PT1418343E - Dispositivo de comando de um accionador electro-hidráulico integrado - Google Patents

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PT1418343E PT03292697T PT03292697T PT1418343E PT 1418343 E PT1418343 E PT 1418343E PT 03292697 T PT03292697 T PT 03292697T PT 03292697 T PT03292697 T PT 03292697T PT 1418343 E PT1418343 E PT 1418343E
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Description

PE1418343 1
DESCRIÇÃO
"DISPOSITIVO DE COMANDO DE UM ACCIONADOR ELECTRO—HIDRÁULICO INTEGRADO" 0 presente invento diz respeito a um sistema de válvulas comportando uma válvula, um accionador hidráulico para accionamento da válvula e um dispositivo de comando do accionador, em particular em ambientes onde um grande número de válvulas está, cada uma delas, ligada, por um lado, a uma fonte comum de corrente eléctrica e, por outro lado, a um sistema central de tratamento de informações, em particular em ambientes ditos difíceis, por exemplo nos navios. 0 dispositivo de comando é constituído por um motor eléc-trico, por um bloco hidráulico comportando uma bomba hidráulica e por um conjunto electrónico de comando local da válvula.
Na técnica anterior, em particular no âmbito das construções navais, são já conhecidos sistemas de válvulas deste género. Os dispositivos de comando do accionador são aqui geralmente constituídos por duas partes, a saber, uma primeira parte comportando uma caixa, na qual se encontra o motor eléctrico e o bloco hidráulico, comportando uma bomba e um reservatório, e uma segunda parte comportando uma cabina ou pequeno armário no qual se encontra um posto electrónico de comando local, nomeadamente um PLC. 2 ΡΕ1418343
Este tipo de dispositivo anterior sofre de vários inconvenientes. Em primeiro lugar, estes dispositivos não oferecem mais funcionalidades para o utilizador final. Em segundo lugar, estes dispositivos são muito sensíveis a avarias, nomeadamente quando são instalados em ambientes ditos difíceis, por exemplo num meio marítimo. Comprova-se aliás que quanto maior é o número de funcionalidades propostas por estes dispositivos mais eles são susceptíveis de se avariarem quando ficam expostos a ambientes difíceis. Enfim, estes dispositivos, devido à sua própria concepção em duas partes, são volumosos, o que constitui um problema no caso em que, em certos meios difíceis, como por exemplo em embarcações, navios ou outras instalações confinadas, o espaço disponível é um factor importante. 0 presente invento visa ultrapassar estes inconvenientes propondo um novo dispositivo de comando de um accionador electro-hidráulico de uma válvula, que oferece mais funcionalidades para o comando e controlo da válvula, nomeadamente, por exemplo, a possibilidade de um comando manual em caso de falha do sistema central de comando, uma vigilância da temperatura do motor, da sua amperagem e do tempo de manobra, uma discriminação de fim de curso, uma vigilância do nível de óleo, uma indicação de movimento, etc., sem que por isso haja um aumento da propensão do dispositivo para avariar quando é exposto a um meio difícil, nomeadamente num navio. Pelo contrário, de acordo com o invento, o sistema é menos sensível aos ambientes difíceis e nomeadamente aos ambientes marítimos, por exemplo com uma 3 ΡΕ1418343 taxa de humidade elevada. Finalmente, o sistema ocupa menos espaço que os sistemas da técnica anterior, o que o torna particularmente apropriado para uma instalação em embarcações ou navios. Um sistema de válvulas de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 é conhecido através do documento EP-A-0665381.
De acordo com o invento, um sistema de válvulas é tal como o que está definido na reivindicação 1.
Prevendo assim integrar num mesmo invólucro o motor eléctrico, o bloco hidráulico e o conjunto electróni-co de comando, para se obter numerosas funcionalidades do sistema não é necessário prever a existência de numerosos fios de transmissão dos dados entre uma cabina de comando (na qual estava disposto o conjunto electrónico de comando e controlo local no caso da técnica anterior) e uma caixa na qual se encontra o motor. Ora, no caso em que nos dispositivos anteriores é prevista a existência de numerosos fios para transmitir dados com vista a aumentar as funcionalidades oferecidas ao utilizador final da válvula, será necessário prever a existência de numerosas aberturas para a passagem destes fios na caixa que comporta o motor e o bloco hidráulico. A complexidade e o número importante de fios necessários para transmitir os comandos ligados a estas funcionalidades são então tais que a fiabilidade destas funcionalidades não se acha num nível aceitável. Pelo contrário, de acordo com o invento pode-se prever tantos quanto se queira, sem ter que prever nem um grande número 4 ΡΕ1418343 de fios nem numerosas aberturas de passagem. Deste modo é possível haver um comando local, quer dizer, independente dos sistemas centrais de alimentação e de comando e de controlo e afectado respectivamente ao accionador. Em particular, um operador ou um utilizador pode comandar manualmente a válvula na proximidade imediata desta estando afectado a esta.
De acordo com um aperfeiçoamento do invento, a caixa comum comporta uma abertura de acesso a uma parte do conjunto electrónico, nomeadamente uma parte para um comando local.
Prevendo assim uma abertura na caixa para permitir que o utilizador possa comandar em directo o sistema electrónico de comando da válvula, assegura-se que não é necessário, se o sistema central se avariar e se desejar fazer funcionar a válvula, de ter que se retirar a caixa completa e expor assim o conjunto a condições difíceis, nomeadamente a uma taxa de humidade elevada, o que é muito nefasto para os circuitos electrónicos, nomeadamente para os cartões de circuitos impressos.
De acordo com um aperfeiçoamento do invento, a caixa comum comporta uma segunda abertura de acesso ao sistema de ligações para a ligação do motor e do conjunto electrónico às redes de energia eléctrica e de dados. Deste modo, do mesmo modo que no caso da abertura de acesso à parte de comando electrónico, quando se efectua a ligação 5 PE1418343 de duas redes de energia eléctrica e de dados provenientes do sistema central de comando e da rede central de alimentação de corrente eléctrica, não é necessário retirar a caixa, e evita-se assim submeter o dispositivo de comando a condições dificeis, nomeadamente a uma taxa de humidade elevada.
Ainda de acordo com um aperfeiçoamento do invento, a caixa comum comporta um compartimento auxiliar no qual se encontram os terminais de ligação para o sistema de ligações, sendo o compartimento auxiliar mantido estanque a fluidos e poeiras, em relação à restante parte da caixa.
Deste modo, quando se efectuam as ligações, não é permitida a entrada de poeira e de humidade no interior da caixa, e nomeadamente nos circuitos integrados do conjunto electrónico.
De acordo com um aperfeiçoamento do invento, a caixa comum comporta um segundo compartimento auxiliar no qual se encontra a referida parte de comando local, nomeadamente manual, do sistema electrónico.
De acordo com um modo de realização particularmente vantajoso, o conjunto electrónico comporta um micro-controlador que permite integrar as funções de controlo e comando do motor e da bomba. Pode-se prever igualmente a existência de meios destinados a efectuar a interpretação dos comandos do operador. Pode-se igualmente prever a exis- 6 ΡΕ1418343 tência de um sistema de restituição das posições de fim de curso, e dos sinais eléctricos digitais ou proporcionais. Pode-se igualmente prever a existência de meios destinados a vigiar a temperatura do motor, a amperagem do motor ou o tempo de manobra do motor. Pode-se igualmente prever a existência de meios de discriminação de fim de curso. Pode-se igualmente prever a existência de meios de vigilância do nivel de óleo alto e baixo. Pode-se igualmente prever a existência de meios de indicação de movimento. Pode-se igualmente prever a existência de meios de diagnóstico e de manutenção preventiva.
De maneira geral, podem prever-se tantas funcionalidades quantas as que se desejar, sabendo-se que já não se está limitado pelo facto de ter que fazer passar tantos fios quantas as funcionalidades entre uma cabina e uma caixa . 0 presente invento diz igualmente respeito a um sistema de válvulas comportando um accionador electro-hidráulico e um dispositivo de comando de acordo com o invento. Em particular, a válvula pode ser uma válvula de um quarto de volta ou uma válvula linear.
Nos desenhos, dados unicamente a titulo de exemplo, a figura 1 é uma vista de conjunto do sistema de válvulas num navio comportando um sistema central de tratamento de dados, um sistema central de alimentação de corrente e uma pluralidade de válvulas e de accionadores electro- 7 ΡΕ1418343 hidráulicos associados, cada um deles ligado aos sistemas centrais.
Na figura 2 é representada, numa vista em pers-pectiva explodida, uma caixa comum de acordo com o invento.
Na figura 3 é representado o dispositivo de comando do accionador electro-hidráulico incorporado na caixa da figura 2. A figura 4 é uma vista de conjunto do accionador electro-hidráulico, do seu dispositivo de comando e da sua válvula associada. A figura 5 é uma vista em corte da caixa da figura 2 comportando o dispositivo de comando do accionador hidráulico de acordo com o invento.
Na figura 1 está representado um sistema de válvulas numa embarcação. Várias válvulas R comportam, cada uma delas, o seu próprio accionador hidráulico 1. Cada um destes conjuntos válvula+accionador hidráulico são ligados, por um lado, por intermédio de cabos eléctricos 2, a um sistema central de fornecimento de energia eléctrica 3 e, por outro lado, por meio de bus de comunicação, quer dizer, linhas de transmissão de dados, a um processador central 4 que faz a gestão do comando e do controlo centrais destas válvulas R. 8 ΡΕ1418343
Na figura 3 acha-se representado de maneira mais pormenorizada um dispositivo de comando do accionador hidráulico de acordo com o invento. 0 dispositivo 5 de comando do accionador hidráulico é constituído por uma caixa 6 na qual estão encerrados um motor 7, um bloco hidráulico 8 e um conjunto electrónico 9 (sob a forma de pequenas placas de circuitos impressos, por exemplo) permitindo um comando e um controlo locais do dispositivo 5 de comando do accionador hidráulico. 0 bloco hidráulico 8 comporta uma bomba de engrenagens 10, um reservatório 11 de óleo e circuitos hidráulicos 12 comportando válvulas hidráulicas 12 para a ligação ao accionador 2 hidráulico com vista ao seu comando hidráulico. A caixa comum 6 é constituída por uma parede lateral 18 que circunda por completo um fundo 14 e uma parte de cima 15 que está fixada ao resto da caixa por intermédio de parafusos 18 roscados num rebordo superior 17 que se projecta de forma saliente para o lado de dentro da parede lateral 18. Nesta parte de cima 15 da caixa 6 é formada uma abertura 20 que, por remoção de uma tampa 21 adaptada de maneira estanque, permite o acesso a uma parte 22 de comando manual local do dispositivo 5 de comando do accionador hidráulico, e portanto permite um comando local da válvula. Estes comandos são realizados sob a forma de botões de pressão 23 que se podem pressionar para comandar directamente o conjunto electrónico de comando do accionador .
Pode ser prevista a existência de uma membrana 24, estanque e flexível, interposta entre os botões de 9 ΡΕ1418343 pressão 28 e o exterior, de modo que o operador pode actuar os botões exercendo pressão sobre a membrana que transmite aos botões 23 o impulso do operador, sendo a membrana disposta de maneira estanque, de maneira que quando efectua o comando exercendo pressão sobre os botões, o operador não vai expor o interior da caixa comum ao ambiente exterior difícil, nomeadamente a um ambiente de taxa de humidade elevada.
Por outro lado, está prevista a existência de um compartimento auxiliar 29 na caixa comum, no qual é recebida a parte 22 do comando manual local do dispositivo de comando.
Do mesmo modo, na parte lateral, é formada uma abertura 30 que é deixada a descoberto desaparafusando uma tampa 31 que pode ser aparafusada de maneira estanque na abertura. Esta abertura dá acesso a uns blocos de terminais 32 próprios para a ligação da rede eléctrica e da rede de dados respectivamente ao motor e ao conjunto electrónico 9 que se encontram na caixa. Estes blocos de terminais 33 estão encerrados num compartimento auxiliar 34, de maneira que quando se efectua a ligação das duas redes de energia e de dados, o resto da caixa não é submetido a um ambiente difícil, nomeadamente a uma taxa de humidade elevada. A bomba hidráulica é uma bomba de engrenagens. Poder-se-ia evidentemente prever outros tipos de bombas de acordo com o invento. 10 ΡΕ1418343 O conjunto electrónico 9 de comando local é constituído por cartões de circuitos impressos 40 nos quais estão previstos circuitos electrónicos que permitem o comando do accionador eléctrico em função de um certo número de dados obtidos a partir de vários captadores diferentes dispostos na válvula, no accionador ou no dispositivo de comando do accionador.
Assim, para se conferir uma funcionalidade suplementar à válvula, não é necessário prever a passagem de um fio suplementar através da caixa onde se encontram situados o motor e o bloco hidráulico. Como o conjunto electrónico se encontra igualmente na mesma caixa, a ligação entre o motor e o bloco hidráulico e este conjunto faz-se sem ser preciso retirar a caixa para efectuar a ligação e sem ser preciso prever a existência de sistemas de estanqueidade para cada fio. Apenas uma única ligação atravessa a caixa, a saber: entre a unidade central 4 e o conjunto electrónico 9. Por outro lado, quando se pretende comandar localmente a válvula, não há necessidade de retirar a caixa para se ter acesso à parte de comando local, nomeadamente manual, do conjunto electrónico de comando 9.
As diferentes funcionalidades que se podem prever são as seguintes (sem que esta lista seja exaustiva nem limitativa):
Microcontrolador para integrar as funções de controlo e comando locais do motor e da bomba. 11 PE1418343
Interpretação dos comandos do utilizador.
Restituição das posições de fim de curso.
Vigilância da temperatura do motor, da amperagem ou do seu tempo de manobra.
Discriminação de fim de curso.
Vigilância do nivel de óleo, alto e baixo.
Indicação de movimento.
Diagnóstico e manutenção preventivos.
Estas diferentes funcionalidades são bem conhecidas. Elas são facilmente realizadas por meio de circuitos electrónicos e de captadores bem conhecidos e que não são aqui descritos de uma maneira mais pormenorizada, estando os circuitos electrónicos dispostos no conjunto electrónico 9.
Os sinais de dados são sinais analógicos ou sinais digitais. No caso de sinais analógicos, pode ser prevista a existência de um conversor analógico/digital a montante da caixa que transforma os sinais em sinais digitais antes de os enviar para os cartões ou pequenas placas de circuitos impressos do conjunto electrónico 9.
Lisboa, 4 de Outubro de 2006

Claims (6)

  1. ΡΕ1418343 1 REIVINDICAÇÕES 1. Sistema de válvulas, comportando pelo menos duas válvulas, cada válvula sendo accionada por um acciona-dor hidráulico que lhe está associado, cada accionador hidráulico sendo comandado por um dispositivo de comando, cada dispositivo de comando comportando um motor que alimenta uma bomba hidráulica que aspira fluido hidráulico num reservatório hidráulico, e um conjunto electrónico (9) de comando local, sendo os pelo menos dois motores alimentados em corrente por uma alimentação eléctrica central e sendo igualmente comandados centralmente por uma unidade central de tratamento de dados à qual eles estão ligados por um bus de dados, caracterizado por: - para cada dispositivo de comando, o motor eléctrico, a bomba hidráulica, o reservatório e o conjunto electrónico estarem encerrados num invólucro comum, nomeadamente uma caixa, de preferência de maneira estanque aos fluidos; e a caixa comum (16) comportar uma abertura (30) de acesso ao sistema de ligações para a ligação do motor (7) e do conjunto electrónico (9) às redes (2, 3, 4) de energia eléctrica e de dados, e a caixa comum (6) comportar um compartimento auxiliar (34) no qual se encontram os terminais (33) de ligação para o sistema de ligações, o compartimento auxiliar (34) sendo tornado estanque a fluidos e poeiras em relação ao conjunto electrónico (9) e ao resto da cai- 2 ΡΕ1418343 xa .
  2. 2. Sistema de válvulas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a caixa comum (16) comportar uma abertura (20) de acesso a uma parte (22) do conjunto electrónico (9), nomeadamente uma parte para o comando local.
  3. 3. Sistema de válvulas, de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a caixa (6) comportar um segundo compartimento auxiliar (29) no qual se encontra a referida parte (22) de comando local, nomeadamente manual, do sistema electrónico, e ser possível prever a existência de uma membrana estanque (24) interposta entre este compartimento auxiliar (29) e o exterior da caixa.
  4. 4. Sistema de válvulas, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por os sinais trocados entre a unidade central (4) e cada sistema serem sinais digitais.
  5. 5. Sistema de válvulas, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por os sinais trocados com a unidade central (4) serem sinais analógicos e ser prevista a existência de um conversor analógico/digital a montante da caixa, entre esta e a unidade central (4).
  6. 6. Nave, nomeadamente navio ou aeronave, comportando um sistema de válvulas, de acordo com uma das rei- 3 ΡΕ1418343 vindicações 1 a 5. Lisboa, 4 de Outubro de 2006
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