminada de volume do meio de pressão. Aqui um pulso pode corresponder a uma unidade de volume, por exemplo, 0,05 cm³ do meio de pressão que passa através da linha.

[00011] O numeral de referência 6 indica uma unidade de controle e indicadora que tem um mostrador 6.1 e botões de controle 6.2 e é conectada através de primeiras linhas elétricas 6.3 em a e b aos lados opostos da válvula ajustadora 4.1, que é comutada para a uma ou outra posição por meio de um solenóide em cada caso. Além disto, a unidade indicadora 6 é conectada a um sensor de vazão 5 por meio de segundas linhas elétricas 6.41 e 6.42 através das quais diferentes pulsos que correspondem à direção de e escoamento

Petição 870190112003, de 01/11/2019, pág. 12/46 / 9 direto do meio de pressão são supridas para a unidade indicadora 6, ou para um programa fornecido nela, na qual os sinais ou números de pulsos são processados. O numeral de referência 6.5 indica linhas elétricas para o suprimento de energia da unidade indicadora 6.

[00012] Utilizando dois sinais de pulsos que são deslocados um do outro por 90°, a direção de escoamento do meio de pressão é revelada por meio da série de pulsos. No programa da unidade indicadora 6, por meio de lógica de determinação de direção, a direção de escoamento do meio de pressão é revelada como uma atuação aberta ou fechada. Em outras palavras, pulsos são transmitidos através da uma linha elétrica 6.41 quando o meio de pressão está escoando na uma direção, e pulsos são transmitidos através da linha elétrica 6.42 quando o escoamento é na outra direção. A diferença entre e escoamento para a frente e para trás na linha de meio de pressão 2 resulta essencialmente da direção de rotação da engrenagem no sensor de vazão 5 ou da identificação da direção de rotação no codificador, quanto a se este gira para a direita ou para a esquerda.

[00013] Quando a linha de meio de pressão 2 é comutada para ser a linha de pressão e o meio de pressão está escoando em uma direção no sentido da armadura, devido à compressibilidade do meio de pressão na linha de pressão, um número mais elevado de pulsos ocorre do que durante o escoamento de retorno quando a linha de meio de pressão 2, como a linha de retorno, é comutada para sem pressão. Com isto, a compressibilidade do meio de pressão pode ser calculada pelo programa localizado na unidade indicadora 6 por meio do diferente número de pulsos quando o pistão no cilindro ajustador 1.2 tem o mesmo trajeto de ajuste. Por exemplo, compressibilidade pode ser detectada contando o número de pulsos quando o pistão tem um trajeto de ajuste completo no cilindro ajustador 1.2, quando a linha de meio de pressão 2 é comutada para ser a linha de pressão causadora de pressão e, da mesma maneira, o número de pulsos é contado quando a linha de meio de

Petição 870190112003, de 01/11/2019, pág. 13/46 / 9 pressão 2 é comutada para ser a linha de retorno sem pressão, onde a diferença nos dois números determinados de pulsos que tem o mesmo trajeto de ajuste corresponde à influência de compressibilidade.

[00014] Em uma modalidade, somente o número de pulsos é armazenado, o qual é detectado quando a linha de pressão é descomprimida, enquanto na outra modalidade o número de pulsos durante o processo de abertura e fechamento é armazenado e calculado junto. Também é possível combinar ambas as modalidades no programa.

[00015] O programa que processa os pulsos é vantajosamente formado como um programa de aprendizagem no qual depois de instalar o dispositivo indicador de posição, etapas do programa predeterminadas têm lugar, por meio do que, o indicador deposição se ajusta para a respectiva armadura incluindo o tipo de tubo. Isto, portanto, elimina a adaptação cara do indicador de posição nas armaduras que, muitas vezes, têm volumes de deslocamento muito diferentes, e nos comprimentos de linha diferentes e seções transversais de linha diferentes.

[00016] De acordo com uma modalidade do programa de aprendizado ou de verificação, a válvula de ajuste 4.1 é ajustada para a posição extrema pelo programa na unidade de controle e indicadora 6 através de uma das linhas elétricas 6.3, para mover no sentido de uma posição extrema da armadura, por exemplo, para mover no sentido da posição fechada, de modo que a aba conectada ao cilindro ajustador 1.2 é movida para a posição fechada por meio da linha de meio de pressão 3 que é comutada para ser a linha de pressão. Ao alcançar a posição fechada ou posição extrema o pistão no cilindro ajustador 1.2 vem topar em sua parede frontal, de modo que nenhum outro escoamento direto tem lugar através das linhas de meio de pressão 2 e 3. Esta posição extrema pode ser predeterminada como a posição inicial para contar os pulsos que ocorrem. Com isto, a armadura é movida pelo programa para a outra posição extrema, nesta modalidade para a posição aberta, na qual

Petição 870190112003, de 01/11/2019, pág. 14/46 / 9 a linha de meio de pressão 2 é comutada para ser a linha de pressão, e os pulsos que ocorrem durante a atuação para a posição aberta são contados. Com isto, a válvula de controle 4.1 é deslocada pelo programa para a posição média, e assim a linha de pressão 2 é comutada para não pressurizada, na qual o meio de pressão na linha 2 descomprime. Com isto um escoamento para trás ocorre no tubo 2, o que corresponde à descompressão do meio de pressão e é determinada com relação a seu volume contando os pulsos que ocorrem. Para compensar a influência de compressibilidade nas outras atuações da armadura, o número de pulsos medido durante a descompressão do meio de pressão é deixado de ser considerado quando a linha de meio de pressão 2 é novamente comutada para ser a linha de pressão. Em outras palavras, o número de pulsos que corresponde à descompressão é subtraído do número completo de pulsos medidos anteriormente, de modo que para o trajeto de ajuste predeterminado, o número de pulsos correspondentes a ele é obtido.

[00017] A influência de compressibilidade também pode ser detectada contando e armazenando os números de pulsos que ocorrem durante trajeto de ajuste completo do pistão no cilindro ajustador quando a linha de meio de pressão 2 é comutada para ser a linha de pressão e para ser a linha de retorno. A diferença entre os números medidos de pulsos mostra a influência da compressibilidade do meio de pressão.

[00018] Este programa de aprendizado ou de verificação é preferivelmente realizado de maneira automática antes de cada partida ou depois de reparar a armadura para detectar os números correspondentes de pulsos. Realizando o programa de verificação antes de cada partida pode ser possível determinar erros que ocorreram no meio tempo. Ao realizar o programa de verificação depois de reparar a armadura não é necessário que o operador da planta realize um reajuste do indicador de posição para o sistema existente.

[00019] O programa de verificação também é preferivelmente

Petição 870190112003, de 01/11/2019, pág. 15/46 / 9 realizado quando a armadura é movida para posições intermediárias. Com isto a linha de meio de pressão 2 é comutada para ser, por exemplo, a linha de pressão para mover o cilindro ajustado 1.2 para posições intermediárias predeterminadas, nas quais o número de pulsos que ocorrem com isto é contado. Com isto a aba do cilindro ajustador é fixada na posição intermediária alcançada e a linha de meio de pressão 2 é comutada para despressurizada, onde o número de pulsos que ocorrem durante a descompressão do meio de pressão é medido. Quando a armadura é novamente movida para a mesma, ou outra posição intermediária ao acaso, compensação é feita para a influência de compressibilidade, com isto ocorrendo deixando de considerar o número de pulsos detectados durante descompressão.

[00020] Para compensar as influências de temperatura no indicador de posição, por exemplo, no caso de armadura montada no convés de um navio, na qual diferenças de, por exemplo, 20°C ocorrem entre temperaturas do dia e da noite, é predeterminado no programa da unidade indicadora 6 que um número de pulsos de, por exemplo, “cinco” por unidade de tempo é deixado de ser considerado para o indicador de posição, onde é admitido neste exemplo que cinco pulsos correspondem a uma mudança de volume do meio de pressão durante uma temperatura mais elevada, ou mais baixa, comparada à temperatura operacional normal.

[00021] Aqui valores empíricos são predeterminados para o programa. Contudo, também é possível armazenar no programa, por exemplo, curvas de viscosidade do respectivo meio de pressão, no qual é possível em associação com sensores de temperatura detectar, de maneira mais precisa, as mudanças de volume no meio de pressão como uma função de temperatura. Para compensar influências de temperatura, um sensor de temperatura pode ser fornecido no sensor de vazão 5 e/ou no cilindro ajustador 1.2 para transmitir os valores de medição correspondentes para o programa na unidade

Petição 870190112003, de 01/11/2019, pág. 16/46 / 9 indicadora 6.

[00022] Por meio do dispositivo descrito, vazamentos no arranjo hidráulico também podem ser determinados e mostrados na unidade indicadora 6, por exemplo, quando pulsos continuam a ocorrer na posição fechada da armadura, ou o número de pulsos medido não mais concorda com aquele definido pelo programa de verificação antes da partida como o número de pulsos que corresponde a um trajeto de ajuste completo. Com isto, segurança operacional é aumentada por meio de reconhecimento de erro.

[00023] O programa na unidade indicadora 6 também pode ser formado para controlar a armadura, de tal maneira que uma posição intermediária da armadura de, por exemplo, 40%, pode ser pré-ajustada no mostrador 6.1, pelo que, o controle é então disparado por um dos botões de controle. Daí em diante a armadura é movida de maneira automática para a posição intermediária de 40% e ao alcançar a posição intermediária é mantida nesta posição. Com isto a válvula de ajuste 4.1 é disparada por meio das linhas elétricas 6.3 até que a posição intermediária predeterminada é alcançada, pelo que, o suprimento de voltagem da válvula de ajuste 4.1 é interrompido pelo programa. Desta maneira, a unidade indicadora 6 vi também serve como uma unidade de controle, na qual para controlar a armadura por meio da válvula de ajuste 4.1 os dados de pulso determinados anteriormente a partir do sensor de vazão 5 são também processados pelo programa.

[00024] O dispositivo indicador descrito é de grande vantagem não apenas na construção de navios, uma vez que um indicador de posição preciso pode ser alcançado utilizando dispositivos simples. O dispositivo indicador também pode ser utilizado em plantas industriais, por exemplo, em refinarias. Ele também pode ser utilizado em linhas relativamente curtas, por exemplo, de 20 m, entre a unidade de controle e a armadura, onde a compressibilidade se torna notável pelo número diferente de pulsos entre escoamento para a

Petição 870190112003, de 01/11/2019, pág. 17/46 / 9 frente causador de pressão e escoamento para trás não pressurizado.

[00025] O dispositivo indicador também pode ser fornecido em uma armadura atuada hidraulicamente que é fornecida com meio de pressão através somente de uma linha de meio de pressão, no qual o pistão no cilindro ajustador 1.2 atuado pelo meio de pressão trabalha contra uma mola que efetua restabelecimento do pistão quando a linha de meio de pressão é comutada para escoamento para trás.

[00026] Nesta modalidade o pistão no cilindro ajustador pode ser fixado na posição com uma mola tensionada, de modo que ao comutar a linha de meio de pressão para não pressurizada é possível medir o número de pulsos que ocorre devido à descompressão do meio de pressão, e que corresponde à influência de compressibilidade no indicador de posição.

Claims

1. Método para indicar a posição de uma armadura atuada hidraulicamente, tendo um cilindro ajustador (1.2) para atuar a armadura (1.1), em que o cilindro é conectado por duas linhas de meio de pressão (2, 3) a uma válvula de ajuste (4.1) através da qual as linhas de meio de pressão podem ser comutadas entre escoamento para a frente que provoca pressão e escoamento para trás, sem pressão;

em que o escoamento do meio de pressão fluindo através de uma das linhas de meio de pressão é convertido em um número de pulsos elétricos, em que cada pulso corresponde a uma unidade de volume predeterminada do meio de pressão, e o número de pulsos que reflete o escoamento é processado em um programa de uma unidade indicadora (6) para compensar a compressibilidade do meio de pressão;

caracterizado pelo fato de que compreende as etapas:

- detectar a diferença no número de pulsos elétricos que ocorre na linha de meio de pressão para o mesmo trajeto da armadura, quando a linha de meio de pressão é comutada para ser uma linha de pressão de escoamento para a frente que provoca pressão e uma linha de retorno não pressurizada;

- equalizar essa diferença determinada no número de pulsos com o volume de compressibilidade do meio de pressão; e

- processar o número de pulsos que reflete o escoamento no programa da unidade indicadora (6) de tal modo que o número de pulsos que ocorre em um trajeto predeterminado da armadura durante o escoamento sem pressão na linha de meio de pressão é calculado como sendo o mesmo trajeto quando a linha de meio de pressão é comutada para ser uma linha de pressão de escoamento para a frente que provoca pressão com consideração da diferença no número de pulsos.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o programa realizar de maneira automática a adaptação do indicador

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2 / 3 de posição para o volume de deslocamento da respectiva armadura.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o programa realizar uma verificação ou adaptação do indicador de posição em cada partida da armadura.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de a armadura ser movida para uma primeira posição extrema que é acessada como sendo a posição inicial, a armadura ser movida desta primeira posição extrema para a segunda posição extrema e o número de pulsos que ocorrem com isto ser medido e armazenado, a armadura ser movida da segunda posição extrema de volta para a primeira posição extrema e o número de pulsos que ocorrem com isto ser medido e armazenado, os dois números de pulsos medidos serem comparados e o número de pulsos que corresponde ao menor número de pulsos ser ajustado para a outra operação da armadura como correspondendo ao trajeto de ajuste completo.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de a armadura ser movida desde uma primeira posição para uma segunda posição e os pulsos que ocorrem com isto na linha de meio de pressão comutada para ser a linha de pressão de escoamento para a frente que provoca pressão serem contados e armazenados, pelo que a linha de meio de pressão é comutada para a linha de retorno não pressurizada e os pulsos que ocorrem na descompressão do meio de pressão serem contados e armazenados, cujo número de pulsos é considerado igual ao volume de compressão do meio de pressão.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o número de pulsos é contado na linha de pressão de escoamento para a frente que provoca pressão que ocorre durante o trajeto de ajuste da

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3 / 3 armadura a partir da posição inicial para uma posição extrema;

pelo que a válvula de ajuste (4.1) é comutada para uma posição intermediária e portanto a linha de pressão de escoamento para a frente que provoca pressão é comutada para ser sem pressão, em que os pulsos são contados que resultam durante a descompressão do meio de pressão.

7. Dispositivo para indicar a posição de uma armadura atuada hidraulicamente, que compreende:

um cilindro ajustador (1.2) para atuar a armadura (1.1), conectado por linhas de meio de pressão (2, 3) a uma válvula de ajuste (4.1) através da qual a linha de meio de pressão pode ser comutada entre escoamento para a frente que provoca pressão e escoamento para trás, sem pressão;

um sensor de escoamento direto (5) ser arranjado em uma das linhas de meio de pressão (2), em que o sensor converte o escoamento do meio de pressão na linha de meio de pressão em pulsos elétricos, de modo tal que um pulso corresponde a uma unidade de volume predeterminada do meio de pressão;

caracterizado pelo fato de que o sensor de escoamento direto (5) é conectado a uma unidade indicadora eletrônica (6) na qual um programa para processar os pulsos é fornecido, em que o programa considera o número de pulsos correspondendo à compressibilidade do meio de pressão para indicar a posição.

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o programa contar os pulsos que ocorrem e comparar o número de pulsos que ocorrem em um escoamento da linha de meio de pressão na uma direção e na direção oposta.