BR0308481B1 - Válvula de alívio de pressão reparável - Google Patents

Description

“VÁLVULA DE ALÍVIO DE PRESSÃO REPARÁVEL” Campo Técnico Esta invenção é relativa, genericamente, a válvulas de alívio de pressão e, mais particularmente, a uma válvula de alívio de pressão reparável, feita para instalação e remoção simplificadas.

Fundamento Válvulas de alívio de pressão são utilizadas tipicamente como dispositivos de segurança para assegurar que a pressão dentro de um vaso (por exemplo, tanque, tubo, etc.) não excede um nível seguro. Uma válvula de alívio de pressão típica tem uma mola que aplica uma força calibrada a um tampão de válvula. Quando a pressão em um vaso (e no tampão) aplica uma força que excede a força da mola sobre o tampão, o tampão irá levantar de seu assento e exaurir a pressão em excesso. Quando a força sobre o tampão é reduzida abaixo da força da mola, o tampão da válvula é puxado de volta para seu assento por meio da força da mola, e o vaso é liberado. Sem uma válvula de alívio de pressão um tanque ou tubo podería explodir, provocando sérios problemas. O modo de falha mais comum de uma válvula de alívio de pressão é vazamento indesejado ao redor da superfície de vedação da válvula de alívio de pressão. Algumas válvulas de alívio de pressão utilizam uma superfície de vedação de metal com metal; contudo, este tipo de vedação requer usinagem e alinhamento de precisão, para criar uma vedação adequada. Válvulas de alívio de pressão convencionais utilizam uma vedação elastomérica (borracha), não requerem usinagem ou alinhamento de precisão para vedar de maneira adequada; contudo, materiais elastoméricos se degradam com o tempo e perdem suas qualidades vedantes. Manter uma boa vedação em um vaso de pressão é crítico para a operação adequada de um processo. Em plantas de processo onde vazamento mínimo é crítico, válvulas de alívio são itens de manutenção elevada que requerem inspeção frequente e substituição ou reparo. Válvulas de alívio de pressão convencionais são ou não reparáveis e descartáveis, ou requerem reparo de fábrica. Se uma válvula de alívio de pressão reparável requer desmontagem significativa, então recalibração é requerida antes da reentrada da válvula em serviço. Diversas válvulas de alívio de pressão reparáveis são enviadas para a fábrica para reparo, uma vez que a calibração em campo é impraticável. Embora a vedação de substituição seja muitas vezes econômica, a mão-de-obra, embarque e perda de utilização fazem de válvulas de alívio reparáveis em fábrica menos que desejáveis. Válvulas de alívio de pressão reparáveis no campo são mais econômicas, porém o reparo deve ser simples e o procedimento não pode requerer ferramentas complexas e calibração crítica. Se o ponto de ajuste de uma válvula de alívio é trocado de forma não intencional por uma pessoa de serviço, a segurança do sistema é comprometida. De forma mais importante, se é possível para alguém alterar um ponto de ajuste de uma válvula de alívio sem imaginar isto e um desastre ocorre devido à alteração, o fabricante da válvula de alívio de pressão poderá estar exposto a responsabilidade.

Uma outra provisão importante para reparo de uma válvula de alívio de pressão é facilidade de remoção da válvula de um vaso. A maior parte das válvulas de alívio são rosqueadas no vaso. Muitas vezes estes vasos contêm líquidos corrosivos e as roscas na válvula de alívio se ligam com as moscas do vaso. Como resultado, o reparador deve aplicar uma quantidade de força extraordinária à válvula para soltá-la da ligação corrosiva, para removê- la do vaso. Tipicamente, válvulas de alívio são montadas em nível com vasos, de modo que o corpo da válvula esteja dentro do vaso. Para remover uma válvula de alívio montada em nível, convencional, uma fenda sobre a face exposta da válvula é fornecida para inserção de uma barra, isto é, uma chave de parafuso de lâmina plana gigante. Uma configuração de barra e fenda limita a quantidade de torque que pode ser colocado na válvula de alívio durante inserção e extração. De fato, a fenda fornece somente uma pequena área superficial para interfacear a barra.

Muitas vezes, depois de uma única remoção da válvula de alívio a fenda está desfigurada e em instalações subseqüentes a quantidade de torque que pode ser aplicada é enormemente diminuída. Isto é particularmente importante, uma vez que a vedação de rosca entre a válvula e o vaso é dependente da quantidade de torque que pode ser colocada na válvula. Se um reparador não pode colocar o torque suficiente sobre a válvula de alívio, ele irá, muitas vezes, recorrer a um martelo e talhadeira para bater sobre as fendas para girar a válvula de alívio. Bater sobre a válvula de alívio pode danificar as roscas do vaso e também danificar a válvula de alívio.

Sumário Uma válvula de alívio de pressão reparável que tem um corpo de válvula que forma uma superfície interna estriada é fornecida. A superfície estriada interna é adaptada para conjugar com uma ferramenta de remoção feita de tarugo de barra hexagonal comum. Um conjunto válvula é montado de forma deslizante na carcaça de válvula e desliza sob pressão em excesso para exaurir fluido ou gás a partir de um vaso tal como um tanque. O corpo de válvula tem uma primeira superfície de assento para conjugar com uma segunda superfície de assento sobre o conjunto válvula quando o tampão da válvula está na posição fechada. A válvula de alívio tem uma vedação para vedar uma interface entre o tampão de válvula e o corpo e uma tampa removível montada próxima ao tampão da válvula para suportar, de forma mecânica, a vedação. A tampa pode ser removida e a vedação pode ser substituída sem desmontagem extensiva da válvula, eliminando com isto o requisito de recalibração depois que um reparo tenha sido feito.

Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1 ilustra uma válvula de alívio de pressão reparável no campo. A Figura 2 delineia uma vista mais detalhada de uma área entre um tampão de válvula e um assento de válvula da válvula de alívio de pressão reparável no campo da Figura 1.

Descrição Detalhada Desvantagens das presentes válvulas de alívio de pressão são enfrentadas por uma válvula de alívio que tem capacidade de reparação melhorada e, mais particularmente, capacidade de reparação no campo juntamente com dispositivos de instalação e remoção aprimorados. A válvula de alívio de pressão reparável tem um corpo de válvula que forma uma superfície estriada interna para inserção de uma ferramenta de remoção. O corpo de válvula tem uma primeira superfície de assento para interfacear com uma segunda superfície de assento de um conjunto de tampão de válvula. A válvula de alívio reparável tem uma tampa sobre o conjunto de tampão de válvula que suporta de forma mecânica uma vedação. A tampa pode ser removida para substituir a vedação, sem afetar o ajuste de pressão ou calibração da válvula de alívio de pressão. A válvula de alívio de pressão 2 ilustrada na Figura 1 inclui um corpo de válvula 4 que forma um soquete que tem um rebordo 7, uma superfície estriada interna 9 para engatar uma ferramenta de remoção 31 e uma superfície rosqueada externa 5 para engatar um vaso 40, mostrado parcialmente. Estrias 18 na superfície estriada interna 9 genericamente são saliências e receptáculos alternados sobre a superfície estriada interna 9 formadas perpendiculares ao rebordo 7. A superfície estriada interna 9 pode ser similar a um soquete de uma chave de soquete ou pode ser qualquer outra forma que tenha saliências e depressões alternadas, tais como um triângulo, um quadrado ou um hexágono. A ferramenta de remoção 31 tem um desenho externo que é genericamente um inverso do desenho encontrado na superfície estriada interna 9, de tal modo que a ferramenta de remoção pode ser facilmente inserida no corpo de válvula 4 para facilitar a instalação ou remoção da válvula 2, um cabo 32 acoplado à ferramenta 31 pode proporcionar instalação e remoção fáceis. A interface de soquete formada pelas superfícies estriadas 9 fornece uma quantidade substancial de área superficial para a ferramenta aplicar uma quantidade substancial de torque à válvula de alívio 2 durante instalação e remoção, sem danificar a válvula de alívio 2. O corpo de válvula 4 tem um furo vazado 24 para montar e guiar o conjunto de tampão de válvula deslizante 6. Para permitir a vapor escapar através do corpo quando o tampão é levantado, o tampão de válvula é suspenso no meio do corpo de válvula por meio de um garfo integral e bucha guia. O conjunto de tampão de válvula deslizante 6 inclui uma haste de válvula 10, um tampão de válvula 14, uma tampa 8, uma vedação 28 e um retentor 18, um ajustador à prova de violação 44 e uma mola 16. É preferido soldar ou fixar (não mostrado) o tampão de válvula 14 na haste 10 de modo que ele é estacionário sobre a haste de válvula 10. Se o tampão de válvula 14 muda de posição sobre a haste de válvula 10 por qualquer razão, o ponto de ajuste da válvula de alívio de pressão 2 pode mudar. O corpo de válvula 4 também tem uma primeira superfície de assento 22 que conjuga com uma segunda superfície de assento 24 do tampão de válvula 14 quando o conjunto válvula deslizante 6 está em uma posição fechada (posição assentada). A tampa 8 é colocada sobre o tampão de válvula 14 e preso à haste de válvula 10 para reter uma vedação 28 entre a tampa 8, o corpo 4 e o tampão de válvula 14 na posição fechada como mostrado na Figura 1 para vedar o conteúdo do vaso 40. Uma porca retentora da tampa 12 mantém a tampa 8 no lugar, como mostrado.

Uma mola 16 é acoplada à haste de válvula 10 e ao corpo de válvula 4 e é utilizada para solicitar o tampão de válvula 14 para uma posição fechada ou assentada. Um retentor 17 fornece uma superfície de apoio para suportar a mola 16 e a posição do detentor 17 sobre a haste de válvula 10 dita a força de compressão entre a primeira superfície de assento 22 e a segunda superfície de assento 24. A tensão da mola e o ponto de ajuste da válvula de alívio de pressão 2 podem ser ajustadas trocando a posição do retentor 17 sobre a haste de válvula 10 ajustando a posição de um ajustador à prova de violação 44 sobre a haste de válvula 14. Um mecanismo de travamento 43 é fixado a um ajustador à prova de violação 44, de tal modo que o ajustador à prova de violação 44 não pode se mover em relação à haste de válvula 10 e trocar a tensão da mola 16 e a calibração do ponto de ajuste sem uma alteração notável, tal como remoção do mecanismo de travamento 46. Na configuração ilustrada, o ajustador à prova de violação 44 é constituído de uma porca que tem um furo vazado, um furo na haste e um pino de aço oco. O mecanismo de travamento 46 é uma vedação de arame e chumbo, que é inserida através do pino oco. As extremidades do arame são passadas através da vedação de chumbo que é franzida para impedir movimento dos arames.

Para mover o ajustador à prova de violação 44 sobre a haste de válvula 40, o mecanismo de travamento 46 deve ser removido. O conjunto de tampão de válvula deslizante 6 desliza, ou salta, para liberar pressão em excesso quando a pressão dentro do vaso 40 aplica uma força grande o suficiente sobre o tampão de válvula 14 para superar a força da mola 10 entre o tampão de válvula 14 e o corpo 4. A Figura 2 é uma vista expandida da área circundada 52 da Figura 1, com o tampão 14 em uma posição aberta tal que gás 56 pode escapar através da área entre o corpo 4 e o tampão 14. Nas Figuras 1 e 2 componentes iguais têm designações iguais. A superfície de vedação 29 no corpo 4 fornece uma superfície usinada indicada para a vedação 28 para criar uma interface à prova de vedação entre o corpo 4 e o tampão de válvula 14 quando o tampão é assentado. Uma primeira cavidade 39 é formada entre a tampa 8 e tampão 14 para manter a vedação 28 adjacente à superfície de vedação 29 quando o tampão de válvula 14 está em uma posição fechada. Quando o tampão 14 está na posição fechada, a superfície de vedação 29 se salienta para o interior da primeira cavidade 39 e contata a vedação 28. É preferido que a ponta da saliência tenha uma aresta lisa ou conformada 48 com um raio de 0,508 e 0,762 milímetros. Assim, a espessura das saliências junto ao vértice poderíam estar entre 1,016 e 1,524 milímetros.

Devido à área na vedação 28 onde a superfície de vedação 29 engata a vedação 28, desgaste ocorre tipicamente na superfície interna da vedação 28. Quando se desenvolve um vazamento na superfície interna da vedação 28, fluido pode escapar entre a tampa 8 e o tampão 14 e deixar o vaso ao redor da porca 6. Para vedar esse trajeto de escape, um segundo recesso anelar 42 é formado entre a tampa 8 e o tampão 14 para reter uma segunda vedação 30. É preferido fabricar a válvula de um metal que resiste à corrosão tal como aço inoxidável. Corrosão pode criar inúmeros problemas que encurtam a vida útil da válvula e reduzem a capacidade de reparação da válvula 2. O que precede foi uma descrição detalhada de configurações preferenciais desta invenção. Diversas modificações e adições podem ser feitas sem se afastar do espírito e escopo desta invenção. Consequentemente, esta descrição tem a intenção de ser tomada apenas à guisa de exemplo e não de limitar de outra forma o escopo da invenção.

Claims (11)

1. Válvula de alívio de pressão reparável, caracterizada pelo fato de compreender: um corpo de válvula que tem uma superfície estriada interna adaptada para conjugar com uma ferramenta de remoção, uma primeira superfície de assento e uma primeira superfície rosqueada externa para montar a válvula de alívio de pressão reparável a um vaso de pressão; um conjunto de tampão de válvula que tem uma segunda superfície de assento para engate com a primeira superfície de assento, o conjunto montado de forma deslizante na carcaça de válvula e solicitado no sentido da primeira superfície de assento; uma vedação colocada próximo às primeira e segunda superfícies de assento para fornecer uma vedação quando o conjunto de tampão de válvula é assentado contra o corpo de válvula; e uma tampa removível montada próximo ao conjunto de tampão de válvula para suportar de forma mecânica a vedação.

2. Válvula de alívio de pressão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela fato do conjunto de tampão de válvula ainda incluir um tampão de válvula fixado a uma haste de válvula e uma mola acoplada entre a haste e a carcaça de válvula para criar uma solicitação de fechamento predeterminado entre a primeira superfície de vedação e a segunda superfície de vedação.

3. Válvula de alívio de pressão de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato do tampão de válvula ser estacionário sobre a haste de válvula.

4. Válvula de alívio de pressão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do corpo de válvula ainda incluir uma superfície de vedação sobre o corpo de válvula para engatar a vedação quando o conjunto válvula está na posição fechada.

5. Válvula de alívio de pressão de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato da superfície de vedação ainda incluir um raio entre 0. 508 e 0,762 milímetros.

6. Válvula de alívio de pressão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato das estrias na superfície estriada interna formarem um soquete hexagonal.

7. Válvula de alívio de pressão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de uma primeira cavidade ser formada entre o tampão de válvula e a tampa, para suportar a vedação.

8. Válvula de alívio de pressão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ainda incluir uma segunda vedação para vedar um trajeto de vazamento entre a tampa e o tampão.

9. Válvula de alivio de pressão de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de uma segunda cavidade ser formada entre o tampão de válvula e a tampa, para suportar a segunda vedação.

10. Válvula de alívio de pressão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do corpo de válvula poder ser montado em nível em um vaso.

11. Válvula de alívio de pressão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da carcaça ser fabricada de aço inoxidável.