WO2024055088A1 - System and method for detecting flow through valves - Google Patents

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WO2024055088A1
WO2024055088A1 PCT/BR2023/050299 BR2023050299W WO2024055088A1 WO 2024055088 A1 WO2024055088 A1 WO 2024055088A1 BR 2023050299 W BR2023050299 W BR 2023050299W WO 2024055088 A1 WO2024055088 A1 WO 2024055088A1
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WO
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valve
processing unit
flow
fact
flow detection
Prior art date
Application number
PCT/BR2023/050299
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French (fr)
Portuguese (pt)
Inventor
Robson BAPTISTA GAMA
Davi Francisco Caetano Dos Santos
Giovanni FERREIRA RASCHIETTI
Victor Emmanuel DE OLIVEIRA GOMES
Victor CAMARGO NARDELLI
Rogério Victorio FERNANDES BALLESTRIN
Rodrigo OSELAME RUDUIT
Kevyn SILVA DOS SANTOS
Flavio ROCHA DE AVILA
Gerson EDUARDO DE MELLO
Everton Luis FERNANDES DO AMARAL
Bruno VENANZIO TRASATTI
Ernani CARVALHO TAVARES
Franciele Juliana REBELO
Original Assignee
Robert Bosch Limitada
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/38—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction the pressure or differential pressure being measured by means of a movable element, e.g. diaphragm, piston, Bourdon tube or flexible capsule

Definitions

  • the present invention relates to a system and method of detecting flow in valves, mainly pressure regulating valves, but not limited to this type, which through the use of a non-intrusive device that detects when there is flow within the valve by moving a spring through a linear potentiometer.
  • Said device can be easily installed on valves external to the fluid path, and can be adapted to valves already in operation.
  • the cooking gas used today in Brazil is of the liquefied petroleum gas (or LPG) type.
  • This petroleum derivative is defined as the mixture formed mainly by hydrocarbon molecules containing three to four carbon atoms which, although gaseous under normal conditions of temperature and pressure (better known as CNTP), can be liquefied by cooling or compression.
  • LPG gas is commonly stored and sold in containers storing fluids under pressure, such containers commonly called cylinders, as they are easily transformed into liquids under pressure.
  • the cylinders therefore have an internal pressure 6 to 8 times greater than atmospheric pressure.
  • the average composition of LPG gas is 31.76% butenes, 30.47% propylene, 23.33% butanes, 14.34% propane, 0.3% ethane and 0.07% of pentanes, with variations in this composition depending on the supply source.
  • This gas mixture has almost twice the density of air, where butane alone is almost three times as dense, so that if there is a leak, the gas tends to accumulate close to the ground. This makes it especially dangerous if it is not noticed, as the butane expels breathable air from that region, leading to asphyxiation - as well as an explosion if an ignition source is activated.
  • the most used olfactory marker is ethanethiol, with the purpose of assigning smell and not affecting the properties of the gas, since the human sense of smell is capable of perceiving one part in another 2.8 billion parts of air.
  • LPG gas In addition to being easy to transport due to its high pressure liquefaction characteristics, LPG gas has a high calorific value, excellent burning quality and mainly low environmental impact due to its low emission of pollutants. Comparing the CO2 released during the burning of coal or other fossil fuel that generates waste with that of LPG, there is a much lower level of emissions, in addition to its calorific value being higher - with less gas it is possible to obtain the same amount of heat , helping to preserve the environment as CO2 is one of the gases that causes the greenhouse effect and global warming.
  • the pressure inside LPG gas cylinders can normally vary between 4 kgf/cm 2 to 7 kgf/cm 2 (or 392 kPa to 686 kPa in SI units), but can reach values above 10 kgf/cm 2 depending on the mixture obtained in the extraction of LPG, not depending on the size or capacity of the storage container.
  • the pressure For use on stoves, the pressure must be stable so that there is a more uniform and safe burn, with a shorter-range flame.
  • a pressure regulator includes a restricting element (a valve capable of providing a variable restriction of flow) and a load element (which can apply the required force to the restricting element such as a spring, piston actuator or diaphragm actuator in combination with a spring).
  • the most commonly used pressure regulating valves are spring actuators, where the spring regulation exerts pressure on a diaphragm and an obturator, maintaining a stable output pressure that is lower than the input pressure.
  • a piston is activated that acts on the shutter, connecting communication with the input pressure.
  • the membrane acts by pressing the spring causing the piston (and consequently the obturator) to close the communication until the output pressure decreases.
  • Patent document US3846774 describes a flow and differential pressure monitor system that monitors, by means of an inductive transducer, the opening of an internal channel of a valve through the movement of a metal portion associated with the membrane.
  • the inductive transducer When the channel is pressed closed, the inductive transducer does not read and does not generate any signal.
  • the metal portion moves together with the spring, allowing the inductive transducer to read and generating a signal indicating that there is flow.
  • Such a solution requires an additional part, which is the metal portion, through which the inductive transducer performs displacement “reading” and measures the opening of the valve and consequently its flow, thus being an intrusive and indirect solution, being more complex in construction. of the valve, as changes are required within its manufacturing.
  • the processing of signals coming from transducers is more difficult to handle because they are highly noisy, generating greater battery consumption in isolated systems (or “stand alone”).
  • Patent document DE10156929 discloses a gas flow meter that reads the displacement of a closing device to its seat on a valve plug, performing this through a transducer and a computer, which calculates the volumetric flow rate of the gas through this relative displacement.
  • a gas flow meter that reads the displacement of a closing device to its seat on a valve plug, performing this through a transducer and a computer, which calculates the volumetric flow rate of the gas through this relative displacement.
  • Such a solution requires measuring the displacement relative to a calibration together with the transducer, which must have high reliability and accuracy, increasing the technical difficulty for large-scale use and consequently increasing the costs for its production and use.
  • signal processing is also difficult to handle, since signals coming from transducers are highly noisy, generating greater battery consumption in isolated systems (or “stand alone”).
  • the present invention has the main objective of revealing a system and method for detecting flow in valves, mainly pressure reducing valves, but not limited to this type, which, through the use of a non-intrusive device, detects when there is flow inside the valve.
  • the present invention aims to reveal a system that can be easily installed externally to the valve, and consequently can be used to adapt existing valves.
  • valve flow detection system comprising: at least one body, at least one spring element, at least one membrane and at least one obturator, which further comprises a linear potentiometer associated with the spring element and at least one processing unit.
  • valve flow detection system further comprises the fact that the linear potentiometer is associated with the spring element by means of a rod accommodated between the base of the spring element and the cover, measuring the movement of the spring element depending on the fluid passage.
  • a valve flow detection system comprising the fact that a communication unit is associated with the processing unit.
  • a system is proposed that comprises the fact that a temperature measurement unit is associated with the processing unit.
  • valve flow detection system comprises the fact that a pressure measurement unit is associated with the processing unit.
  • a valve flow detection method comprising executing in a valve flow detection system, with the steps of: obtaining at least one first electrical signal from at least one linear potentiometer through of at least one processing unit, process the signals obtained by means of a processing unit, correlate with movement patterns of a valve spring element for opening a shutter by means of a processing unit and identify the fluid flow through the valve.
  • the valve flow detection method comprises the fact that there is a step of identifying the volumetric flow rate through the fluid flow identified by the passage of the fluid in the valve.
  • valve flow detection method comprises the fact that in the step of correlating with standard opening values through a processing unit, the correlation is carried out externally through a communication unit using a external processing.
  • the method of the present invention comprises the fact that there is an additional step of correlating the identification of fluid flow through the valve with the temperature measurement carried out by means of a temperature measurement unit through a processing unit .
  • the present invention presents a method of detecting flow in a valve that comprises the fact that there is an additional step of correlating the identification of fluid flow through the valve with the pressure measurement carried out by means of a unit of temperature measurement through a processing unit.
  • Figure 1 illustrates a pressure reducing valve using a valve fluid detection system.
  • Figure 2 illustrates, in perspective, a linear sliding potentiometer.
  • Figure 3 illustrates, in perspective, a pressure reducing valve using a valve fluid detection system.
  • Figure 4 illustrates the behavior of the linear potentiometer as a function of time.
  • a valve flow detection system comprising: at least one body 1, at least one spring element 2, at least one membrane 3 and at least one obturator 10, and also the fact that it comprises a linear potentiometer 5 associated with the spring element 2 and at least one processing unit 6.
  • valves such as pressure regulating valves commonly used in Brazilian homes for the use of gas cylinders and stoves, formed by a body 1 (generally a metallic body but not limited to this type of material), which have as actuators a spring element 2, where its adjustment exerts pressure on an obturator 10 and together with a membrane 3 (or diaphragm), maintaining a stable outlet pressure lower than the inlet pressure.
  • a linear potentiometer 5 mechanically associated with the spring element, which acts to regulate the valve output pressure, causing the movement to modify the nominal resistance value of the linear potentiometer 5, thus modifying the resistance reading carried out by the processing unit 6.
  • the linear potentiometer 5 is associated with the spring element 2 by means of a rod 5.1 accommodated between the base of the spring element 2 and the cover 4, measuring the movement of the spring element 2 depending on the fluid passage.
  • the rod is responsible for mechanically associating the spring element 2, moving the linear potentiometer 5 together with the movement of the spring element 2 as a result of the fluid flow through the valve.
  • a rod construction 5.1 it can be accommodated in the lower part of the spring element 2 and the membrane 3.
  • Figure 1 illustrates a pressure regulating valve associated with a valve fluid detection system through the metallic body 1 and an encapsulation 10.
  • the spring element actuator 2 which remains isolated from a membrane 3 that moves together with the spring element 2.
  • the rod 5.1 which is responsible for mechanically transferring the movement of the spring element 2 to the linear potentiometer 5, which is “read” and monitored by a processing unit 6.
  • FIG 1 an opening and closing device is illustrated next to the valve body of flow 11, in addition to the valve fluid detection system accessories, such as the communication unit 8, and precision-increasing elements such as the temperature measurement unit 7 and the pressure measurement unit 9 (which performs the reading pressure directly from the valve inlet, leaving the storage container or cylinder).
  • Figures 2 and 3 shown illustrate, in perspective, the linear potentiometer 5 (sliding type) and the pressure regulating valve associated with the valve fluid detection system respectively.
  • the linear potentiometer 5 varies its electrical resistance depending on the displacement of its selector pin.
  • Figure 3 illustrates in perspective the encapsulation 10 (transparently) associated with the valve, the flow opening and closing device 11, and the linear potentiometer 5 together with the rod 5.1 responsible for moving (sliding) the selector thereof, together with cover 4 that isolates the spring element 2 and the membrane 3 on the inside of the valve.
  • the valve flow detection system further comprises the fact that at least one communication unit 8 is associated with the processing unit 6.
  • the processing unit 6 is able to transmit information regarding the resistance reading of the valve.
  • linear potentiometer 5 either in the form of a “raw” digital processed signal, or the flow information passing through the identified valve.
  • the transmission of the “raw” processed signal would allow the identification of the passing flow to be processed externally, on an external device or “in the cloud” on the world wide web, reducing battery consumption when correlating with standard movement values of an element valve spring 2 to identify the flow through the valve.
  • the transmission of flow information through the identified valve would allow an external program or supervisor, whether in the cloud or via a mobile or fixed device, to notify a user of when it is being consumed and how much is available in the case of a stored fluid. in a container (such as a LPG cylinder).
  • the communication unit 8 can be a transmission device with different types of protocols and media (wireless such as wifi, bluetooth, LoRa, 4G; wired such as CAN bus, ISO bus, among others), or combinations of communication units 8 with different types of protocols, or 8 communication units with communication and georeferencing protocols (GPS) for position identification.
  • a valve flow detection system which further comprises the fact that at least one temperature measurement unit 7 is associated with the processing unit 6.
  • the system temperature measurement guarantees better accuracy in the valve flow detection system, where a drop in temperature would ensure that there is flow through the valve.
  • a second temperature measurement unit 7 for reading the ambient temperature would ensure the relative temperature drop reading and consequently that there is flow in the valve. Additionally, the temperature reading provides the calculation of flow mass for the system, which would be calculated by a processing unit 6.
  • valve flow detection system is understood by the fact that a pressure measurement unit 9 is associated with the processing unit 6. Pressure measurement guarantees better accuracy in the valve flow detection system , where the pressure stability trend of a storage container (or cylinder) according to the liquid-gas balance indicates that there is no flow, and pressure variations and instability indicate that there is flow in the valve, thus helping to correlate with the readings related to the linear potentiometer 5.
  • Figure 1 represents the pressure measurement unit 9 performing the measurement directly from the valve inlet (being the outlet of the storage container or cylinder), as it is the place with the greatest reading guarantee, but other positions on the line of fluid travel would have the same effect on the acuity of the system.
  • a valve flow detection method is also proposed, understood to be carried out in a valve flow detection system.
  • the method comprises the steps of: obtaining at least a first electrical signal from at least one linear potentiometer 5 by means of at least one processing unit 6, processing the signals obtained by means of a processing unit 6, correlating with standard values of moving a valve spring element 2 to open a shutter 10 by means of a processing unit 6 and identifying the flow of fluid through the valve.
  • the processing unit 6 is responsible for correlating with standard values of movement of a valve spring element 2 for opening a shutter 10, previously calibrated and stored in memory (either internal or external to the device). , accessed by a communication unit 8) with the signals processed in the previous step. In this way, the processing unit 6 is able to digitally determine (whether through mathematical methods, machine learning or digital treatments) whether there is a recurring behavior, according to state variations, and thus identify whether there is fluid flow through the valve.
  • the proposed valve flow detection method it is understood that there is a fifth step of identifying the volumetric flow rate through the fluid flow identified by the passage of fluid in the valve.
  • the method can use pre-studied patterns to identify the volumetric flow rate of the valve when fluid is passing through.
  • the correlation is carried out externally through the use of a communication unit 8 through a processing unit 6 external.
  • the communication unit 8 transmits the digital signal processed in the previous step by the internal processing unit 6, to an external processing unit 6, where the correlation is carried out with signals previously calibrated and stored in external accessible memory.
  • the external processing unit 6, on an external device or in the “cloud” is able to perform digitally (whether through mathematical methods, machine learning or digital processing) if there is a recurrent behavior, according to the state variations, and thus identify if there is fluid flow through the valve.
  • the use of an external processing unit 6 saves battery power for the device, with less local processing required.
  • the communication unit 8 can be a transmission device with different types of protocols and media (wireless such as wifi, bluetooth, LoRa, 4G; wired such as CAN bus, ISO bus, among others), or combinations of communication units 8 with different types protocols.
  • valve flow detection method there is an additional step of correlating the identification of fluid flow through the valve with the temperature measurement carried out by means of at least one temperature measurement unit 7 through a unit processing 6. Measuring the system temperature guarantees better accuracy in the valve flow detection system and would provide the calculation of flow mass for the system. The drop in temperature indicates that there is flow in the valve and, if there is a second temperature measurement unit 7 to read the ambient temperature, there would be a greater guarantee that there was a drop in temperature and consequently the flow in the valve.
  • valve flow detection method also comprises the fact that there is an additional step of correlating the identification of fluid flow through the valve with the pressure measurement carried out using a pressure measurement unit 9 through a processing unit 6.
  • Pressure measurement in the valve passage line guarantees better accuracy in the valve flow detection system, correlating with the related readings of the linear potentiometer 5 (ensuring that there is flow at the identified moments), where the pressure stability trend of a storage container (or cylinder) according to the liquid-gas balance indicates that there is no flow and pressure variations and instability indicate there is flow in the valve.

Abstract

The present invention relates to a system and method for detecting flow through valves, especially but not limited to pressure regulating valves, which through the use of a non-intrusive device detects when there is flow within the valve from the movement of a spring, using a linear potentiometer. The device can be easily installed on valves, and can also be fitted on valves that are already in operation.

Description

“SISTEMA E MÉTODO DE DETECÇÃO DE FLUXO EM VÁLVULAS” “SYSTEM AND METHOD FOR FLOW DETECTION IN VALVES”
Campo da Invenção Field of Invention
[0001] A presente invenção refere-se a um sistema e método de detecção de fluxo em válvulas, principalmente válvulas reguladoras de pressão, mas não limitadas a este tipo, que através da utilização de um dispositivo não intrusivo que detecta quando há fluxo dentro da válvula a partir da movimentação de uma mola por meio de um potenciômetro linear. [0001] The present invention relates to a system and method of detecting flow in valves, mainly pressure regulating valves, but not limited to this type, which through the use of a non-intrusive device that detects when there is flow within the valve by moving a spring through a linear potentiometer.
[0002] O referido dispositivo pode ser facilmente instalado às válvulas de maneira externa ao caminho do fluido, podendo ser adaptado a válvulas já em operação. [0002] Said device can be easily installed on valves external to the fluid path, and can be adapted to valves already in operation.
Fundamentos da Invenção Fundamentals of Invention
[0003] No Brasil, onde a maioria das residências não possuem gás encanado, a utilização de botijões de gás de cozinha se tornou produto de primeira necessidade na vida das pessoas, que os utiliza como fonte de energia primária no dia a dia. [0003] In Brazil, where the majority of homes do not have piped gas, the use of cooking gas cylinders has become a product of primary necessity in people's lives, who use them as a source of primary energy in their daily lives.
[0004] Tal popularização no uso de gás engarrafado em um recipiente armazenador de fluido sob pressão, ou comumente chamado botijão, se deu por consequência direta do desastre do dirigível Hindenburg (também conhecido como Zeppelin), que pegou fogo quando se preparava para descer em New Jersey, nos Estados Unidos, em 1937. Com falta de confiança neste tipo de transporte, o propano estocado em uma base de dirigíveis no Rio de Janeiro acabou se tornando dispensável. Desta maneira, o imigrante austríaco Ernesto Igel criou a Empresa Brasileira de Gás a Domicílio Ltda. para aproveitar este excedente de gás e vende-lo de forma engarrafada. [0004] Such popularization in the use of bottled gas in a fluid storage container under pressure, or commonly called cylinder, was a direct consequence of the disaster of the airship Hindenburg (also known as Zeppelin), which caught fire as it was preparing to descend into New Jersey, in the United States, in 1937. With a lack of confidence in this type of transport, the propane stored at an airship base in Rio de Janeiro ended up becoming unnecessary. In this way, Austrian immigrant Ernesto Igel created Empresa Brasileira de Gás a Domicílio Ltda. to take advantage of this surplus gas and sell it in bottled form.
[0005] O gás de cozinha utilizado hoje no Brasil é do tipo gás liquefeito de petróleo (ou GLP). Este derivado do petróleo é definido como a mistura formada majoritariamente por moléculas de hidrocarbonetos contendo de três a quatro átomos de carbono que, embora gasoso na condição normal de temperatura e pressão (mais conhecido como CNTP), podem ser liquefeitos por resfriamento ou compressão. [0005] The cooking gas used today in Brazil is of the liquefied petroleum gas (or LPG) type. This petroleum derivative is defined as the mixture formed mainly by hydrocarbon molecules containing three to four carbon atoms which, although gaseous under normal conditions of temperature and pressure (better known as CNTP), can be liquefied by cooling or compression.
[0006] Desta maneira, o gás GLP é comumente armazenado e comercializado em recipientes armazenadores de fluidos sob pressão, tais vasilhames chamados comumente de botijões, por serem facilmente transformados em líquidos sob pressão. Os botijões possuem desta forma pressão interna de 6 a 8 vezes maior que a atmosférica. [0006] In this way, LPG gas is commonly stored and sold in containers storing fluids under pressure, such containers commonly called cylinders, as they are easily transformed into liquids under pressure. The cylinders therefore have an internal pressure 6 to 8 times greater than atmospheric pressure.
[0007] A composição média do gás GLP é de 31 ,76% de butenos, 30,47% de propeno, 23,33% de butanos, 14,34% de propano, 0,3% de etano e 0,07% de pentanos, existindo variações nesta composição dependendo da fonte de suprimento. Esta mistura gasosa tem quase o dobro da densidade do ar, onde o butano sozinho é quase três vezes mais denso, de modo que se houver um vazamento, a tendência é que o gás se acumule próximo ao chão. Isso o torna especialmente perigoso se não for percebido, pois o butano expulsa o ar respirável daquela região e levando à asfixia - além de explosão caso alguma fonte de ignição seja acionada. Assim o marcador olfativo mais utilizado é o etanotiol, com a finalidade de atribuir cheiro e não afetar as propriedades do gás, já que o olfato humano é capaz de perceber uma parte em outras 2,8 bilhões de partes de ar. [0007] The average composition of LPG gas is 31.76% butenes, 30.47% propylene, 23.33% butanes, 14.34% propane, 0.3% ethane and 0.07% of pentanes, with variations in this composition depending on the supply source. This gas mixture has almost twice the density of air, where butane alone is almost three times as dense, so that if there is a leak, the gas tends to accumulate close to the ground. This makes it especially dangerous if it is not noticed, as the butane expels breathable air from that region, leading to asphyxiation - as well as an explosion if an ignition source is activated. Thus, the most used olfactory marker is ethanethiol, with the purpose of assigning smell and not affecting the properties of the gas, since the human sense of smell is capable of perceiving one part in another 2.8 billion parts of air.
[0008] Além de ser de fácil transporte por suas características de liquefação em alta pressão, o gás GLP possui um alto poder calorífico, excelente qualidade de queima e principalmente baixo impacto ambiental por sua baixa emissão de poluentes. Comparando o CO2 liberado durante a queima do carvão ou de outro combustível fóssil que gere resíduos com a do GLP, existe um nível bem menor de emissão, além de que seu poder calorífico é superior - com menos gás é possível obter a mesma quantidade de calor, auxiliando na preservação ambiental pois 0 CO2 é um dos gases causadores do efeito estufa e do aquecimento global. [0008] In addition to being easy to transport due to its high pressure liquefaction characteristics, LPG gas has a high calorific value, excellent burning quality and mainly low environmental impact due to its low emission of pollutants. Comparing the CO2 released during the burning of coal or other fossil fuel that generates waste with that of LPG, there is a much lower level of emissions, in addition to its calorific value being higher - with less gas it is possible to obtain the same amount of heat , helping to preserve the environment as CO2 is one of the gases that causes the greenhouse effect and global warming.
[0009] O uso do gás GLP na queima no fogão depende da evaporação do líquido pressurizado. Desta maneira, é necessário um volume “vazio” dentro do recipiente armazenador, que na verdade existe vapores em equilíbrio com 0 líquido, que permite a expansão do gás (comumente chamado de volume morto). Os botijões são cheios até 85% de sua capacidade, reservando os 15% para esta expansão. A coexistência do GLP em forma líquida e gasosa dentro do interior do botijão é possível graças a pressão de vapor saturado (pvs), que varia dependendo da composição do gás e da temperatura, de acordo com a equação de Clausius- Clapeyron (que é utilizada para caracterizar uma transição de fase descontínua entre duas fases de matéria de um único constituinte). [0009] The use of LPG gas when burning on the stove depends on the evaporation of the pressurized liquid. In this way, an “empty” volume is necessary inside the storage container, which actually contains vapors in equilibrium with the liquid, which allows the gas to expand (commonly called dead volume). The cylinders are filled to 85% of their capacity, reserving 15% for this expansion. The coexistence of LPG in liquid and gaseous form inside the cylinder is possible thanks to the saturated vapor pressure (pvs), which varies depending on gas composition and temperature, according to the Clausius-Clapeyron equation (which is used to characterize a discontinuous phase transition between two phases of matter of a single constituent).
[0010] A pressão dentro de botijões de gás GLP normalmente pode variar entre 4 kgf/cm2 a 7 kgf/cm2 (ou 392 kPa a 686 kPa em unidades SI), mas podendo chegar a valores acima de 10 kgf/cm2 dependendo da mistura obtida na extração do GLP, não dependendo do tamanho ou capacidade do recipiente armazenador. Para utilização em fogões, a pressão deve ser estável para que se tenha uma queima mais uniforme e segura, com uma chama de menor alcance. [0010] The pressure inside LPG gas cylinders can normally vary between 4 kgf/cm 2 to 7 kgf/cm 2 (or 392 kPa to 686 kPa in SI units), but can reach values above 10 kgf/cm 2 depending on the mixture obtained in the extraction of LPG, not depending on the size or capacity of the storage container. For use on stoves, the pressure must be stable so that there is a more uniform and safe burn, with a shorter-range flame.
[0011] Assim é comum a utilização de válvulas reguladoras de pressão na linha entre o recipiente armazenador e o fogão, que estabilizem a saída de pressão para no máximo de 5 kgf/cm2. A norma brasileira NBR8473 divide a pressão de fechamento em três categorias: classe 1 para 3,8kPa (0,0387 kgf/cm2), classe 2 para 4,4 kPa (0,0448 kgf/cm2) e classe 3 para 5 (0,0509 kgf/cm2). [0011] Therefore, it is common to use pressure regulating valves in the line between the storage container and the stove, which stabilize the pressure output to a maximum of 5 kgf/cm 2 . The Brazilian standard NBR8473 divides the closing pressure into three categories: class 1 for 3.8kPa (0.0387 kgf/cm 2 ), class 2 for 4.4 kPa (0.0448 kgf/cm 2 ) and class 3 for 5 (0.0509 kgf/cm 2 ).
[0012] A função primária das válvulas reguladoras de pressão é combinar o fluxo de fluido que por ela passa com a demanda fluido disponibilizado, ou seja, são válvulas que abre e fecham para manter uma pressão de saída constante. Se o fluxo de carga diminui, o fluxo do regulador também deve diminuir - se o fluxo de carga aumentar, então o fluxo do regulador deve aumentar para evitar que a pressão controlada diminua devido a uma falta de gás no sistema de pressão. Um regulador de pressão inclui um elemento de restrição (uma válvula capaz de fornecer uma restrição variável de fluxo) e um elemento de carga (que pode aplicar a força necessária ao elemento de restrição como uma mola, atuador de pistão ou atuador de diafragma em combinação com uma mola). [0012] The primary function of pressure regulating valves is to combine the flow of fluid that passes through it with the demand for available fluid, that is, they are valves that open and close to maintain a constant output pressure. If the charge flow decreases, the regulator flow must also decrease - if the charge flow increases, then the regulator flow must increase to prevent the controlled pressure from decreasing due to a lack of gas in the pressure system. A pressure regulator includes a restricting element (a valve capable of providing a variable restriction of flow) and a load element (which can apply the required force to the restricting element such as a spring, piston actuator or diaphragm actuator in combination with a spring).
[0013] O mais comumente utilizado em válvulas reguladoras de pressão são atuadores mola, onde a regulagem da mola que que exerce uma pressão em um diafragma e um obturador, mantendo uma pressão de saída estável e menor que a pressão de entrada. Quando a pressão de saída diminui em relação ao valor especificado para a mola, é acionado um embolo que atua no obturador ligando a comunicação com a pressão de entrada. Quando a pressão de saída aumenta, com relação especificado da mola, a membrana atua pressionando a mola fazendo com que o embolo (e consequentemente o obturador) feche a comunicação até que a pressão de saída diminua. [0013] The most commonly used pressure regulating valves are spring actuators, where the spring regulation exerts pressure on a diaphragm and an obturator, maintaining a stable output pressure that is lower than the input pressure. When the output pressure decreases in relation to the value specified for the spring, a piston is activated that acts on the shutter, connecting communication with the input pressure. When the outlet pressure increases, with specified spring ratio, the membrane acts by pressing the spring causing the piston (and consequently the obturator) to close the communication until the output pressure decreases.
[0014] Assim, em válvulas reguladoras de pressão, é possível identificar o fluxo de fluido em válvulas reguladoras de pressão a partir da abertura de seu obturador, seja direta ou indiretamente. Tal aferição ajuda a identificar quantidade consumida em sistemas a gás, onde em sistemas GLP que utilizam recipientes armazenadores (ou botijões) podem ser aferidos a quantidade restante e consequentemente sendo possível indicar sua troca. [0014] Thus, in pressure regulating valves, it is possible to identify the fluid flow in pressure regulating valves from the opening of their shutter, either directly or indirectly. Such measurement helps to identify the quantity consumed in gas systems, where in LPG systems that use storage containers (or cylinders) the remaining quantity can be measured and consequently it is possible to indicate its exchange.
[0015] O documento patentário US3846774 descreve um sistema de monitor de fluxo e de pressão diferencial que monitora por meio de um transdutor indutivo, a abertura de um canal interno de uma válvula através da movimentação de uma porção de metal associada à membrana. Quando o canal se encontra pressionado a ficar fechado, o transdutor indutivo não realiza leitura e não gera nenhum sinal. Da mesma maneira quando há abertura do canal, a porção de metal se movimenta em conjunto com a mola, proporcionando que o transdutor indutivo realize a leitura e gerando um sinal indicando que há fluxo. Tal solução necessita de uma parte adicional que é a porção de metal, pela qual o transdutor indutivo realiza “leitura” de deslocamento e afere a abertura da válvula e consequentemente seu fluxo, desta maneira sendo uma solução intrusiva e indireta, sendo mais complexa na construção da válvula, uma vez que é necessário mudança dentro da sua fabricação. Além disso, para fins de processamento digital de sinais, o processamento de sinais vindos de transdutores é mais difícil de ser tratado por serem altamente ruidosos, gerando maior consumo de bateria em sistemas isolados (ou “stand alone”). [0015] Patent document US3846774 describes a flow and differential pressure monitor system that monitors, by means of an inductive transducer, the opening of an internal channel of a valve through the movement of a metal portion associated with the membrane. When the channel is pressed closed, the inductive transducer does not read and does not generate any signal. In the same way, when the channel opens, the metal portion moves together with the spring, allowing the inductive transducer to read and generating a signal indicating that there is flow. Such a solution requires an additional part, which is the metal portion, through which the inductive transducer performs displacement “reading” and measures the opening of the valve and consequently its flow, thus being an intrusive and indirect solution, being more complex in construction. of the valve, as changes are required within its manufacturing. Furthermore, for digital signal processing purposes, the processing of signals coming from transducers is more difficult to handle because they are highly noisy, generating greater battery consumption in isolated systems (or “stand alone”).
[0016] Já o documento patentário DE10156929 revela um medidor de vazão de gás que realiza através da leitura do deslocamento de um dispositivo de fechamento ao seu assento no obturador de uma válvula, realizando-a através de um transdutor e um computador, que calcula a vazão volumétrica do gás através deste deslocamento relativo. Tal solução necessita que a aferição do deslocamento relativo tenha uma calibração juntamente com o transdutor, que deve possuir uma confiabilidade e acuidade alta, aumentando a dificuldade técnica para o uso em grande escala e consequentemente aumentando os custos para sua produção utilização. Nesta solução o processamento de sinais também é difícil de ser tratado, uma vez que sinais vindos de transdutores são altamente ruidosos, gerando maior consumo de bateria em sistemas isolados (ou “stand alone”). [0016] Patent document DE10156929 discloses a gas flow meter that reads the displacement of a closing device to its seat on a valve plug, performing this through a transducer and a computer, which calculates the volumetric flow rate of the gas through this relative displacement. Such a solution requires measuring the displacement relative to a calibration together with the transducer, which must have high reliability and accuracy, increasing the technical difficulty for large-scale use and consequently increasing the costs for its production and use. In this solution, signal processing is also difficult to handle, since signals coming from transducers are highly noisy, generating greater battery consumption in isolated systems (or “stand alone”).
[0017] Com base neste cenário, visando mitigar as limitações técnicas observadas nos documentos patentários, surge a presente invenção. [0017] Based on this scenario, aiming to mitigate the technical limitations observed in patent documents, the present invention arises.
Objetivos da Invenção Objectives of the Invention
[0018] Assim, a presente invenção tem por objetivo principal revelar um sistema e método de detecção de fluxo em válvulas, principalmente válvulas redutoras de pressão, mas não limitadas a este tipo, que através da utilização de um dispositivo não intrusivo detecta quando há fluxo dentro da válvula. [0018] Thus, the present invention has the main objective of revealing a system and method for detecting flow in valves, mainly pressure reducing valves, but not limited to this type, which, through the use of a non-intrusive device, detects when there is flow inside the valve.
[0019] Adicionalmente, é objetivo da presente invenção prover um sistema e método de detecção de fluxo em válvulas que, a partir aferição direta da movimentação de uma mola, detecta o fluxo na válvula. [0019] Additionally, it is the objective of the present invention to provide a system and method for detecting flow in valves that, by directly measuring the movement of a spring, detects the flow in the valve.
[0020] Ainda, a presente invenção tem por objetivo revelar sistema que seja facilmente instalado externamente à válvula, e consequentemente podendo ser utilizado na adaptação de válvulas já existentes. [0020] Furthermore, the present invention aims to reveal a system that can be easily installed externally to the valve, and consequently can be used to adapt existing valves.
[0021] Ademais, é objetivo da presente invenção apresentar um método de detecção de fluxo em válvulas que, de maneira robusta e de fácil processamento, detecta o fluxo a partir de aferição direta de movimentação em uma mola de válvula. Sumário da Invenção [0021] Furthermore, it is the objective of the present invention to present a method for detecting flow in valves that, in a robust and easy-to-process manner, detects the flow by directly measuring movement in a valve spring. Summary of the Invention
[0022] Todos os objetivos acima mencionados são alcançados por meio do sistema de detecção de fluxo em válvula compreendido por: pelo menos um corpo, pelo menos um elemento mola, pelo menos uma membrana e pelo menos um obturador, que compreende ainda um potenciômetro linear associado ao elemento mola e a pelo menos uma unidade de processamento. [0022] All of the aforementioned objectives are achieved by means of the valve flow detection system comprising: at least one body, at least one spring element, at least one membrane and at least one obturator, which further comprises a linear potentiometer associated with the spring element and at least one processing unit.
[0023] De acordo com as premissas fundamentais da invenção em questão, o sistema de detecção de fluxo em válvula compreende ainda o fato de que o potenciômetro linear é associado ao elemento mola por meio de uma haste acomodada entre a base do elemento mola e a tampa, aferindo a movimentação do elemento mola em função da passagem do fluido. [0023] In accordance with the fundamental premises of the invention in question, the valve flow detection system further comprises the fact that the linear potentiometer is associated with the spring element by means of a rod accommodated between the base of the spring element and the cover, measuring the movement of the spring element depending on the fluid passage.
[0024] Adicionalmente, é provido um sistema de detecção de fluxo em válvula compreendido pelo fato de que é associado à unidade de processamento uma unidade de comunicação. [0024] Additionally, a valve flow detection system is provided comprising the fact that a communication unit is associated with the processing unit.
[0025] Ademais, na presente invenção é proposto um sistema que compreende o fato de que é associado à unidade de processamento uma unidade de aferição de temperatura. [0025] Furthermore, in the present invention a system is proposed that comprises the fact that a temperature measurement unit is associated with the processing unit.
[0026] Ainda, de acordo com a presente invenção, o sistema de detecção de fluxo em válvula compreende o fato de que é associado à unidade de processamento uma unidade de aferição de pressão. [0026] Furthermore, according to the present invention, the valve flow detection system comprises the fact that a pressure measurement unit is associated with the processing unit.
[0027] Adicionalmente é apresentado na invenção um método de detecção de fluxo em válvula, compreendido por executar em um sistema de detecção de fluxo em válvula, com as etapas de: obter pelo menos um primeiro sinal elétrico dê pelo menos um potenciômetro linear por meio de pelo menos uma unidade de processamento, processar os sinais obtidos por meio de uma unidade de processamento, correlacionar com padrões de movimentação de um elemento mola de válvula para abertura de um obturador por meio de uma unidade de processamento e identificar o fluxo de fluido pela válvula. [0027] Additionally, a valve flow detection method is presented in the invention, comprising executing in a valve flow detection system, with the steps of: obtaining at least one first electrical signal from at least one linear potentiometer through of at least one processing unit, process the signals obtained by means of a processing unit, correlate with movement patterns of a valve spring element for opening a shutter by means of a processing unit and identify the fluid flow through the valve.
[0028] Também, de acordo com a presente invenção o método de detecção de fluxo em válvula, compreende o fato de que existe uma etapa de identificar a vazão volumétrica por meio do fluxo de fluido identificado pela passagem do fluido na válvula. [0028] Also, according to the present invention, the valve flow detection method comprises the fact that there is a step of identifying the volumetric flow rate through the fluid flow identified by the passage of the fluid in the valve.
[0029] Adicionalmente o método de detecção de fluxo em válvula compreende o fato de que na etapa de correlacionar com valores padrões de abertura por meio de uma unidade de processamento, a correlação é realizada de maneira externa através de uma unidade de comunicação utilizando uma unidade de processamento externa. [0030] Ademais, o método da presente invenção compreende o fato de que existe uma etapa adicional de correlacionar a identificação de fluxo de fluido pela válvula com a aferição de temperatura realizada por meio de uma unidade de aferição de temperatura através de uma unidade de processamento. [0029] Additionally, the valve flow detection method comprises the fact that in the step of correlating with standard opening values through a processing unit, the correlation is carried out externally through a communication unit using a external processing. [0030] Furthermore, the method of the present invention comprises the fact that there is an additional step of correlating the identification of fluid flow through the valve with the temperature measurement carried out by means of a temperature measurement unit through a processing unit .
[0031] Por fim, a presente invenção apresenta um método de detecção de fluxo em válvula que compreende o fato de que existe uma etapa adicional de correlacionar a identificação de fluxo de fluido pela válvula com a aferição de pressão realizada por meio de uma unidade de aferição de temperatura através de uma unidade de processamento. [0031] Finally, the present invention presents a method of detecting flow in a valve that comprises the fact that there is an additional step of correlating the identification of fluid flow through the valve with the pressure measurement carried out by means of a unit of temperature measurement through a processing unit.
Breve Descrição das Figuras Brief Description of Figures
[0032] A concretização preferencial da invenção em questão é detalhadamente descrita com base nas figuras listadas, as quais: [0032] The preferred embodiment of the invention in question is described in detail based on the figures listed, which:
[0033] A figura 1 ilustra uma válvula redutora de pressão utilizando um sistema de detecção de fluido em válvula. [0033] Figure 1 illustrates a pressure reducing valve using a valve fluid detection system.
[0034] A figura 2 ilustra, em perspectiva, um potenciômetro linear deslizante. [0034] Figure 2 illustrates, in perspective, a linear sliding potentiometer.
[0035] A figura 3 ilustra, em perspectiva, uma válvula redutora de pressão utilizando um sistema de detecção de fluido em válvula. [0035] Figure 3 illustrates, in perspective, a pressure reducing valve using a valve fluid detection system.
[0036] A figura 4 ilustra o comportamento do potenciômetro linear em função do tempo. [0036] Figure 4 illustrates the behavior of the linear potentiometer as a function of time.
Descrição Detalhada da Invenção Detailed Description of the Invention
[0037] De acordo com os objetivos gerais da invenção em questão sistema de detecção de fluxo em válvula compreendido por: pelo menos um corpo 1 , pelo menos um elemento mola 2, pelo menos uma membrana 3 e pelo menos um obturador 10, e também o fato de compreender um potenciômetro linear 5 associado ao elemento mola 2 e a pelo menos uma unidade de processamento 6. [0037] In accordance with the general objectives of the invention in question, a valve flow detection system comprising: at least one body 1, at least one spring element 2, at least one membrane 3 and at least one obturator 10, and also the fact that it comprises a linear potentiometer 5 associated with the spring element 2 and at least one processing unit 6.
[0038] Assim em válvulas, como por exemplo as válvulas reguladoras de pressão comumente utilizadas nos lares brasileiros para uso de botijões de gás e fogões, formadas por um corpo 1 (geralmente um corpo metálico mas não limitado a este tipo de material), que possuem como atuadores um elemento mola 2, onde sua regulagem exerce uma pressão em um obturador 10 e em conjunto com uma membrana 3 (ou diafragma), mantendo uma pressão de saída estável e menor que a pressão de entrada. Através de um potenciômetro linear 5 associado mecanicamente ao elemento mola, que atua para regular a pressão de saída da válvula, fazendo com que a movimentação modifique o valor nominal de resistência do potenciômetro linear 5, modificando assim a leitura de resistência realizada pela unidade de processamento 6. [0038] Thus in valves, such as pressure regulating valves commonly used in Brazilian homes for the use of gas cylinders and stoves, formed by a body 1 (generally a metallic body but not limited to this type of material), which have as actuators a spring element 2, where its adjustment exerts pressure on an obturator 10 and together with a membrane 3 (or diaphragm), maintaining a stable outlet pressure lower than the inlet pressure. Through a linear potentiometer 5 mechanically associated with the spring element, which acts to regulate the valve output pressure, causing the movement to modify the nominal resistance value of the linear potentiometer 5, thus modifying the resistance reading carried out by the processing unit 6.
[0039] Ainda, no sistema de detecção de fluxo em válvula, compreende o fato de que o potenciômetro linear 5 é associado ao elemento mola 2 por meio de uma haste 5.1 acomodada entre a base do elemento mola 2 e a tampa 4, aferindo a movimentação do elemento mola 2 em função da passagem do fluido. A haste é responsável por associar mecanicamente o elemento mola 2, realizando a movimentação do potenciômetro linear 5 em conjunto com a movimentação do elemento mola 2 em decorrência do fluxo de fluido pela válvula. Alternativamente, em uma construção da haste 5.1 , ela pode ser acomodada na parte inferior do lemento mola 2 e a membrana 3. [0039] Furthermore, in the valve flow detection system, it comprises the fact that the linear potentiometer 5 is associated with the spring element 2 by means of a rod 5.1 accommodated between the base of the spring element 2 and the cover 4, measuring the movement of the spring element 2 depending on the fluid passage. The rod is responsible for mechanically associating the spring element 2, moving the linear potentiometer 5 together with the movement of the spring element 2 as a result of the fluid flow through the valve. Alternatively, in a rod construction 5.1, it can be accommodated in the lower part of the spring element 2 and the membrane 3.
[0040] A figura 1 ilustra uma válvula reguladora de pressão associada a um sistema de detecção de fluido em válvula por meio do corpo metálico 1 e um encapsulamento 10. Nela vemos o fluxo do fluido da direita (alta pressão) para a esquerda (baixa pressão contínua), passando pelo obturador 10 por ação do atuador elemento mola 2, que permanece isolado a partir de uma membrana 3 que se movimenta em conjunto com o elemento mola 2. Entre a base do elemento mola 2 e a tampa 4 se encontra a haste 5.1 que é responsável por transferir mecanicamente a movimentação do elemento mola 2 ao potenciômetro linear 5, que é “lido” e monitorado mor uma unidade de processamento 6. Ainda na figura 1 está ilustrado junto ao corpo da válvula um dispositivo de abertura e fechamento de fluxo 11 , além dos acessórios do sistema de detecção de fluido em válvula, como a unidade de comunicação 8, e elementos de aumento de precisão como a unidade de aferição de temperatura 7 e a unidade de aferição de pressão 9 (que realiza a leitura de pressão diretamente da entrada da válvula, sendo saída do recipiente armazenador ou botijão). [0041] As figuras 2 e 3 apresentadas, ilustram em perspectiva, o potenciômetro linear 5 (do tipo deslizante) e a válvula reguladora de pressão associada ao sistema de detecção de fluido em válvula respectivamente. O potenciômetro linear 5 varia sua resistência elétrica em função do deslocamento do seu pino seletor. Na figura 3 ilustra em perspectiva o encapsulamento 10 (de maneira transparente) associada à válvula, o dispositivo de abertura e fechamento de fluxo 11 , e o potenciômetro linear 5 juntamente com a haste 5.1 responsável por movimentar (deslizar) o seletor do mesmo, juntamente com a tampa 4 que isola o elemento mola 2 e a membrana 3 na parte interna da válvula. [0040] Figure 1 illustrates a pressure regulating valve associated with a valve fluid detection system through the metallic body 1 and an encapsulation 10. In it we see the flow of fluid from the right (high pressure) to the left (low continuous pressure), passing through the shutter 10 by the action of the spring element actuator 2, which remains isolated from a membrane 3 that moves together with the spring element 2. Between the base of the spring element 2 and the cover 4 is the rod 5.1 which is responsible for mechanically transferring the movement of the spring element 2 to the linear potentiometer 5, which is “read” and monitored by a processing unit 6. Still in figure 1, an opening and closing device is illustrated next to the valve body of flow 11, in addition to the valve fluid detection system accessories, such as the communication unit 8, and precision-increasing elements such as the temperature measurement unit 7 and the pressure measurement unit 9 (which performs the reading pressure directly from the valve inlet, leaving the storage container or cylinder). [0041] Figures 2 and 3 shown illustrate, in perspective, the linear potentiometer 5 (sliding type) and the pressure regulating valve associated with the valve fluid detection system respectively. The linear potentiometer 5 varies its electrical resistance depending on the displacement of its selector pin. Figure 3 illustrates in perspective the encapsulation 10 (transparently) associated with the valve, the flow opening and closing device 11, and the linear potentiometer 5 together with the rod 5.1 responsible for moving (sliding) the selector thereof, together with cover 4 that isolates the spring element 2 and the membrane 3 on the inside of the valve.
[0042] Adicionalmente, o sistema de detecção de fluxo em válvula compreende ainda o fato de que é associado à unidade de processamento 6 pelo menos uma unidade de comunicação 8. Desta maneira a unidade de processamento 6 consegue transmitir informações referentes a leitura de resistência do potenciômetro linear 5, seja de forma de sinal processado digital “cru”, seja a informação de fluxo passante pela válvula identificado. A transmissão do sinal processado “cru” permitiria que a identificação do fluxo passante seja processada externamente, em um dispositivo externo ou “na nuvem” na rede mundial de computadores, reduzindo consumo de bateria no ato de correlacionar com valores padrões de movimentação de um elemento mola 2 de válvula para identificar o fluxo passante pela válvula. A transmissão da informação de fluxo passante pela válvula identificado permitiria um programa ou supervisório externo, seja na nuvem ou por meio de dispositivo móvel ou fixo, permitiria o aviso para um usuário de quando está sendo consumido e quanto há disponível no caso de um fluido armazenado em recipiente (como em um botijão GLP). A unidade de comunicação 8 pode ser um dispositivo de transmissão com diferentes tipos de protocolo e meios (sem fio como wifi, bluetooth, LoRa, 4G; com fio como CAN bus, ISO bus, entre outros), ou combinações de unidades de comunicação 8 com diferentes tipos protocolos, ou de unidades de comunicação 8 com protocolos de comunicação e de georreferenciamento (GPS) para identificação de posição. [0042] Additionally, the valve flow detection system further comprises the fact that at least one communication unit 8 is associated with the processing unit 6. In this way, the processing unit 6 is able to transmit information regarding the resistance reading of the valve. linear potentiometer 5, either in the form of a “raw” digital processed signal, or the flow information passing through the identified valve. The transmission of the “raw” processed signal would allow the identification of the passing flow to be processed externally, on an external device or “in the cloud” on the world wide web, reducing battery consumption when correlating with standard movement values of an element valve spring 2 to identify the flow through the valve. The transmission of flow information through the identified valve would allow an external program or supervisor, whether in the cloud or via a mobile or fixed device, to notify a user of when it is being consumed and how much is available in the case of a stored fluid. in a container (such as a LPG cylinder). The communication unit 8 can be a transmission device with different types of protocols and media (wireless such as wifi, bluetooth, LoRa, 4G; wired such as CAN bus, ISO bus, among others), or combinations of communication units 8 with different types of protocols, or 8 communication units with communication and georeferencing protocols (GPS) for position identification.
[0043] Ademais é apresentado um sistema de detecção de fluxo em válvula que compreende ainda o fato de que é associado à unidade de processamento 6 pelo menos uma unidade de aferição de temperatura 7. A aferição de temperatura do sistema garante uma melhor acuracidade no sistema de detecção de fluxo em válvula, onde queda de temperatura garantiria que há fluxo na válvula. Uma segunda unidade de aferição de temperatura 7 para leitura de temperatura ambiente garantiria a leitura relativa de queda de temperatura e consequentemente que há fluxo na válvula. Adicionalmente, a leitura de temperatura proporciona o cálculo de massa do fluxo para o sistema, que seria calculada por uma unidade de processamento 6. [0043] Furthermore, a valve flow detection system is presented which further comprises the fact that at least one temperature measurement unit 7 is associated with the processing unit 6. The system temperature measurement guarantees better accuracy in the valve flow detection system, where a drop in temperature would ensure that there is flow through the valve. A second temperature measurement unit 7 for reading the ambient temperature would ensure the relative temperature drop reading and consequently that there is flow in the valve. Additionally, the temperature reading provides the calculation of flow mass for the system, which would be calculated by a processing unit 6.
[0044] Também, o sistema de detecção de fluxo em válvula é compreendido pelo fato de que é associado à unidade de processamento 6 uma unidade de aferição de pressão 9. A aferição de pressão garante uma melhor acuracidade no sistema de detecção de fluxo em válvula, onde a tendencia de estabilidade de pressão de um recipiente armazenador (ou botijão) de acordo com o equilíbrio liquido-gás indica que não há fluxo, e variações de pressão e instabilidade indicam que há fluxo na válvula, assim ajudando a correlacionar com as leituras relacionadas ao potenciômetro linear 5. A figura 1 representa a unidade de aferição de pressão 9 realizando a aferição diretamente da entrada da válvula (sendo saída do recipiente armazenador ou botijão), por ser o local de maior garantia de leitura, porém outros posicionamentos na linha de curso do fluido teriam o mesmo efeito na acuidade do sistema. [0044] Also, the valve flow detection system is understood by the fact that a pressure measurement unit 9 is associated with the processing unit 6. Pressure measurement guarantees better accuracy in the valve flow detection system , where the pressure stability trend of a storage container (or cylinder) according to the liquid-gas balance indicates that there is no flow, and pressure variations and instability indicate that there is flow in the valve, thus helping to correlate with the readings related to the linear potentiometer 5. Figure 1 represents the pressure measurement unit 9 performing the measurement directly from the valve inlet (being the outlet of the storage container or cylinder), as it is the place with the greatest reading guarantee, but other positions on the line of fluid travel would have the same effect on the acuity of the system.
[0045] Ainda é proposto um método de detecção de fluxo em válvula, compreendido por executar em um sistema de detecção de fluxo em válvula. O método compreende as etapas de: obter pelo menos um primeiro sinal elétrico dê pelo menos um potenciômetro linear 5 por meio de pelo menos uma unidade de processamento 6, processar os sinais obtidos por meio de uma unidade de processamento 6, correlacionar com valores padrões de movimentação de um elemento mola 2 de válvula para abertura de um obturador 10 por meio de uma unidade de processamento 6 e identificar o fluxo de fluido pela válvula. [0045] A valve flow detection method is also proposed, understood to be carried out in a valve flow detection system. The method comprises the steps of: obtaining at least a first electrical signal from at least one linear potentiometer 5 by means of at least one processing unit 6, processing the signals obtained by means of a processing unit 6, correlating with standard values of moving a valve spring element 2 to open a shutter 10 by means of a processing unit 6 and identifying the flow of fluid through the valve.
[0046] Ao obter pelo menos um primeiro sinal elétrico dê pelo menos um potenciômetro linear 5 por meio de pelo menos uma unidade de processamento 6, a unidade de processamento 6 realiza a “leitura” elétrica do potenciômetro linear 5, que varia sua resistência em decorrência da movimentação do seu pino seletor em função do elemento mola 2, utilizando um circuito elétrico. Então, na etapa seguinte, a unidade de processamento 6 processa os sinais obtidos os transformando em sinais digitais a serem tratados. A figura 4 ilustra a movimentação do pino seletor do potenciômetro linear 5 em função da corrente elétrica (dependente da resistência elétrica variável pela atuação do elemento mola 2) pelo tempo. [0046] When obtaining at least one first electrical signal, give at least one linear potentiometer 5 by means of at least one processing unit 6, the processing unit 6 performs the electrical “reading” of the linear potentiometer 5, which varies its resistance as a result of the movement of its selector pin depending on the spring element 2, using an electrical circuit. Then, in the next step, the processing unit 6 processes the obtained signals, transforming them into digital signals to be processed. Figure 4 illustrates the movement of the linear potentiometer 5 selector pin as a function of the electric current (dependent on the variable electrical resistance due to the action of the spring element 2) over time.
[0047] Assim, na terceira etapa, a unidade de processamento 6 é responsável por correlacionar com valores padrões de movimentação de um elemento mola 2 de válvula para abertura de um obturador 10, calibrados previamente e armazenados em memória (seja interna ou externa ao dispositivo, acessadas por uma unidade de comunicação 8) com os sinais processados na etapa anterior. Desta maneira, a unidade de processamento 6 consegue realizar digitalmente (seja por meio de métodos matemáticos, de aprendizado de máquina ou de tratamentos digitais) se há um comportamento recorrente, de acordo com as variações de estado, e assim identificar se há fluxo de fluido pela válvula. [0047] Thus, in the third stage, the processing unit 6 is responsible for correlating with standard values of movement of a valve spring element 2 for opening a shutter 10, previously calibrated and stored in memory (either internal or external to the device). , accessed by a communication unit 8) with the signals processed in the previous step. In this way, the processing unit 6 is able to digitally determine (whether through mathematical methods, machine learning or digital treatments) whether there is a recurring behavior, according to state variations, and thus identify whether there is fluid flow through the valve.
[0048] Ademais, no método de detecção de fluxo em válvula proposto, é compreendido o fato de que existe uma quinta etapa de identificar a vazão volumétrica por meio do fluxo de fluido identificado pela passagem do fluido na válvula. Assim, por meio de métodos matemáticos, de aprendizado de máquina ou de tratamentos digitais, o método consegue por padrões pré-estudados identificar a vazão volumétrica da válvula quando há passagem de fluido. [0048] Furthermore, in the proposed valve flow detection method, it is understood that there is a fifth step of identifying the volumetric flow rate through the fluid flow identified by the passage of fluid in the valve. Thus, through mathematical methods, machine learning or digital treatments, the method can use pre-studied patterns to identify the volumetric flow rate of the valve when fluid is passing through.
[0049] Ainda, no método proposto, na etapa de correlacionar com valores padrões de abertura por meio de uma unidade de processamento 6, a correlação é realizada de maneira externa através da utilização de uma unidade de comunicação 8 por meio uma unidade de processamento 6 externa. Assim, a unidade de comunicação 8 transmite o sinal digital processado na etapa anterior pela unidade de processamento 6 interno, para que uma unidade de processamento 6 externa, onde a correlação é realizada com sinais calibrados previamente e armazenados em memória acessível externa. Desta maneira a unidade de processamento 6 externa, em um dispositivo externo ou na “nuvem” (em uma rede de computadores ou rede mundial), consegue realizar digitalmente (seja por meio de métodos matemáticos, de aprendizado de máquina ou de tratamentos digitais) se há um comportamento recorrente, de acordo com as variações de estado, e assim identificar se há fluxo de fluido pela válvula. A utilização de uma unidade de processamento 6 externa proporciona uma economia de bateria para o dispositivo, sendo menos exigido no processamento local. A unidade de comunicação 8 pode ser um dispositivo de transmissão com diferentes tipos de protocolo e meios (sem fio como wifi, bluetooth, LoRa, 4G; com fio como CAN bus, ISO bus, entre outros), ou combinações de unidades de comunicação 8 com diferentes tipos protocolos. [0049] Furthermore, in the proposed method, in the step of correlating with standard opening values using a processing unit 6, the correlation is carried out externally through the use of a communication unit 8 through a processing unit 6 external. Thus, the communication unit 8 transmits the digital signal processed in the previous step by the internal processing unit 6, to an external processing unit 6, where the correlation is carried out with signals previously calibrated and stored in external accessible memory. In this way, the external processing unit 6, on an external device or in the “cloud” (on a computer network or worldwide web), is able to perform digitally (whether through mathematical methods, machine learning or digital processing) if there is a recurrent behavior, according to the state variations, and thus identify if there is fluid flow through the valve. The use of an external processing unit 6 saves battery power for the device, with less local processing required. The communication unit 8 can be a transmission device with different types of protocols and media (wireless such as wifi, bluetooth, LoRa, 4G; wired such as CAN bus, ISO bus, among others), or combinations of communication units 8 with different types protocols.
[0050] Também, no método de detecção de fluxo em válvula, existe uma etapa adicional de correlacionar a identificação de fluxo de fluido pela válvula com a aferição de temperatura realizada por meio de pelo menos uma unidade de aferição de temperatura 7 através de uma unidade de processamento 6. A aferição de temperatura do sistema garante uma melhor acuracidade no sistema de detecção de fluxo em válvula e proporcionaria o cálculo de massa do fluxo para o sistema. A queda de temperatura indica que há fluxo na válvula e, se houver segunda unidade de aferição de temperatura 7 para leitura de temperatura ambiente, haveria uma garantia maior que houve a queda de temperatura e consequentemente o fluxo na válvula. [0050] Also, in the valve flow detection method, there is an additional step of correlating the identification of fluid flow through the valve with the temperature measurement carried out by means of at least one temperature measurement unit 7 through a unit processing 6. Measuring the system temperature guarantees better accuracy in the valve flow detection system and would provide the calculation of flow mass for the system. The drop in temperature indicates that there is flow in the valve and, if there is a second temperature measurement unit 7 to read the ambient temperature, there would be a greater guarantee that there was a drop in temperature and consequently the flow in the valve.
[0051] Por fim, o método de detecção de fluxo em válvula compreende também o fato de que existe uma etapa adicional de correlacionar a identificação de fluxo de fluido pela válvula com a aferição de pressão realizada por meio de uma unidade de aferição de pressão 9 através de uma unidade de processamento 6. A aferição de pressão na linha de passagem da válvula garante uma melhor acuracidade no sistema de detecção de fluxo em válvula correlacionando com as leituras relacionadas do potenciômetro linear 5 (garantindo que há fluxo nos momentos identificados), onde a tendencia de estabilidade de pressão de um recipiente armazenador (ou botijão) de acordo com o equilíbrio liquido-gás indica que não há fluxo e variações de pressão e instabilidade indicam há fluxo na válvula. [0051] Finally, the valve flow detection method also comprises the fact that there is an additional step of correlating the identification of fluid flow through the valve with the pressure measurement carried out using a pressure measurement unit 9 through a processing unit 6. Pressure measurement in the valve passage line guarantees better accuracy in the valve flow detection system, correlating with the related readings of the linear potentiometer 5 (ensuring that there is flow at the identified moments), where the pressure stability trend of a storage container (or cylinder) according to the liquid-gas balance indicates that there is no flow and pressure variations and instability indicate there is flow in the valve.
[0052] É importante ressaltar que a descrição acima tem como único objetivo descrever de forma exemplificative a concretização particular da invenção em questão. Portanto, torna-se claro que modificações, variações e combinações construtivas dos elementos que exercem a mesma função substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados, continuam dentro do escopo de proteção delimitado pelas reivindicações anexas. [0052] It is important to emphasize that the sole purpose of the above description is to describe in an exemplary way the particular embodiment of the invention in question. Therefore, it becomes clear that modifications, variations and constructive combinations of elements that perform the same function in substantially the same way to achieve the same results, remain within the scope of protection delimited by the attached claims.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1 . Sistema de detecção de fluxo em válvula compreendido por pelo menos um corpo (1 ); pelo menos um elemento mola (2); pelo menos uma membrana (3); pelo menos um obturador (10); 1 . Valve flow detection system comprising at least one body (1); at least one spring element (2); at least one membrane (3); at least one shutter (10);
CARACTERIZADO pelo fato de compreender um potenciômetro linear (5) associado ao elemento mola (2) e a pelo menos uma unidade de processamento (6). CHARACTERIZED by the fact that it comprises a linear potentiometer (5) associated with the spring element (2) and at least one processing unit (6).
2. Sistema de detecção de fluxo em válvula, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que o potenciômetro linear (5) é associado ao elemento mola (2) por meio de uma haste (5.1 ) acomodada entre a base do elemento mola (2) e a tampa (4), aferindo a movimentação do elemento mola (2) em função da passagem do fluido. 2. Valve flow detection system, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the linear potentiometer (5) is associated with the spring element (2) by means of a rod (5.1) accommodated between the base of the element spring (2) and the cover (4), measuring the movement of the spring element (2) depending on the fluid passage.
3. Sistema de detecção de fluxo em válvula, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que é associado à unidade de processamento (6) pelo menos uma unidade de comunicação (8). 3. Valve flow detection system, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that at least one communication unit (8) is associated with the processing unit (6).
4. Sistema de detecção de fluxo em válvula, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que é associado à unidade de processamento (6) pelo menos uma unidade de aferição de temperatura (7). 4. Valve flow detection system, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that at least one temperature measurement unit (7) is associated with the processing unit (6).
5. Sistema de detecção de fluxo em válvula, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que é associado à unidade de processamento (6) pelo menos uma unidade de aferição de pressão (9). 5. Valve flow detection system, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that at least one pressure measurement unit (9) is associated with the processing unit (6).
6. Método de detecção de fluxo em válvula, compreendido por executar em um sistema de detecção de fluxo em válvula CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: i. obter pelo menos um primeiro sinal elétrico dê pelo menos um potenciômetro linear (5) por meio de pelo menos uma unidade de processamento (6); ii. processar os sinais obtidos por meio de uma unidade de processamento (6); iii. correlacionar com valores padrões de movimentação de um elemento mola (2) de válvula para abertura de um obturador (10) por meio de uma unidade de processamento (6); iv. identificar se há fluxo de fluido pela válvula. 6. Valve flow detection method, understood to be carried out in a valve flow detection system CHARACTERIZED by the fact that it comprises the steps of: i. obtaining at least one first electrical signal from at least one linear potentiometer (5) by means of at least one processing unit (6); ii. processing the signals obtained by means of a processing unit (6); iii. correlate with standard values of movement of a valve spring element (2) for opening a shutter (10) by means of a processing unit (6); iv. identify whether there is fluid flow through the valve.
7. Método de detecção de fluxo em válvula, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que existe uma etapa v. de identificar a vazão volumétrica por meio do fluxo de fluido identificado pela passagem do fluido na válvula. 7. Valve flow detection method according to claim 6, CHARACTERIZED by the fact that there is a step v. to identify the volumetric flow rate through the fluid flow identified by the fluid passing through the valve.
8. Método de detecção de fluxo em válvula, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que na etapa iii. de correlacionar com valores padrões de abertura por meio de uma unidade de processamento (6), a correlação é realizada de maneira externa através da utilização de uma unidade de comunicação (8) por meio uma unidade de processamento (6) externa. 8. Valve flow detection method according to claim 6, CHARACTERIZED by the fact that in step iii. To correlate with standard opening values using a processing unit (6), the correlation is carried out externally through the use of a communication unit (8) through an external processing unit (6).
9. Método de detecção de fluxo em válvula, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que existe uma etapa adicional de correlacionar a identificação de fluxo de fluido pela válvula com a aferição de temperatura realizada por meio de pelo menos uma unidade de aferição de temperatura (7) através de uma unidade de processamento (6). 9. Method of detecting flow in a valve, according to claim 6, CHARACTERIZED by the fact that there is an additional step of correlating the identification of fluid flow through the valve with the temperature measurement carried out by means of at least one unit of temperature measurement (7) through a processing unit (6).
10. Método de detecção de fluxo em válvula, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que existe uma etapa adicional de correlacionar a identificação de fluxo de fluido pela válvula com a aferição de pressão realizada por meio de pelo menos uma unidade de aferição de pressão (9) através de uma unidade de processamento (6). 10. Method of detecting flow in a valve, according to claim 6, CHARACTERIZED by the fact that there is an additional step of correlating the identification of fluid flow through the valve with the pressure measurement carried out by means of at least one unit of pressure measurement (9) through a processing unit (6).
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