BR0205327B1 - montagem de válvula operada diretamente. - Google Patents

Description

"MONTAGEM DE VÁLVULA OPERADA DIRETAMENTE"FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

1. Campo da Invenção

A invenção se refere, geralmente, a montagens de válvulapneumática e, mais especificamente, a uma válvula pneumática operadadiretamente, tendo um retorno auxiliar de ar.

2. Descrição da Técnica Relacionada

Válvulas pneumáticas, operadas ou atuadas diretamente, sãobem conhecidas na técnica para controle do fluxo de ar pressurizado atravésdelas. Válvulas operadas diretamente podem ser usadas sozinhas ou emconexão com, por exemplo, válvulas de carretei e reguladores, os quais, porsua vez, controlam o fluxo de ar pressurizado para e de vários dispositivosatuados pneumaticamente, tais como embreagens de pressão, freios a ar,cilindros de ar ou qualquer outro dispositivo pneumático ou aplicação querequer o controle preciso de ar de operação. Mais especificamente,montagens de válvula, operadas diretamente, de duas vias, três vias e quatrovias, são usualmente empregadas nestes ambientes. Tais válvulas incluemtipicamente um corpo de válvula tendo uma cavidade de válvula formada nocorpo de válvula. Um membro de válvula é movivelmente suportado dentroda cavidade de válvula desde uma posição para uma outra, em resposta diretaa uma força operativa aplicada sobre o membro de válvula por um atuador.

Uma pluralidade de portas são usadas para conectar o montagem de válvula aum sistema que supre pressão bem como a vários dispositivos ativos, que aválvula pode controlar. O atuador é tipicamente um solenóide operadoeletromagneticamente, o qual é energizado para mover o membro de válvulapara uma posição predeterminada dentro da cavidade de válvula. Uma molade retorno é freqüentemente empregada para solicitar o membro de válvula devolta para uma conhecida posição não energizada. Válvulas deste tipo sãoempregadas em uma grande variedade de ambientes de fabricação onde sãodesejados uma elevada taxa de fluxo e tempo de resposta muito rápido.

A medida em que a tecnologia para estas válvulas avançou,existiu um acréscimo na demanda por válvulas menores, as quais sãoprojetadas para serem empregadas em ambientes de operação com dimensõesfísicas cada vez menores. Em adição, o avanço na tecnologia ditou que asválvulas têm que ser capazes de operar com tempos de ciclo muito rápidos.

De fato, a demanda por maior velocidade e tempo de resposta mais curto éuma exigência corrente para válvulas deste tipo. Todavia, no passado, certasbarreiras de projeto limitaram a extensão pela qual o tamanho do montagemde válvula poderia ser reduzido, com ao mesmo tempo elevação de suavelocidade. Quando o membro de válvula e a cavidade de válvula sãoreduzidos para abaixo de um tamanho predeterminado, a mola de retornopode ser de dimensão física insuficiente e resistência mecânica insuficientepara vencer a inércia do membro de válvula. Em adição, após o membro deválvula ter sido solicitado em uma direção pelo atuador, as forças de fricção ea adesão superficial podem formar uma interface do selo de membro deválvula e da cavidade de válvula. Estas forças de fricção e a pertinente adesãosuperficial podem atuar para inibir movimentos do membro de válvula nadireção oposta e reduzir a velocidade de válvula e, por conseguinte, aumentaro tempo de resposta de válvula. Neste caso, a mola de retorno pode serincapaz de prover força de solicitação suficiente para mover rápida eefetivamente o membro de válvula desde sua posição energizada e retorná-lopara a posição não energizada, quando a força do atuador é removida.

Quando isto ocorre, o controle acurado do dispositivo ativo é perdido. Paraagir contra este inconveniente, várias estratégias de projeto emergiram.

Todavia, as estratégias de projeto que foram propostas na técnica pertinenteapresentam, todas, a desvantagem que elas adicional mecanismossuplementares, hardware, ou requerem uma montagem remota da válvula.

Por exemplo, uma estratégia de desenho, proposta na técnicapertinente, envolve o uso de atuadores eletromagnéticos duplos para mover omembro de válvula em direções opostas. Assim, a mola de retorno ésubstituída por um atuador eletromagnético, tal como um solenóide.Infelizmente, esta solução adiciona a complexidade de um segundo solenóidee suas partes associadas, e também cria uma outra limitação de dimensão. Poroutro lado, atuadores eletromagnéticos simples que se energizam em ambasdireções foram sugeridos na técnica pertinente. Todavia, estes atuadoreseletromagnéticos simples requerem um volumoso atuador duplamenteenrolado bem como circuitos eletrônicos e controle adicionais. Assim, asválvulas operadas diretamente que empregam os volumosos operadoreseletromagnéticos simples são tipicamente montadas em um local remoto emrelação ao dispositivo atuado pneumaticamente que elas controlam.Infelizmente, as válvulas remotamente dispostas inibem a finalidade deprojetos de válvulas menores, mais leves, e mais acuradas, as quais podem sermontadas na proximidade muito estreita dos dispositivos ativos. Também,elas têm que ser interconectada através de condutos ou de outras passagensde fluxo, os quais requerem ferragem e canalização adicionais, e podemreduzir as eficiências pneumáticas e introduzir perdas de linha no sistema.

Embora o uso das maiores válvulas convencionais, querremotamente dispostas quer com a adição de outros componentes, tenhageralmente trabalhado para suas finalidades intencionadas, permanece umanecessidade atual na técnica simplificar os sistemas pneumáticos e, destemodo, menores custos de fabricação e/ou montagem por meio da criação deválvulas pneumáticas até mesmo menores, mas altamente precisas, de atuaçãorápida, e operadas pneumaticamente. Válvulas menores, operadasdiretamente, podem ser dispostas na proximidade muito estreita decomponentes de sistema ativo, deste modo reduzindo os percursos de fluxo,reduzindo ou eliminando ferragem e canalização adicionais, e elevando aeficiência de fluxo pneumático. Infelizmente, as estratégias de projeto queforam proposta na técnica pertinente falharam em superar os problemascriados quando o membro de válvula e orifício são reduzidos em dimensãodepois do ponto onde uma válvula de retorno tem a dimensão física e forçamecânica para retornar rapidamente, efetivamente e repetidamente o membrode válvula de uma válvula de atuação rápida para a posição não energizada.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção supera estas barreira de projeto e outrasdesvantagens da técnica pertinente em uma montagem de válvula operadadiretamente. Mais especificamente, a presente invenção é dirigida a ummontagem de válvula operada diretamente, que inclui um corpo de válvulatendo um orifício de entrada de suprimento de ar pressurizado emcomunicação com uma fonte de ar pressurizado, e pelo menos um orifício decilindro. Uma cavidade de válvula se estende axialmente dentro do corpo deválvula, e um membro de válvula é movivelmente suportado dentro dacavidade de válvula entre posições predeterminadas para seletivamentedirecionar ar pressurizado desde o orifício de entrada através do orifício decilindro. Um atuador é montado no corpo de válvula para o movimento domembro de válvula em uma primeira direção e um membro de solicitação édisposto entre o membro de válvula e o corpo de válvula para prover umaforça de solicitação no membro de válvula, em uma direção oposta. Também,uma passagem auxiliar de ar é incluída para a provisão de uma fonte depressão pneumática, a qual atua em combinação como membro de solicitaçãopara operativamente mover o membro de válvula em uma direção oposta aomovimento induzido pelo atuador.

A montagem de válvula, operada diretamente, da presenteinvenção, tem distintas vantagens sobre as válvulas conhecidas na técnicapertinente. A passagem auxiliar de ar provê uma fonte de pressão pneumáticadesde o orifício de cilindro pressurizado, que atua em combinação com omembro de solicitação, para operativamente mover o membro de válvula emuma direção oposta ao movimento induzido pelo atuador. De formaimportante, o auxílio de ar facilita uma mais rápida atuação da válvula. Maisespecificamente, montagens de válvula que empregam o auxílio de ar dapresente invenção podem incluir um menor membro de solicitação que geramenos força do que seria requerido sem o auxílio de ar. Pelo fato de que omembro de solicitação gera menor força, o atuador tem que vencer uma forçamenor e, por conseguinte, move mais rapidamente o membro de válvula parasua primeira posição. Em adição, o membro de solicitação, com o auxílio dear provido através da passagem, será capaz de mover eficientemente omembro de válvula em afastamento de sua segunda posição, ou posiçãoenergizada, quando a montagem de solenóide é uma vez desenergizada. Apassagem de auxílio de ar provê o ímpeto mecânico necessário para assistirna movimento do membro de válvula para a posição desenergizada.

Assim, a montagem de válvula, operada diretamente, dapresente invenção, supera o inconveniente e as vantagens de montagens deválvula convencionais, quando elas são assim de tamanho reduzido, de modoque o membro de solicitação, sozinho, é de tamanho físico e resistênciamecânica insuficientes para repetidamente, rapidamente, e eficientementevencer a inércia do membro de válvula e/ou exceder as forças de adesãofriccionais que atuam na cavidade de válvula. Isto permite uma atuação muitorápida da montagem de válvula a ser construída em tamanhos inferiores aospadrões convencionais.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Outras vantagens da invenção serão facilmente apreciadasquando a mesma se tornar melhor entendida por meio da referência àdescrição detalhada que segue, quando considerada em conexão com osdesenhos acompanhantes, nos quais:

A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma montagem deválvula, operada diretamente, tendo um retorno auxiliar de ar da presenteinvenção;

a figura 2 é uma vista lateral em seção transversal de umamontagem de válvula, operada diretamente, mostrada na figura 1, ilustrando aposição do membro de válvula, quando o solenóide está desenergizado;

a figura 3 é uma vista lateral em seção transversal parcial deuma montagem de válvula, operada diretamente, ilustrando a posição domembro de válvula, quando o solenóide está energizado;

a figura 4 é uma vista lateral em seção transversal parcial deuma outra forma de realização de uma montagem de válvula, operadadiretamente, de acordo com a invenção, ilustrando a posição do membro deválvula, quando o solenóide está desenergizado;

a figura 5 é uma vista lateral em seção transversal parcial, damontagem de válvula, operada diretamente, mostrada na figura 4, ilustrando aposição do membro de válvula, quando o solenóide está energizado;

a figura 6 é uma vista lateral em seção transversal parcial deuma outra forma de realização de uma montagem de válvula, operadadiretamente, da presente invenção, ilustrando a posição do membro deválvula, quando o solenóide está desenergizado.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA(S) FORMA(S) DE REALIZAÇÃOPREFERIDA(S)

Com referência agora às figuras, onde os mesmos números sãousados para designar a mesma estrutura através de todos desenhos, umaforma de realização de uma montagem de válvula, operada diretamente, dapresente invenção é geralmente indicada com 10 nas figuras 1 - 3. Amontagem de válvula 10 inclui um corpo de válvula 12 e um atuadoreletromagnético, geralmente indicado com 14, montado no corpo de válvula12. O corpo de válvula 12 tem uma forma retangular delgada, definindosuperfícies de topo e fundo 16, 18, respectivamente, um par de superfícieslaterais opostas 20, 22 se estendendo entre as superfícies de topo e fundo 16 e18 e as superfícies terminais 24, 26. O atuador, mostrado como montagem desolenóide 14, é montado na superfície terminal 24 do corpo de válvula 12.

Com referência agora às figuras 2 e 3, o corpo de válvula 12inclui um orifício de entrada de fluido pressurizado 30 para comunicaçãocom uma fonte de fluido pressurizado, tal como ar. Além disto, o corpo deválvula 12 inclui pelo menos um orifício de cilindro 32. A cavidade deválvula 36 se estende axialmente através do corpo de válvula 12. Na forma derealização ilustrada nas figuras 1 - 3, a montagem de válvula, operadadiretamente, é uma válvula de três vias e inclui pelo menos um orifício decilindro 32, e pelo menos um orifício de exaustão 38, cada um emcomunicação fluida com a cavidade de válvula 36. Nesta forma de realização,o orifício de cilindro mestre 32 é formado através da superfície de topo 116do corpo de válvula 12, oposta ao orifício de entrada 3, e o orifício deexaustão 38 é formado através da superfície de fundo 18. Todavia, aquelesque têm conhecimento normal na técnica apreciarão que os vários orifíciospodem ser formados através de várias superfícies diferentes do corpo deválvula 12. Por exemplo, aqueles orifícios e passagens podem, todas, serformadas através de uma superfície, tal como o fundo 18 do corpo de válvula12, sem fugir do escopo da invenção. O orifício de entrada 30, orifícios deexaustão e de cilindro 38 e 32, respectivamente, também podem serrosqueados para acomodar qualquer mecanismo necessário para estabelecercomunicação fluida com um outro componente que está operativamenteassociado com a montagem de válvula 10. Para esta finalidade, o corpo deválvula 12 é adaptado para ser montado em um tubo coletor, sub-base, ou emqualquer número de vários dispositivos, atuados pneumaticamente (nãomostrados).

Como mostrado nas figuras 2 - 3, a cavidade de válvula 36 seestende completamente através do corpo de válvula 12 para apresentar umpar de extremidades abertas 42, 44. Um membro de válvula, indicadogeralmente com 46, é movível entre posições predeterminadas dentro dacavidade de válvula 36 para dirigir seletivamente ar pressurizado desde oorifício de entrada 30 através do orifício de cilindro 32 e para o orifício deexaustão 38, como será descrito em maior detalhe abaixo. Um par deretentores terminais 48 e 50 é recebido no par de extremidades abertas 42, 44,respectivamente, do corpo de válvula 12 e atua para reter o membro deválvula 46 dentro da cavidade de válvula 36, como será descrito em maiordetalhe abaixo.

O membro de válvula 46 também inclui um par de cabeças deválvula opostas 60 e 62, dispostas em cada extremidade do membro deválvula 46, e pelo menos um elemento de válvula 54, 56, o qual é formado nomembro de válvula 46, entre as cabeças de válvula opostas 60, 62. Oelemento de válvula 54, 56 é operável para seletivamente dirigir um fluxo dear pressurizado desde o orifício de entrada 30 através da cavidade de válvula36 para cada lado do orifício de cilindro 32 ou orifício de exaustão 38. Cadaum dos retentores terminais 48, 50 tem uma cavidade central 74, 76,respectivamente, o qual recebe as cabeças opostas 60, 62 do membro deválvula 46 e permite que o membro de válvula se mova deslizantementedentro do corpo de válvula 12. Como melhor mostrado na figura 3, o membrode válvula 46 inclui fendas anulares 70 que recebem vedações do tipo de anelem O 72, as quais engajam deslizantemente nas aberturas de cavidade central74, 76, respectivamente, definidas nos retentores terminais 48, 50 paraprevenir vazamento de ar pressurizado dentro da cavidade de válvula 36. Emuma forma de realização, o membro de válvula 46 pode ser uma válvula degatilho que é suportada dentro da cavidade de válvula 36 para o movimentorecíproco dentro dela, para controlar o fluxo de fluido através do corpo deválvula 12. Neste caso, o membro de válvula de gatilho 46 é preferivelmenteum inserto de alumínio, sobremoldado e ligado com borracha em áreasespecíficas do membro de válvula 46, e esmerilhado para dimensõesespecíficas para formar, por exemplo, os elementos de válvula 54, 56.

Todavia, da descrição que segue, aqueles que têm conhecimento comum natécnica apreciarão que a presente invenção não é limitada, de modo nenhum,ao uso em conexão com uma válvula de gatilho. Ao contrário, a presenteinvenção pode ser empregada em conexão com qualquer outra válvula,operada diretamente, incluindo, mas não limitada a, por exemplo, válvulas decarretei, válvula de gatilho de borracha plana, válvulas de lingüeta, válvulaspiloto, ou montagens de válvula empregadas adjacentemente ou remotamenteao dispositivo atuado pneumaticamente.

O retentor terminal 50 é em forma de copo e inclui umapluralidade de passagens de cilindro 64 definidas no retentor terminal 50 eespaçadas radialmente uma em relação à outra. As passagens de cilindro 64provêm a comunicação fluida entre a cavidade de válvula 36 e os respectivosorifícios adjacentes um membro de solicitação 66 é posicionado entre oretentor terminal 50 e um rebaixo 68 formado em uma das cabeças de válvulaopostas 62 do membro de válvula 46. Na forma de realização preferida, omembro de solicitação é uma mola helicoidal 66. Todavia, aqueles que têmconhecimento comum na técnica apreciarão que qualquer mecanismo desolicitação comumente conhecido na técnica que é suficiente para prover umaforça em uma direção pode ser adequado para uso nesta aplicação. Alémdisto, aqueles que têm conhecimento comum na técnica apreciarão que, porcausa do número de cisalhamento de membros de solicitação adequados quepodem ser empregados neste ambiente, não é eficiente tentar catalogar todoseles aqui. ao contrário, deve ser suficiente, para finalidade de descrição eilustração, mencionar que a mola de retorno 66 aplica uma força desolicitação constante contra o membro de válvula 46 e para a esquerda,quando observado nas figuras 2 e 3. Além disto, o mesmo é verdadeiro comrespeito a outras formas de realização descritas com respeito às figuras 4-6do presente pedido.Uma pluralidade de sedes de válvula 84, 86 está apresentadana cavidade de válvula 36. As sedes de válvula 84 e 86 cooperam com oselementos de válvula 54, 56 para vedar as várias passagens no corpo deválvula 12, como será descrito abaixo em maior detalhe. As sedes de válvula84, 86 provêm contato de vedação com as superfícies de vedação de válvulados elementos de válvula 54, 56, quando o membro de válvula 46 está emuma posição fechada em relação a um orifício particular, deste modointerrompendo o fluxo de ar pressurizado naquele orifício.

Pelo menos uma das sedes de válvula, e, neste caso, a sede deválvula 84, pode ser formada diretamente na cavidade de válvula 36propriamente dito. A outra sede de válvula 86 pode ser definida naproximidade da extremidade terminal 51 do retentor terminal 48 ou 50. Naforma de realização ilustrada nas figuras 2 e 3, a sede de válvula 86 édisposta na extremidade terminal 51 do retentor 50. O retentor terminal 50 érosqueadamente ajustável dentro da cavidade de válvula 36 do corpo deválvula 12 e, por conseguinte, pode ser ajustavelmente posicionado dentro daextremidade 44 da cavidade de válvula 36. Assim, a posição de ajusterosqueável do retentor terminal 50 dentro do corpo de válvula 12 controla avedação das sedes de válvula 84, 86 com uma dada força aplicada no membrode válvula 46. A posição na qual a extremidade terminal 51 do retentorterminal 50 é disposta dentro da cavidade de válvula 36 define aspredeterminadas posições "aberta" e "fechada" da montagem de válvula 10 e,deste modo, ajusta o comprimento de curso do membro de válvula 46. Paraprevenir vazamento do ar pressurizado dentro da cavidade de válvula 36, oretentor terminal 50 também inclui fendas anulares 91 e 93, as quais recebemvedações do tipo de anel em O 92, e o corpo de válvula 12, no retentorterminal 48, também inclui uma fenda anular 80, a qual recebe uma vedaçãodo tipo de anel em O 82.

Como notado acima e ilustrado nas figuras 1 - 3, o atuadoreletromagnético 14 é uma montagem de solenóide, montada na superfíciesterminal 24 do corpo de válvula 12. O membro de válvula de gatilho 46 éatuado em uma direção, ou para a direita, quando observado na figura 2, soba influência da montagem de solenóide 14. Para esta finalidade, a montagemde solenóide 14 inclui um alojamento, indicado genericamente com 100. Oalojamento 100 inclui uma placa de pólo 102 solicitando o corpo de válvula12, uma tampa 104 disposta em oposição à placa de pólo 102 e uma vasilhaou armação de solenóide 106 estendendo-se entre eles. A armação 106suporta uma espira 108 incluindo um arame condutor, indicadoesquematicamente com 110, convencionalmente enrolado em torno de umabobina 112. O arame condutor 110 é conectado a uma fonte de correnteelétrica através de condutores, geralmente indicados em 114. Os condutores114 são suportados na tampa 104 e incluem pinos condutores 116, contatoselétricos 118 e arames condutores 120. Os arames condutores 120 sãooperativamente conectados a uma fonte de corrente elétrica. A direção dacorrente através da espira 108 e, assim, a direção da força eletromagnéticadesta maneira gerada é controlada por meio de um circuito de controle (nãomostrada). Uma placa de topo 122 é montada adjacente à bobina 112 e entreuma porção da armação 106 e a tampa 104. A placa de pólo 102 inclui umaabe 124 que se estende através dela. A montagem de solenóide 14 tambéminclui uma peça de pólo ferromagnética 126 tendo uma porção escalonada128 com uma menor área de seção transversal do que o resto da peça de pólo126. A porção escalonada 128 é recebida na abe 124 da placa de pólo 102para fixação mecânica da peça de pólo 126 na placa de pólo 102. Umapassagem centralmente disposta 131 estende-se através da peça de pólo 126.Um pino de pressão 132 é movivelmente suportado na passagem 131.

Uma armadura ferromagnética 138 é disposta entre a tampa104 e a peça de pólo 126. Uma bucha 140 guia a armadura 138 dentro dabobina 112. A armadura 138 pode ser movida em direção à peça de pólo 126sob a influência de um fluxo eletromagnético gerado por meio de um pulsode corrente fluindo através da espira 108 em uma direção. Este fluxoimpulsiona a armadura 138 contra o pino de pressão 132 para mover omembro de válvula 46 para a direita, quando observado nas figuras 2 - 3 epara uma posição predeterminada. Além disto, a armadura 138 pode sermovida em afastamento à peça de pólo 126 e em direção à tampa 104 (para aesquerda, quando observado nas figuras) sob a influência de uma forçagerada na direção oposta, como será descrito abaixo em maior detalhe.

Para esta finalidade, o pino de pressão 132 apresenta umacabeça alargada 142, a qual é disposta adjacente a uma extremidade domembro de válvula de gatilho 46 para sua contactação quando a armadura138 contata o pino de pressão 132.

Embora tenha sido descrito acima um particular dispositivo,atuado eletromagneticamente, o atuador empregado com a montagem deválvula da presente invenção pode ser de qualquer uso conhecido emválvulas pneumáticas, tal como um solenóide eletromagnético de auto-travamento do tipo descrito na patente US no. 6.129.115, concedida em 10 deoutubro de 2000. Alternativamente, o atuador pode ser um solenóideeletromagnético tendo uma armadura flutuante com solicitação de movimentoperdido, tal como descrito na técnica anterior das patentes US no. 4.438.418ou 3.538.954. todas estas patentes foram cedidas para a cessionária dapresente invenção e as descrições destas patentes são aqui incorporadas parareferência. Assim, aqueles que têm conhecimento comum na técnicaapreciarão da descrição que segue que a forma exata do atuador, quer sejaeletromagnético ou de outra maneira distinta, não forma parte da presenteinvenção. Deve ser também apreciado da descrição da invenção que segue,que, embora a forma de realização preferida da montagem de válvulapneumática 10 da presente invenção seja representada como uma válvula detrês vias nas figuras 1 - 3, a presente invenção também pode seralternativamente incorporada na forma de uma válvula de duas vias (nãomostrada), uma válvula de quatro vias (como mostrada nas figuras 4 - 5), ousimilar.

Quando o membro de válvula 46 tiver sido movido para adireita, como ilustrado na figura 3, o elemento de válvula 56 é movido para oengajamento vedante com a sede de válvula 86, definida na extremidadeterminal 51 do retentor terminal 50. Nesta disposição operacional, acomunicação fluida entre o orifício de entrada 30 e o orifício de cilindro 32 éestabelecida e pressão pneumática pode ser fornecida para qualquerdispositivo a jusante. Todavia, quando o membro de válvula 46 está nestadisposição operacional, forças friccionais e adesivas podem ser geradas nainterface entre o membro de válvula 46 e as aberturas de cavidade central 74,76 dos retentores terminais 48, 50. Estas forças atuam para resistir a força desolicitação gerada na direção posta pelo membro de solicitação 66, tendo sidouma vez desenergizada a montagem de solenóide 14. Assim, estas forçasatuam para degrade a velocidade e eficiência em que o membro de válvula 46é retornado para sua primeira posição. Em adição, uma redução no tamanhode membro de solicitação 66 pode resultar em uma redução da força destamaneira gerada, resultando em um tempo de resposta de válvula mais lento.

Para resolver este problema, a montagem de válvula 10 dapresente invenção inclui uma passagem auxiliar de ar, geralmente indicadaem 94. Na forma de realização ilustrada nas figuras 1 - 3, a passagem auxiliarde ar 94 é formada dentro do membro de válvula 46 e provê comunicaçãofluida entre pelo menos um orifício de cilindro 32 e o rebaixo 68 na cabeçade válvula 62 do membro de válvula 46. Assim, a passagem auxiliar de ar 94provê a comunicação fluida seletiva entre a fonte de ar pressurizado e orebaixo 68. Mais especificamente, e como ilustrado nas figuras 2 e 3, apassagem auxiliar de ar 94 inclui uma porção de entrada 96 e uma passagemprincipal 98. A porção de entrada 96 se estende radialmente em relação àlinha central "A" do membro de válvula. Nesta forma de realizaçãorepresentativa, a porção de entrada 96 é formada entre os elementos deválvula 54, 56 e entre as sedes de válvula 84, 86 definidas na cavidade deválvula 36. A passagem principal 98 provê a comunicação fluida entre aporção de entrada 96 e o rebaixo 68. Nesta forma de realizaçãorepresentativa, a passagem principal 98 é coaxial em relação ao eixolongitudinal A do membro de válvula.

A passagem auxiliar de ar 94 provê uma fonte de pressãopneumática desde o orifício de cilindro pressurizado, que atua emcombinação com o membro de solicitação 66, para mover operacionalmente omembro de válvula 46 em uma direção oposta ao movimento induzido peloatuador 14. De forma importante, o auxílio de ar facilita uma válvula que atuamais rapidamente. Mais especificamente, a montagem de válvula 10 queemprega o auxílio de ar da presente invenção pode incluir um menor membrode solicitação 66, o qual gera menos força do que seria requerida sem oauxílio de ar. Visto que o membro de solicitação 66 gera menos força, oatuador 14 tem menos força para vencer e, por conseguinte, move maisrapidamente o membro de válvula 46 para sua primeira posição. Em adição, omembro de solicitação 66, como o auxílio de ar provido através da passagem94, irá ser capaz de mover rapidamente e eficientemente o membro de válvula46 em afastamento de sua segunda posição, ou energizada, sendo uma vezdesenergizada a montagem de solenóide 14. A passagem auxiliar de ar 94provê o necessário ímpeto mecânico na movimentação do membro de válvula46 para a posição desenergizada.

Assim, a montagem de válvula, operada diretamente, dapresente invenção, supera o inconveniente e desvantagens de montagens deválvula convencionais, quando elas são tão reduzidas em tamanho, queaquela do membro de solicitação 66, sozinho, é de tamanho físico eresistência mecânica insuficientes para repetidamente, rapidamente, eeficientemente superar a inércia do membro de válvula 46 e/ou exceder asforças de adesão friccionais que atuam na interface entre o membro deválvula 46 e as aberturas de orifício central 74 e 76 do retentor terminal 48,50. Isto permite que uma montagem de válvula 10 que atua muitorapidamente seja construída em tamanhos abaixo dos padrões convencionais.

Com referência agora às figuras 4-5, uma forma de realizaçãoalternativa, não limitativa de um montagem de válvula, operada diretamente,tendo um retorno auxiliar de ar da presente invenção está genericamenteindicada em 210, onde os mesmos números elevados por 200 com respeito àforma de realização ilustrada nas figuras 1-3 são usados para designar aestrutura equivalente. A montagem de válvula 210, ilustrada nas figuras 4 e 5,inclui um corpo de válvula 212 tendo um orifício de entrada de fluidopressurizado 230 para a comunicação com uma fonte de fluido pressurizado,tal como ar. Além disto, o corpo de válvula 212 inclui pelo menos umapassagem de cilindro, ou orifício de saída 232, o qual é adaptado para acomunicação fluida com um ou mais dispositivos atuados pneumaticamente.Uma cavidade de válvula 236 se estende axialmente através do corpo deválvula 212. Na forma de realização aqui ilustrada, a montagem de válvulapneumática 210 é uma válvula de quatro vias e inclui um par de orifícios desaída 232, 234 e um par de orifícios de exaustão 238, 240, cada um emcomunicação fluida com a cavidade de válvula 236. Os orifícios de saída 232,234 são formados através da superfície de topo 216 do corpo de válvula 212,oposta ao orifício de entrada 230, e orifícios de exaustão 238, 240, que sãoformados através da superfície de fundo 218. Todavia, aqueles que têmconhecimento comum na técnica apreciarão que o orifício de entrada 230,orifícios de saída e de exaustão 232, 234 e 238, 240, respectivamente, podemser formados através das várias superfícies do corpo de válvula 212. Porexemplo, estes orifícios podem ser, todos, formados através de umasuperfície, tal como a de fundo 218 do corpo de válvula 212, sem fugir doescopo da invenção. O orifício de entrada 230, orifícios de saída e deexaustão 232, 234 e 238, 240, respectivamente, também podem serrosqueados para acomodar qualquer mecanismo necessário para estabelecer acomunicação fluida com um outro elemento que está operativamenteassociado com a montagem de válvula 210.

Na forma de realização preferida, ilustrada nas figuras 4 - 5, acavidade de válvula 236 pode se estender completamente através do corpo deválvula 212 para apresentar um par de extremidades abertas 242, 244. Ummembro de válvula, geralmente indicado em 246, é movivelmente suportadodentro da cavidade de válvula 236 entre posições predeterminadas, paraseletivamente direcionar um fluxo de ar pressurizado desde o orifício deentrada 230, através da cavidade de válvula 236, para pelo menos um dosorifícios de saída 232, 234. Concomitantemente, o membro de válvula 246pode também seletivamente direcionar ar pressurizado para escapar a partirde pelo menos um dos orifícios de saída 232, 234 para pelo menos um dosorifícios de exaustão 238, 240, como será descrito em maior detalhe abaixo.

Um par de insertos de retentor terminal, geralmente indicado em 248 e 250,são recebidos no par de extremidades abertas 242, 244 do corpo de válvula212, deste modo retendo o membro de válvula 246 dentro da cavidade deválvula 236, como será descrito abaixo em maior detalhe. Similarmente, amontagem de válvula 210 pode incluir um ou mais retentores internos, osquais são rosqueadamente posicionados dentro da cavidade de válvula 236.Na forma de realização aqui ilustrada, a montagem de válvula 210 inclui umretentor interno 251, o qual é rosqueadamente posicionável dentro dacavidade de válvula 236, como será descrito abaixo em maior detalhe.

O membro de válvula 246 também inclui um par de cabeças deválvula opostas 260, 262, dispostas em cada extremidade do membro deválvula 246, e pelo menos um elemento de válvula formado no membro deválvula 246 entre as cabeças de válvula 260, 262. Nesta forma de realizaçãoespecífica, ilustrada nas figuras 4 e 5, uma pluralidade de elementos deválvula 252, 254, 256, e 258 é formada no membro de válvula 246 e cada umé operável para seletivamente direcionar um fluxo de ar pressurizado desdeum orifício de entrada 230, através da cavidade de válvula 236, para osrespectivos orifícios de saída 238,240. Como mostrado nas figuras 4 e 5, omembro de válvula 246 também inclui fendas anulares 270, as quais recebemvedações do tipo de anel em O 272, os quais engajam deslizavelmente nasaberturas de cavidade central 274, 276 respectivamente, dos insertos deretentor 248, 250 para prevenir vazamento do ar pressurizado dentro dacavidade de válvula 236. Na forma de realização preferida, o membro deválvula 246 é um inserto de alumínio, o qual é sobremoldado com ummaterial resiliente adequado, tal como borracha, ou qualquer elastômeroconhecido, nos locais apropriados. Mais especificamente, deve ser apreciadopor aqueles que têm conhecimento comum na técnica, que o material dasuperfície de vedação pode ser feito de qualquer composição conhecida, queé facilmente produzida, ainda altamente resistente, tal como nitrila, que podeser ligado, ou sobremoldado ao elemento de válvula 246. Todavia, a partir dadescrição que segue, aqueles que têm conhecimento comum na técnicaapreciarão que a presente invenção não é limitada, de maneira nenhuma, aouso em conexão com a válvula específica, ilustrada nas figuras 4-5. Aocontrário, a presente invenção pode ser empregada em conexão com qualqueroutra válvula, operada diretamente, incluindo, mas não limitada a, porexemplo, válvulas de carretei, válvulas de gatilho de borracha plana, válvulasde lingüeta, válvulas piloto, ou montagens de válvula empregadasadjacentemente a ou remotamente ao dispositivo atuado pneumaticamente.

Os insertos de retentor terminal 248 e 250, cada, incluem umapluralidade de passagens de cilindro 264 definidas no diâmetro dosretentores, que são espaçadas radialmente uma em relação à outra. Aspassagens de cilindro 264 provêem comunicação fluida entre a cavidade deválvula 236 e os respectivos orifícios adjacentes. Um membro de solicitação,tal como uma mola helicoidal, é posicionado entre o inserto de retentorterminal, em forma de copo, 250, e um rebaixo 268 formado em uma dascabeças de válvula opostas 262 do membro de válvula 246. A mola deretorno 266 aplica uma força de solicitação constante contra o membro deválvula 246 e à esquerda, quando observado nas figuras 4 e 5.

Uma pluralidade de sedes de válvula 282, 284, 286, e 288 estápresente na cavidade de válvula 236. As sedes de válvula 282, 284, 286, e288 cooperam com os elementos de válvula elementos 252, 254, 256, e 258,respectivamente, para vedar as várias passagens no corpo de válvula 212,como será discutido em maior detalhe abaixo. As sedes de válvula 282, 284,286, e 288 provêm um contato vedante com as superfícies de vedação deválvula dos elementos de válvula 252, 254, 256, e 258, quando o membro deválvula 246 está em uma posição fechada, em relação a um orifício de saídaparticular, deste modo interrompendo o fluxo de ar pressurizado para aqueleorifício.

Da pluralidade de sedes de válvula 282, 284, 286, e 288,mostrada nas figuras 4 e 5, algumas podem ser formadas diretamente naprópria cavidade de válvula 236, como no caso da sede de válvula 284,enquanto outras (por exemplo, as sedes de válvula 282, 286, e 288) podemser dispostas nos insertos de retentor terminal 248, 250 e retentor interno 251.

Os insertos de retentor 248, 250, e 251 podem ser ajustadamenteposicionados dentro da cavidade de válvula 236 do corpo de válvula 212,tendo uma interação rosqueável com as extremidades 242, 244 ou comqualquer outra porção adequada da cavidade de válvula 236. Como discutidoacima, cada um dos insertos de retentor 248, 250 tem uma cavidade central274, 276 que recebe as cabeças opostas 260, 262 do membro de válvula 246 eo permite se mover deslizantemente dentro do corpo de válvula 212. Assim, aposição de ajuste rosqueado dos insetos de retentor terminal 248,250 dentrodo corpo de válvula 212 controla a vedação das sedes de válvula com umadada força aplicada ao membro de válvula 246. Os insertos de retentorterminal 248, 250 também incluem fendas anulares 291 e 293, as quaisrecebem vedações do tipo de anel em O 295 para prevenir vazamento do arpressurizado dentro da cavidade de válvula 236. Por outro lado, as posiçõesnas quais o inserto de retentor interno 251 é rosqueadamente ajustado defineas posições "aberta" e "fechada" da montagem de válvula 210 e, deste modo,ajusta o comprimento de curso do membro de válvula 246. E, como osinsertos de retentor terminal, o retentor interno 251 também pode incluir umafenda anular 297, a qual é adaptada para receber uma vedação do tipo de anelem O 299, de modo a prevenir vazamento do ar pressurizado dentro dacavidade de válvula 236.

Na forma de realização preferida, a cavidade central 274 doinserto de retentor 248, que recebe a extremidade 260 do membro de válvula246, também se estende totalmente através do retentor, permitindo que amontagem de atuador 214 engaje e, deste modo, atue o membro de válvula246. Como mostrado apenas para finalidade de ilustração, isto pode serrealizado pelo uso de um pino de pressão de atuador 232 tendo uma cabeçaalargada 342, a qual se estende para dentro do inserto de retentor 248, paraengajar e atuar o membro de válvula 246. Como aludido acima, deve serapreciado por aqueles especializados de conhecimento comum na técnica queos meios de atuação específicos, usados para prover força motora para omembro de válvula 246, situam-se além do escopo da presente invenção. Porconseguinte, também deve ser apreciado que qualquer número de tiposdiferentes de elementos de atuação, ao contrário do que um pino de pressão,pode ser empregado com base nos meios de atuação usados. A montagem deatuador 214, como previamente mencionado, é usada para seletivamente atuaro membro de válvula 246 dentro da cavidade de válvula 236 na direçãooposta à força de solicitação do membro de solicitação 266. Desta maneira, amontagem de atuador 214 impulsiona o membro de válvula para a direita,como mostrado na figura 4, e o membro de solicitação 266 retorna o membrode válvula 246 para sua posição original (para a direita, na figura 5), quandoa montagem de atuador 214 é desativada.

Quando o membro de válvula 246 tiver sido movido pelamontagem de solenóide 214 para a direita, como ilustrado na figura 4, oelemento de válvula 256 é movido para o engajamento vedante com a sede deválvula 286, definida no retentor interno 251. Nesta disposição operativa, acomunicação fluida entre o orifício de entrada 230 e o orifício de cilindro 232é estabelecida e pressão pneumática pode ser fornecida para qualquerdispositivo a jusante. Todavia, quando o membro de válvula 246 está nestadisposição operativa, forças friccionais e adesivas podem ser geradas nainterface entre o elemento de válvula 256 e a sede de válvula 286. Estasforças atuam para resistir à força de solicitação gerada na direção oposta pelomembro de solicitação 266, uma vez a montagem de solenóide 214 tenha sidodesenergizada. Assim, estas forças atuam para degradar a velocidade eeficiência na qual o membro de válvula 246 retornou para sua primeiraposição.

Para solucionar este problema, uma passagem auxiliar de ar,geralmente indicada em 294, é formada dentro do membro de válvula 246 ese estende entre pelo menos um orifício de cilindro 232 e o rebaixo 268 nacabeça de válvula 262 do membro de válvula 246, para prover a comunicaçãofluida seletiva entre a fonte de ar pressurizado e o rebaixo 294. Maisespecificamente, e como ilustrado nas figuras 4 e 5, a passagem auxiliar de ar294 inclui uma porção de entrada 296 e uma passagem principal 298. Aporção de entrada 296 se estende radialmente em relação à linha central A domembro de válvula. Nesta forma de realização representativa, a porção deentrada 296 é formada entre um par de elementos de válvula 252, 254. Apassagem principal 298 provê a comunicação fluida entre a porção de entrada296 e o rebaixo 268 formado na cabeça 262 do membro de válvula 246.Nesta forma de realização representativa, a passagem principal 298 é coaxialcom relação ao eixo geométrico longitudinal A do membro de válvula 246.

A passagem auxiliar de ar 294 provê uma fonte de pressãopneumática proveniente do orifício de cilindro pressurizado 232 que atua emcombinação com o membro de solicitação 266 para operativamente mover omembro de válvula 246 em uma direção oposta ao movimento induzido peloatuador 214. De modo importante, o auxílio de ar facilita uma rápida atuaçãoda válvula. Mais especificamente, a montagem de válvula 210 que emprega oauxílio de ar da presente invenção pode incluir um menor membro desolicitação 266, o qual gera uma força menor do que seria requerida sem oauxílio de ar. Visto que o membro de solicitação 266 gera uma menor força, oatuador 214 tem menor força para superar e, por conseguinte, mover maisrapidamente o membro de válvula 246 para sua primeira posição. Em adição,o membro de solicitação 266, com o auxílio de ar provido através dapassagem 294, será capaz de mover rápida e eficientemente o membro deválvula 246 em afastamento de sua segunda posição, ou posição energizada,sendo uma vez a montagem de solenóide 214 desenergizada. A passagemauxiliar de ar 294 provê o necessário ímpeto mecânico para assistir omovimento do membro de válvula 246 para a posição desenergizada.

Assim, a montagem de válvula, operada diretamente, dapresente invenção, supera os inconvenientes e desvantagens das montagensde válvula convencionais, quando elas são tão reduzidas em tamanho, demodo que o membro de solicitação 266, sozinho, é de tamanho físico eresistência mecânica insuficientes para repetidamente, rapidamente, eeficientemente vencer a inércia do membro de válvula 246 e/ou exceder asforças de adesão friccionais que atuam na interface do membro de válvula246 e as aberturas de cavidade central 274 e 276 dos insertos de retentorterminal 248, 250. Isto permite uma atuação muito rápida da montagem deválvula 210 a ser construída em tamanhos ou dimensões abaixo dos padrõesconvencionais.

Com referência agora à figura 6, uma outra forma derealização alternativa, não limitativa, de uma montagem de válvula, operadadiretamente, tendo um retorno auxiliar de ar da presente invenção, estágeralmente indicada com 310, onde os mesmos números, elevados por 300com respeito à forma de realização ilustrada nas figuras 1-3, são usados paradesignar partes equivalentes. Mais especificamente, a montagem de válvula310 aqui ilustrada é também uma válvula de três vias e inclui muitos dosmesmos componentes, ou componentes similares, do tipo descrito emconexão com as válvulas de três vias e quatro vias, ilustradas nas figuras 1 -5. Por conseguinte, aqueles que têm conhecimento comum na técnicaapreciarão que a seguinte descrição é apresentada de uma tal maneira adestacar as características salientes da presente invenção e não inclui umrestabelecimento da discussão de todos componentes equivalentes damontagem de válvula do tipo acima descrito.

Com isto em mente, a montagem de válvula 310 inclui umcorpo de válvula 312 tendo um orifício de entrada de fluido pressurizado 330para a comunicação com uma fonte de fluido pressurizado, tal como ar. Umacavidade de válvula 336 se estende axialmente dentro do corpo de válvula312. O corpo de válvula 312 também inclui um orifício de cilindro 332 e umorifício de exaustão 338, ambos em comunicação fluida com o cavidade deválvula 336. Um membro de válvula 346 é movivelmente suportado dentroda cavidade de válvula 336 e tem um par de cabeças opostas 360, 362. Emadição, o membro de válvula 346 inclui pelo menos um elemento de válvula354, 356, o qual é operável para seletivamente dirigir um fluxo de arpressurizado desde o orifício de entrada 330 através da cavidade de válvula336, para qualquer um do orifício de cilindro 332 ou o orifício de exaustão336. As sedes de válvula 384 e 386 cooperam com o elemento de válvula354, 356 para vedar as várias passagens no corpo de válvula 312, como serádescrito em maior detalhe abaixo. As sedes de válvula 384, 386 provêm ocontato vedante com as superfícies de vedação de válvula dos elementos deválvula 354, 356 quando o membro de válvula 346 está em uma posiçãofechada em relação a um orifício particular, desta maneira interrompendo ofluxo de ar pressurizado neste orifício.

Diferentemente dos orifícios de válvula com extremidadesabertas, ilustrados nas figuras 1 - 5, o cavidade de válvula 336 é umacavidade cega tendo uma extremidade aberta 342 e uma extremidade fechada344. Um atuador eletromagnético, tal como uma montagem de solenóide,geralmente indicada em 314, é montado no corpo de válvula 312, naextremidade aberta 342 da cavidade de válvula 336. A montagem desolenóide 14 atua para solicitar o membro de válvula 346 em uma direção, damesma maneira que descrito com respeito às formas de realização ilustradasnas figuras 1-5. Por outro lado, um membro de solicitação 366, tal comouma mola helicoidal, é posicionado entre a extremidade cega 344 da cavidadede válvula 336 e um rebaixo 368 formado em uma das cabeças de válvulaopostas 362 do membro de válvula 346. A mola de retorno 366 aplica umaforça de solicitação constante contra o membro de válvula 346, em umadireção oposta à força aplicada pela montagem de solenóide 314.

Quando o membro de válvula 346 tiver sido movido pelamontagem de solenóide 314 para baixo, em relação à figura 6, o elemento deválvula 356 é movido para o engajamento vedante com a sede de válvula 386,definida na cavidade de válvula 336. Nesta disposição operativa, acomunicação fluida entre o orifício de entrada 330 e o orifício de cilindro 332é estabelecida e pressão pneumática pode ser fornecida para qualquerdispositivo a jusante. Todavia, quando o membro de válvula 346 está nestadisposição operativa, forças friccionais e adesivas pode ser geradas nainterface entre as vedações 372 no membro de válvula 246 e as extremidades342, 344 da cavidade central 336. Estas forças atuam para resistir à força desolicitação gerada na direção oposta por meio do membro de solicitação 366,tendo sido uma vez a montagem de solenóide desenergizada. Como notadoacima, estas forças atuam para abaixar a velocidade e eficiência, nas quais omembro de válvula 346 é retornado para sua primeira posição.

Para solucionar este problema, uma passagem auxiliar de ar,geralmente indicada em 394, é formada dentro do corpo de válvula 312 eprovê a comunicação fluida entre o orifício de cilindro 332 e o rebaixo 368na cabeça de válvula 362 do membro de válvula 346. Assim, a passagemauxiliar de ar 394 provê a comunicação fluida seletiva dentre a fonte de arpressurizado e o rebaixo 368. Todavia, aqueles que têm conhecimento normalna técnica notarão que a passagem auxiliar de ar 394 difere das passagensauxiliares de ar 94 e 294, na medida em que ela é definida dentro do corpo deválvula 312, opostamente a ser definida dentro do membro de válvula 46,246. Mais especificamente, e como ilustrado na figura 6, a passagem auxiliarde ar 394 inclui uma porção de entrada 396 e uma passagem principal 398. Aporção de entrada 396 se estende axialmente dentro do corpo de válvula 312em relação ao movimento do membro de válvula 346 e provê a comunicaçãofluida entre o orifício de cilindro 332 e a passagem principal 398. Por outrolado, nesta forma de realização representativa, a passagem principal 398 seestende transversalmente ao eixo geométrico longitudinal a do membro deválvula 346 e provê a comunicação fluida entre a porção de entrada 396 e orebaixo 368 formado na cabeça de válvula 362 do membro de válvula 346.

A passagem auxiliar de ar 394 provê uma fonte de pressãopneumática desde o orifício de cilindro pressurizado 332, que atua emcombinação com o membro de solicitação 366 para operativãmente mover omembro de válvula 346 em uma direção oposta ao movimento induzido peloatuador 314. De modo importante, o auxílio de ar facilita uma atuação maisrápida da válvula. Mais especificamente, uma montagem de válvula 310empregando o auxílio de ar da presente invenção pode incluir um menormembro de solicitação 366, o qual gera menor força do que seria requeridasem o auxílio de ar. Visto que o membro de solicitação 366 gera menos força,o atuador 314 tem menos força a ser vencida e, portanto, move maisrapidamente o membro de válvula 346 para sua primeira posição. Destamaneira, o membro de solicitação, com o auxílio de ar provido através dapassagem 394, será capaz de rapidamente e eficientemente mover o membrode válvula 346 em afastamento de sua posição energizada, sendo uma vez amontagem de solenóide 314 desenergizada. A passagem auxiliar de ar 394provê o ímpeto mecânico necessário para assistir na movimentação domembro de válvula 346 para a posição desenergizada. Assim, a montagem deválvula, operada diretamente, da presente invenção supera o inconveniente eas desvantagens de montagens de válvula convencionais, quando elas sãoreduzidas em tamanho, de tal maneira, que o membro de solicitação 366,sozinho, é de tamanho físico e resistência mecânica insuficiente pararepetidamente, rapidamente, e eficientemente superar a inércia do membro deválvula 346 e/ou exceder as forças friccionais e de adesão que atuam entre omembro de válvula 346 e a cavidade de válvula 336. Isto possibilita umaatuação muito rápida da montagem de válvula 310 a ser construída emtamanhos abaixo dos padrões convencionais.

OPERAÇÃO

A operação da válvula pneumática operada diretamente, tendoum retorno auxiliar de ar da presente invenção, será agora descrita comreferência à montagem de válvula de três vias 10, ilustrada nas figuras 1-3.Todavia, aqueles que têm conhecimento comum na técnica apreciarão que aexplanação da invenção da válvula ilustrada nas figuras 1 - 3 também seaplica com respeito à válvula de quatro vias, ilustrada nas figuras 4 e 5, bemcomo na válvula de três vias, ilustrada na figura 6, e em qualquer outraválvula pneumática operada diretamente, a qual em prega o retorno auxiliarde ar da presente invenção.

Na operação, ar pressurizado é suprido para o orifício deentrada 30. O ar pressurizado flui depois do filtro 31 disposto naquele orifícioe para dentro da cavidade de válvula 36. Quando a montagem de solenóide14 é desenergizada, o membro de solicitação 66 solicita o membro de válvula46 para a esquerda, quando observado na figura 2, de modo que o elementode válvula 54 está em engajamento vedante com a sede de válvula 84. Nestadisposição, o elemento de válvula 56 é disposto espaçado do elemento deválvula 86, provendo uma passagem de fluxo entre o orifício de cilindro 32 ea cavidade de válvula 36. Desta maneira, o orifício de cilindro 32 é escapadoatravés da cavidade de válvula principal 36 e as passagens de cilindro 64 epara o orifício de exaustão 38.

Por outro lado, quando a montagem de solenóide 14 éenergizada, ela produz uma força que impulsiona o membro de válvula 46para a direita, quando observado na figura 3, e contra a força de solicitaçãodo membro de solicitação 66. Nesta disposição operativa, o elemento deválvula 54 é movido para fora da sede de válvula 84 e o elemento de válvula56 é rapidamente movido para o engajamento vedante com a sede de válvula86. É então permitido que ar pressurizado flua através do orifício de entrada30, depois do filtro 31, para dentro da cavidade de válvula 36, depois doelemento de válvula aberto 54 e sede de válvula 84, e para dentro do orifíciode cilindro 32. Por outro lado, a interação do elemento de válvula 56 eelemento de válvula 86 veda o orifício de cilindro 32 com respeito ao orifíciode exaustão 38. Em adição, a passagem auxiliar de ar 94 é aberta para o fluxode ar pressurizado através da cavidade de válvula 36 e do orifício de cilindro32. Assim, o rebaixo 68 formado na cabeça de válvula 62 é similarmentepressurizado. Todavia, a força gerada pela montagem de solenóide 14 ésuficiente para superar a força diretamente dirigida opostamente, gerada poresta pressão.Sendo uma vez a montagem de solenóide 14 desenergizada e asendo a força de atuação removida da cabeça de válvula 60 do membro deválvula 46, o membro de solicitação 66 e a pressão de ar atuando sobre acabeça de válvula 62 cooperativamente inicia a mover o membro de válvula46 de volta para sua primeira posição. Quando isto ocorre, o elemento deválvula 56, que formou uma vedação na posição energizada com a sede deválvula 86, irá rapidamente mover para fora da sede de válvula 86, de modoque o orifício de cilindro 32 que foi pressurizado (e provendo a pressãoauxiliar de ar) escapa através do orifício de exaustão 38. O membro deválvula 46 é então movido para a esquerda até que o elemento de válvula 54vede com a sede de válvula 84 e a comunicação fluida entre o orifício decilindro 32 e o orifício de exaustão 38 seja estabelecida depois do elementode válvula 56 e a sede de válvula 86 através da cavidade de válvula 36. Deveser notado que, sendo uma vez o membro de válvula 46 movido e sendovencidas quaisquer forças de fricção ou adesão atuando no elemento deválvula 56, o membro de solicitação 66 tem suficiente resistência mecânicapara continuar a mover o membro de válvula 46 para sua primeira posiçãodesenergizada e o auxílio de ar não é mais necessário.

A passagem auxiliar de ar provê uma fonte de pressãopneumática desde o orifício de cilindro pressurizado, que atua emcombinação com o membro de solicitação para operativamente mover omembro de válvula em uma direção oposta ao movimento induzido peloatuador. De modo importante, o auxílio de ar facilita uma atuação mais rápidada válvula. Mais especificamente, montagens de válvula que em pregam oauxílio de ar da presente invenção podem incluir um menor membro desolicitação que gera menos força do que seria requerida sem o auxílio de ar.Em virtude de o membro de solicitação gerar menor força, o atuador temmenor força a vencer e, por conseguinte, move mais rapidamente o membrode válvula para sua primeira posição. O membro de solicitação, com o auxíliode ar provido através da passagem, será capaz de mover rápida eeficientemente o membro de válvula em afastamento de sua segunda posição,ou posição energizada, sendo uma vez a montagem de solenóidedesenergizada. A passagem auxiliar de ar provê o ímpeto mecâniconecessário para assistir no movimento do membro de válvula para a posiçãodesenergizada. Assim a montagem de válvula, diretamente operada, dapresente invenção supera o inconveniente e desvantagens de montagens deválvula convencionais, quando elas são tão reduzidas em tamanho, de modoque o membro de solicitação, sozinho, não tem tamanho físico suficiente eresistência mecânica suficiente para repetidamente, rapidamente eeficientemente superar a inércia do membro de válvula e/ou exceder as forçasde adesão friccionais que atuam entre o membro de válvula e a cavidadecentral.

A estrutura da montagem de válvula 10, 210, e 310, operadadiretamente, da presente invenção, como descrita acima, tem distintasvantagens sobre as válvulas conhecidas na técnica pertinente. As montagensde válvula 10, 210, e 310 são de atuação muito rápida. Ademais, aslimitações de dimensão de montagens de válvula convencionais sãosuperadas e uma faixa de válvulas de menor tamanho se torna disponível.

Mais especificamente, a passagem auxiliar de ar possibilita um montagem deválvula de atuação muito rápida, em um tamanho ou dimensão menor do queos projetos convencionais. Assim, ela é facilmente empregada em ambientesonde o espaço é reduzido. O pequeno tamanho da válvula pneumática dapresente invenção é facilitado por meio da passagem auxiliar de ar provendouma força suplementar de ar pressurizado para o membro de solicitação.

Além disto, e a partir da descrição precedente, aqueles de conhecimentonormal na técnica irá facilmente apreciar que a passagem auxiliar de ar podeser formada em qualquer lugar, quer dentro do corpo de válvula, o membrode válvula, parcialmente no exterior do corpo de válvula, quer em qualquercombinação destes, para prover uma fonte de pressão pneumática que atuaem combinação com o membro de solicitação para operativamente mover omembro de válvula na direção oposta ao movimento induzido pelo atuador.

Mais uma vez, novamente, a partir da descrição precedente,aqueles que têm conhecimento normal na técnica irão apreciar que a presenteinvenção não é limitada, de nenhuma maneira, ao uso em conexão com umaválvula de gatilho. Ao contrário, a presente invenção pode ser empregada emconexão com qualquer outra válvula operada diretamente, incluindo, mas nãolimitado a, por exemplo, válvulas de carretei, válvulas de gatilho de borrachaplana, válvulas de lingüeta, válvulas piloto, ou montagens de válvulaempregadas adjacentes ou remotas ao dispositivo atuado pneumaticamente.

A invenção foi descrita de maneira ilustrativa. Deve serentendido que a terminologia que foi usada é destinada a estar na naturezadas palavras da descrição, ao contrário de limitação. Muitas modificações evariações da invenção são possíveis à luz dos ensinamentos acima. Porconseguinte, dentro do escopo das reivindicações anexas, a invenção pode serpraticada diferentemente do que o que foi especificamente descrito.

Claims (17)

1. Montagem de válvula operada diretamente (10, 210, 310),caracterizada pelo fato de que compreende:um corpo de válvula (12, 212, 312) tendo um orifício deentrada de suprimento de ar pressurizado (30, 230, 330) em comunicaçãocom uma fonte de ar pressurizado, e pelo menos um orifício de cilindro (32,- 232, 332);uma cavidade de válvula (36, 236, 336) estendendo-se dentrodo dito corpo de válvula (112, 212, 312);um membro de válvula (46, 246, 346) suportado dentro da ditacavidade de válvula (36, 236, 336), e móvel entre posições predeterminadasdentro da dita cavidade de válvula para seletivamente direcionar arpressurizado desde o dito orifício de entrada (30, 230, 330) através do ditopelo menos um orifício de cilindro (23, 232, 332);um atuador (14, 214, 314) montado no dito corpo de válvula(12, 212, 312) para mover o dito membro de válvula (46, 246, 346) em umaprimeira direção e um membro de solicitação (66, 266, 366), disposto entre odito membro de válvula (46, 246, 346) e o dito corpo de válvula (12, 212,- 312), para provisão de uma força de solicitação no dito membro de válvulaem uma direção oposta; euma passagem auxiliar de ar (94, 294, 394) provendo umafonte de pressão pneumática, a qual atua em combinação com o dito membrode solicitação (66, 266, 366) para operativamente mover o dito membro deválvula (46, 246, 346) em uma direção oposta ao movimento induzido pelodito atuador (14, 214, 314).

2. Montagem de válvula operada diretamente (10, 210, 310)de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o ditomembro de válvula (46, 246, 346) inclui um par de cabeças de válvulaopostas (60, 62, 260, 262, 360, 362), pelo menos uma das ditas cabeças deválvula opostas incluindo um rebaixo (68, 268, 368), o dito membro desolicitação (66, 266, 366) sendo operativamente disposto dentro do ditorebaixo entre o dito membro de válvula (46, 246, 346) e o dito corpo deválvula (12, 212, 312).

3. Montagem de válvula operada diretamente (10, 210) deacordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a dita passagemauxiliar de ar (94, 294) é formada dentro do dito membro de válvula (12, 212)e se estende entre o dito pelo menos um orifício de cilindro (32, 232) e o ditorebaixo (68, 268) no dito pelo menos uma cabeça de válvula oposta (62, 262)do dito membro de válvula, para prover a comunicação fluida seletiva entre adita fonte de ar pressurizado e o dito rebaixo (68, 268).

4. Montagem de válvula operada diretamente (10, 210) deacordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a dita passagemauxiliar de ar (94, 294) inclui uma porção de entrada (96, 296) e umapassagem principal (98, 298), a dita porção de entrada (96, 296) seestendendo radialmente em relação à linha central A do membro de válvula(46, 246) e provendo a comunicação fluida com o dito pelo menos umorifício de cilindro (32, 232), e a dita passagem principal (98, 298) provendoa comunicação fluida entre o dito orifício de entrada e o dito rebaixo (68,268).

5. Montagem de válvula operada diretamente (10, 210) deacordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a dita passagemprincipal (98, 298) se estende coaxialmente dentro do dito membro deválvula (46, 246) em relação ao eixo geométrico longitudinal do membro deválvula.

6. Montagem de válvula operada diretamente (10) de acordocom a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a dita porção de entrada(96) é formada entre um par de elementos de válvula (54, 56) formados nodito membro de válvula (46).

7. Montagem de válvula operada diretamente (310) de acordocom a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a dita passagem auxiliarde ar (394) é formada dentro do dito corpo de válvula (312) e se estende entreo dito pelo menos um orifício de cilindro (332) e o dito rebaixo (368) na ditacabeça de válvula (362) do dito membro de válvula (346) para prover acomunicação fluida seletiva entre a dita fonte de ar pressurizado e o ditorebaixo (368).

8. Montagem de válvula operada diretamente (310) de acordocom a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a dita passagem auxiliarde ar (394) inclui uma porção de entrada (396) e uma passagem principal(398), a dita porção de entrada (396) estendendo-se axialmente dentro do ditocorpo de válvula (312) em relação ao movimento do dito membro de válvula(346) dentro da cavidade de válvula (336) e provê a comunicação fluida entreo dito pelo menos um orifício de cilindro (332) e a dita passagem principal(398), a dita passagem principal (398) estendendo-se transversalmente emrelação ao eixo geométrico longitudinal A do dito membro de válvula (346) eprovê a comunicação fluida entre a dita porção de entrada (396) e o ditorebaixo (368) formado na dita cabeça de válvula (362) do dito membro deválvula (346).

9. Montagem de válvula operada diretamente (10, 210) deacordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a cavidade deválvula (46, 246) se estende através do dito corpo de válvula (12, 212) paraapresentar um par de extremidades abertas (42, 44, 242, 244) e a ditamontagem adicionalmente inclui um par de montagens de retentor (48, 50,-248, 250), rosqueadamente recebidas no dito par de extremidades abertas docorpo de válvula (12, 212) para fechar as mesmas.

10. Montagem de válvula operada diretamente (10, 210) deacordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que cada um dosditos pares de montagens de retentor (48, 50, 248, 250) define umaextremidade terminal mais interna, o dito membro de válvula (46, 246)definindo uma válvula de gatilho tendo um par de cabeças de válvulaanulares opostas (60, 62, 260, 262), disposto em cada extremidade da ditaválvula de gatilho, cada um dos ditos pares de cabeças de válvula opostasdefinindo um diâmetro externo, movivelmente recebido em engajamentovedante com as ditas extremidades terminais mais internas do dito par demontagens de retentor (48, 50, 248, 250).

11. Montagem de válvula operada diretamente (210) deacordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito corpo deválvula (212) inclui um par de orifícios de cilindro (232, 234) e um par deorifícios de exaustão (238, 240), cada um em comunicação fluida com a ditacavidade de válvula (236), a dita cavidade de válvula incluindo umapluralidade de sedes de válvula (282, 284, 286, 288), o dito membro deválvula (246) incluindo uma pluralidade de elementos de válvula (252, 254,- 256, 258) definidos ao longo de seu comprimento, os ditos elementos deválvula cooperando com as ditas sedes de válvula para direcionar fluidodesde a dita cavidade de válvula (236), através de vários orifícios do dito parde orifícios de cilindro (232, 234) e do dito par de orifícios de exaustão (238,240).

12. Montagem de válvula operada diretamente (10, 210),caracterizada pelo fato de que compreende:um corpo de válvula (12, 212) tendo um orifício de entrada desuprimento de ar pressurizado (30, 230) em comunicação fluida com umafonte de ar pressurizado e pelo menos um orifício de cilindro (32, 232);um corpo de válvula (36, 236) estendendo-se axialmentedentro do dito corpo de válvula (12, 212);um membro de válvula (46, 246) tendo um par de cabeças deválvula opostas (60, 62, 260, 262) deslizantemente dispostas dentro da ditacavidade de válvula (36, 236) e mo vivei entre primeira e segunda posiçõespredeterminadas dentro da dita cavidade de válvula para seletivamentedirecionar ar pressurizado desde o dito orifício de entrada (30, 230), atravésdo dito pelo menos um orifício de cilindro (32, 232);um atuador (14, 214) disposto no dito corpo de válvula (12,212) em uma extremidade (60, 260) do dito membro de válvula, paramovimentação do dito membro de válvula (46, 246) em uma direção desde adita primeira para a dita segunda posição;um membro de solicitação (66, 266) disposto na outraextremidade (62, 262) do dito membro de válvula, entre o dito membro deválvula (46, 246) e o dito corpo de válvula (12, 212) adaptado para provisãode uma força de solicitação no dito membro de válvula; euma passagem auxiliar de ar (94, 294) disposta dentro do ditomembro de válvula (46, 246) provendo a comunicação fluida entre a ditaextremidade solicitada (623, 262) do dito membro de válvula e a fonte de arpressurizado, de modo que pressão pneumática atua em combinação com odito membro de solicitação (66, 266) para operativamente mover o ditomembro de válvula (46, 246) em uma direção oposta ao movimentoproduzido pelo dito atuador (14, 214) e desde a dita segunda para a ditaprimeira posição.

13. Montagem de válvula operada diretamente (10, 210) deacordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que pelo menosuma das ditas cabeças de válvula opostas (62, 262) inclui um rebaixo (68,-268), a dita passagem auxiliar de ar (94, 294) inclui uma porção de entrada(96, 296) e uma passagem principal (98, 298), a dita porção de entrada (96,-296) se estendendo radialmente em relação à linha central A do dito membrode válvula (46, 246) e provendo a comunicação fluida com o dito pelo menosum orifício de cilindro (32, 232), e a dita passagem principal (98, 298)provendo a comunicação fluida entre a dita porção de entrada (96, 296) e odito rebaixo (68, 268).

14. Montagem de válvula operada diretamente (10, 210) deacordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a ditapassagem principal (96, 296) se estende coaxialmente dentro do dito membrode válvula (46, 246) em relação ao eixo geométrico longitudinal do membrode válvula.

15. Montagem de válvula operada diretamente (10) de acordocom a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a dita porção deentrada é formada entre um par de elementos de válvula (54, 56) formado nodito membro de válvula (46).

16. Montagem de válvula operada diretamente (310),caracterizada pelo fato de que compreende:um corpo de válvula (312) tendo um orifício de entrada desuprimento de ar pressurizado (330) em comunicação com uma fonte de arpressurizado e pelo menos um orifício de cilindro (332);uma cavidade de válvula (336) estendendo-se axialmentedentro do dito corpo de válvula (312);um membro de válvula (346) tendo um par de cabeças deválvula opostas (360, 362) deslizavelmente dispostas dentro da dita cavidadede válvula (336) e mo vivei entre primeira e segunda posiçõespredeterminadas dentro da dita cavidade de válvula para seletivamentedirecionar ar pressurizado desde o dito orifício de entrada (330) através dodito pelo menos um orifício de cilindro (332);um atuador (314) disposto no dito corpo de válvula (312) emuma extremidade do dito membro de válvula para a movimento do ditomembro de válvula (346) em uma direção desde a dita primeira para a ditasegunda posição;um membro de solicitação (366) disposto na outraextremidade do dito membro de válvula, entre o dito membro de válvula(346) e o dito corpo de válvula (312), adaptado para provisão de uma força desolicitação no dito membro de válvula; euma passagem auxiliar de ar (394) formada dentro do ditocorpo de válvula (312) e estendendo-se entre o dito pelo menos um orifíciode cilindro (332) e um do dito par de cabeças de válvula opostas (362) paraprover a comunicação fluida seletiva entre a dita fonte de ar pressurizado e adita cabeça de válvula (362).

17. Montagem de válvula operada diretamente (1310) deacordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que o dito membrode válvula (346) inclui um rebaixo (268) formado em pelo menos uma cabeçade válvula (362), a dita passagem auxiliar de ar (394) inclui uma porção deentrada (396) e uma passagem principal (398), a dita porção de entrada (396)estendendo-se axialmente dentro do dito corpo de válvula (312) em relaçãoao movimento de dito membro de válvula dentro de dita cavidade de válvulae provê a comunicação fluida entre o dito pelo menos um orifício de cilindro(332) e a dita passagem principal (398), a dita passagem principal (398)estendendo-se transversalmente em relação ao eixo geométrico longitudinaldo dito membro de válvula (346) e provê a comunicação fluida entre a ditaporção de entrada (330) e o dito rebaixo (368) formado na dita cabeça deválvula (362) do dito membro de válvula (346).