BR0214503B1 - disco para controlar escoamento de fluido dentro de uma válvula, e, válvula. - Google Patents

Description

"DISCO PARA CONTROLAR ESCOAMENTO DE FLUIDO DENTRO DEUMA VÁLVULA, E, VÁLVULA"CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção é relativa a válvulas e, maisparticularmente, a uma válvula borboleta modificada, que tem palheta rotativaescalonada.

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

Válvulas borboleta convencionais operam posicionando umdisco dentro de um duto para controlar escoamento de fluido através do duto.O disco gira ao redor de um ponto pivô, ou eixo, definido por um eixomontado dentro do duto. Rotação do disco, que resulta de um torque aplicadoao eixo, cria ou reduz uma abertura para fluido escoar através do duto. Oescoamento de fluido pode ser controlado ajustando o ângulo de rotação dodisco dentro do duto.

Em diversas aplicações que utilizam válvulas borboleta,diversos fatores são levados em consideração ao escolher uma válvulaborboleta particular, que tem características de escoamento predeterminadaspara cada aplicação. Um fator é o desejo por uma característica deescoamento inerente melhorada, que é a relação entre o coeficiente deescoamento (Cv) e o trajeto, em graus, de rotação do disco. O coeficiente deescoamento (Cv) representa a queda de pressão, ou capacidade de escoamentode uma válvula. Os fabricantes de válvulas muitas vezes publicamcoeficientes de escoamento junto com equações para predizer escoamentocontra queda de pressão para uma válvula particular. O coeficiente deescoamento pode ser diferente para líquidos contra gases.

Um segundo fator, que pode ser importante em diversasaplicações, é o desejo por ruído reduzido. Isto é alcançado fornecendo umcoeficiente mais elevado de cavitação incipiente, em combinação com umrendimento de ruído aerodinâmico mais baixo. Em outras palavras, umaválvula menos provável de experimentar cavitaçâo terá características deruído reduzidas. Cavitaçâo ocorre com um líquido que escoa através de umaválvula. Cavitaçâo é o processo de dois estágios de vaporização econdensação de um líquido. Vaporização de um líquido ocorre quando olíquido começa a ferver. Isto é também conhecido como "vaporizaçãoinstantânea". Em uma válvula esta vaporização ocorre quando a pressão dolíquido é reduzida, em lugar de um aumento na temperatura. Quando fluidopassa através de uma válvula a jusante da área do disco, existe um aumentoem velocidade, ou energia cinética, que é acompanhado por uma diminuiçãosubstancial em pressão, ou energia potencial. Se a pressão nesta área caiabaixo daquela de pressão de vapor do fluido que está escoando através daválvula, ocorre vaporização. Bolhas de vapor continuam então à jusante, ondea velocidade do líquido começa a diminuir e a pressão no fluido se recupera.As bolhas de vapor, então, sofrem colapso. A cavitaçâo pode afetar vazões epode provocar dano mecânico a válvulas e tubulação. Cavitaçâo incipienteestá relacionada a estágios iniciais de cavitaçâo. Nos estágios iniciais asbolhas são pequenas e existe um ruído do tipo assobio. Mais informação comrelação a características e conseqüências de cavitaçâo podem ser encontradasem "Preventing cavitation in Butterfly Valves, Chemical Engineering, de 18de março de 1985, páginas 149-153.

Um terceiro fator é relativo a um desejo por uma característicade torque dinâmico melhorada, que reduza a quantidade de torque requeridapara controlar o escoamento de fluido através da válvula. Quando o fluidoescoa através da válvula, uma força é gerada contra o disco quando eleimpede o escoamento de fluido. A quantidade de torque requerida para girar odisco para abrir ou fechar a válvula irá variar dependendo de característicasdo escoamento de fluido e da forma e orientação do disco.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Existe uma necessidade na técnica por uma válvula borboletaque tenha características de escoamento inerentes melhoradas, característicasde ruído melhoradas e características de torque dinâmico melhoradas. Apresente invenção é orientada para outra soluções que enfrentam estanecessidade.

De acordo com uma configuração exemplo da presenteinvenção, uma válvula inclui um disco para controlar escoamento de fluidodentro da válvula. O disco tem uma primeira palheta e uma segunda palhetacolocada em relação à primeira palheta. A primeira palheta forma umasuperfície de vedação e a segunda palheta forma uma superfície de obstruçãode fluido. De acordo com uma configuração da invenção, a segunda palheta écolocada ao longo de um eixo que se estende a partir de um ponto pivô dodisco. Em uma tal configuração, a primeira palheta é colocada deslocada dasegunda palheta. A primeira palheta e a segunda palheta podem sersubstancialmente paralelas uma à outra.

De acordo com uma outra configuração da presente invenção,o disco inclui um entalhe ao longo de um lado à montante do disco, adequadopara a redução de torque dinâmico. O entalhe pode assumir a forma de umasuperfície encurvada substancialmente côncava, ou concavidade.Alternativamente o entalhe pode ser formado de uma superfície rampainclinada em relação a um eixo vertical.

De acordo com um aspecto da presente invenção, no mínimouma abertura ou fenda é colocada ao longo de um lado à jusante do disco,para redução de cavitação e/ou ruído aerodinâmico.

De acordo com outros aspectos da presente invenção, nomínimo uma das primeira e segunda palhetas pode ter um perfilsubstancialmente em forma de L. As primeira e segunda palhetas tambémpodem ser formadas de uma cavidade colocada ao longo de uma periferia dodisco.

De acordo com ainda um outro aspecto da presente invenção,uma terceira palheta pode ser colocada sobre o disco em relação às primeira esegunda palhetas. A terceira palheta pode ter uma segunda superfície deobstrução de fluido.

De acordo com ainda um outro aspecto da presente invenção,uma válvula é fornecida tendo um disco pivotante. Uma primeira palheta écolocada sobre o disco pivotante e uma segunda palheta é colocada emrelação à primeira palheta sobre o disco pivotante. A primeira palheta temsuperfície de vedação e a segunda palheta tem uma superfície de obstrução defluido. A válvula pode ser uma válvula borboleta.

De acordo com os ensinamentos da presente invenção, aválvula pode posicionar a segunda palheta ao longo de um eixo que se estendea partir de um ponto pivô do disco.

De acordo com ainda um outro aspecto da presente invenção,uma parede de uma carcaça de válvula pode ser substancialmente côncavapara possibilitar que a primeira e segunda palhetas girem em proximidadejunto à parede. A distância entre a periferia externa da primeira ou da segundapalhetas e a parede pode ser gradualmente aumentada para fornecer umacaracterística de escoamento desejada.

De acordo com ainda um outro aspecto da presente invenção, aprimeira palheta pode fornecer uma primeira queda de pressão de um fluidoque passa através da válvula e a segunda palheta pode fornecer uma segundaqueda de pressão do fluido que passa através da válvula.

De acordo com outros aspectos da presente invenção, umentalhe pode ser fornecido ao longo de um lado à montante do disco pararedução de torque dinâmico. O entalhe pode ser na forma de uma curvasubstancialmente côncava ou uma rampa inclinada em relação a um eixovertical. Uma abertura no mínimo pode ser colocada ao longo de um lado àjusante do disco para uma redução de no mínimo um dentre cavitação e ruídoaerodinâmico. Além disto, no mínimo um entalhe pode ser colocado ao longode um lado à jusante da segunda palheta para redução de Iorquehidrodinâmico.

No mínimo uma dentre as primeira e segunda palhetas pode terum perfil substancialmente em forma de L. Em adição, a primeira e segundapalhetas podem ser formadas de uma cavidade colocada ao longo de umaperiferia do disco. Uma terceira palheta pode ser colocada sobre o disco emrelação às primeira e segunda palhetas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As características e vantagens anteriormente mencionadas, eoutras características e aspectos da presente invenção, serão melhorentendidas com relação à descrição a seguir e desenhos que acompanham, nosquais:

A Figura 1 é uma seção transversal diagramática de umaválvula de acordo com um aspecto da presente invenção;

A Figura 2 é uma seção transversal diagramática de umaválvula de acordo com um outro aspecto da presente invenção;

A Figura 3 é uma seção transversal diagramática de umaválvula de acordo com ainda um outro aspecto da presente invenção;

A Figura 4 é uma seção transversal diagramática de umaválvula de acordo com ainda um outro aspecto da presente invenção;

A Figura 5 é uma seção transversal diagramática de umaválvula de acordo com ainda um outro aspecto da presente invenção; e

A Figura 6 é um gráfico que plota área de escoamento contragraus de rotação de um disco de válvula, de acordo com um aspecto dapresente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Uma configuração ilustrativa da presente invenção é relativa auma válvula que contém um disco de controle de escoamento que tem umapalheta escalonada, a qual é um disco que tem duas ou mais palhetas em série.A segunda palheta fornece aproximadamente duas vezes a impedância defluido normal contra um arranjo de palheta única típico, até aproximadamenteuma rotação de 45 graus do disco. A carcaça da válvula adicionalmente temuma seção diametral reduzida, que opera em conjunto com a palhetasecundária para obter uma área de escoamento desejada em série com aprimeira palheta. A válvula resultante tem uma característica de abertura maisgradual, produzindo uma característica de escoamento percentual igual. Umacaracterística de escoamento percentual igual é caracterizada por uma válvulaque não tem necessidade por controle de escoamento próximo ao ponto defechamento onde uma palheta de outra forma cola na vedação da carcaça deválvula. Isto está tipicamente entre zero e dez graus de rotação.

As Figuras 1 até 6, nas quais partes iguais são designadas pornumerais de referência iguais através de todas elas, ilustram umaconfiguração exemplo de uma válvula borboleta escalonada de acordo com apresente invenção. Embora a presente invenção venha a ser descrita comreferência às configurações exemplo ilustradas nas Figuras, deveria serentendido que diversas formas alternativas podem configurar a presenteinvenção. Alguém de talento ordinário na técnica irá apreciar, adicionalmente,diferentes maneiras de alterar os parâmetros das configurações divulgadas,tais como a dimensão, forma, ou tipo de elementos ou materiais em umamaneira que ainda mantém o espírito e escopo da presente invenção.

A Figura 1 ilustra uma válvula 11 que tem um disco 10montado nela, de acordo com uma configuração da presente invenção. Odisco 10 serve como um impedimento a escoamento de fluido através daválvula 11, de tal modo que movimento do disco 10 pode aumentar, diminuir,ou suspender escoamento de fluido através da válvula 11.

A válvula 11 inclui uma carcaça de válvula 16. O disco 10 temuma primeira palheta 12 que se estende entre paredes da carcaça de válvula16. Em adição, vedações 18 e 20 se montam dentro de uma porção interior dacarcaça de válvula 16. Em adição, as vedações 18 e 20 se comprimem contraa primeira palheta 12 do disco 10 para vedar a válvula 11 fechada e impedirescoamento de fluido. Deveria ser observado que a válvula 11 está mostradaem uma posição fechada.

Uma segunda palheta 14 é colocada sobre o disco 10 em umamaneira substancialmente paralela à primeira palheta 12. A segunda palheta14 se situa substancialmente ao longo de um eixo vertical que passa atravésde um ponto pivô 22 do disco 10. A segunda palheta 14 também se estendeaté a carcaça de válvula 16, contudo, a segunda palheta 14 não faz contatocom a carcaça de válvula 16. Ao invés disto, a segunda palheta 14 mantémuma folga marginal 28 com a parede da carcaça de válvula 16. Esta folgamarginal 28 serve como uma superfície de obstrução de fluido, contudo, avedação não fornece necessariamente uma impedância de cem por cento aescoamento de fluido. Ao invés disso, a folga marginal 28 da superfície deobstrução de fluido fornece, no mínimo, uma impedância substancial aescoamento de fluido.

A inclusão da folga marginal 28 formada pela segunda palheta14 conduz a uma válvula que tem aproximadamente duas vezes a impedânciade fluido normal contra uma válvula de palheta única típica atéaproximadamente uma abertura de válvula de 45 graus. As aberturas deválvula de zero até 45 graus representam as perdas de pressão mais elevadasexperimentadas por fluido que escoa através da válvula 11. A impedânciapara fluido aumentada conduz a válvula 11 a ter uma característica deabertura mais gradual, produzindo uma característica de escoamentopercentual igual. Novamente a característica de escoamento percentual igual écaracterizada por uma válvula que não tem necessidade de controle deescoamento próximo ao ponto de fechamento onde uma palheta de outraforma cola na vedação 18 ou 20 da carcaça de válvula. A característica deescoamento de percentagem igual fornece incrementos iguais de escoamentoem queda de pressão constante para cada incremento de trajeto. Isto estátipicamente entre OelO graus de rotação.

Uma seção diametral reduzida 26 da carcaça de válvula 16mantém a folga marginal 28 entre a segunda palheta 14 e a carcaça de válvula16 durante rotação do disco 10. Como ilustrado, fluido escoa tipicamente nadireção da seta A na Figura 1. Portanto, o disco 10 gira na direção da seta Bpara abrir e na direção da seta C para fechar. Alguém de talento ordinário natécnica irá apreciar que a direção de escoamento de fluido através da válvulaIlea orientação do disco 10 dentro da válvula 10 podem variar. O disco devegirar ou pivotar ao redor do ponto pivô 22, formado por, por exemplo, umeixo. Quando o disco 10 gira, a primeira palheta 10 e a segunda palheta 14seguem ao longo da seção diametral reduzida 26 da carcaça de válvula 16.

Um raio de curvatura da seção diametral reduzida 26determina a dimensão da folga marginal 28 quando o disco deve girar aoredor do ponto pivô 22. Quando o disco 10 gira, o raio de curvatura da seçãodiametral reduzida 26 pode aumentar, fazendo assim com que a folgamarginal 28 aumente e permita mais escoamento de fluido, ou menosimpedância de escoamento de fluido. Alguém de talento ordinário na técnicairá apreciar que a forma da seção diametral reduzida 26 pode variar,dependendo das características de escoamento desejadas.

A Figura 2 é uma seção transversal diagramática de umasegunda configuração de acordo com os ensinamentos da presente invenção.Uma válvula 31 é fornecida tendo um disco 30 montado nela de maneirarotativa ao redor do ponto pivô 22. O disco 30 têm uma primeira palheta 32que se estende para vedar com as vedações 18 e 20 ao longo da porção parededa carcaça de válvula 16 quando na posição fechada, como ilustrado. Umasegunda palheta 34 se estende ao longo do eixo vertical a partir do ponto pivô22. A segunda palheta 34 mantém uma folga marginal 37 com a parede dacarcaça de válvula 16. Como com a configuração da Figura 1, a folgamarginal 37 serve como uma superfície de obstrução de fluido para a válvula31.

Em uma porção inferior da segunda palheta 34, uma seçãopalheta em forma de L 36 se estende aproximadamente em ângulo reto apartir do eixo vertical. Uma aresta externa da seção da palheta em forma de L36 é ligeiramente encurvada com substancialmente o mesmo raio de curvaturaque a parede da seção de diâmetro reduzido 26 para formar uma folgamarginal 39 entre a seção palheta em forma de L 36 e a parede da carcaça deválvula 16. Como antes, a carcaça de válvula 16 mantém a seção diametralreduzida 26 que a seção palheta em forma de L 36 segue quando o disco 30gira ao redor do ponto pivô 22. O raio de curvatura da seção palheta em formade L 36 pode variar e diferir do raio de curvatura da seção diametral reduzida26, para efetuar uma folga marginal diferente 39, e características deescoamento diferentes, como desejado.

Em adição à seção palheta em forma de L 36, uma pluralidadede fendas 38 se estendem ao longo de uma porção traseira do disco 30 naseção palheta em forma de L 36. A seção palheta em forma de L 36 e asfendas 38 servem para reduzir o ruído provocado por cavitação ouvelocidades elevadas de estrangulamento de gás. Em outras palavras, a seçãopalheta em forma de L 36 e as fendas 38 fornecem um coeficiente maiselevado de cavitação incipiente e rendimento de ruído aerodinâmico maisbaixo. Quando um fluido escoa através da válvula 31, o lado de montando dodisco 30 obstrui o escoamento. O fluido passa através do disco 30 ao longo dasegunda palheta 34 e através das folgas marginais 37 e 39 até o lado à jusantedo disco 30. O fluido despressuriza mais gradualmente quando ele escoaatravés do disco e sobre a seção palheta em forma de L 36 e as fendas 38.Tamanho, dimensões e a forma da seção palheta em forma de L 36 e dasfendas impedem cavitação, e se somam à redução de vazão global. Isto reduzos efeitos de cavitação e ruído resultantes. Estas características tambémproduzem maior redução de escoamento em baixos deslocamentos angularesdo disco 30.

A Figura 3 ilustra ainda uma outra configuração de acordocom os ensinamentos da presente invenção. Uma válvula 41 suporta um disco40 que é montado de maneira pivotante sobre, por exemplo, um eixo no pontopivô 22. Uma primeira palheta 42 é deslocada do eixo vertical que passaatravés do ponto pivô 22 e se estende para encontrar as vedações 18 e 20montadas na parede da carcaça de válvula 16. Quando a válvula 41 está emuma posição fechada, a primeira palheta 42 se comprime contra as vedações18 e 20 para impedir substancialmente, ou interromper, o escoamento defluido.

Um sulco 43 colocado ao redor da periferia do disco 40 formaa divisão entre a primeira palheta 42 e a segunda palheta 44. O sulco 43 érelativamente mais raso do que as cavidades formadas em outrasconfigurações entre as palhetas. O comprimento da segunda palheta 44,quando ele se estende no sentido da carcaça de válvula 16 e a seção diametralreduzida 26, é também relativamente mais curto do que segundas palhetas deoutras configurações. Portanto, um escoamento de fluido reduzido é capaz deatravessar o sulco 43 quando o disco 40 é girado parcialmente.

Uma folga marginal 48 existe entre extremidades da segundapalheta 44 e a parede da carcaça de válvula 16. A seção diametral reduzida 26da carcaça de válvula 16 permite que uma primeira palheta 42 e a segundapalheta 44 passem ao longo da carcaça de válvula 16 durante rotaçãoenquanto mantém a folga marginal 48. O sulco 43 do disco 40 serve parafornecer um impedimento súbito para um jato de escoamento superior deescoamento de fluido ao longo da periferia da primeira palheta 42. Deveriaser observado que a folga marginal 48 pode diferir entre a metade superior einferior da segunda palheta 44.

O disco 40 também inclui um entalhe na forma de umacavidade em rampa 46 que se estende ao longo de um lado à montante dodisco 40. A cavidade em rampa 46 é uma alternativa ao entalhe côncavo daconcavidade 24 na Figura 1, para fornecer redução de torque dinâmico.Quando o escoamento de fluido à montante intercepta a cavidade em rampa46 quando o disco 40 é girado além de cerca de 40 graus, a porção rampaimpede ligação à parede e a pressão estática baixa resultante que normalmenteprovocam um torque elevado. A inclinação da cavidade em rampa 46 podevariar para fornecer diferentes quantidades de redução de torque dinâmico.

Uma outra configuração está ilustrada na Figura 4 de acordocom os ensinamentos da presente invenção. Uma válvula 51 é fornecida tendoum disco 50 montado nela de maneira pivotante ao redor do ponto pivô 22.Uma primeira palheta 52 se estende para encontrar com as vedações 18 e 20montadas dentro da carcaça de válvula 16. Esta é a fonte primária de controlede escoamento. Uma segunda palheta 54 é colocada ao longo de um eixovertical que passa através do ponto pivô 22 e substancialmente paralela àprimeira palheta 52. A segunda palheta 54 se estende substancialmente até asparedes da carcaça de válvula 16 deixando uma primeira folga marginal 58entre elas. A segunda palheta 54 fornece uma superfície de obstrução defluido. Uma terceira palheta 56 é colocada no lado à jusante do disco 50deslocada do eixo vertical que passa através do ponto pivô 22 esubstancialmente paralela à segunda palheta 54. A terceira palheta 56 seestende substancialmente até a parede da carcaça de válvula 16, mantendoentre elas uma segunda folga marginal 60. A terceira palheta 56 fornece umasegunda superfície de obstrução de fluido.

Como nas configurações precedentes, a carcaça de válvula 16mantém a seção diametral reduzida 26. A primeira palheta 52, a segundapalheta 54 e a terceira palheta 56 seguem ao longo da curvatura da seçãodiametral reduzida 26 quando o disco 50 pivota ao redor do ponto pivô 22dentro da carcaça de válvula 16. Portanto, esta configuração fornece umasuperfície de vedação nas vedações 18 e 20, em adição às primeira e segundafolgas marginais 58 e 60 que fornecem capacidade de vedação adicional comas primeira e segunda superfícies de obstrução de fluido.

A terceira palheta adicionada 56 ainda melhora ascaracterísticas de escoamento inerentes e as características de ruído da válvula51. A terceira palheta 56 ao proporcionar um terceiro trajeto de escoamento,fornece impedimento adicional ao escoamento de fluido e torna adespressurização de fluido do lado à jusante da válvula, mais gradual. Alguémde talento ordinário na técnica irá apreciar que pode haver diferentes númerosde palhetas, diferentes daqueles mostrados nas configurações ilustradas. Adimensão, forma e número de palhetas são determinados pela aplicaçãoparticular para a válvula que está sendo construída. Estágios múltiplos dequeda de pressão como fornecido pela terceira palheta 56 resultam em umavelocidade de fluido mais lenta por dado estágio entre cada palheta 52, 54 e56. A velocidade mais lenta é importante para meios gasosos, uma vez que oruído aerodinâmico varia até a potência 6,5 da velocidade de jato, como maisdetalhado no documento Noise and Cavitation Characteristics of RotaryControl Valves, Proceedings of the 4 Ist annual symposium oninstrumentation for the process industries, Universidade Texas A&M, 22 dejaneiro de 1986.

Uma outra configuração está ilustrada na Figura 5, de acordocom os ensinamentos da presente invenção. Uma válvula 81 é fornecida tendoum disco 80 montado nela de maneira pi votante ao redor do ponto pivô 22.Uma primeira palheta 82 se estende para encontrar com as vedações 18 e 20montadas dentro da carcaça de válvula 16. A primeira palheta 82 serve comoa fonte primária de controle de escoamento. A primeira palheta 82 difere dasoutras configurações em que ela é conformada de maneira irregular e formaum entalhe irregular 86 sobre o lado à montante do disco 80. O entalheirregular 86 é configurado como uma porção substancial da primeira palheta82 que é oscilada ou inclinada em relação ao eixo vertical e em relação a umasegunda palheta 84. O ângulo da porção oscilada ou inclinada é maior do quecerca de 10 graus. O entalhe irregular 86 serve para impedir inversão detorque dinâmico próximo às posições amplamente abertas da válvula 81.

Uma segunda palheta 84 é colocada ao longo de um eixovertical que passa através do ponto pivô 22, e substancialmente paralela àprimeira palheta 82. A segunda palheta 84 se estende substancialmente até asparedes da carcaça de válvula 16, deixando uma primeira folga marginal 88entre elas. A segunda palheta 84 é formada de um sulco ou 83 como naconfiguração da Figura 3 e fornece uma superfície de obstrução de fluido.

A carcaça de válvula 16 mantém a seção diametral reduzida26. A primeira palheta 82 e a segunda palheta 84 seguem ao longo dacurvatura da seção diametral reduzida 26 quando o disco 80 pivota ao redordo ponto pivô 22 dentro da carcaça de válvula 16. Portanto, esta configuraçãofornece uma superfície de vedação nas vedações 18 e 20, em adição àsprimeira e segunda folgas marginais 88 e 90 o que fornece capacidade devedação adicional com a superfície de obstrução de fluido da segunda palheta88. O disco 80 ainda inclui um entalhe traseiro 71. O entalhe traseiro 71 éadequado para reduzir torque dinâmico em uma maneira similar ao entalheirregular 86 no caso de a direção de escoamento ser invertida.

Alguém de talento ordinário na técnica irá apreciar que podemhaver palhetas conformadas diferentes do que aquelas mostradas nasconfigurações ilustradas. A dimensão, forma, ângulo relativo e número depalheta, serão determinados pela aplicação particular para a válvula que estásendo construída.

A Figura 6 é um gráfico 66 que ilustra a relação entre área deescoamento e os graus de rotação de um disco dentro de uma válvula, quandofluido escoa através dela. Dois conjuntos de dados estão plotados no gráfico66. Um primeiro conjunto representa as características de escoamento defluido que escoa através de urna válvula que tem uma palheta únicaconvencional, como delineado em palheta 1 linha 68. O segundo conjunto dedados representa características de escoamento de escoamento de fluidoatravés de uma válvula que tem duas palhetas de acordo com os ensinamentosda presente invenção. O resultado está mostrado em palhetas 1 e 2 linha 70.

Entre os graus de rotação de zero e cinco, ambos os arranjos depalhetas parecem operar de maneira relativamente similar com relação àquantidade de área de escoamento exposta. Entre os graus de rotação de cincoe aproximadamente vinte, a válvula tendo apenas uma única palhetaexperimenta um aumento em área de escoamento de cerca de 11,6 cm2. Aválvula que tem um disco escalonado de duas palhetas experimenta zero atéuma quantidade mínima de aumento de área de escoamento. A linha 68continua para a válvula que tem uma única palheta com um aumento rápidona área de escoamento em relação a graus de rotação entre vinte e quarenta ecinco. A linha 70 continua com um aumento mais gradual de área deescoamento quando os graus de rotação aumentam entre vinte e quarenta ecinco. Nos graus máximos de rotação de 45 graus a válvula de palheta únicatem aproximadamente 37,1 cm de área de escoamento disponível paraescoamento de fluido, enquanto a válvula que tem duas palhetas temaproximadamente 21,5 cm de área de escoamento disponível paraescoamento de fluido. Um benefício de tal abertura gradual junto à posição deassento, ou os graus mais baixos de rotação, é que existe menos necessidadepara controle de escoamento próximo ao ponto de fechamento da válvula. Afaixa entre zero e dez graus de rotação na válvula que tem duas ou maispalhetas, uma faixa onde existem muitas vezes aspectos de fechamento emartelamento de válvula, não experimenta tais aspectos para a configuraçãode acordo com os ensinamentos da presente invenção. A estrutura de duaspalhetas reduz área de escoamento global para a válvula contra a estrutura depalheta única. Contudo, a dimensão global e as dimensões da válvula podemser aumentadas se uma área de escoamento maior for desejada.

Em operação, quando o disco 10, 30, 40 e 50 gira ao redor doponto pivô 22, a primeira palheta 12, 32, 42 e 52 passa além da vedação 18para abrir a válvula para algum escoamento de fluido, no mínimo. Oescoamento de fluido é mínimo porque o fluido penetra na região entre aprimeira palheta 12, 32, 42 e 52 e a segunda palheta 14, 34, 44 e 54, onde ofluido pode escapar lentamente através da folga marginal 28, 39, 48 e 58 etambém ao longo da segunda palheta 14, 34, 44 e 54. Um volume maior deescoamento de fluido não ocorre até que o disco 10, 30, 40 e 50 gira nadireção da seta A em uma quantidade suficiente para que a segunda palhetapasse sobre a vedação inferior 18. No caso da configuração de três palhetas daFigura 4, um volume maior de escoamento de fluido não ocorre até que aterceira palheta 56 passe sobre a vedação inferior 18. O aumento lento egradual do escoamento de fluido melhora as características de escoamentoinerentes, características de ruído e características de torque dinâmico daválvula que contém os discos da presente invenção.

Para fechar a válvula, o disco 10, 30, 40 e 50 gira na direçãoda seta B. Dependendo do arranjo de válvula particular, ou a terceira palheta56 ou a segunda palheta 14, 34 ou 44, é a primeira a alcançar a vedaçãoinferior 18 e passar sobre a vedação 18. Quando a palheta passa sobre avedação, o escoamento de fluido é impedido, porém ainda escoa através dafolga marginal 28, 39, 48 ou 60 e ao longo da segunda palheta 14, 34, 44 e 54.Rotação adicional do disco 10, 30, 40 ou 50 traz palhetas adicionais 12, 32,42, 52 ou 54 para passar sobre a vedação inferior 18 e a vedação superior 20para reduzir gradualmente escoamento de fluido, e eventualmente fechar aválvula 11, 31, 41 ou 51. A redução gradual de escoamento de fluido melhoraas características de redução, de cavitação e de torque.

A presente invenção apresenta uma válvula, ilustrada na formade uma válvula borboleta que tem um disco rotativo modificado para incluiruma pluralidade dc palhetas em adição a outras características. Os discospodem ainda incluir entalhes em um lado à montante ou à jusante paramelhorar características de torque dinâmico das válvulas. Em adição, uma oumais das palhetas pode ter formas alternativas tais como formas em L, emadição a fendas sobre um lado à jusante dos discos para prover redução deruído. A inclusão das palhetas em forma de L ainda produz mesmo maiorredução de escoamento em baixos graus de rotação. Um sulco ou cavidadeentre as diversas palhetas fornece um impedimento abrupto para um jatosuperior ou inferior que escoa de escoamento de fluido. Além disto, ascaracterísticas de abertura gradual junto à posição de assento fornece umaválvula de características de escoamento de igual percentagem.

Inúmeras modificações e configurações alternativas dapresente invenção serão evidentes àqueles versados na técnica e à vista dadescrição precedente. Conseqüentemente, esta descrição deve ser construídasomente como ilustrativa e para a finalidade de ensinar àqueles versados natécnica o melhor modo de realizar a presente invenção. Detalhes da estruturapodem variar substancialmente, sem se afastar do espírito da presenteinvenção, e é reservada a utilização exclusiva de todas as modificaçõesincluídas no escopo das reivindicações anexas. É intenção que a presenteinvenção seja limitada apenas na extensão requerida pelas reivindicaçõesanexas e regras da lei aplicáveis.

Claims (26)

1. Disco para controlar escoamento de fluido dentro de umaválvula que tem um lado à montante e um lado à jusante, caracterizado pelofato de compreender:uma primeira palheta que tem uma superfície de vedação; euma segunda palheta colocada em relação à primeira palheta, asegunda palheta tendo uma superfície de obstrução de fluido que força fluidoa escoar através da segunda palheta quando em uma posição parcialmenteaberta.

2. Disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de a segunda palheta ser colocada ao longo de um eixo que se estende apartir de um ponto pivô do disco.

3. Disco de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de a primeira palheta ser colocada deslocada da segunda palheta.

4. Disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de a primeira palheta e a segunda palheta serem substancialmenteparalelas uma à outra.

5. Disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de ainda compreender um entalhe formado ao longo do lado à montantedo disco para redução de torque dinâmico.

6. Disco de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de o entalhe compreender no mínimo um dentre uma superfícieencurvada substancialmente côncava e uma superfície em rampa inclinada emrelação a um eixo vertical.

7. Disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de ainda compreender no mínimo uma abertura colocada ao longo dolado à jusante do disco para reduzir no mínimo um dentre cavitação e ruídoaerodinâmico.

8. Disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de uma seção transversal central de no mínimo uma dentre a primeira csegunda palhetas compreender um perfil substancialmente conformado em L.

9. Disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de o disco incluir uma cavidade colocada ao longo de uma sua periferia, acavidade formando as primeira e segunda palhetas.

10. Disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de ainda compreender uma terceira palheta colocada sobre o disco, aterceira palheta tendo uma segunda superfície de obstrução de fluido.

11. Disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de o disco ser adequado para utilização em uma válvula borboleta.

12. Disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de uma porção substancial de uma superfície planar da primeira palhetaser deslocada angularmente de uma superfície planar remanescente daprimeira palheta para impedir inversão de torque dinâmico.

13. Disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de o disco ainda compreender no mínimo uma característica côncavasobre o lado à jusante para reduzir torque dinâmico no caso de uma inversãona direção do escoamento de fluido.

14. Válvula, caracterizada pelo fato de compreender:um disco pivotante;uma primeira palheta colocada sobre o disco pivotante e quetem uma superfície de vedação; euma segunda palheta colocada em relação à primeira palhetasobre o disco pivotante, a segunda palheta tendo uma superfície de obstruçãode fluido que força escoamento de fluido através da segunda palheta quandoem uma posição parcialmente aberta.

15. Válvula de acordo com a reivindicação 14, caracterizadapelo fato de a válvula ser uma válvula borboleta.

16. Válvula de acordo com a reivindicação 14, caracterizadapelo fato cie a segunda palheta ser montada ao longo de um eixo que seestende a partir de um ponto pivô do disco.

17. Válvula de acordo com a reivindicação 14, caracterizadapelo fato de uma parede de uma carcaça de válvula ser substancialmentecôncava para possibilitar que a primeira e segunda palhetas girem emproximidade junto à parede.

18. Válvula de acordo com a reivindicação 14, caracterizadapelo fato de a distância entre a periferia externa da primeira ou segundapalhetas e dita parede ser gradualmente aumentada para fornecer acaracterística de escoamento desejada.

19. Válvula de acordo com a reivindicação 14, caracterizadapelo fato de periferias externas da primeira palheta e da segunda palhetaserem substancialmente paralelas.

20. Válvula de acordo com a reivindicação 14, caracterizadapelo fato de a primeira palheta fornecer uma primeira queda de pressão de umfluido que passa através da válvula e a segunda palheta fornecer uma segundaqueda de pressão do fluido que passa através da válvula.

21. Válvula de acordo com a reivindicação 14, caracterizadapelo fato de ainda compreender um entalhe ao longo de um lado à montantedo disco para redução de torque dinâmico.

22. Válvula de acordo com a reivindicação 14, caracterizadapelo fato de o entalhe compreender, no mínimo, um entalhe substancialmentecôncavo e uma rampa inclinada em relação a um eixo vertical.

23. Válvula de acordo com a reivindicação 14, caracterizadapelo fato de ainda compreender, no mínimo, uma abertura colocada ao longode um lado à jusante do disco para redução de no mínimo um dentre cavitaçãoe ruído aerodinâmico.

24. Válvula de acordo com a reivindicação 14, caracterizadapelo fato de no mínimo uma dentre a primeira e segunda palhetascompreender um perfil substancialmente em forma de L.

25. Válvula de acordo com a reivindicação 14, caracterizadapelo fato de o disco incluir uma cavidade colocada ao longo de uma suaperiferia, a cavidade formando as primeira e segunda palhetas.

26. Válvula de acordo com a reivindicação 14, caracterizadapelo fato de ainda compreender uma terceira palheta colocada sobre o discoem relação às primeira e segunda palhetas, a terceira palheta tendo umasegunda superfície de obstrução de fluido.