WO2021127760A1 - Válvula de isolamento de trecho para sistema de transporte pneumático - Google Patents

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WO2021127760A1
WO2021127760A1 PCT/BR2020/050523 BR2020050523W WO2021127760A1 WO 2021127760 A1 WO2021127760 A1 WO 2021127760A1 BR 2020050523 W BR2020050523 W BR 2020050523W WO 2021127760 A1 WO2021127760 A1 WO 2021127760A1
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pneumatic transport
insulation valve
elevated
housing
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PCT/BR2020/050523
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Oskar HANS WOLFGANG COESTER
Marcus COESTER
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Aerom Sistemas De Transporte Sa
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    • F16K35/00—Means to prevent accidental or unauthorised actuation
    • F16K35/10—Means to prevent accidental or unauthorised actuation with locking caps or locking bars

Definitions

  • the present invention refers to the improvement developed in an elevated lane section isolation valve that simultaneously acts as a pneumatic propulsion duct of transport vehicles for passengers and cargo, and the section isolation valve is equipped with multiple functionalities.
  • Patent PI 9912112-3 and its corresponding US 6,213,026 describe a transport system whose vehicles are pneumatically propelled along a guideway by means of a propulsion plate extending into the air duct that is defined by the via guide itself.
  • the vehicles are equipped with bogies preferably containing four metal wheels each, at least one of the axles being connected to a mast facing downwards and screwed to a propulsion plate that has an area corresponding to the free transverse area of the duct and which is responsible for converting fluid thrust into mechanical work for moving vehicles on rails seated on the special elevated track.
  • the superstructure of the elevated road is mounted on vertical pillars and has a first function of supporting and directing vehicles and a second and no less important function that is characterized by forming a propulsion duct in its interior.
  • the elevated road is responsible for the physical means of support and guide for the vehicles' displacement, as well as a means of propagating the air flow generated by stationary powertrains positioned in stations distributed along the path of the vehicle.
  • Each powertrain is integrated by an industrial fan heavy duty and a set of control valves and flow direction, being responsible for raising or reducing the pressure inside the duct defined by the beams that form the superstructure.
  • the pneumatic transport system operates according to the principle of separating the track into multiple distinct sections, defining dedicated propulsion circuits and, therefore, exclusive and independent automatic control blocks for each vehicle. Thus, the advance of a certain vehicle to the next control block is only allowed if it is unoccupied.
  • Patent document BR 102018074144-6 entitled Pneumatic Propulsion System for High Capacity Transport of Passengers and/or Loads details possible propulsion circuits that, depending on the required thrust level, can propel a vehicle by up to two groups motor-propellers, each located at one of the ends of the section, the first section working under pressure and the second section under suction.
  • these propulsion circuits extend from one passenger station to another, but the specifics of each application, with reasonable frequency, demand the introduction of intermediate sections between them, or even the coverage of a greater number of stations .
  • the control blocks of said propulsion circuits are dynamic, therefore, during the normal movement of the vehicle, they can be reconfigured and adjusted depending on the position of the vehicle on the road, a command for route alignment and/or control of traffic related to other vehicles in simultaneous operation.
  • the section isolation valve is the device that makes possible the physical interruption of the propulsion pipeline and, therefore, the creation of these divisions in individual control blocks.
  • the section isolation valve actuation mechanism is mounted on the lower back of the elevated track and its shutter is positioned inside the propulsion duct of the elevated track.
  • the section isolation valve compartments one propulsion circuit in relation to an adjacent one, blocking the passage of air.
  • the section isolation valve assumes only two positions: fully open or fully closed, and its failsafe is characterized by locking in the last position known by the automatic control subsystem. In the open position, the duct is unobstructed, allowing the free flow of air and the passage of the vehicle's propulsion plates. Its passage through an open valve allows its safe entry into the next section or propulsion circuit.
  • the linear actuator no longer applies force directly on the obturator, but on a joint arranged according to a three-bar mechanism.
  • the improved section isolation valve now has a quadruple redundant system: a) Intrinsic locking in the open or closed position due to the angle formed between the articulation bars and the actuator in both limit switches, characterizing the valve as “single-stable”; b) Locking through the action of a cam parallel to the rotation axis of the shutter, actuated by two springs, and which slides in the direction of two recesses present in the shutter frame, one for the open position and the other for closed; c) Positive locking with two redundant safety pins, positioned on opposite sides of the shutter frame, which has two holes each, to guarantee locking in the open or closed position; the safety pins are actuated via the solenoid for release.
  • a compact alternative isolating valve arrangement part of the invention is especially applicable to deflection beams that present geometric restrictions for assembly due to their reduced radius curvature, is also disclosed.
  • the alternative arrangement is of the drawer type and is performed with an obturator subdivided into several articulated segments (blades) that are wound on the lower back of the elevated way by the action of an actuator coupled to a reducer, with position locking through linear pneumatic cylinders. This alternative still offers the advantage of low visual impact.
  • section isolation valve whose frame size is reduced, allowing assembly in curves with reduced radius and resulting in even smaller external volume with less visual impact.
  • Figure 2 - axial sectional view of a segment of the elevated track with a preferred section isolation valve activated
  • Figure 3 - axial sectional view of a segment of the elevated road with the isolation valve of the preferential section not activated;
  • Figure 4 - exploded perspective of the isolation valve of the preferred section
  • Figure 5 Perspective of a segment of the elevated track with an alternative section isolation valve installed
  • FIG. 7 - exploded perspective of the alternate section isolation valve with the plug extended.
  • Figure 1 illustrates a segment of the elevated track (1) with a preferential section isolation valve installed and with the shutter (2) in the closed position.
  • Figures 2 and 3 illustrate the preferential section isolation valve mounted on the lower back of the elevated way (1) with the obturator
  • the plug base (2) hinges on a housing (3) secured to the raised track (1) through a flange (4) for quick connection and disconnection.
  • Figure 4 details the preferential section isolation valve composed of a shutter (2) mounted on a frame (3) fixed to the elevated way through a flange (4) for quick connection and disconnection.
  • the plug (2) is moved through a linear actuation actuator (6), whose shaft exerts force on a joint (7).
  • the articulation (7) is pivoted superiorly on the plug (2) and inferiorly on a frame (8) fixed to the base of the housing (3).
  • the assembly is mechanically locked through a locking cam (9) of closed position, moved automatically through springs (10).
  • a safety lock pin (11) is actuated by a release solenoid (12).
  • This is a vital function directly linked to the automatic protection subsystem (ATP), preventing the movement of the section isolation valve against a spurious command.
  • the position of the section isolation valve is given by a position sensor (13).
  • Figures 5 to 7 detail the alternative section isolation valve composed of a shutter (20) composed of vanes that move through two lateral guides (21) that are mounted inside the duct formed by the elevated way (1 ).
  • the side guides (21) are fixed to a lower housing (22) where they rotate winding discs (23) mounted on a shaft (24) provided with a coupling (25) connected, in turn, to an actuator (26) of the pneumatic type, preferably.
  • the winding disc (23) projects and collects the shutter (20) that composes the shutter (20).
  • the winding discs (23) may have holes (27) for introducing a locking pin commanded by a solenoid (28).
  • the shutter (20) can be a flexible blade, preferably made of polymeric material.

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Abstract

Válvula de isolamento de trecho montada no dorso inferior da via elevada (1), sendo a base do obturador (2) articulada em carcaça (3) fixada à via elevada (1) através de flange (4) para rápida conexão e desconexão. A carcaça (3) é dotada de caixa coletora d'água (5) pluvial. A válvula de isolamento de trecho é composta por obturador (2) montado em carcaça (3) fixada à via elevada através de flange (4) para rápida conexão e desconexão. O obturador (2) é movido através de atuador linear de acionamento (6), cuja haste exerce força em articulação (7), que é pivotada superiormente no obturador (2) e inferiormente em um quadro (8) fixado na base da carcaça (3). O conjunto é bloqueado mecanicamente através de uma came (9) de travamento de posição fechada, deslocado automaticamente através de molas (10). Um pino trava de segurança (11) é acionado por um solenoide de liberação (12).

Description

VÁLVULA DE ISOLAMENTO DE TRECHO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO
INTRODUÇÃO
[01 ] A presente invenção refere-se ao aperfeiçoamento desenvolvido em válvula de isolamento de trecho de via elevada que atua simultaneamente como duto de propulsão pneumática de veículos de transporte para passageiros e cargas, sendo que a válvula de isolamento de trecho é dotada de múltiplas funcionalidades.
ESTADO DA TÉCNICA
[02] A patente de invenção PI 9912112-3 e sua correspondente US 6,213,026 descrevem um sistema de transporte cujos veículos são propulsionados pneumaticamente ao longo de uma via guia por meio de uma placa de propulsão estendida para o interior do duto de ar que é definido pela própria via guia.
[03] Os veículos são dotados de truques contendo preferencialmente quatro rodas metálicas cada, sendo pelo menos um dos eixos conectado a um mastro voltado para baixo e parafusado a uma placa de propulsão que possui uma área correspondente a área transversal livre do duto e que é responsável pela conversão do empuxo fluídico em trabalho mecânico para movimentação dos veículos sobre trilhos assentados sobre a via elevada especial.
[04] A superestrutura da via elevada é montada sobre pilares verticais e possui uma primeira função de sustentação e direcionamento dos veículos e uma segunda e não menos importante função que se caracteriza por formar em seu interior um duto de propulsão. Assim, a via elevada é responsável pelo meio físico de apoio e guia do deslocamento dos veículos, bem como meio de propagação do fluxo de ar gerado por grupos motopropulsores estacionários posicionados em estações distribuídas ao longo do trajeto do veículo.
[05] Cada grupo motopropulsor é integrado por um ventilador industrial de serviço pesado e um conjunto de válvulas de controle e de direcionamento de fluxo, sendo responsáveis por elevar ou reduzir a pressão no interior do duto definido pelas vigas que formam a superestrutura.
[06] O sistema de transporte pneumático opera segundo o princípio de separação da via em múltiplas seções distintas, definindo circuitos de propulsão dedicados e, por conseguinte, blocos de controle automático exclusivos e independentes para cada veículo. Destarte, o avanço de um determinado veículo para um próximo bloco de controle só é permitido se este estiver desocupado.
[07] O documento de patente BR 102018074144-6 de título Sistema de Propulsão Pneumática para Transporte de Alta Capacidade de Passageiros e/ou Cargas detalha possíveis circuitos de propulsão que, dependendo do nível de empuxo requerido, podem propelir um veículo por até dois grupos motopropulsores, cada qual localizado em uma das extremidades do trecho, o primeiro trecho trabalhando em regime de pressão e, o segundo, trecho em regime de sucção. Como regra geral, esses circuitos de propulsão estendem-se de uma estação de passageiros à outra, porém as especificidades de cada aplicação, com razoável frequência, demandam a introdução de seções intermediárias entre elas, ou ainda, a abrangência de um número maior de estações. Os blocos de controle dos referidos circuitos de propulsão são dinâmicos, assim sendo, durante a movimentação normal do veículo, esses podem ser reconfigurados e ajustados em função da posição do veículo na via, de um comando para alinhamento de rota e/ou do controle de tráfego relacionado aos demais veículos em operação simultânea.
[08] A válvula de isolamento de trecho é o dispositivo que torna possível a interrupção física do duto de propulsão e, logo, a criação dessas divisões em blocos de controle individuais. O mecanismo de acionamento da válvula de isolamento de trecho é montado no dorso inferior da via elevada e o seu obturador fica posicionado no interior do duto de propulsão da via elevada. A válvula de isolamento de trecho compartimenta um circuito de propulsão em relação a outro adjacente bloqueando a passagem do ar. [09] A válvula de isolamento de trecho assume apenas duas posições: totalmente aberta ou totalmente fechada, sendo sua falha-segura caracterizada pelo travamento na última posição conhecida pelo subsistema de controle automático. Na posição aberta o duto é desobstruído permitindo o livre escoamento do ar e a passagem das placas de propulsão do veículo. A sua passagem através de uma válvula aberta permite o seu ingresso seguro na próxima seção ou circuito de propulsão.
[010] A forma mecânica original da válvula de isolamento de trecho é apresentada na patente PI 8301706-2 e sua respectiva patente correspondente US 4,658,732, que detalham um sistema de acionamento giratório, tipo borboleta, que é frágil e dependente da resistência do seu eixo. Ainda outro inconveniente dessa forma original é a placa que fica exposta a severo esforço de flexão gerado pelas pressões internas ao duto de propulsão. Mais outro inconveniente dessa forma original é que gera um grande volume inferior à via elevada, que além de resultar em efeito estético indesejado ainda compromete o vão livre inferior que pode ser usado para trânsito de pessoas e veículos. Também outro inconveniente é a falta de um travamento intrínseco na posição aberta ou fechada, que impeça uma movimentação involuntária não acionada.
[011] Outra forma mecânica da válvula de isolamento de trecho foi descrita na patente PI 8503504-1 e sua respectiva patente correspondente US 4,774,891 , que detalham um sistema de acionamento basculante, tipo placa em rampa, que exige uma estrutura tipo treliça para movimentação da placa por meio de um cilindro pneumático. Essa treliça é necessária para compensar o comprimento do cilindro e da sua haste, a fim de reduzir as dimensões da carenagem que abriga o conjunto da válvula. Mais outro inconveniente desse dispositivo é também o grande volume inferior à via elevada, que além de resultar em efeito estético indesejado ainda compromete o vão livre inferior que pode ser usado para trânsito de pessoas e veículos. Também outro inconveniente é a falta de um travamento intrínseco na posição aberta ou fechada, que impeça uma movimentação involuntária e não acionada.
SOLUÇÃO DA INVENÇÃO
[012] O aperfeiçoamento em válvula de isolamento de trecho de duto de propulsão pneumática de veículos de transporte para passageiros e cargas da presente invenção soluciona eficazmente os inconvenientes do estado da técnica anteriormente referidos.
[013] No aperfeiçoamento em válvula de isolamento de trecho da invenção o atuador linear não mais aplica força diretamente no obturador, mas sim em uma articulação disposta segundo um mecanismo de três barras. Ao contrário do modelo anterior em que nada era especificado sobre seu travamento, a válvula de isolamento de trecho aperfeiçoada passa a contar com um sistema redundante quádruplo: a) Travamento intrínseco na posição aberta ou fechada devido ao ângulo formado entre as barras de articulação e o atuador em ambos fins de curso, caracterizando a válvula como “monoestável”; b) Travamento através da ação de um carne paralelo ao eixo de giro do obturador, atuado por duas molas, e que desliza na direção de duas reentrâncias presentes na armação do obturador, uma para a posição aberta e outra para fechada; c) Travamento positivo com dois pinos de segurança redundantes, posicionados em lados opostos da armação do obturador, que conta com dois orifícios cada, para garantia do bloqueio na posição aberta ou fechada; os pinos de segurança são atuados via solenoide para sua liberação.
[014] Uma disposição alternativa compacta da válvula de isolamento de trecho da invenção, não prevista nas patentes supracitadas, é especialmente aplicável às vigas de desvio que apresentam restrições geométricas para montagem em função de sua curvatura de raio reduzido, é também revelada. A disposição alternativa é do tipo gaveta e é executada com um obturador subdividido em vários segmentos articulados (palhetas) que são bobinados no dorso inferior da via elevada pela ação de um atuador acoplado a um redutor, com travamento de posição através de cilindros pneumáticos lineares. Essa alternativa ainda oferece a vantagem de baixo impacto visual.
VANTAGENS DA INVENÇÃO
[015] O aperfeiçoamento em válvula de isolamento de trecho de duto de propulsão pneumática de veículos de transporte da presente invenção resulta nas seguintes vantagens em relação as concepções anteriores do estado da técnica:
- Equipamento seguro quanto à sua abertura inintencional através de bloqueio redundante;
- Redução significativa do volume externo ocupado pelo equipamento, mitigando o impacto visual e liberando ao tráfego um maior espaço abaixo da via elevada;
- Disposição alternativa da válvula de isolamento de trecho, cuja dimensão da carcaça é reduzida, permitindo a montagem em curvas de raio reduzido e resultando em ainda menor volume externo com menor impacto visual.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS ANEXOS
[016] A fim de que o aperfeiçoamento em válvula de isolamento de trecho de duto de propulsão pneumática de veículos de transporte da presente invenção seja plenamente compreendido e levado à prática por qualquer grupo multidisciplinar de técnicos deste setor tecnológico, a mesma passa a ser descrita de forma clara e suficiente com base nos desenhos anexos abaixo listados: Figura 1 - perspectiva de um segmento da via elevada com uma válvula de isolamento de trecho preferencial instalada;
Figura 2 - vista em corte axial de um segmento da via elevada com uma válvula de isolamento de trecho preferencial acionada;
Figura 3 - vista em corte axial de um segmento da via elevada com a válvula de isolamento de trecho preferencial não acionada;
Figura 4 - perspectiva explodida da válvula de isolamento de trecho preferencial;
Figura 5 - perspectiva de um segmento da via elevada com uma válvula de isolamento de trecho alternativa instalada;
Figura 6 - perspectiva da válvula de isolamento de trecho alternativa com o obturador estendido;
Figura 7 - perspectiva explodida da válvula de isolamento de trecho alternativa com o obturador estendido.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[017] A figura 1 ilustra um segmento da via elevada (1) com uma válvula de isolamento de trecho preferencial instalada e com o obturador (2) na posição fechada.
[018] As figuras 2 e 3 ilustram a válvula de isolamento de trecho preferencial montada no dorso inferior da via elevada (1) com o obturador
(2) na posição aberta e na posição fechada, respectivamente. A base do obturador (2) articula-se em uma carcaça (3) fixada à via elevada (1) através de um flange (4) para rápida conexão e desconexão. A carcaça
(3) é dotada de uma caixa coletora d’água (5) pluvial.
[019] A figura 4 detalha a válvula de isolamento de trecho preferencial composta por um obturador (2) montado em uma carcaça (3) fixada à via elevada através de um flange (4) para rápida conexão e desconexão. O obturador (2) é movido através de um atuador linear de acionamento (6), cuja haste exerce força em uma articulação (7). A articulação (7) é pivotada superiormente no obturador (2) e inferiormente em um quadro (8) fixado na base da carcaça (3).
[020] Preferencialmente, o conjunto é bloqueado mecanicamente através uma carne (9) de travamento de posição fechada, deslocado automaticamente através de molas (10). Um pino trava de segurança (11) é acionado por um solenoide de liberação (12). Trata-se de uma função vital atrelada diretamente ao subsistema de proteção automática (ATP), impedindo a movimentação da válvula de isolamento de trecho frente a um comando espúrio. A posição da válvula de isolamento de trecho é dada por um sensor de posição (13). [021] As figuras 5 a 7 detalham a válvula de isolamento de trecho alternativa composta por um obturador (20) composto por palhetas que se deslocam através de duas guias laterais (21 ) que são montadas no interior do duto formado pela via elevada (1). As guias laterais (21) são fixadas a uma carcaça inferior (22) onde rotacionam discos de bobinar (23) montados em um eixo (24) dotado de um acoplamento (25) conectado, por sua vez, a um atuador (26) do tipo pneumático, preferivelmente. O disco de bobinar (23) projeta e recolhe o obturador (20) que compõe o obturador (20).
[022] Os discos de bobinar (23) podem possuir orifícios (27) para introdução de um pino trava comandado por um solenoide (28).
[023] Opcionalmente, o obturador (20) pode ser uma lâmina flexível, preferencialmente executada em material polimérico.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1 - VÁLVULA DE ISOLAMENTO DE TRECHO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO que é instalada no dorso inferior de um segmento de via elevada (1) e dotada de um obturador (2) que se articula em uma carcaça (3) fixada à via elevada (1), caracterizada por ser o obturador (2) movido através de um atuador linear (6), cuja haste exerce força em uma articulação (7) que é pivotada superiormente no obturador (2) e inferiormente em um quadro (8) fixado na base da carcaça (3).
2 - VÁLVULA DE ISOLAMENTO DE TRECHO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada por ser a carcaça (3) dotada de uma caixa coletora d’água (5) pluvial.
3 - VÁLVULA DE ISOLAMENTO DE TRECHO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO, de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada oor ser o conjunto bloqueado mecanicamente através uma carne (9) de travamento de posição fechada, deslocado automaticamente através de molas (10).
4 - VÁLVULA DE ISOLAMENTO DE TRECHO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO, de acordo com uma das reivindicações 1 , 2 ou 3, caracterizada oor possuir um pino trava de segurança (11) que é acionado por um solenoide de liberação (12).
5 - VÁLVULA DE ISOLAMENTO DE TRECHO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO, de acordo com uma das reivindicações 1 , 2, 3 ou 4, caracterizada oor ser a posição da válvula de isolamento de trecho dada por um sensor de posição (13).
6 - VÁLVULA DE ISOLAMENTO DE TRECHO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO que é instalada no dorso inferior de um segmento de via elevada (1) e dotada de uma carcaça (3) fixada à via elevada (1), caracterizada oor ser o obturador articulado (20) composto por palhetas que se deslocam através de duas guias laterais (21) que são montadas no interior do duto formado pela via elevada (1 ), sendo as guias laterais (21 ) fixadas a uma carcaça (22) onde rotacionam discos de bobinar (23) montados em um eixo (24) dotado de um acoplamento (25) conectado a um atuador (26).
7 - VÁLVULA DE ISOLAMENTO DE TRECHO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por ser o atuador (26) do tipo pneumático.
8 - VÁLVULA DE ISOLAMENTO DE TRECHO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO, de acordo com uma das reivindicações 6 ou 7, caracterizada por serem os discos de bobinar (23) dotados de orifícios (27) para introdução de um pino trava comandado por um solenoide (28).
9 - VÁLVULA DE ISOLAMENTO DE TRECHO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO que é instalada no dorso inferior de um segmento de via elevada (1 ) e dotada de um obturador (2) que é montado em uma carcaça (3) fixada à via elevada (1), caracterizada por ser constituída por um obturador articulado (20) composto por palhetas que se deslocam através de duas guias laterais (21 ) que são montadas no interior do duto formado pela via elevada (1), sendo as guias laterais (21) fiadas em uma carcaça inferior (22) onde rotacionam discos de bobinar (23) montados em um eixo (24) dotado de um acoplamento (25) conectado, por sua vez, a um atuador (26).
10 - VÁLVULA DE ISOLAMENTO DE TRECHO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por ser o atuador (26) do tipo pneumático.
11 - VÁLVULA DE ISOLAMENTO DE TRECHO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por serem os discos de bobinar (23) dotados de orifícios (27) para introdução de um pino trava comandado por um solenoide (28).
12 - VÁLVULA DE ISOLAMENTO DE TRECHO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por ser o obturador (20) uma lâmina flexível.
13 - VÁLVULA DE ISOLAMENTO DE TRECHO PARA SISTEMA DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por ser o obturador (20) uma lâmina flexível executada em material polimérico.
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