BR0211144B1

BR0211144B1 - elemento de vedação para válvula de compressor de gás, válvula alternativa de compressor de gás, método para fazer a dita válvula e compressor de gás alternativo.

Info

Publication number: BR0211144B1
Application number: BRPI0211144-6A
Authority: BR
Inventors: Kevin Patrick Durham
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2011-09-20
Also published as: WO2003006826A2; EP1423610A2; US20090014678A1; EP2275680A1; AU2002354618B2; CA2453425A1; WO2003006826A3; JP2004534923A; BR0211144A; JP2008274958A; EP1423610A4; US20030030226A1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ELEMENTO DE VEDAÇÃO PARA VÁLVULA DE COMPRESSOR DE GÁS, VÁLVULA ALTERNATIVA DE COMPRESSOR DE GÁS, MÉTODO PARA FAZER A DITA VÁLVULA E COMPRESSOR DE GÁS ALTERNATIVO".

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

A presente invenção reivindica prioridade de acordo com o Títu- lo 35, Código dos Estados Unidos § 119 de Pedido Provisório dos Estados Unidos N° de Série 60/305.336, depositado em 13 de julho de 2001.

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se à vedação e confiabilidade ope- racional aperfeiçoadas de válvulas alternativas de compressor de gás. Mais especificamente, a presente invenção é dirigida ao uso de material elasto- mérico em conexão com um elemento de vedação de uma válvula alternati- va de compressor de gás para produzir uma vedação confiável, durável.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Compressores de gás alternativos são equipados com válvulas que abrem e fecham para admitir e expelir gases. Freqüentemente, essas vál- vulas alternativas abrem e fecham com cada revolução do eixo de manivela do compressor e há um número muito grande de eventos de sucção e descarga por minuto. Como uma conseqüência, a válvula deve ser projetada para tolerar um alto nível de esforço repetitivo. O elemento de vedação da válvula estabele- ce uma vedação entre ele e a superfície de assento fixa, oposta. Sem vedação adequada, gás quente descarregado vaza de volta para o cilindro e as tempera- turas aumentam progressivamente a partir da recompressão do gás. Daí, a produtividade global, a confiabilidade, a eficiência e a capacidade de geração de receita do compressor de gás alternativo são diminuídas.

Embora as válvulas no compressor de gás alternativo sejam de vários tipos e formas, cada válvula tem uma superfície de sede, um elemen- to de vedação de movimento, uma placa de batente e mecanismo para for- çar os elementos de válvula a fechar antes que o pistão do compressor al- cance o centro morto superior ou inferior. O elemento de vedação é compri- mido contra a superfície de sede correspondente para fechar a válvula atra- através de uma combinação de forças de mola e pressões diferenciais. As pressões diferenciais são consideravelmente maiores em magnitude do que as forças de mola. Um exemplo de uma válvula alternativa de compressor de gás típica é descrita na patente dos Estados Unidos N0 5.511.583 de Bas- sett.

Durante a operação da válvula, a superfície de sede e o ele- mento de vedação podem ser danificados pelo impacto de líquidos ou sóli- dos arrastados na corrente de gás. Além disso, as condições operacionais podem variar de tal maneira que o elemento de vedação bate na superfície de sede em velocidades maiores do que as tolerâncias de desenho do ele- mento de vedação ou da superfície de sede. Em outras palavras, as forças geradas não podem ser toleradas pelo elemento de vedação. Nesses casos, a força de impacto pode causar fraturas no elemento de vedação, desgaste acelerado no elemento de vedação e/ ou na superfície de sede e recessão das áreas de vedação do elemento de vedação. O fenômeno da recessão é particularmente evidente nos elementos de vedação feitos de materiais ter- moplásticos ou metálicos. Muitos matérias tradicionais correntemente usa- das não têm a capacidade para dissipar a energia resultante de altas veloci- dades de impacto, ou sujeira e líquidos arrastados e isso pode levar à falha prematura da capacidade da válvula alternativa de compressor de gás em proporcionar uma vedação impermeável aos gases.

Quando o elemento de vedação ou a superfície de sede é dani- ficado e a capacidade para formar uma vedação impermeável a gás é perdi- da, os elementos de válvula ou componentes devem ser substituídos ou restaurados.

Adicionalmente, em muitos casos essas falhas de válvula po- dem ser catastróficas em natureza e resultam em danos às outras partes do compressor de gás alternativo ou equipamento a jusante. Portanto, a longe- vidade da vedação entre o elemento de vedação e a superfície de sede re- sulta em um aumento na vida útil da válvula alternativa de compressor de gás, conforme medido pelo tempo médio entre falhas da válvula alternativa de compressor de gás. Os elementos de vedação das válvulas alternativas de compres- sor de gás, historicamente, têm sido feitos de metal. Contudo, materiais ter- moplásticos rígidos foram introduzidos no início dos anos 70. Ambos os materiais são usados hoje. Esses materiais não-elastoméricos rígidos reque- rem um acabamento fino em máquina e, freqüentemente, são sobrepostos a fim de reduzir defeitos de superfície. A superfície de contato da sede pode ser lisa ou moldada de uma maneira que imita os contornos de superfície do elemento de vedação móvel.

Quando do uso de um metal, material termoplástico ou outro material rígido como o elemento de vedação, para a vedação ser completa- mente impermeável a gás, as superfícies do elemento de vedação e, parti- cularmente, a superfície de vedação deve ser lisa e isenta de defeitos. Em qualquer operação de usinagem, o custo e o tempo requeridos para fabrica- ção são diretamente relacionados e proporcionais ao acabamento de super- fície requerido. Tolerâncias maiores requerem ferramentas de máquina que são mais precisas e dispendiosas. Se houver defeitos na vedação de uma válvula, o gás vazará através da válvula, as temperaturas dos componentes subirão e o compressor de gás alternativo operará em uma maneira alta- mente ineficiente. Além disso, uma vez que a integridade de vedação da vál- vula do compressor tenha sido comprometida, o compressor de gás alterna- tivo deve ser paralisado para o reparo ou substituição das válvulas alternati- vas do compressor de gás.

Materiais termoplásticos rígidos, freqüentemente, são cheios ou misturados com fibras de vidro e outros materiais a fim de criar as proprie- dades necessárias para as condições de serviço. O método de moldagem e o desenho de molde podem ser críticos para alinhamento adequado das fi- bras. Além disso, o alinhamento adequado das fibras é crítico para a resis- tência e/ou propriedades mecânicas do elemento de vedação. Além disso, as características pobres do fluxo de molde enfraquecem o elemento de ve- dação e tornam o mesmo suscetível à falha de concentradores de tensões no material.

A moldagem por injeção de termoplásticos requer desenho de molde especial e molde competente, a fim de aliviar os problemas de mate- riais termoplásticos rígidos. Os materiais termoplásticos criam desgaste em um molde à medida que os enchedores plásticos e abrasivos (por exemplo, vidro) circulam através das passagens internas. O reparo ou substituição de um molde se soma ao custo global da operação de fabricação.

As partes de metal requerem antes tolerâncias dimensionais e de acabamento de superfície rigorosas. Máquinas ferramentas capazes de gerar tais tolerâncias são geralmente mais dispendiosas e mais tempo é sempre necessário para criar o elemento de vedação. Isso é verdadeiro para partes termoplásticas, igualmente. Por exemplo, elementos de vedação de metal requerem sobreposição e devem ser colocados em uma máquina se- parada para serem sobrepostas no acabamento de superfície requerido. Tempo e despesa são adicionados ao processo.

Controle de qualidade de componentes rígidos é uma etapa chave na operação bem-sucedida das partes. A conformação dimensional deve ser monitorada e inspecionada regularmente para assegurar um pro- duto consistente. As partes termoplásticas são suscetíveis à absorção de água, causando abaulamento e mudanças dimensionais, mesmo durante o armazenamento. As mudanças, com freqüência, são severas o bastante para tornar as partes inutilizáveis. As partes metálicas podem enferrujar e pode ocorrer corrosão, que destrói os acabamentos finos. As partes que são manipuladas de modo errado ou deixadas colidir com outros objetos duros durante o embarque podem se tornar inutilizáveis. Isso se soma à perda de garantia do fornecedor.

Há um número infinito de condições operacionais que existem. As variáveis incluem temperatura, velocidade, impacto ou danos por choque durante abertura e fechamento, pressão, constituintes do gás e a quantidade de sujeira e ou líquidos que entraram no gás. A vida útil de uma válvula é típica e inversamente proporcional à quantidade de detritos (líquido ou sóli- do) na corrente de gás. À medida que as partículas batem nas superfícies finas do elemento de vedação, danos à válvula degradam sua capacidade de estabelecer uma vedação impermeável a gás. A recuperação da vedação impermeável a gás não é possível, a menos que o elemento de vedação da válvula seja substituído ou restaurado.

Devido aos rompimentos nas condições de serviço e devido à natureza do movimento dos elementos de vedação durante operação, os metais e termoplásticos quebradiços podem sofrer de lascas das bordas. As superfícies lascadas, freqüentemente, levam a fraturas e falha subseqüente da válvula pelo que os elementos de vedação se fraturam em uma ou mais partes. A substituição total da válvula, então, é necessária.

Existe uma necessidade, portanto, de um elemento de vedação que veda, eficientemente, uma válvula alternativa de compressor de gás com a finalidade de aperfeiçoar a confiabilidade e a durabilidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção é uma válvula alternativa de compressor de gás compreendendo um elemento de vedação feito de e tendo pelo menos uma camada de material elastomérico. O elemento de vedação pode ter uma camada única ou múltiplas camadas de material elastomérico ou ser inteiramente de material elastomérico.

O novo uso de materiais elastoméricos em válvulas alternativas do compressor de gás proporciona os seguintes benefícios. Primeiro, a pro- priedade inerente dos elastômeros para se flexionar e se conformar às su- perfícies irregulares ou danificadas produz uma vedação impermeável a gás através de uma variedade de superfícies danificadas ou não danificadas. Em resumo, o uso de elastômeros proporciona maior confiança visto que uma vedação impermeável a gás é estabelecida, mesmo quando as superfícies de vedação não são lisas ou estão em perfeitas condições. Segundo, o uso de material elastomérico elimina o processo de sobreposição das superfícies de vedação. A maioria das válvulas e os desenhos das válvulas fazem uso de sobreposição para criar ou restaurar superfícies de vedação. A sobrepo- sição produz os acabamentos finos necessários para estabelecer uma veda- ção impermeável a gás ou quase impermeável a gás no estado corrente da técnica. Os acabamentos de superfície possíveis pela tecnologia de usina- gem dos dias atuais podem gerar, facilmente, um acabamento de superfície que pode ser vedado com uma parte de eiastômero. Uma grande quantidade de trabalho manual e custos de produção adicionais podem ser eliminados. Terceiro, uma vez que material elastomérico pode ser anexado a quase qualquer forma ou geometria, formas de elemento de vedação que são mais aerodinâmicos do que o estado corrente da técnica agora são possíveis. O desenho de formas mais aerodinâmicas diminui as quedas de pressão atra- vés da válvula. Quarto, elastômeros podem se flexionar e se conformar e as tolerâncias de usinagem podem ser relaxadas. Isso é uma economia de custo direta para a produção das partes. A tecnologia de válvula de com- pressor corrente requer antes tolerância de usinagem a fim de assegurar uma vedação impermeável a gás. Quinto, o material elastomérico pode ser projetado para ter uma densidade menor do que a densidade do substrato rígido do elemento de vedação. Portanto, as partes revestidas são menos maciças e as partes menos maciças tornam as colisões menos destrutivas, quando o elemento de vedação faz contato com a sede de válvula no mo- mento do fechamento. Simplesmente, ter menos massa significa que energi- as de impacto são reduzidas e as partes sofrerão até menos danos durante o evento de fechamento. Sexto, os elementos de vedação elastoméricos são relativamente fáceis de fazer e competitivos em custos. Tolerâncias rigoro- sas são menos importantes. Portanto, formas complicadas podem ser feitas e o eiastômero pode ser aplicado como uma etapa final. Sétimo, uma vez que materiais elastoméricos podem ser formulados em um número quase infinito de maneiras, aqueles versados na técnica têm quase tantas soluções possíveis quanto um problema particular de desempenho de compressor. Oitavo, materiais elastoméricos são uma fonte para eficiência aperfeiçoada da instalação e uma fonte para aumentar a capacidade de geração de re- ceita para usuários de compressores de gás alternativos. Nono, material elastomérico dissipa energias de impacto melhor durante eventos de fecha- mento. Materiais não resilientes correntemente usados carecem dessa pro- priedade e a capacidade da válvula para formar uma vedação impermeável a gás por períodos de tempo prolongados diminui. Finalmente, como os materiais elastoméricos podem tolerar melhor a energia de impacto no evento de fechamento de compressão de gás, será possível permitir que os elementos de vedação operem com muito mais deslocamento do que a tec- nologia corrente permitirá. A capacidade de poder abrir a válvula mais com- pletamente reduzirá ainda mais as quedas de pressão (perdas através da válvula) e aperfeiçoará as eficiências de operação.

Os elementos de vedação chegam a uma variedade de formas. Há muitas razões para as diferentes formas, mas principalmente a meta é 1) aperfeiçoar a aerodinâmica à medida que o gás passa sobre e em torno do elemento e através da válvula; 2) aperfeiçoar a resistência da parte para tor- ná-la menos suscetível aos rigores e transtornos das condições de opera- ção; e 3) criar uma diferenciação real e percebida entre os fabricantes a fim de aperfeiçoar as vendas. Além disso, apesar da variedade de formas, todos os desenhos de válvulas correntes sofrem de danos por sujeira e líquidos arrastados na corrente de gás e o desgaste acumulado de um grande núme- ro de eventos de abertura e fechamento. A presente invenção faz uso das propriedades inerentes dos materiais elastoméricos para vencer essa fra- queza dos materiais convencionais.

O elemento de vedação da invenção em questão pode ser útil em qualquer compressor de gás alternativo onde os gases são comprimidos virtualmente em qualquer pressão e temperatura. A válvula alternativa de compressor de gás pode ser de qualquer forma ou tamanho e pode conter qualquer número de elementos de vedação. Além disso, o elemento de ve- dação pode ser oferecido como uma substituição/ atualização para equipa- mento existente ou como uma nova parte em novo equipamento.

Como aqui usado, material elastomérico significa um material ou substância tendo um ou mais elastômeros, um composto ou compostos elastoméricos usados juntos ou uma combinação de elastômero ou com- postos elastoméricos com outras substâncias. O material elastomérico usa- do em relação com a presente invenção não tem que ser um tipo único de elastômero, mas pode ser um composto ou combinação de substâncias, como descrito abaixo. Daí, o elemento de vedação poder ser feito inteira- mente de elastômero ou como um compósito onde o elastômero pode ser ligado ou combinado com outros materiais para propriedades mecânicas aperfeiçoadas.

Elastômeros ou materiais elastoméricos adequados para uso em conexão com a invenção em questão incluem qualquer uma de várias sub- stâncias elásticas parecendo borracha, como borrachas sintéticas, fluoroe- lastômeros, elastômeros termorrígidos e elastômeros termoplásticos. Os elastômeros têm, por definição, um certo nível de elasticidade, isto é, a pro- priedade em virtude da qual um corpo resiste e se recupera da deformação produzida por força. Daí, o limite elástico desse material é o menor valor da tensão que produz alteração permanente. Os elastômeros têm a capacidade inerente de dissipar energia de choques e colisões.

O material elastomérico pode ser variado conforme necessário para satisfazer as condições de uma aplicação particular. Compostos mais macios ou mais duros podem ser requeridos ou propriedades mecânicas podem ser requeridas para satisfazer as várias necessidades de serviço ex- perimentadas pela válvula alternativa de compressor de gás. Além disso, a resistência à corrosão e ao ataque químico pode obrigar a misturas de mate- riais diferentes. Alguém versado na técnica contará com a experiência e da- dos publicados para fazer uma seleção de material adequada.

A dureza do material elastomérico é medida, tipicamente, usan- do a escala "Shore". A escala Shore foi desenvolvida para comparar a dure- za relativa de materiais elastoméricos flexíveis. A unidade de medida é o "durômetro". Uma escala análoga seria a escala "Rockwell" ou "Brinell", usa- das na medição da dureza de metais. O uso de material elastomérico como o elemento de vedação de uma válvula alternativa de compressor de gás tem um número de benefícios. Um benefício importante é uma vedação impermeável a gás melhor dentro do compressor de gás alternativo. Os materiais elastoméricos por sua natu- reza se flexionam e se conformam às superfícies na superfície de sede. Ou- tro benefício é que o material elastomérico absorve choque ou as forças en- tre o elemento de vedação e a sede, reduzindo o potencial de dano por im- pacto dos elementos e aumentando a vida útil da válvula do compressor. O material elastomérico também é resiliente de modo a minimizar o dano cau- sado por líquidos ou detritos sólidos arrastados, que podem estar na cor- rente de gás. O tempo entre a falha da válvula alternativa de compressor de gás é aumentado. Outros benefícios da invenção se tornarão claros a partir da descrição da invenção.

Ainda outros objetivos, características e vantagens da presente invenção se tornarão evidentes a partir da descrição seguinte das concreti- zações preferidas, dada para a finalidade de exposição e tomada em con- junto com os desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1A é uma vista de topo de um elemento de vedação para uma válvula de placa com orifício.

A Figura 1B é uma vista seccional transversal do elemento de vedação para a válvula de placa com orifício da Figura 1.

A Figura 2 é uma vista seccional transversal de um elemento de vedação para uma válvula de placa com orifício.

A Figura 3 é uma vista seccional transversal de um elemento de vedação para uma válvula de anel concêntrico.

A Figura 4A é uma vista seccional transversal de um elemento de vedação para uma válvula de anel concêntrico.

A Figura 4B é o elemento de vedação da Figura 4A represen- tando um contato de linha entre a superfície de vedação e o elemento de vedação.

A Figura 5A é uma vista seccional transversal de um elemento de vedação para uma válvula de anel não-concêntrico de elemento único.

A Figura 5B é o elemento de vedação da Figura 5A represen- tando o contato de superfície entre a superfície de vedação e o elemento de vedação.

As Figuras 6A - H são vistas laterais de vários tipos de elemen- tos de vedação usados em uma válvula de anel não-concêntrico de ele- mento único também conhecidas como válvulas de gatilho.

A Figura 7A é uma vista esquemática de um compressor de gás típico.

A Figura 7B é uma vista frontal do compressor de gás típico da Figura 7A.

A Figura 8 é um gráfico bidimensional representando a deflexão de um elemento de vedação, quando submetido a uma carga de pressão.

A Figura 9 é um gráfico bidimensional representando a deflexão de um elemento de vedação, quando submetido a uma carga de pressão.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A invenção em questão é um elemento de vedação 30 de uma válvula alternativa de compressor de gás tendo pelo menos uma camada elastomérica 32 feita de um material elastomérico. "Gás", como aqui usado significa qualquer fluido comprimível. O elemento de vedação pode ter multi- camadas de material elastomérico ou pode ser construído inteiramente de material elastomérico. A camada de elastômero 32 pode ser um revesti- mento aplicado ao elemento de vedação 30 usando materiais de ligação em uma variedade de métodos bem conhecidos na técnica. Os agentes de liga- ção e o iniciador estão disponíveis comercialmente.

Por exemplo, um material de ligação usado em relação com a invenção em questão, que liga fluoroelastômeros de Mosites a um substrato de PEEK é um produto disponível comercialmente, conhecido como Dyna- mar 5150. A ligação é aperfeiçoada pela adição de um adesivo de epóxi co- nhecido como Fixon 300301, um epóxi de duas partes. Fixon foi aplicado no momento em que o material elastomérico era moldado por compressão e depois o iniciador, Dynamar 5150, foi aplicado e seco no substrato de PEEK. Outro material de ligação usado para ligar uretano 58D a um substrato de PEEK é conhecido como PUMTC405TCM2, Iigante/ iniciador proprietário proporcionado por Precision Urethane.

A capacidade dos materiais elastoméricos para ligação a outros materiais varia e depende de um número de fatores. De um modo geral, os elastômeros aderirão a uma superfície que está limpa e seca. Portanto, uma operação de desengorduramento, usando um solvente comercial volátil, es- fregando ou pulverizando a superfície, pode ser necessária. A adesão de superfície pode ser modificada por jato de areia/ filete, usando uma lixa ou eliminando as exigências de acabamento fino de superfície da parte não- elastomérica. Tornando áspera a superfície, mais área de superfície é pro- porcionada para ligação do elastômero. A ligação entre as partes elastomé- ricas e não-elastoméricas pode ser obtida ou acentuada através do revesti- mento da parte não-elastomérica com um iniciador, que é compatível com ambos os materiais. A finalidade do iniciador é reagir química ou termica- mente com os dois materiais para aperfeiçoar ou criar a ligação. Esses pro- cedimentos de ligação foram descritos usando um elastômero e um não elastômero, mas pode ser usado por qualquer número de materiais metáli- cos e não-metálicos na forma de compósito.

Correntemente, válvulas alternativas do compressor de gás utili- zam diversos tipos de elementos de vedação. Conforme mostrado nas Figu- ras 1, 2, 3 e 6, três formas comuns de válvulas usadas em compressores de gás alternativos são: anel concêntrico (Figura 3), elemento não-concêntrico único (Figura 6) e placa com orifício (Figuras 1 e 2) Os anéis concêntricos são colocados tipicamente iguais em distância um do outro, mas a distância entre anéis pode ou não ser fixa e pode variar dependendo do fabricante. A distância entre os anéis depende do desenho da válvula. Os anéis concên- tricôs podem ser simplesmente placas lisas com uma seção transversal re- tangular ou são feitos em formas especiais (seções transversais não- retangulares) para fins de obtenção de melhor eficiência aerodinâmica ou um aperfeiçoamento na longevidade da vedação. Materiais metálicos ou não-metálicos são comuns. A patente US N° 3.536.094, de Manley, ensina um tipo de válvula de anel concêntrico.

Válvulas de placas com orifícios são muito similares às válvulas com anéis concêntricos pelo fato de que há múltiplos anéis, mas os anéis são todos conectados através de almas estreitas. O efeito é criar um ele- mento de vedação único de anéis concêntricos interligados. Um exemplo de uma válvula de placa com orifício pode ser encontrado na patente US N° 4.402.342, de Paget. O elemento de vedação da válvula de placa com orifí- cio pode ser quase de qualquer tamanho e geometria. Contudo, em quase todos os casos, o elemento de vedação da válvula de placa com orifício é liso em ambos os lados e tem áreas usinadas onde é pretendido que o gás circule. A usinagem das áreas onde o gás circula cria, essencialmente, as almas que interligam o anel concêntrico da placa. Alguns fabricantes criam moldes para produzir o elemento de vedação acabado em uma tentativa para reduzir os custos de usinagem. As opções variam quanto a se o ele- mento de vedação da placa com orifício produz uma parte de qualidade em termos de enchedor ou alinhamento de fibra no produto acabado.

Algumas das vantagens da placa com orifício são que as molas que suportam o elemento de vedação atuam sobre todo o elemento de ve- dação, em lugar de apenas sobre o anel sob o qual elas são colocadas. Uma vez que os anéis são todos conectados, o desenho permite o uso de molas maiores e possivelmente menos molas do que uma válvula com anéis con- cêntricos que não são todos conectados. Em válvulas de anéis concêntricos não-conectados, os anéis individuais são suportados por suas próprias mo- las e, em geral, o diâmetro das molas está limitado à largura do elemento de vedação ou anel particular.

As válvulas de placas com orifícios operam de maneira ligeira- mente diferente dos tipos não-conectados. Embora a função básica seja a mesma (para abrir e fechar, alternadamente), a dinâmica do gás no cilindro do compressor de gás alternativo é tal que o fluxo através de uma válvula de compressor raramente é perfeito. Em outras palavras, por causa das várias geometrias dos próprios cilindros do compressor de gás, as forças do gás que atuam sobre a placa com orifício podem não ser distribuídas igualmente através de toda a placa e um lado da placa pode se abrir na frente do outro lado. O elemento de vedação pode se inclinar em um ângulo em vez de se mover em um movimento que é puramente perpendicular à superfície de vedação. Embora isso não seja, necessariamente, prejudicial ao desempe- nho, o elemento de vedação bate na placa protetora ou de batente ou su- perfície de vedação em um outro ângulo que não perpendicular pode sofrer lasca de borda, o que pode levar a fraturas da válvula de placa com orifí- cio. Inversamente, as válvulas de anéis concêntricos são menos suscetíveis aos problemas associados com lasca de borda, mas isso ocorre. A operação da válvula de anel concêntrico permite aos anéis individuais operar indepen- dentemente um do outro. As opiniões variam quanto a que funciona melhor, mas são amplamente usadas e têm desenhos muito eficazes.

As válvulas de placas com orifícios e as válvulas de anéis con- cêntricos são conhecidas, de um modo geral, por terem áreas de fluxo muito grandes e quedas de pressão menores, representando vantagens de efici- ência. Contudo, válvulas de placas com orifícios, por sua natureza, são difí- ceis de formar em formatos aerodinâmicos. O que não pode ser obtido com aerodinâmica aperfeiçoada é obtido com áreas de fluxo mais generosas. Os anéis concêntricos como usados na válvula MANLEY® podem ser feitos em formas aerodinâmicas e a perda menor na área de fluxo pode ser recupera- da com aerodinâmica melhor. A função é a mesma, mas o caminho para se conseguir é ligeiramente diferente.

Por outro lado, as válvulas não-concêntricas, de elemento único, usualmente, não sofrem de lasca da borda porque o diâmetro dos elementos é pequeno e guias dentro da sede ou proteção de válvula proíbem o ele- mento de se inclinar o suficiente para a lasca de borda ser um problema. O potencial para a lasca de borda aumenta com o diâmetro. Os elementos de válvulas não-concêntricas, de elemento único, podem ser feitos em formas aerodinâmicas, igualmente.

O tipo de válvula não-concêntrica de elemento único inclui o tipo de válvula de gatilho mostrada na Figura 6 e a válvula MOPPET®, conforme mostrado e descrito na patente US N0 5.511.583 e outras válvulas, onde o elemento de vedação tem uma forma que se encaixa na área disponível da sede de válvula. O diâmetro da válvula e o tamanho do elemento de veda- ção determinam o número de elementos que podem ser encaixados na área disponível. Uma ampla variedade de formas e seções transversais de ele- mentos estão disponíveis e dependem do desenho do fabricante. O uso fre- qüente de tipos de elementos concêntricos, de elemento único, têm um dis- positivo de mola único que controla seu movimento como oposto a um dese- nho de anel concêntrico em que um anel ou placa única é suportado por um número de molas. Conforme observado, a finalidade da mola é que ela é desenhada para fechar ou começar a fechar o elemento de vedação antes que o pistão alcance o centro morto superior ou inferior. Pressão diferencial abre e fecha a válvula. As molas são relevantes para a dinâmica do movi- mento do elemento de válvula e são um componente crítico na válvula; con- tudo, não são relevantes para as características de vedação dos elementos de vedação. Quando a válvula está em serviço real, as forças da pressão diferencial diminuem as forças das molas.

Embora as válvulas possam variar em estrutura, a função do elemento de vedação de qualquer tipo de válvula é criar uma vedação im- permeável a gás segura, após evento de fechamento da válvula após muitas repetições. O elemento de vedação usado em qualquer válvula alternativa de compressor de gás serve para a mesma função. Apesar das diferenças na geometria e no desenho, todos os elementos de vedação são feitos para: a) produzir uma vedação impermeável a gás quando a válvula está na posi- ção fechada; b) sobreviver aos rigores de impactos sucessivos com a super- fície de vedação quando a válvula muda de uma posição aberta para uma fechada; c) sobreviver e tolerar tanto quanto possível os impactos e danos causados por líquidos e/ ou detritos sólidos arrastados na corrente de gás; d) procurar aumentar o tempo médio entre falhas de válvula de modo a minimi- zar paralisações do compressor não-esquematizadas para reparo da válvula, onde fazer assim aumenta o potencial de receita para o operador do com- pressor e diminui os custos de operação; e) serem eficazes em custo; f) se- rem fáceis de instalar e minimizar o tempo necessário para reparo ou restau- ração; e g) serem aerodinâmicos de modo a minimizar as quedas (perdas) de pressão à medida que o gás circula através da válvula. As quedas de pressão são essencialmente "atrito", que deve ser vencido pelo acionador do compressor de gás alternativo. A redução das quedas de pressão aumenta as eficiências operacionais através da economia de combustível e/ ou eletri- cidade.

Portanto, os elementos de vedação capazes de funcionar por longos períodos de tempo e através de muitos ciclos são considerados segu- ros e são desejados à medida que a disponibilidade de operação do com- pressor é aperfeiçoada. Menos falhas não-esquematizadas do equipamento reduzem os custos de operação para o equipamento e aumentam a capaci- dade de geração de receita do equipamento. Digno de nota, outras superfí- cies que não a superfície de vedação e o elemento de vedação fazem con- tato durante eventos de abertura. Portanto, impactos e danos podem não ocorrer como um resultado do impacto do elemento de vedação. As superfí- cies que colidem durante o evento de abertura não influenciam ou degradam a capacidade da válvula para vedar, a menos que o elemento de vedação se quebre ou de outro modo perca a sua forma.

Os materiais elastoméricos a serem usados em conexão com o elemento de vedação da invenção em questão incluem, mas não estão limi- tados aos mesmos, borracha natural, estireno butadieno, borracha sintética e polímeros, tais como elastômeros termoplásticos (TPE), elastômeros ter- morrígidos e fluoroelastômeros, copolímeros elastoméricos, terpolímeros elastoméricos, misturas de polímeros elastoméricos e uma variedade de li- gas elastoméricas. O tipo particular de material elastomérico utilizado de- pende em parte da aplicação. Uma variedade de materiais elastoméricos comercialmente disponíveis são úteis com a invenção em questão. Por exemplo, elastômero de butila, vendido sob nos nomes comerciais de EXXON Butyl (Exxon Chemicals) ou POLYSAR (Bayer Corp) funciona bem para MEK, fluidos e graxas de silicone, fluidos hidráulicos, ácidos fortes, sal, álcali e soluções de cloro. Etileno e propileno são freqüentemente substitutos para butila. Cloropreno vendido sob os nomes comerciais de BAYPREN (Bayer Corp) e NEOPRENE (DuPont Dow) tem um bom desempenho em óleos de petróleo com um alto ponto de anilina, ácidos macios, vedações de refrigeração (tendo resistência à amônia e ao Freon), lubrificantes de éster de silicato e água. O cloropreno também é conhecido como policloropreno tendo uma estrutura molecular similar à borracha natural. Similarmente, poli- etileno clorossulfonado, vendido como HYPALON (DuPont Dow) funciona bem com ácidos, álcalis, vedações de refrigeração (resistentes ao Freon), diesel e querosene. Polietileno clorossulfonado tem boa resiliência e é re- sistente ao calor, óleo, oxigênio e ozônio. Epicloroidrin vendida sob o nome comercial de HYDRIN (Zeon Chemicals) tem um bom desempenho em con- dicionadores de ar e sistemas de combustível. A epicloroidrin é resistente ao óleo e freqüentemente usada em lugar de cloropreno, onde baixas tempe- raturas são um fator, tendo melhor resistência à baixa temperatura. Etileno acrílico, vendido sob o nome comercial de VAMAC (DuPont Dow) funciona bem em álcalis, ácidos diluídos, glicóis e água. Essa borracha é um copolí- mero de etileno e acrilato de metila e tem uma baixa permeabilidade ao gás e resistência moderada ao óleo. Também, o etileno acrílico tem boas pro- priedades de rompimento, abrasão e compressão. Etileno propileno vendido sob os nomes comerciais de BUNA EP (Bayer Corp.), KELTAN (DSM Co- polymer), NORDEL (DUPont Dow), ROYALENE (UniroyaI) e VISTALON (Exxon Chemical), resiste a óleos de éster de fosfato (Pydraul and Fyrquel), álcoois, fluidos para freio automotor, ácidos fortes, álcalis fortes, cetonas (MEK, acetona), óleos e graxas de silicone, vapor, água e soluções de cloro. EPDM é, por exemplo, um terpolímero feito com etileno, propileno e monô- mero de dieno. Fluoroelastômeros vendidos sob os nomes de DAI-EL (Daiken Ind.), Dyneon (Dyneon), Tecnoflon (Ausimont) e VITON (DuPont Dow) funcionam bem em ácidos, gasolina, serviço de vácuo rigoroso, pro- dutos de petróleo, fluidos de silicone, graxas e solventes. Fluoroelastômeros têm uma boa inclinação para compressão, baixa permeabilidade ao gás, ex- celente resistência aos produtos químicos e óleos. Tendo uma alta relação de flúor para hidrogênio, esses tipos de compostos têm estabilidade extrema e são menos prováveis de serem atingidos por ataque químico. Fluorossili- cone, vendido sob os nomes comerciais de FE (Shinco Silicones), FSE (Ge- neral Electric) e Silastic LS (Dow Corning) tem um bom desempenho como vedações estáticas devido ao atrito elevado, resistência limitada e resistên- cia à abrasão pobre e particularmente com fluidos de freio, hidrazina e ceto- nas. Nitrila hidrogenada, vendida sob os nomes comerciais de THERBAN (Bayer Corp.) e ZETPOL (Zeon Chemicals) funciona bem em sulfeto de hi- drogênio, aminas (derivadas de amônia) e álcalis e sob alta pressão. A nitrila hidrogenada é usada, com freqüência, como um substituto para materiais de FKM e tem altas propriedades de tensão, baixa deformação por compres- são, boas propriedades em baixa temperatura e é resistente ao calor. A bor- racha natural funciona bem em álcoois e ácidos orgânicos e tem alta resis- tência à tração, resiliência, resistência à abrasão e flexibilidade em baixa temperatura, além de ter uma baixa deformação por compressão. A nitrila vendida sob os nomes comerciais de KRYNAC (Polysar lntl), NIPOLE (Zeon Chemicals), NYSYN (Copolymer Rubber and Chemicals) e PARACRIL (Uni- royal) funciona bem em ácidos diluídos, etilenoglicol, óleos e combustíveis de petróleo aminas, óleos de silicone, graxas e água abaixo de 212°F. Tam- bém conhecido como Buna-N, a nitrila é um copolímero de butadieno e acri- lonitrila. Perfluoroelastômero, vendido sob o nome comercial AEGIS (Inter- national Seal Co.), CHEMRAZ (Greene Tweed), KALREZ (DuPont Dow) tem baixa permeabilidade ao gás e é resistente a um grande número de produtos químicos, incluindo combustíveis, cetonas, ésteres, alcalinas, álcoois, aldeí- dos e ácidos orgânicos e inorgânicos e mostra notável resistência ao vapor. O poliuretano vendida sob os nomes comerciais de ADIPRENE (Uniroyal), ESTAE (B. F. Goodrich), MILLITHANE (TSE Ind.), MORTHANE (Morton In- ternational). PELLETHANE (Dow Chemical), TEXIN (Bayer Corp.) e VIBRA- THAN (Uniroyal) funciona bem sob pressão, é muito rígido e tem excelente resistência à extrusão e à abrasão. Silicone vendido sob os nomes comerci- ais de BAYSILONE (Bayer Corp), KE (Shinco Silicones), SILASTIC (Dow Corning), SILPLUS (General Electric) e TUFEL (General Eletric) funciona bem em oxigênio, ozônio, bifenis clorados e sob luz UV. Os silicones têm grande flexibilidade e baixa deformação por compressão. Tetrafluoroetileno ("TFE") vendido como ALGOFLON (Ausimot) e TEFLON (DuPont Dow) fun- ciona bem em ozônio e solventes incluindo MEK, acetona e xileno. Tetrafluo- roetileno/ propileno é um copolímero de TFE e propileno vendido sob os no- mes comerciais de AFLAS (Asahi Glass) e DYNERON BRF (Dyneon). Tetra- fluoroetileno/ propileno funciona bem na maioria dos ácidos e álcalis, ami- nas, fluidos para freios, fluidos de petróleo, ésteres de fosfato e vapor.

Conforme mostrado nos exemplos abaixo, VITON®, um material desenvolvido por DuPont, que está na família de fluoroelastômeros é utiliza- do como um material elastomérico. Quimicamente1 ele é conhecido como um hidrocarboneto fluorado. VITON®, tem diversos graus A, B e F além de graus de alto desempenho de GB, GBL1 GP1 GLT e GFLT.

Algumas das propriedades físicas de VITON® são como segue:

Faixa do Durômetro na escala Shore 60 - 90

Faixa de Tensão 3,45-13,79 MPa(500-2000 psi)

Alongamento (% máx) 300

Compressão estabelecida BOA

Resistência do solvente EXCELENTE

Resistência ao dilaceramento BOA

Resistência à abrasão BOA

Resiliência - rechaço REGULAR

Resistência ao óleo EXCELENTE

Baixa faixa de temperatura -10 F

Alta faixa de temperatura 400 - 600 F

Envelhecimento e luz solar EXCELENTE

VITON® proporciona resistência química para uma ampla faixa de óleos, solventes e hidrocarbonetos alifáticos, aromáticos e halogenados, bem como ácidos, óleos animais e vegetais.

Também como discutido nos exemplos, uretano é um elastôme- ro termorrígido como previamente discutido. Algumas das propriedades rele- vantes do uretano são como segue:

Faixa do Durômetro na escala Shore 68A-80D

Faixa de Tensão 14,48-62,05 MPa(2100-9000 psi)

Alongamento 150-885

Deformação por compressão 15 - 45%

Módulo 100% 330-7800

Módulo 300% 470 - 8400

Resistência ao dilaceramento Die C. pli 205 - 1380

Resistência ao dilaceramento Split, pli 55 - 476

Rechaço Bayshore 18 - 58%

Densidade curada 1,07 -1,24 De um modo geral, os elastômeros termoplásticos (TPE) como definido na Modem Plastics Encvclopedia (1997. 1998) são "materiais flexí- veis macios, que proporcionam as características de desempenho da borra- cha de consolidação a quente, ao mesmo tempo em que oferecem os bene- fícios de processamento de materiais termoplásticos tradicionais". Portanto, o material termoplástico, um material tipicamente rígido, é modificado no ní- vel molecular para se tornar flexível após a moldagem. Os materiais de TPE são populares devido a eles serem fáceis de fazer e de moldar.

As propriedades mecânicas e físicas dos TPE's estão relaciona- das diretamente com a resistência à ligação entre cadeias moleculares, bem como com o comprimento da própria cadeia. As propriedades plásticas po- dem ser modificadas, através de liga e mistura de várias substâncias e refor- ços. A facilidade em que os TPE'S podem ser modificados é vantagem dis- tinta desses materiais. As propriedades mecânicas desses materiais podem ser personalizadas para se adequarem a uma aplicação ou serviço particu- lar.

Elastômeros termorrígidos são substâncias plásticas que pas- sam por uma mudança química durante a fabricação para se tornarem per- manentemente insolúveis e não-fusíveis. Os polímeros de consolidação a quente são um subconjunto de material elastomérico de consolidação a quente visto que esses materiais passam por vulcanização, permitindo-lhes alcançar suas propriedades. A diferença chave entre um elastômero termor- rígido e um elastômero termoplástico é a reticulação das cadeias molecula- res de moléculas que compõem o material. Os materiais de consolidação a quente são reticulados e os materiais de TPE não.

A família de fluoroelastômeros preferidos podem ser subdividi- das em sete categorias:

1) copolímeros significando combinações ou misturas de dois polímeros;

2) terpolímeros significando combinações ou misturas de três polímeros. Esses, tipicamente, têm boa resistência ao calor, excelente veda- ção e boa resistência química; 3) polímeros de baixa temperatura, que têm boa resistência química e excelentes propriedades em baixa temperatura;

4) polímeros de resistência às bases, que têm resistência quími- ca superior às bases, óleos agressivos e aminas;

5) polímeros de cura com peróxido, que têm resistência química superior e excelentes propriedades de vedação;

6) polímeros de especialidade; e

7) polímeros perfluorados, que têm resistência química superior e excelentes propriedades de vedação.

Os copolímeros são materiais compostos de duas ou mais es- pécies de cadeias de moléculas. Eles são, basicamente, uma combinação de materiais diferentes fundidos em um. Os compostos individuais que fa- zem parte da cadeia molecular são distintos e se repetindo através do com- primento da cadeia molecular. Um terpolímero é um copolímero com três espécies diferentes de unidades de repetição. Um homopolímero identifica um polímero com um tipo único de unidade de repetição. Outras unidades de repetição também são possíveis. Ligas são elastômeros com aditivos que aperfeiçoam as propriedades do material, muito semelhante à ligas de metal.

Bem conhecida por aqueles versados na técnica, a utilidade da borracha e elastômeros sintéticos é aumentada pela composição da matéria- prima com outros ingredientes, a fim de realizar as propriedades desejadas no produto acabado. Por exemplo, a vulcanização aumenta a faixa de tem- peratura dentro da qual os elastômeros são elásticos. Nesse processo, o elastômero é feito para combinar com enxofre, compostos orgânicos porta- dores de enxofre ou com outros agentes químicos de reticulação. Qualquer número de ingredientes pode ser combinado em qualquer número de manei- ras para gerar qualquer número de propriedades mecânicas ou químicas no material elastomérico acabado.

Em geral, os materiais elastoméricos úteis na invenção em questão operam dentro das seguintes faixas:

TEMPERATURA = 17,78°C a 232,22°C (-120°F a 450°°F)

PRESSÃO = vácuo até 82,74 MPa (12.000 psi) PRESSÃO DIFERENCIAL = 0 a 68,95 MPa (0 a 10.000 psi) TIPO DE SERVIÇO = serviço contínuo ou intermitente em qual- quer tipo de gás compressível ou mistura gasosa.

EQUIPAMENTO DE OPERAÇÃO = compressores de gás alter- nativos em qualquer indústria de qualquer fabricante de compressores de gás alternativos.

Essas faixas são típicas para compressores de gás alternativos. Outros elastômeros podem operar em temperaturas e pressões mais extre- mas, dependendo das características do material elastomérico usado. Outras características importantes dos elastômeros são:

. faixa de durômetro na escala Shore ou escala análoga, que é uma medida da dureza do material elástico.

. resistência à tensão, que é a força aproximada requerida para fazer uma amostra de material padrão falhar sob uma carga de tensão.

. alongamento, que é a quantidade de deformação que uma amostra exibirá antes da falha. Um alongamento de 200% indica que a amostra estirará duas vezes o seu comprimento original antes da falha.

. deformação por compressão, que é uma medida da capacida- de dos materiais elásticos para resistirem à deformação sob compressão constante.

. resistência ao solvente, que indica a resistência de um com- posto aos solventes que normalmente dissolvem ou degradam elastômeros em geral.

. resistência ao dilaceramento, que é a capacidade do material elástico para resistir às forças do dilaceramento e do cisalhamento.

. resistência à abrasão, que é a capacidade do material elástico para resistir à abrasão e atrito constante contra outro material ou contra si mesmo.

. resiliência ao rechaço, que é a medida da capacidade de um material elástico para retornar ao seu tamanho e forma originais após a compressão.

. resistência ao óleo, que é a capacidade relativa de resistência de um material elástico à penetração ou à degradação por vários óleos hi- dráulicos ou de lubrificação comumente usados em serviços industriais. Muitos compressores de gás alternativos têm cilindros do compressor Iubrifi- cados.

resistência ao envelhecimento, às condições meteorológicas e à luz solar, que é a capacidade do material elástico para resistir aos ele- mentos. Esse não é um fator neste uso particular devido aos materiais elás- ticos estarem dentro dos componentes da máquina.

Portanto, o material elastomérico específico usado para a ca- mada elastomérica será ditado pelas exigências do compressor de gás al- ternativo e das válvulas do compressor. Em um ambiente químico rico, um elastômero, tal como um polímero curado com peróxido, tendo propriedades superiores de resistência química é requerido. Similarmente, ambientes in- comuns de temperatura determinam certas propriedades apropriadas. Enge- nheiros e indivíduos com experiência em compressão de gás podem analisar um conjunto particular de parâmetros operacionais e selecionar um material com as propriedades adequadas. Por essa razão, haverá necessariamente um grande número de compostos elastoméricos potenciais que podem ser selecionados ou projetados para o cliente para operar em um conjunto parti- cular de condições operacionais. A mistura e a capacidade para modificar as propriedades mecânicas e químicas de elastômero e/ ou termoplásticos ofe- recem um conjunto extensivo de soluções possíveis para qualquer aplicação de compressão de gás. Essa vantagem chave dos elastômeros produzirá soluções de alto desempenho para aplicações comuns ou difíceis, onde ne- nhuma existia antes da presente invenção.

Exemplos de válvulas alternativas do compressor de gás úteis na prática da invenção em questão incluem a patente US N0 3.536.094, de Manley (também conhecida como a válvula de MANLEY®) e a patente US N0 5.511.583, de Bassett. Os ensinamentos e descrições dessas patentes são aqui incorporados através de referência como se aqui completamente apre- sentadas. A válvula de MANLEY® é um tipo de válvula de anel concêntrico construída de resina termoplástica não-metálica. Nesse tipo de válvula, a espessura do elemento de vedação pode variar pelo projeto com bordas verticais arredondadas ou retas. A válvula de MANLEY® tem um elemento de vedação que se projeta convexo para baixo, para encaixar uma superfície de sede rebaixada na sede de válvula. Na patente US N0 5.511.583, Bassett descreve a válvula de MOPPET®, uma válvula não-concêntrica de elemento único. Quando aberta, fluido circular através do anel interno e externo do elemento de vedação. O elemento de vedação de MOPPET® é diferente da- quele do elemento de vedação da válvula de gatilho (Figura 6). Na válvula de MOPPET®, o fluxo de fluido se desloca através de um anel interno de um anel externo do elemento de vedação. Em uma válvula de gatilho, o fluido circula através do anel externo do elemento de vedação apenas devido a ele não ter um furo central.

O elemento de vedação da invenção em questão pode ser de várias formas e tipos, quando utilizado em válvulas alternativas do compres- sor de gás. De um modo geral, conforme representado nas Figuras, uma válvula alternativa de compressor de gás compreende um elemento de ve- dação 10 e uma superfície de sede 12 tendo uma abertura 20 para admissão e esgotamento de gás. A superfície de sede 12 circunda a periferia da aber- tura 20. O elemento de vedação 10 é dimensionado e moldado para corres- ponder e fechar completamente a abertura 20, quando encaixado contra a superfície de sede 12. A superfície de sede 12 pode ser parte de um ele- mento de vedação 10. Por exemplo, o material elastomérico pode ser apli- cado sob circunstâncias apropriadas à superfície de sede 12 em combinação com o elemento de vedação 10 ou sozinho.

O gás de admissão ou de esgotamento circula para dentro ou para fora do compressor de gás alternativo através da abertura 20. A opera- ção do compressor de gás alternativo requer que a abertura 20 da válvula alternativa de compressor de gás seja, alternadamente, aberta e fechada. A abertura 20 é fechada quando o elemento de vedação 10 é movido para contato com a superfície de sede 12 e fecha a abertura 20. Quando o ele- mento de vedação 10 é movido para fora de contato com a superfície de sede 12, a abertura 20 é aberta e é permitido ao gás circular para dentro ou para fora do cilindro de compressor de gás alternativo, dependendo de se a válvula está localizada na posição de sucção ou de descarga do cilindro do compressor de gás alternativo.

A abertura 20 e o elemento de vedação 10 são freqüentemente cilíndricos ou esféricos; contudo, a abertura 20 e o elemento de vedação 10 da válvula alternativa de compressor de gás podem ser de qualquer configu- ração geométrica. A única exigência é que o tamanho e a forma do elemento de vedação 10 devem corresponder à abertura 20, a fim de efetuar uma ve- dação.

O movimento de um elemento de vedação 10 é limitado, com freqüência, por uma proteção (também referida como uma "placa de baten- te"). Tipicamente, a geometria do compressor de gás alternativo é tal que, quando a placa sede 10 e a proteção são unidas uma à outra, há um espaço disponível entre as duas para o elemento de vedação 10 se mover para Ion- ge da superfície de sede 12 e contra a proteção. Em projetos modernos de compressor de gás alternativo é possível controlar o deslocamento total do elemento de vedação 10 através do ajuste da geometria da proteção e/ ou variando a espessura do elemento de vedação 10. A distância deslocada pelo elemento de vedação é, em geral, decidida pelo fabricante da válvula alternativa de compressor de gás após análise das condições de operação. Embora a distância em geral não seja uma preocupação, há um padrão his- tórico sugerindo que as válvulas com elementos de vedação com altas dis- tâncias de deslocamento tenham um tempo menor entre as falhas do que as válvulas com distâncias de deslocamento menores. Isso é, provavelmente, devido a distância de deslocamento maior permitir mais tempo para os ele- mentos de vedação acelerarem e, assim, aumenta as velocidades de im- pacto descritas previamente.

Em quase todos os projetos correntes de válvulas de compres- sores, um mecanismo está no lugar (usualmente uma mola), que é colocado na proteção com a finalidade de empurrar o elemento de vedação 10 para a superfície de sede 12. Em outras palavras, a mola ou algum outro dispositivo empurrará o elemento de vedação 10 contra a superfície de sede 12, resul- tando em uma vedação impermeável a gás, quando a válvula do compressor está em uma condição estática, não-pressurizada. Durante a operação, a finalidade da mola 14 ou outro mecanismo é empurrar o elemento de veda- ção 10 para a superfície de sede 12 em algum ponto no tempo antes que o pistão do compressor alcance o centro morto superior ou inferior. Através da variação das forças da mola, o projetista da válvula pode influenciar a velo- cidade dos elementos de vedação da válvula e, assim, controlar (até certo ponto) as forças de impacto entre a sede e o elemento de vedação.

Centro morto superior ou inferior se refere à posição do pistão do compressor dentro do cilindro do compressor. Uma vez que os cilindros do compressor de gás alternativo podem ser de atuação dupla, a referência ao centro morto superior ou inferior é relevante apenas após ser determina- do que extremidade do cilindro do compressor está sendo analisada. Quan- do o pistão alcança o centro morto superior ou inferior na conclusão do curso de descarga ou de sucção, o pistão muda de direção e as pressões no inte- rior do cilindro do compressor revertem. A pressão que foi crescendo come- ça a diminuir (e vice-versa) logo que o pistão inverte a direção. Se isso ocor- rer e o(s) elemento(s) de vedação da válvula estiver(erem) a uma distância da superfície de vedação, o(s) elemento(s) de vedação da válvula pode(m) ser forçado(s) contra a placa de sede de maneira violenta através da mu- dança da pressão do gás. As forças da pressão diferencial podem ser subs- tanciais. Uma mola ou outro mecanismo adequado é instalada atrás do ele- mento de vedação 10 para empurrar o elemento de vedação 10 em direção à superfície de sede 12 bem antes do centro morto superior ou inferior, de modo que as mudanças de pressão resultantes da mudança na direção do pistão de compressor não aceleram os elementos de vedação da válvula para velocidades excessivas ou destrutivas.

A tecnologia e as tendências na filosofia do compressor de gás alternativo têm resultado em compressores de gás alternativos menores sendo operados em velocidades maiores. Tipicamente, os compressores de gás alternativos em serviços de processo industrial foram operados em velo- cidades de pistão não superiores a cerca de (800 pés/ min). A velocidade do pistão é uma função da velocidade do eixo de manivela e do curso do com- pressor. As velocidades do pistão foram estabelecidas por convenção (veja API-618) como um meio para aumentar o tempo médio entre falhas não só das válvulas do compressor, mas de outros componentes do compressor.

Recentemente essas filosofias de velocidade lenta foram abandonadas para compressores de gás alternativos, de curso curto, alta velocidade. À medida que a velocidade aumenta, há necessariamente menos tempo para o cilindro do compressor expelir gás comprimido ou admitir novo gás antes que o pis- tão alcance o centro morto superior. Isso reduz, efetivamente, o tempo dis- ponível para os elementos de válvula do compressor se deslocarem por sua distância total permissível. O aumento na velocidade tem resultado em um aumento nas forças de impacto entre a superfície de sede 12 e o elemento de vedação 10, o que resulta em uma diminuição no tempo médio entre as falhas da superfície de sede de válvula 12 ou elemento de vedação 10. Além disso, velocidades de rotação mais rápidas resultam em um aumento consi- derável no número de eventos de abertura e fechamento durante um dado período de tempo. Isso resulta em uma vida útil diminuída da válvula de compressor e, possivelmente, também do compressor de gás alternativo.

O novo uso de compostos elastoméricos Omo o elemento de vedação em válvulas é aplicável para uso em compressores de gás alterna- tivos que são acionados por motores elétricos, motores a gás ou combustível líquido, turbinas a vapor ou qualquer outro dispositivo de conversão de ener- gia que proporciona energia para um eixo para fins de transmitir um movi- mento giratório para um eixo de manivela. O compressor de gás alternativo pode ser acoplado diretamente ou acoplado indiretamente ao acionador através do uso de engrenagens, correias, etc.

Todos os compressores de gás alternativos são fundamental- mente os mesmos. Eles são construídos com um ou mais cilindros de com- pressor presos a um eixo de manivela comum com a finalidade de elevar o gás de uma pressão para outra pressão maior. Os compressores de gás al- ternativos podem operar como uma unidade de estágio único ou eles podem ser projetados para operação em múltiplos estágios. Os cilindros de gás po- dem ser orientados em qualquer direção em relação ao eixo de manivela ou um ao outro. Os compressores de gás alternativos podem ser projetados para operarem em série ou em paralelo com outros compressores.

Há muitos fabricantes de compressores de gás alternativos.

Cada compressor de gás alternativo, porém, realiza a mesma tarefa, mas varia na forma e tamanho. Fabricantes correntemente conhecidos de com- pressores de gás alternativos incluem ABC Compressor; Ajax (Cooper); Al- drich Pump; Alley; Ariel; Atelier Francois; Atlas Copco; Bellis & Morcam; Blackmer Pump; Borsig; Broomwade; Bryan Donkin; Burckhardt; Burton Cor- bin; C.P.T.; Chicago Pneumatic;Clark; Consolidated Pneumatics; Corken; Crepelle; Creusot Loire; Delaval; Demag; Du Jardin; Ehrardt & Schmer; Ei- nhetsverdichter; Energy Industries; Essington; Framatome; Frick Bardieri; Gardner Denver; Halberg; Halberstadt; Hitachi; Hofer; IMW; Ingersoll Rand; Ishikawajima - Harima Heavy Industries (IHI); Iwata Tosohki; Japan Steel Works; Joy; Kaji Iron Works; Khogla; Knight; Knox Western; Kobe Ste- el;Kohler & Horter; Mannesmann Meer; Mehrer; Mikuni Heavy Industries; Mitsubishi Dresser; Mitsui; Neuman & Esser; Norwalk; Nuovo Pignone; Pen- nsylvania Process Compressor (Cooper); Pentru; Penza; Peter Brotherhood (FAUR); Quincy; Reavell; Sepco;Siad; Suction Gas Engine Company; Sulzer; Superior (Cooper); Tanabe; Tanaise; Thomassen; Thompson; Undzawa Gumi Iron Works; Vilter; Weatherford Enterra (Gemini); Whitteman; e Wor- thington. As Figuras 7a e 7b mostram disposição e projeto típicos de um compressor de gás alternativo. De um modo geral, cada compressor de gás alternativo tem um acionador 16, uma estrutura 18, um braço 22, pelo menos um cilindro de compressor com uma extremidade de manivela 24 e uma ex- tremidade de cabeça 26, válvulas de sucção 28 e válvulas de descarga 30 ou válvulas que são válvulas (não-mostradas) de sucção e de descarga em combinação.

EXEMPLO 1

Em um primeiro teste de campo, um compressor de gás alterna- tivo de 1400 rpm Ariel foi usado no serviço de coleta de gás. Essa máquina é desejável para testar o elemento de vedação da invenção em questão por causa de sua velocidade de rotação. Um grande número de ciclos de abertu- ra e fechamento podem ser acumulados em um curto período de tempo. Em seu teste inicial, fluoroelastômero de durômetro 90, Mosites, foi aplicado a um disco de náilon e usado em uma válvula MOPPET®. Os materiais funcio- naram por seis (6) dias antes que a falha ocorresse. A inspeção das partes indicou que o material de base de náilon fundiu e a subseqüente deformação das partes e perda de vedação resultaram em superaquecimento e forçaram uma paralisação do compressor.

Náilon não está mais sendo usado como um material de base. PEEK foi aplicado como um resultado de sua capacidade para operar em temperaturas mais altas. O mesmo material elastomérico, Mosites, foi apli- cado aos discos de PEEK e as partes ficaram funcionando outra vez. As partes funcionaram por cerca de 205 dias antes que a falha ocorresse. O produto padrão (PEEK) sem uma camada de material elastomérico operou por oito (8) meses. As partes foram, na maior parte, destruídas. Contudo, dois elementos de vedação ficaram intactos e mostraram desgaste mínimo. Conforme mostrado nas Figuras 4 e 5, a linha de contato feita pelo elemento de vedação com a superfície de sede pode criar altas tensões locais no elastômero. O elemento de vedação sofreu cargas de contato maiores, re- sultantes do contato de linha. Foi resolvido mudar para um tipo de superfície de contato. Não obstante, o elemento de vedação era macio e flexível e a ligação entre o material elastomérico e o PEEK resistiu bem. Neste Exemplo, as especificações do compressor de gás alternativo eram como segue:

Pressão de Sucção = 2,07 MPa (300 psi)

Temperaturas de Sucção = 26,6°C (80°F)

Deslocamento do elemento de vedação = 2,54 cm (0,160 polegadas)

Compressor:Ariel JGE

Pressão de descarga = 3,72 MPa ( 540 psi)

Temperaturas de descarga = 93,9°C (200°F)

RPM = 1350

Gás: Gás de poço (mistura de, principalmente, metano e outros hidro- carbonetos) EXEMPLO 2

No primeiro teste do material de uretano, o material falhou em quatro (4) dias e a inspeção revelou que a ligação entre o uretano e o mate- rial de PEEK permitiu que o uretano se separasse do PEEK em temperatu- ras de descarga. Além disso, o PEEK usado neste teste não tinha sido colo- rido de preto pela adição de carbono, que tem o efeito prejudicial de tornar o material termoplástico escorregadiço. As partes da válvula MOPPET® fica- ram essencialmente não danificadas, mas ficou claro que o produto químico de ligação entre o uretano e o plástico permitiu que o uretano se separasse. As válvulas de sucção ficaram intactas e em boas condições devido as tem- peraturas de sucção serem muito menores do que as temperaturas de des- carga. Pareceu claro que o agente de ligação tinha limitações de temperatu- ra. Outros agentes de ligação capazes de resistir às temperaturas mais altas devem ser utilizados.

Deve ser notado que a válvula padrão (sem o uso de material elastomérico) começou a superaquecer em apenas umas poucas horas an- tes de ter que ser removida. Embora o uretano falhasse prematuramente, deve ser notado que as partes da válvula ficaram intactas , as temperaturas foram normais e a operação foi aperfeiçoada com os elastômeros. As espe- cificações do compressor foram:

Pressão de Sucção = 0,30 MPa (43,5 psi)

Temperaturas de Sucção = -2,78°C (27°F)

Deslocamento do elemento de vedação = 2,54 cm (0,120 pole- gadas)

Compressor:Ariel JGH-4

Pressão de descarga - 1,20 MPa (174 psi)

Temperaturas de descarga = 100°C (212°F)

RPM = 1188

Gás: 81% de metano

6,9% de etano

4,6% de propano EXEMPLO 3

Neste exemplo, o compressor de gás alternativo operou em uma baixa relação de compressão e as temperaturas foram baixas e o elemento de vedação de uretano aplicado ao PEEK padrão (não preto) funcionou con- tinuamente por mais de 100 dias, sem problemas. Isso prova a evidência de que os materiais de ligação são sensíveis à temperatura. Adesivos e inicia- dores, capazes de resistir às temperaturas mais altas e novas sedes de vál- vulas de aresta curva (superfície versus contato de linha) foram instaladas. As especificações do compressor foram como segue:

Pressão de Sucção = 3,47 MPa (503 psi)

Temperaturas de Sucção = 41,10C (106°F)

Deslocamento do elemento de vedação = 2,54 cm (0,120 pole- gadas)

Compressor: Cooper JM-3

Pressão de descarga - 5,40 MPa (783 psi)

Temperaturas de descarga = 76,10C (169°F)

RPM = 327

Gás: 75,5% de hidrogênio

19,5% de metano

3,1% de etano

EXEMPLO 4

Os materiais elastoméricos foram testados em dois serviços di- ferentes, como segue:

1. Serviço de gás de chama: Este serviço é caracterizado por baixas pressões e gás sujo. Essencialmente, gás de chama é composto de todo o gás que vaza de todas as outras máquinas na instalação. O gás de chama é um serviço difícil particularmente para as válvulas de compressor porque o peso molecular e as propriedades corrosivas do gás mudam fre- qüentemente com o tempo. Esse gás é comprimido e enviado para a chama para descarte. Por causa da baixa pressão, fluoroelastômero, durômetro 70, é usado. A dureza mais baixa permitirá que as peças de teste vedem mais prontamente em pressões operacionais. PELL padrão não preto está sendo usado.

2. Serviço de Hidrogênio. Esse serviço é caracterizado para al- tas pressões, mas especialmente gases limpos. Pressões vão para 22,06 MPa (3200 Psi) com pressões diferenciais aproximando 10,34 MPa (1500 Psi). O PEEK padrão não preto está sendo usado com um composto muito duro (>90 durômetro). A alta pressão desse serviço colocará cargas mais altas sobre os elastômeros e um composto enrijecedor é requerido.

As especificações do compressor foram como segue: Gás de Chama Pressão de Sucção = 2,0 kPa (0,29 psi)

Temperaturas de Sucção = 65°C (15°F) Deslocamento do elemento de vedação = 2,54 cm (0,10 polega- das)

Compressor: IR HHE-VE-3 Pressão de descarga - 184,78 KPa (26,8 psi)

Temperaturas de descarga = 145°C (293°F) RPM = 392

Gás: 60% de hidrogênio (gás de chama) 6% a 17% de metano 1 % a 5% de etano

Serviço de Hidrogênio

Pressão de Sucção = 8,71 mPa (1263 psi)

Temperaturas de Sucção = 44,4 0C (112°F)

Deslocamento do elemento de vedação = 2,54 cm (0,100 pole-

gadas)

Compressor: Clark CLBA-4 Pressão de descarga - 12,58 MPa (825 psi) Temperaturas de descarga = 80,5°C (177°F) RPM = 327

Gás: 79% de hidrogênio (Serviço de Hidrogênio)

14% de metano 3,6% de sulfeto de hidrogênio EXEMPLO 5

Este serviço é hidrogênio em alta pressão similar ao Exemplo 4. As peças de teste foram feitas de PEEK padrão com o material de fluoroe- lastômero extra duro, composto de mosites 10290 de 80 -90 durômetro.

As especificações do compressor são como segue:

Pressão de Sucção = 11,46 MPa (1662 psi) Temperaturas de Sucção = 48,9°C (1200°F) Deslocamento do elemento de vedação = 2,54 cm (0,080 pole- gadas) Compressor: Worthington BDC-4 Pressão de descarga - 21,58 MPa (3130 psi) Temperaturas de descarga = 111,7°C (233°F) RPM = 300 Gás: 92% de hidrogênio 6,4% de metano

EXEMPLO 6

Esta aplicação é um pouco diferente das outras porque pela primeira vez o material elastomérico é aplicado a uma geometria de placa com orifício, conforme mostrado na Figura 1. Dois desenhos de válvulas notórios por serem não seguros são usados. Devido ao tamanho das válvu- las, um novo desenho de válvula foi desenvolvido em que foi feito uso do elastômero. As peças de teste foram feitas usando PEEK padrão, não preto. O molde requer ajuste até que as partes estejam uniformes.

Nos exemplos acima (testes de campo), os compressores de gás alternativo foram submetidos a inspeções típicas e de rotina do com- pressor. Em ambos os casos, uma válvula padrão, usando materiais termo- plásticos correntes localizados em um cilindro adjacente do compressor, foi monitorada e comparada com um cilindro com os novos materiais elastomé- ricos. Os traços do acelerômetro mostraram que em ambas as localizações, os materiais elastoméricos diminuíram as energias de impacto em aproxi- madamente dois terços. Embora o uso de elastômeros leve a esperar ener- gias de impacto menores, a magnitude do aperfeiçoamento foi dramática e surpreendente. A redução das energias de impacto pelo uso dos elastôme- ros foi verificada duas vezes em duas condições e localizações de serviço separadas.

O elemento de vedação elastomérico fez um aperfeiçoamento no desempenho global do compressor de gás alternativo. O elemento de vedação elastomérico tem menos massa do que as versões de náilon sólido ou PEEK e uma das propriedades inerentes dos elastômeros é que eles ab- sorvem choque e impacto melhor do que outros materiais. No campo, os compressores de gás alternativos podem ser analisados durante operação e um número de parâmetros úteis podem ser registrados. Com equipamento ultra-sônico e acelerômetros (além de medições de temperatura e pressão) é possível formar uma imagem mais completa do desempenho real do com- pressor de gás alternativo.

O equipamento ultra-sônico pode "ouvir" gás vazando passado pelos elementos de vedação em uma válvula e os acelerômetros podem detectar a magnitude do impacto dos elementos de válvula à medida que eles se movem de abertura completa para fechamento completo. A detecção de vazamentos e a observação de altas energias de impacto permitem tomar decisões preditivas a cerca da condição do compressor de gás alternativo e auxiliar na esquematização de um retorno de manutenção antes que falhas catastróficas ocorram.

Uma vez que é improvável que qualquer material elastomérico sirva para todas as aplicações, elementos de vedação de testes adicionais foram feitos usando etileno/ acrílico, estireno/ butadieno, nitrila hidrogenada, neopreno, silicone/ etileno propileno, isobutileno/ isopreno, borracha natural, tetrafluoroetileno/ propileno, nitrila carboxilada, polietileno clorado e elastô- meros de monômeros de etileno propileno dieno (EPDM). Essas partes fo- ram feitas para: (1) provar que eles poderiam ser anexados a outros materi- ais e (2) aguardar a testagem em serviços onde as resistências do material elastomérico podem ser testadas e avaliadas.

Todos os elastômeros foram submetidos à testagem de pressão estática paras fins de avaliação de sua tendência a extrudar nas fendas (áreas de fluxo) da sede de válvula. Cada um dos materiais teve um bom desempenho e será observado que a dureza desses materiais é um pouco menor do que 80 - 90 durômetros dos compostos em testes de campo cor- rentes. Qualquer mudança pequena feita na composição desses materiais enrijecerá ou amolecerá o material até qualquer dureza desejada.

As propriedades relevantes desses e outros materiais elastomé- ricos são mostradas nas Figuras 8 e 9. Conforme mostrado nessas Figuras, com o uso de material elastomérico na válvula alternativa de compressor de gás, as energias de impacto são reduzidas. A Figura 8 representa dados de um dos testes preparados para um elemento de vedação elastomérico único feito inteiramente de elastômero, material Mosites 10290 (fluoroelastômero similar à VITON®) e material de uretano 58D produzido por Precision Urethane. O material elastomérico foi moldado na forma de um elemento de vedação MOPPET®.

O significado da Figura 8 é que ela mostra a deflexão do ele- mento de vedação, quando submetido a uma carga de pressão. Ela ajuda alguém versado na técnica a determinar se a dureza do material é apropria- da para o serviço. Duas amostras comprimem previsivelmente, à medida que a pressão aumenta, mas em cerca de 5,52 a 6,21 MPa diferenciais (800 a 900 psid) as partes foram empurradas além da superfície de vedação e nos orifícios da própria sede. Notavelmente, com a inspeção após o teste, o material elastomérico não tinha se rompido e foi recuperado quase em sua forma original. O teste também revelou que os elementos de vedação com- preendidos completamente de material elastomérico seriam efetivos apenas até acerca de 4,14 a 4,83 MPa diferenciais (600 a 700 psid) em condições reais de serviço, representando apenas uma pequena parte do envoltório operacional total que pode ser endereçado com um compressor de gás al- ternativo. Para cobrir todo o espectro do envelope operacional desejado, elementos de vedação devem lidar com diferenciais de pressão substanci- almente mais altos. Os elementos de vedação de PEEK de produção cor- rente usados em válvulas MOPPET® foram submetidos às pressões diferen- ciais estáticas acima de 34,47 MPa diferenciais (5000 psid) com pouca ou nenhuma deflexão significativa.

A Figura 9 mostra as curvas de deflexão versus pressão para os elementos de vedação construídos com material elastomérico ligado a um substrato de náilon ou PEEK. No momento desse teste, nenhuma diferenci- ação foi feita entre o uso de PEEK ou náilon, mas testagem de campo sub- seqüente excluiu essencialmente o náilon para uso como candidato a essa idéia. A Figura 9 tem seis (6) curvas rotuladas de acordo com a espessura do elastômero (uretano 58D, neste caso) e a deflexão resultante sob carga. Está claro das curvas que o conceito de aplicação do elastômero a um mate- rial de substrato rígido foi a chave para resistir às altas pressões diferenciais. Uma camada espessa de material elastomérico provavelmente tem melhor desempenho em pressões diferenciais menores do que uma camada fina e os dados de teste evidenciam isso.

Para a maioria das aplicações, elementos de vedação MO- PPET® tendo camada de material elastomérico de 2,54 a 1,27 mm (0,100 a 0,050 polegada) de espessura cobrem a faixa mais ampla de pressões dife- renciais. Com base nesses dados e curvas similares para o material de Mo- sites 10290, foi determinado que a espessura do elastômero poderia ser li- mitada a 2,54 a 1,27 mm (0,100 ou 0,050 polegada). Minimizar o número de variações de produto ajuda a controlar os custos de produção e torna a apli- cação do produto mais fácil ao limitar o número de opções disponíveis. Esse método de testagem é útil para medir o potencial de outros materiais que possam ser adequados para uso nas válvulas de compressor e ajudar aqueles versados na técnica a fazer seleções de material competentes.

Além das válvulas com camadas de elastômero descritas acima, acredita-se que outros materiais elastoméricos terão igualmente um bom desempenho uma vez que a premissa desta idéia é fazer uso das proprieda- des inerentes dos elastômeros. Deve ser notado que os elastômeros aqui descritos têm uma dureza que é um pouco menor do que 90 durômetros (aproximadamente, 70D). Contudo, se uma dureza maior do que 90 durô- metros for desejada, pode-se simplesmente fazer pequenas mudanças na composição desses elastômeros para enrijecê-los até qualquer dureza de- sejada, a fim de se obter o desempenho de vedação desejado.

A fim de determinar que composto de elastômero pode ser usa- do para uma aplicação particular, testagem de pressão estática pode ser realizada em cada composto de elastômero ou composto de mistura de elastômero para determinar a quantidade de deflexão a que o composto elastomérico será submetido em certos intervalos de pressão diferencial. A partir desses dados, a propensão de uma parte de camada elastomérica a extrudar em uma sede pode ser determinada. Alguém versado na técnica pode combinar as condições de pressão, os resultados do teste de pressão estática e os dados históricos para determinar o material elastomérico ade- quado para uso na aplicação particular. Além disso, consideração das tem- peraturas de operação e das propriedades corrosivas do gás influenciará o(s) material(ais) usado(s).

Por exemplo, um serviço de gás de chama é caracterizado por baixa pressão e gás sujo, que pode variar grandemente em composição. Por causa das baixas pressões, um composto elastomérico menos enrijecedor, tal como um fluoroelastômero de 70 durômetros pode ser usado. Em compa- ração, o serviço de hidrogênio é caracterizado por alta pressão e gás limpo, com pouca ou nenhuma variação na composição do gás. As pressões po- dem alcançar tão alto quanto 22,06 MPa (3200 psi) com pressões diferenci- ais que se aproximam de 10,34 MPa (1500 psi) (típicas, mas podem subir mais). Portanto, um material elastomérico muito mais duro (maior do que 90 durômetros) parece ser apropriado. Um engenheiro versado na técnica pode usar os resultados do teste da pressão estática para combinar o composto adequado com cada serviço particular a fim de obter ótimo desempenho do compressor de gás alternativo.

Elementos comuns de engenharia, tais como bombas, calibrado- res, controladores, computadores, software e semelhantes não são mostra- dos ou descritos, exceto quando necessário para a compreensão da inven- ção, uma vez que a seleção da maior parte e colocação desse equipamento está bem dentro da habilidade do engenheiro comum. Embora o aparelho e processo acima sejam descritos em termos das concretizações acima, aqueles versados na técnica reconhecerão que mudanças no aparelho e no processo podem ser feitas sem afastamento do espírito da invenção. Essas mudanças são destinadas a estarem dentro do escopo das reivindicações seguintes.

As modalidades detalhadas da presente invenção são divulga- das aqui. Contudo, deve ser compreendido que as modalidades divulgadas são apenas exemplificativas da invenção, que podem ser concretizadas de várias formas alternativas. As Figuras não estão necessariamente em esca- la, onde algumas características podem ser exageradas ou minimizadas para mostrar detalhes de componentes particulares. Portanto, detalhes es- truturais e funcionais específicos aqui divulgados não devem ser interpreta- dos como limitadores, mas apenas como uma base para as reivindicações e como uma base representativa para ensinamento de alguém versado na técnica para empregar variavelmente a presente invenção.

Embora a realização e uso de várias modalidades da presente invenção tenham sido descritos em detalhes acima, será apreciado que a presente invenção proporciona muitos conceitos aplicáveis da invenção que podem ser concretizados em uma ampla variedade de contextos específicos. As modalidades específicas aqui discutidas são apenas ilustrativas de ma- neiras específicas para fazer e usar a invenção e não delimitam o escopo da invenção.

Claims

1. Elemento de vedação para uso em uma válvula alternativa de compressor de gás caracterizado por compreender material elastomérico.

2. Elemento de vedação, de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que a válvula alternativa de compressor de gás é uma válvula não-concêntrica de elemento único.

3. Elemento de vedação, de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que a válvula alternativa de compressor de gás é uma válvula de anel concêntrico.

4. Elemento de vedação, de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que a válvula alternativa de compressor de gás é uma válvula de placa com orifício.

5. Elemento de vedação para uso em uma válvula alternativa de compressor de gás caracterizado por compreender uma camada de mate- rial elastomérico ligada a um substrato.

6. Elemento de vedação, de acordo com a reivindicação 5, ca- racterizado pelo fato de que a válvula alternativa de compressor de gás é uma válvula não-concêntrica de elemento único.

7. Elemento de vedação, de acordo com a reivindicação 5, ca- racterizado pelo fato de que a válvula alternativa de compressor de gás é uma válvula de anel concêntrico.

8. Elemento de vedação, de acordo com a reivindicação 5, ca- racterizado pelo fato de que a válvula alternativa de compressor de gás é uma válvula de placa com orifício.

9. Elemento de vedação, de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que o material elastomérico é selecionado do grupo que consiste em borracha natural, borracha sintética, fluoroelastômero, elas- tômero termorrígido, elastômero termoplástico, copolímeros elastoméricos, terpolímeros elastoméricos, misturas de polímeros elastoméricos e ligas e- lastoméricas.

10. Elemento de vedação, de acordo com a reivindicação 5, ca- racterizado pelo fato de que o material elastomérico é selecionado do grupo que consiste em borracha natural, borracha sintética, fluoroelastômero, elas- tômero termorrígido, elastômero termoplástico, copolímeros elastoméricos, terpolímeros elastoméricos, misturas de polímeros elastoméricos e ligas e- lastoméricas.

11. Elemento de vedação, de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que o material elastomérico opera entre cerca de -17,78°C a 232,22°C (-120°F a 450°F).

12. Elemento de vedação, de acordo com a reivindicação 5, ca- racterizado pelo fato de que o material elastomérico opera entre cerca de - 17,78°C a 232,22°C (-120°F a 450°F).

13. Elemento de vedação, de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que o referido material elastomérico opera entre cer- ca de 0 a 68,95 mPa diferenciais (0 a 10.000 psid).

14. Elemento de vedação, de acordo com a reivindicação 5, ca- racterizado pelo fato de que o referido material elastomérico opera entre cer- ca de 0 a 68,95 mPa diferenciais (0 a 10.000 psid).

15. Válvula alternativa de compressor de gás caracterizada por compreender um elemento de vedação elastomérico.

16. Válvula alternativa de compressor de gás caracterizada por compreender um elemento de vedação tendo pelo menos uma camada de material elastomérico.

17. Válvula alternativa de compressor de gás, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que a referida válvula é uma vál- vula não-concêntrica de elemento único.

18. Válvula alternativa de compressor de gás, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que a referida válvula é uma vál- vula de anel concêntrico.

19. Válvula alternativa de compressor de gás, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que a referida válvula é uma vál- vula de placa com orifício.

20. Válvula alternativa de compressor de gás, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que a referida válvula é uma vál- vula não-concêntrica de elemento único.

21. Válvula alternativa de compressor de gás, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que a referida válvula é uma vál- vula de anel concêntrico.

22. Válvula alternativa de compressor de gás, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que a referida válvula é uma vál- vula de placa com orifício.

23. Compressor de gás alternativo caracterizado por compre- endendo uma válvula alternativa de compressor de gás tendo um elemento de vedação elastomérico.

24. Compressor de gás alternativo caracterizado por compre- ender uma válvula alternativa de compressor de gás tendo um elemento de vedação, o referido elemento de vedação tendo pelo menos uma camada feita de material elastomérico.

25. Método para fazer uma válvula alternativa de compressor de gás caracterizado por compreendendo as seguintes etapas: aplicação de material elastomérico a um substrato para produzir um elemento de vedação elastomérico; e montagem do referido elemento de vedação em uma válvula al- ternativa de compressor de gás para uso em um compressor de gás alterna- tivo.

26. Método para fazer uma válvula alternativa de compressor de gás caracterizado por compreender as seguintes etapas: fazer um elemento de vedação de material elastomérico; e montagem do referido elemento de vedação em uma válvula al- ternativa de compressor de gás parauso em um compressor de gás alterna- tivo.