BR112013010708B1

BR112013010708B1 - Válvula de comutação

Info

Publication number: BR112013010708B1
Application number: BR112013010708-1A
Authority: BR
Inventors: Frank Helmsen; Tobias Kirchner
Original assignee: Leinemann Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2010-11-03
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2021-06-22
Also published as: HUE030146T2; WO2012059190A1; AU2011325498B2; ES2600513T3; PL2450601T3; US9360127B2; JP5964315B2; AU2011325498A1; US20130213497A1; CA2816377C; ZA201303120B; DK2450601T3; CN103270351B; JP2013543092A; RU2561965C2; MX2013004586A; KR101757512B1; TW201231846A; EP2450601A1; TWI565893B

Abstract

VÁLVULA DE COMUTAÇÃO. A presente invenção refere-se a uma válvula de comutação com uma sede de válvula e um disco de válvula (1) que a partir de uma posição fechada, na qual o disco de válvula (1) encosta na sede da válvula estando a válvula de sobrepressão fechada, pode ser movido para uma posição de abertura de fluxo de passagem, na qual a válvula de sobrepressão está aberta, sendo que o disco de válvula (1) apresenta uma superfície do disco de válvula (2) com uma borda de superfície (4) circundante e uma normal que está posicionada perpendicularmente na superfície do disco de válvula (2), atravessando o seu ponto de gravidade, definindo um eixo longitudinal L, sendo que na borda da superfície (4) está disposta uma aba que dispõe de uma primeira sessão (6), disposta na borda da superfície (4), relativamente ao eixo longitudinal L ultrapassando axialmente a superfície do disco de válvula (2), caracterizada pelo fato de que a aba dispõe de uma segunda sessão (8) que se segue à primeira sessão (6), abrangendo um segmento radial relativamente ao eixo longitudinal L.

Description

Descrição

[0001] A invenção refere-se a uma válvula de comutação com uma sede de válvula e um disco de válvula de tal modo conformado que a partir de uma posição fechada, na qual o disco da válvula encosta na sede da válvula, estando fechada a válvula de sobrepressão, pode ser movido para uma posição de fluxo de passagem na qual a válvula de sobrepressão está aberta, sendo que o disco da válvula possui uma superfície do disco da válvula com uma borda de área circunferencial e uma normal que se encontra perpendicularmente sobre a superfície do disco da válvula, atravessando seu ponto de gravidade e definindo um eixo longitudinal, sendo que na borda da superfície está disposta uma aba que dispõe de uma primeira sessão disposta na borda da superfície e que relativamente ao eixo longitudinal, ultrapassa em direção axial a superfície do disco da válvula.

[0002] Uma válvula de comutação desta espécie passou a ser conhecida, por exemplo, do documento US 2.813.539.

[0003] Válvulas de comutação servem de válvulas de sobrepressão ou de subpressão e se destinam para a ventilação e escoamento de ar de recipientes, tão logo que neles seja ultrapassada ou registrada uma queda abaixo de uma pressão de resposta predeterminada. O princípio de funcionamento não se diferencia, no caso, entre uma válvula de sobrepressão e uma válvula de subpressão. O disco da válvula será movido para uma posição de fluxo de passagem tão logo uma força atuante por um diferencial de pressão entre as pressões nos dois lados do disco de válvula sobre o referido disco de válvula for maior do que uma força de fechamento, contra a qual reage.

[0004] Em seguida, será descrita uma válvula de sobrepressão. As informações feitas são válidas, todavia, de forma análoga para válvulas de subpressão.

[0005] Meios, por exemplo, líquidos ou gases, frequentemente são guardados em recipientes nos quais a pressão não pode ultrapassar um valor predeterminado. Portanto, o recipiente apresenta uma abertura de escoamento que é fechada por uma válvula de sobrepressão com um disco de válvula. No caso, o disco de válvula fecha a abertura com a superfície do disco de válvula, que será disposta na sede da válvula. Neste procedimento, a pressão do meio atua no recipiente, por exemplo, de forma direta sobre a superfície do disco de válvula. Alcançando a pressão na superfície do disco de válvula uma pressão de resposta predeterminada, o disco da válvula será deslocado, liberando assim a abertura de saída. O objetivo é, portanto, a remoção de uma corrente de volume de um recipiente quando dentro do recipiente for alcançada uma pressão de resposta predeterminada. No caso, de uma maneira ideal, as válvulas não devem ser abertas ou fechadas por uma força coadjuvante controlada, porém, são apenas abertas e fechadas somente pela pressão no recipiente, ou seja, do meio que escoa no estado da válvula aberto. No caso, estes discos de válvula deste tipo precisam concluir de uma maneira ideal, vários critérios.

[0006] Um critério decisivo é o potencial do fluxo, ou seja, a quantidade do meio escoado por unidade/tempo. Alcançando a pressão no interior do recipiente uma pressão de resposta predeterminada, a válvula deverá abrir e o mais rápido possível deve deixar escapar uma quantidade suficiente do meio do recipiente, a fim de deixar novamente cair a pressão dentro do recipiente. Um potencial de fluxo maior pode no caso ou através de maiores larguras nominais do alojamento da válvula, de maneira que toda a válvula e, portanto, também o disco da válvula são conformados em dimensão maior, ou pode ser alcançado por um curso maior do disco da válvula. Também por um curso maior, a abertura de escoamento de que dispõe o meio para escoamento será aumentado e, com isto, a corrente de volume escoada e o potencial do fluxo serão aumentados. Diferente do aumento do curso do disco de válvula, todavia, o aumento do alojamento, e com este de toda a válvula, está vinculado com o aumento considerável dos custos de produção. Portanto, será útil inicialmente maximizar o curso do disco de válvula com uma largura nominal do alojamento constante, antes de ser ampliada a largura nominal do alojamento.

[0007] Quando a pressão no recipiente alcançar a pressão de resposta e a ultrapassa, o disco da válvula deve alcançar o mais rápido possível o maior curso possível a fim de disponibilizar o mais rápido possível o potencial pleno do fluxo. No estado da técnica, para válvulas normais ficou formada a assim chamada "tecnologia 10%". Nesta tecnologia, o disco da válvula terá alcançado o curso pleno quando a pressão no recipiente estiver situada 10% acima da pressão de resposta. Para garantir este índice por todo o trajeto do curso deverá atuar uma força sobre o disco da válvula que o afasta da sede da válvula e, portanto, do próprio recipiente, sendo maior do que a força de fechamento do disco de válvula. No caso de discos de válvula com pesos, a força de fechamento será meramente a força do peso do disco da válvula, porém, são também conhecidos discos de válvula sujeitos por mola, nos quais a força de fechamento, além da força do peso do disco de válvula, é também uma força molar atuante sobre o disco de válvula. Naturalmente, são imagináveis, também, outras forças atuantes sobre o disco de válvula. Quanto mais rapidamente o disco de válvula tiver alcançado o curso pleno, depois de ter sido alcançada, ou seja, ultrapassada a pressão de resposta, tanto mais extensamente o operador poderá manter a pressão em um recipiente, por exemplo, em um tanque, porque a válvula já terá alcançado o curso pleno já com um aumento relativamente pequeno da pressão, por exemplo, 10%, disponibilizando desta maneira o potencial de fluxo máximo. Desta maneira, as perdas de meio serão reduzidas e, portanto, será também protegido o meio ambiente.

[0008] Além do grande potencial de fluxo e do rápido alcance do curso pleno, normalmente é exigido um chamado "Blow-Down"(descarga). Isto significa que a válvula deve fechar novamente o mais rapidamente possível depois de que no recipiente, por exemplo, no tanque, houve novamente uma queda abaixo da pressão de resposta. Depois de a válvula ter aberto plenamente, verifica-se uma compensação da pressão. Com esta compensação da pressão, verifica-se uma queda da pressão no recipiente, de maneira que a pressão atuante pelo meio em escoamento sobre a tampa da válvula suspensa com o correr do tempo diminui. Mais cedo ou mais tarde, a força atuante sobre a tampa da válvula pelo meio em escoamento será menor do que a força de fechamento do disco da válvula. Neste momento, a válvula começa a fechar. A pressão dentro do recipiente, na qual se verifica este fechamento, é denominada pressão de fechamento. A diferença entre a pressão de resposta e a pressão de fechamento será denominada "Blow-Down"(descarga). Para conseguir um Blow-Down (descarga), ou seja, um fechamento da válvula possivelmente próximo da pressão de resposta, a força do fluxo aplicada pelo meio em escoamento sobre o disco da válvula na pressão de resposta e por todo o percurso coberto, não deverá ser muito maior do que a força de fechamento do disco da válvula. Também, por um Blow-Down (descarga) baixo, as perdas do meio serão reduzidas e o meio ambiente será protegido.

[0009] Via de regra, estes três critérios são de uma união recíproca muito deficiente, porque o disco de válvula ideal dispõe de um curso grande e a força de fluxo pelo meio em escoamento sobre o disco da válvula terá de estar situada dentro de uma faixa estreita durante toda a extensão do curso. Por um lado, a força de fluxo exercida pelo meio escoando sobre o disco da válvula deverá ser maior do que a força de fechamento do disco da válvula, porém, ela não poderá ser muito maior do que a força de fechamento a fim de que seja alcançado um Blow-Down (descarga) reduzida.

[00010] A partir do estado da técnica são conhecidas válvulas de sobrepressão com diferentes formas de disco de válvula. Por exemplo, são usadas abas angulares ou abas cônicas. O disco de válvula apresenta, no caso, uma superfície de distribuição de válvula que dispõe de uma borda da superfície circundante. Nesta borda está disposta uma aba, por exemplo, uma aba angular ou uma aba cônica. Se, por ocasião da abertura da válvula, o disco da válvula for, por exemplo, suspenso, a aba se estenderá de modo circunferencial ao redor da sede da válvula em sentido descendente. Uma aba angular abrange, no caso, inicialmente, uma primeira parte da aba, essencialmente disposta em sentido horizontal, que em seguida se estende em paralelo para com a superfície do disco de válvula. Na borda externa desta primeira parte encontra-se uma segunda parte da aba que essencialmente está alinhada perpendicularmente em sentido descendente. Se na abertura o disco da válvula for suspenso, o meio fluirá da sede da válvula em direção ascendente quando encontra a superfície do disco da válvula. Nesta superfície será desviado para o lado até que encontre a segunda parte da aba, conformado em sentido vertical descendente. Nesta segunda parte, o meio será novamente desviado de maneira que abandona o disco da válvula em direção descendente. Pelo fato de que, inicialmente, está prevista uma primeira parte da aba de alinhamento horizontal, a superfície sujeira ao afluxo do meio em escoamento, especialmente no caso de cursos menores, será inicialmente nitidamente ampliada. Especialmente na faixa de cursos baixos resulta, portanto, um pico de força de fluxo. Com isto, todavia, se consegue que o disco de válvula alcance rapidamente o curso pleno, disponibilizando assim o potencial de fluxo máximo, porem, ao menos tempo a força do fluxo sobre o disco de válvula, exercida pelo meio em escoamento, é muito mais intensa do que a força de fechamento do disco da válvula, de maneira que aqui se apresenta um Blow-Down (descarga) muito elevado.

[00011] O mesmo se aplica a uma aba cônica, no qual a aba se projeta na borda da superfície circundante do disco da área do disco da válvula em sentido oblíquo ou descendente. Também aqui, já no caso de cursos muito pequenos, aumenta a superfície do disco de válvula exposta ao afluxo, de maneira que também que se produz um pico de força de fluxo.

[00012] Na área superior do fluxo, quando toda a superfície do disco de válvula e a aba forem sujeitos ao afluxo do meio em escoamento, não se altera adicionalmente a superfície exposta ao afluxo. Pela abertura maior da válvula será enfraquecido o efeito estrangulador da fenda anelar entre o disco de válvula e a sede de válvula. Frequentemente, a válvula encontra-se em um alojamento cuja fenda de saída é agora a abertura de ação com ação de estrangulamento. Desta maneira, aumenta dentro do alojamento a pressão e o diferencial da pressão para cima, abaixando abaixo do disco de válvula. Desta maneira também se reduz a força atuante sobre disco de válvula. Além disso, não é mais todo o meio em escoamento que incide no disco de válvula, de maneira que ao todo a força de fluxo global sobre o disco de válvula diminui.

[00013] A partir do documento FR 2 552 846 A1 passou a ser conhecida uma válvula, na qual a força de resposta é aplicada sobre o disco de válvula, sendo produzida em grande parcela por um peso disposto acima do disco de válvula. Somente uma reduzida parcela da força necessária para a pressão de resposta será produzida por uma mola protendida cuja expansão longitudinal pode ser regulada através de um parafuso. Desta maneira poderá ser regulada de forma simples a pressão de resposta efetiva pela regulagem do parafuso.

[00014] O documento DE 1 033 474 revela uma válvula de comutação desta espécie. O objetivo da modalidade ali descrita de uma válvula deste tipo é, todavia, evitar danos das peças empregadas, especialmente devido à pressão elevada ou materiais agressivos que atravessam a válvula.

[00015] A partir do documento CN 201 487 369 passou a ser conhecida uma válvula de comutação na qual também um disco de válvula está disposto em uma sede de válvula quando a válvula se encontra fechada. Entre estas duas peças está previsto um anel vedante a fim de garantir no estado fechado da válvula a estanqueidade da válvula.

[00016] O documento WO 2007/101901 A1 revela uma válvula de aspiração, na qual o estado aberto da válvula não reduz em uma perda de fluxo de passagem.

[00017] O documento DE 37 38 071 também revela uma válvula de comutação, na qual as peças usadas são protegidas contra calor, impurezas, pressão ou materiais agressivos por uma luva especialmente vedada.

[00018] O documento DE 16 00 894 descreve uma válvula de segurança, na qual a vedação do disco de válvula contra a sede da válvula, no estado fechado da válvula, especialmente no caso de meios agressivos e corrosivos, é aprimorada pelo fato de que o disco de válvula está revestido com um plástico extremamente resistente à corrosão, por exemplo, politetrafluoretileno.

[00019] Tanto no documento BE 1 005 430 como também no documento EP 1 211 447 A2 passou a ser conhecida uma válvula de comutação desta espécie. Nesta última publicação devem ser conformadas especialmente as válvulas para pressões elevadas e, além disso, o peso usado para a regulagem da pressão de resposta deve poder ser regulado e alterado facilmente. Para tanto, no próprio corpo vedante está disposta uma haste na qual estão previstos vários pesos. Estes podem ser simplesmente removidos ou substituídos.

[00020] O documento DE 29 50 414 refere-se ao aumento da segurança de funcionamento e confiabilidade de uma válvula de comutação, especialmente em pressões elevadas incidentes. Também aqui o alojamento da válvula é revestido, de forma espessa, com politetrafluoretileno. Além disso, o alojamento é essencialmente conformado como esfera.

[00021] Portanto, o objetivo da invenção é propor uma válvula de sobrepressão, com a qual todos os três critérios exigidos podem ser mais bem compridos.

[00022] A invenção soluciona esta tarefa por uma válvula de sobrepressão desta espécie com um disco de válvula, no qual a aba dispõe de uma segunda seção que é sequencial à primeira seção e que abrange, relativamente ao eixo longitudinal, um segmento radial. Isto significa que o segmento radial da segunda seção da aba apresenta uma parcela maior de direção radial do que da direção axial relativamente ao eixo longitudinal. Ficou demonstrado ser preferível que o ângulo entre o segmento radial e a superfície do disco de válvula seja no máximo 30°, preferencialmente no máximo 25°, especialmente preferido no máximo 20°. O ângulo, no caso, por exemplo, é superior a 0°, preferencialmente superior a 5°, especialmente preferido superior a 10°.

[00023] Com esta conformação especial da primeira seção e da segunda seção da aba ali sequencial são obtidas várias vantagens. Por um lado, a primeira seção da aba pode ser relativamente pequena, por exemplo, inferior a 10°, preferencialmente inferior a 8° e especialmente preferido inferior a 6° do diâmetro da sede da válvula. Desta maneira, fica assegurado que o meio que escoa na sede da válvula com cursos pequenos seja desviado na superfície do disco de válvula com a primeira parte da aba ali sequencial e, portanto, continua a exercer uma força sobre disco de válvula em sentido ascendente, porém, simultaneamente pode ser escoada uma corrente de volume suficientemente grande. Pela conformação da segunda seção da aba é assegurado que o meio em escoamento e desviado no caso de cursos menores, não incida na segunda parte da aba. Desta maneira, a superfície exposta ao afluxo pelo meio em escoamento nos cursos pequenas não será aumentada de maneira que aqui não se produz um pico de força de fluxo. A força aplicada sobre o disco da válvula pelo meio em escoamento, portanto, ainda é maior do que a força de fechamento, que pode ser, por exemplo, a força do peso do disco de válvula, eventualmente, uma força adicional, por exemplo, uma força molar, de maneira que o disco de válvula será comprimido mais para cima, porém, ela não é tão grande como ocorre nas formas de abas de acordo com o estado da técnica, de maneira que o disco de válvula, com uma diminuição de pressão relativamente reduzida, torna a fechar o recipiente. Desta maneira, é assegurado um BlowDown (descarga) reduzida.

[00024] Com aumento da altura do curso do disco de válvula, a segunda parte da aba, a qual relativamente ao eixo longitudinal se projeta em direção radial - será diretamente exposta ao afluxo de meio em escoamento da sede da válvula. Desta maneira será agora aumentada a superfície exposta ao afluxo, de maneira que a força aplicada sobre o disco de válvula pelo meio em escoamento aumenta. Assim sendo, é assegurado nesta faixa de curso que a força aplicada sobre o disco de válvula é maior do que a força de fechamento da válvula, de modo que o disco da válvula será pressionado para uma distância maior do disco de válvula. Assim sendo, o efeito descrito da redução da força de fluxo global sobre o disco de válvula em cursos grandes será reduzida.

[00025] No caso de uma conformação de aba de acordo com a invenção, a força do fluxo do meio em escoamento, nos cursos pequenos, atua, por conseguinte, apenas sobre a superfície do disco de válvula. Nesta faixa de curso, a segunda parte da aba - em virtude do segmento radial - não exerce influência. Especialmente, pelo meio em afluxo não será aqui exercida força adicional sobre disco de válvula. Somente nos cursos maiores, também a segunda parte da aba será exposta ao afluxo direto pelo meio em escoamento, com o que uma parcela de força de fluxo adicional será transferida sobre a aba e, portanto, sobre o disco de válvula. Fica assim assegurado que a força global atuante sobre o disco de válvula por toda a faixa do curso varia apenas pouco, em caso ideal, nem mesmo registra variação. Desta maneira será mantida por toda a faixa do curso, em uma região relativamente estreita, acima da pressão de resposta, de modo que tanto o rápido alcance do curso pleno e, portanto, o provimento rápido do potencial global de fluxo é alcançado e, além disso, é garantido um Blow-Down (descarga) reduzida. Ficou demonstrado ser vantajoso que pelo meio que escoa da segunda parte da aba seja exercida uma força somente ao redor de 15%, preferencialmente, 20%, especialmente preferido 25 ou 30% do curso pleno, ou seja, a deflexão máxima do disco de válvula em afastamento da sede de válvula sobre o disco de válvula.

[00026] Vantajosamente, a segunda parte da aba apresenta uma borda de aba que é afastada em relação à primeira seção da aba, a qual, relativamente ao eixo longitudinal, ultrapassa em sentido axial além do segmento radial da segunda seção da aba. Pode ser garantido com esta conformação que no caso de cursos maiores, nos quais a segunda seção da aba é diretamente sujeita ao afluxo pelo meio em escoamento da sede da válvula, a força transferida assim sobre a aba seja suficiente para afastar adicionalmente o disco da válvula da sede da válvula. Se a superfície do disco da válvula, por exemplo, estiver alinhada em sentido horizontal e se a sede da valvular estiver posicionada abaixo desta superfície do disco de válvula, a borda da aba da segunda seção da aba, por exemplo, estará dobrada para baixo. Assim sendo, meio em escoamento que incide a segunda seção da aba será adicionalmente desviado de modo que, por um lado, a direção do escoamento do meio será alterada de modo mais intensa e, por outro lado, será aplicada uma força mais intensa sobre a segunda seção da aba e, portanto, sobre todo o disco de válvula.

[00027] A primeira seção da aba estende-se, por exemplo, em um ângulo mínimo de 0°, preferencialmente no mínimo 5°, especialmente preferido no mínimo 10° e, no máximo, 25°, preferencialmente no máximo 20° e, especialmente preferido no máximo, 15° contra o eixo longitudinal. Pelo fato de que a primeira seção da aba está ligeiramente inclinada contra o eixo longitudinal, a direção com a qual o meio em escoamento abandona a válvula poderá ser influenciada. Além disso, também será assim influenciada a força aplicada sob o disco da válvula pelo meio em escoamento. Desta maneira, torna-se, portanto, possível regular individualmente tanto a direção de escoamento como também a força exercida sobre o disco de válvula.

[00028] Vantajosamente, a primeira parte da aba apresenta ao menos uma passagem. É assegurado, desta maneira, que até mesmo com menores cursos já possa ser removida uma corrente de volume suficientemente grande. Mesmo assim, o volume em escoamento será desviado de uma maneira suficiente, de maneira que sob o disco da válvula pode ser exercida uma força intensa suficiente.

[00029] A segunda seção da aba é conformada como superfície de suporte em um corte radial, relativamente ao eixo longitudinal. No caso de cursos pequenos, uma segunda seção da aba, conformada desta forma, possui nenhuma influência, ou, então, muito reduzida, sobre o meio em escoamento e desviado no disco de válvula. Somente nos cursos maiores, a segunda seção de uma aba assim conformada será banhada pelo fluxo nos dois lados porque uma parcela do meio em escoamento incide diretamente o lado inferior da segunda seção e uma outra parcela flui, por ao menos um recorte na primeira seção da aba, no lado superior da segunda seção. Devido à conformação como superfície de suporte desta segunda seção da aba, verifica-se uma subpressão acima da segunda seção de maneira que aqui é gerado um movimento ascendente. Também esta conformação fornece, por exemplo, somente nos cursos maiores uma parcela de força adicional aplicada sobre a aba e, portanto, sob o disco de válvula, ao passo que nos cursos pequenos a segunda seção da aba fica na maior extensão sem ação.

[00030] Vantajosamente, a superfície do disco de válvula terá conformação circular.

[00031] Vantajosamente, a válvula de sobrepressão é de tal modo conformada que o disco de válvula é somente mantido na posição fechada pela força do peso sobre ele atuante, e somente será deslocado fora da posição fechada pela pressão atuante sobre a superfície do disco de válvula.

[00032] Além disso, a aba do disco de válvula pode dispor de outros segmentos radiais e/ou axiais. Desta maneira, torna-se possível outro ajuste fino da força atuante sobre o disco de válvula. Naturalmente, são também imagináveis segmentos oblíquos ou de seção transversal arqueados.

[00033] Com a ajuda de um desenho será explicado mais detalhadamente, em seguida, um exemplo de execução da presente invenção. As Figuras mostram: Figura 1 - disco de válvula de uma válvula de sobrepressão de acordo com um exemplo de execução da presente invenção, em corte; Figura 2 - disco de válvula de uma válvula de sobpressão de acordo com um segundo exemplo de execução da presente invenção em um desenho de corte e; Figura 3 - o disco da válvula da Figura 2 em uma representação de 3D; Figura 5 a-d - disco de válvula de acordo com o exemplo de execução em estado aberto, em uma extensão variável, Figura 6 a-d - uma válvula comutadora de outro exemplo de execução da presente invenção em estado aberto em uma extensão variável.

[00034] A Figura 1 mostra um disco de válvula 1 em um corte. O disco de válvula 1 dispõe de uma superfície do disco de válvula 2, com a qual o disco de válvula 1, em estado fechado da válvula, descansa sobre uma sede de válvula, não mostrada na Figura 1. A Figura 1 mostra um eixo longitudinal L, indicado em forma tracejada, que se encontra perpendicularmente na superfície do disco de válvula 2. A superfície do disco de válvula apresenta uma superfícieborda da superfície 4 circunferencial na qual está disposta uma primeira seção 6 de uma aba que ultrapassa axialmente a superfície do disco de válvula 2. Nesta primeira parte 6 da aba encontra-se uma segunda seção 8 da aba que apresenta uma borda de aba 10 circunferencial afastada da primeira parte da primeira seção 6 da aba.

[00035] No alinhamento mostrado na Figura 1, um disco de válvula 1 será aplicado sobre uma sede de válvula que se encontra por baixo e que está aberta para cima. No caso, o disco de válvula não será aberto ou fechado por uma força coadjuvante controlada, porém, no exemplo de execução mostrado na Figura 1 está apenas sujeito por peso. A sede da válvula abrange uma abertura em um recipiente não mostrado na Figura 1, por exemplo, um tanque. O meio que se encontra dentro do recipiente pressiona - na orientação mostrada na Figura 1 - por baixo contra a superfície do disco de válvula 2. Ultrapassando a pressão uma pressão de resposta previamente regulada, o disco de válvula 1 será suspenso. Como a primeira seção 6 da aba axialmente, com referência ao eixo longitudinal L é de conformação relativamente pequena, o meio em escoamento no disco de válvula e na primeira seção 6 da aba, será desviado e abandona o disco de válvula 1 em direção descendente. Neste processo, através do segmento radial de conformação horizontal na Figura 1, segmento este da segunda seção 8 da asa é assegurado que nem a segunda seção 8, nem a borda da asa 10 ali existente, exercem influência sobre o meio em escoamento. Somente nos cursos maiores o meio em escoamento poderá também apresentar afluxo na segunda seção 8 da aba, com o que uma porta parcela de força age sobre o disco de válvula 1. No caso, será desviado pela borda da asa 10 dobrada em sentido descendente, com o que a força exercida sob o disco de válvula 1, em comparação com a borda reta da aba 10, será intensificada.

[00036] Com esta conformação do disco de válvula poderá ser assegurado que a força atuante sob o disco de válvula 1, por todo o curso é maior do que uma força de fechamento do disco de válvula 1, porém, ultrapassando-a somente em uma extensão relativamente pequena. Desta maneira, além do rápido alcance do curso máximo e do provimento rápido correlato do potencial de fluxo máximo, também se alcança um Blow-Down (descarga) menor.

[00037] A Figura 2 apresenta um disco de válvula 1 de acordo com o segundo exemplo de execução da presente invenção. Também este disco dispõe de uma superfície do disco de válvula 2 que está desenhada de forma tracejada em um eixo longitudinal L. A primeira seção da aba, na Figura 2, passagens 12, pelas quais o meio em escoamento da sede da válvula pode abandonar o disco de válvula. No caso, o meio - no caso de cursos pequenos - flui apenas ao longo de um lado superior 14 de uma segunda seção 8 da aba. No caso de cursos pequenos, a segunda seção da aba 8, portanto, não tem influência alguma ou apenas muito reduzida sobre o meio em escoamento.

[00038] No caso de cursos maiores, a segunda seção 8 da aba também será diretamente sujeita ao afluxo, de maneira que a segunda seção 8 da asa será banhada tanto no lado superior 14 como também no lado inferior pelo meio em escoamento.

[00039] No corte, a segunda seção 8 é conformada como uma superfície de sustentação, de maneira que pelo afluxo essencialmente horizontal do lado superior 14 do lado inferior da segunda seção 8, é formada uma subpressão acima do lado superior 14 da segunda seção 8, de maneira que aqui é gerado uma ascensão que movimenta mais para cima o disco de válvula 1.

[00040] A Figura 3 apresenta o disco de válvula da Figura 2 em uma vista tridimensional. Pode se reconhecer nitidamente as passagens 12 na primeira seção 6 da asa, pela qual o meio em escoamento flui sobre um lado superior 14 da segunda seção 8 da asa. Um disco de válvula mostrado nas Figuras 2 e 3 poderá, portanto, assegurar que na dependência do curso do disco de válvula diferentes parcelas de forças atuam sob o disco de válvula 1, e desta maneira a força global sempre poderá ser mantida em uma região relativamente estreita acima da pressão de resposta.

[00041] As Figuras 4a a 4d mostram uma válvula comutadora de acordo com um exemplo de execução da presente invenção em estado de abertura variada. A válvula dispõe de uma primeira abertura de conexão 18 e uma segunda abertura de conexão 18. Se a válvula comutadora mostrada for usada como uma válvula de sobrepressão não poderá ser ultrapassada em um recipiente uma pressão predeterminada. Neste caso, este recipiente será unido com a primeira abertura de conexão 17 da válvula. Aumentando a pressão neste recipiente além da pressão de resposta predeterminada, o disco de válvula 1 será suspenso e a válvula será aberta. O meio poderá depois sair do recipiente pela primeira abertura de conexão 16 fluindo dentro da válvula, e pode abandonar a válvula pela segunda abertura de conexão 18.

[00042] Caso, todavia, a válvula de comutação seja usada como uma válvula de subpressão, não se pode registrar uma queda abaixo de uma pressão predeterminada no recipiente. Este recipiente será depois unido com a segunda abertura de conexão 18. Se dentro do recipiente a pressão cair abaixo de uma pressão de resposta predeterminada, pela subpressão formada também na região acima do disco de válvula 1, o disco de válvula será sugado para cima e a válvula será aberta. Nesta hipótese, um meio pode penetrar pela primeira abertura de conexão 16 dentro da válvula e pela segunda abertura de conexão 18 poderá abandonar a válvula, alcançando desta maneira, o recipiente, onde se verifica uma compensação de pressão.

[00043] A válvula de comutação, mostrada nas Figuras 4a a 4d, dispõe, além disso, de uma sede de válvula 20 na qual o disco de válvula 1 encosta com a superfície do disco de válvula 2 em estado fechado. Este estado é mostrado na Figura 4a. O disco de válvula 1 encosta com sua superfície do disco de válvula 2 na sede de válvula 20 da válvula comutadora e evita, desta maneira, um fluxo de material da primeira abertura da conexão 16 para a segunda abertura de conexão 18 da válvula comutadora.

[00044] A Figura 4b apresenta a válvula de comutação da Figura 4a em um estado ligeiramente aberto. Pode se reconhecer nitidamente que o disco de válvula 1 com a superfície do disco de válvula 2 não mais encosta na sede da válvula 20 da válvula comutadora. Pode, agora, ocorrer um fluxo de material da primeira abertura de conexão 16 para a segunda abertura de conexão 18 através da sede 20 da válvula de comutação. No caso, o meio flui pela primeira abertura de conexão 18 e encontra a superfície do disco de válvula 2 do disco de válvula 1. Desta maneira, o disco de válvula será movimentado ao longo do seu eixo longitudinal L. Para esta finalidade, no lado superior do disco de válvula 1 está prevista uma guia 22, a qual, por um recorte 24, está montado deslocável em uma parte superior 26 de um alojamento da válvula de comutação. O meio que escoa da primeira abertura de conexão 16 pela sede de válvula 20 contra a superfície do disco de válvula 7 do disco de válvula 1, em uma primeira seção da aba 6 será desviada para baixo antes de abandonar a válvula de comutação através da segunda abertura de conexão 18. A direção do fluxo do meio é indicada por setas 28 na Figura 4b. Pode se reconhecer que neste estado aberto da válvula de comutação, a segunda parte da aba 8 e a borda curvada da aba 10 não exercem influência sob o meio em escoamento ao longo das setas 28.

[00045] A Figura 4c apresenta a válvula de comutação das Figuras 4a e 4b em um estado mais aberto. O disco de válvula 1 está agora com a sua superfície do disco de válvula 2, em comparação com a situação mostrada na Figura 4b, mais distanciado da sede 20 da válvula de comutação. Uma direção de fluxo de um meio que flui da primeira abertura de conexão 16 pela sede de válvula 20 até uma segunda abertura de conexão 18 da válvula de comutação, é novamente representada pelas setas 28. Pode se reconhecer que uma parcela do meio em fluxo continua fluindo debaixo contra a superfície do disco de válvula 2, sendo desviada em direção descendente na primeira seção da aba 6. Uma outra parcela do meio em fluxo incidirá, todavia, agora, sobre a segunda seção da aba 8 e pela borda da aba 10 dobrado em sentido descendente também será desviada para baixo antes de que possa abandonar a válvula comutadora pela segunda abertura de conexão 18. Neste estágio da abertura da válvula, por conseguinte, também pelo meio que flui na segunda seção da aba 8 será transferida uma força para o disco de válvula 1, pela qual ele será pressionado mais para cima. Somente neste estagio da abertura da válvula de comutação, a segunda seção da aba 8 com a borda da aba 10 terá uma influência sobre a direção de fluxo do meio em escoamento, com o que a parcela adicional de força será produzida em sentido ascendente sobre o disco de válvula 1, a qual é necessária para uma abertura mais rápida possível da válvula de comutação, ou seja, para a regulagem do disco de válvula 1 para o curso pleno.

[00046] A Figura 4d mostra a situação, na qual o disco de válvula 1 se encontra na posição suspensa máxima, ou seja, no curso pleno. O meio que flui da primeira abertura de conexão 16 para a segunda abertura de conexão 18 pela sede de válvula 20 incide ainda por baixo sobre a superfície do disco de válvula 2, pressionando assim o disco de válvula 1 mais para cima. Isto acontece até que a pressão em um recipiente, disposto na segunda abertura de conexão 18, estiver situada novamente acima de uma pressão de resposta predeterminada caso a válvula de comutação seja empregada como uma válvula de subpressão, ou até que a pressão em um recipiente, disposto na primeira abertura de conexão 16, estiver situada novamente abaixo da pressão de resposta predeterminada, caso a válvula de comutação seja empregada como uma válvula de sobrepressão. A grandeza essencial para a comutação da válvula é por conseguinte a diferencial de pressão entre a pressão aplicada na primeira abertura de conexão 16 e a pressão aplicada na segunda abertura de conexão 18. Somente quando este diferencial de pressão tiver caído abaixo de um valor determinado, a grandeza essencial para a comutação da válvula é, por conseguinte, o diferencial de pressão entre a pressão aplicada na primeira abertura de conexão 16 e a pressão aplicada na segunda abertura de conexão 18. Somente quando este diferencial de pressão tiver caído abaixo de um valor determinado, a força exercida pelo meio em fluxo de passagem sobre o disco de válvula 1 não mais será suficiente para manter o disco de válvula 1 na sua posição de passagem suspensa, razão porque o disco de válvula 1, nesta hipótese, se movimenta novamente em direção descendente, fechando a válvula.

[00047] As Figuras 5a a 5d apresentam as situações de uma válvula comutadora, mostrada das Figuras 4a até 4d, sendo que a válvula de comutação mostrada nas Figuras 5a até 5d apresenta, todavia, um outro disco de válvula 1.

[00048] O exemplo de execução de uma válvula de comutação, apresentada nas Figuras 5a e 5d, dispõe de um disco de válvula 1 como está representado, por exemplo, na Figura 2. A Figura 5a mostra uma situação, na qual a válvula comutadora está fechada. O disco de válvula 1 encosta com sua superfície do disco de válvula 2 na sede de válvula 20 da válvula de comutação, de maneira que a válvula está fechada.

[00049] A Figura 5b mostra a situação, na qual o disco de válvula 1 já foi ligeiramente suspenso por um diferencial de pressão entre a pressão aplicada na primeira abertura de conexão 16 e a pressão aplicada na segunda abertura de conexão 18. Com sua superfície do disco de válvula 2, o disco de válvula 1 não mais encosta na sede de válvula 22. Também, nas Figuras 5a até 5d, o disco de válvula 1 poderá ser deslocado ao longo do seu eixo longitudinal L. Também, neste sentido, é previsto para isto uma guia 22 que está montada deslocável em um recorte 24 de uma seção superior 26 de um alojamento da válvula.

[00050] Na válvula de comutação, mostrada nas Figuras 5a até 5d, o disco de válvula 1 apresenta uma primeira seção da aba 6 que possui passagens 12. A Figura 5b mostra a situação, na qual o disco de válvula 1 está precisamente suspenso em tal extensão que um meio pode fluir da primeira abertura de conexão 16 até a segunda abertura de conexão 18, atravessando estas passagens 12. A direção do fluxo deste meio também é indicada na Figura 5b pelas setas 28. O meio em fluxo incidirá na posição mostrada na Figura 5b por baixo sobre a superfície do disco de válvula 2 do disco de válvula 1, onde será desviado, de maneira que - na Figura 5b - pode fluir horizontalmente pelas passagens 12 na primeira seção da aba 6. Pelo fato de o meio ser desviado na superfície do disco de válvula 2, será exercida uma força sobre o disco de válvula 1 que o pressiona ainda mais para cima.

[00051] Esta situação é mostrada na Figura 5c. O disco de válvula 1 - em comparação com a situação mostrada na Figura 5b - está mais distanciado da sede de válvula 22. O meio que flui pela válvula da primeira abertura de conexão 16 para a segunda abertura de conexão 18 encontra ao menos em parte também por baixo contra a superfície do disco de válvula 2. Nesta superfície será desviado e abandona o disco de válvula 1 em direção quase horizontal pelas passagens 12 na primeira seção da aba 6. Outra parcela do meio não encontra a superfície do disco de válvula 2 específica, porém, encontra por baixo a segunda seção da aba 8 e nesta, e na borda da aba 10 dobrada para baixo, será desviada. A direção do fluxo do meio é também mostrada na Figura 5c pela seta 28.

[00052] Como pode ser nitidamente reconhecido na Figura 5c, a segunda seção da aba 8 será banhada pelo meio em dois lados, ou seja, acima e abaixo da segunda seção da aba 8, com a borda 10, será banhada pelo meio em dois lados, ou seja, acima e abaixo da segunda aba 8. Em um exemplo de execução preferido da invenção, esta segunda seção da aba 8 é conformada como superfície de suporte no corte apresentado nas Figuras 5a até 5d. Com esta conformação, no banho bilateral da segunda seção da aba 8, devido ao meio que atravessa a válvula, se verifica um movimento ascendente, com o que o disco de válvula 1 será movido mais para cima.

[00053] A Figura 5d apresenta a válvula das Figuras 5a até 5c, na qual o disco de válvula 1 se encontra na posição de curso pleno. Por conseguinte, o disco de válvula 1 está deslocado no máximo para cima e a válvula está aberta no nível máximo. Também neste estado, uma parte do meio que flui pela primeira abertura de conexão 16 até a segunda abertura de conexão 18, encontra por baixo a superfície da válvula 2 e será nela desviado. Desta forma, continua a ser exercida uma força sobre o disco de válvula 1 que pressiona em sentido ascendente. Também. a segunda parte da aba 8 será banhada com a borda da aba 10 tanto acima como também abaixo da segunda seção da aba 8 pelo meio em fluxo de passagem, de maneira que continua sendo produzido um movimento ascendente, pelo qual o disco de válvula 1 continua sendo mantido na sua posição de passagem máxima. Somente quando o diferencial de pressão entre uma pressão aplicada na primeira abertura de conexão 16 e uma pressão aplicada na segunda abertura de conexão 18 cair abaixo de uma pressão de resposta predeterminada, a força exercida sobre o disco de válvula 1 pelo meio em fluxo de passagem, não mais será suficientemente intensa para manter o disco de válvula 1 na sua posição de passagem. O disco de válvula 1 se movimentará, então, ao longo da guia 22 e do eixo longitudinal L em sentido descendente e a válvula torna a fechar. Listagem de referência L Eixo longitudinal 1 Disco de válvula 2 Superfície do disco de válvula 4 Borda da superfície 6 Primeira seção da aba 8 Segunda seção da aba 10 Borda da aba 12 Passagem 14 Lado superior 16 Primeira abertura de conexão 18 Segunda abertura de conexão 20 Sede de válvula 22 Guia 24 Recorte 26 Parte superior 28 Seta

Claims

1. Válvula de comutação com uma sede de válvula e um disco de válvula (1) que pode ser movida de uma posição fechada, na qual o disco de válvula (1) - com uma superfície de disco de válvula - está em contato com a sede da válvula e a válvula de sobrepressão fechada, pode ser movido para uma posição de fluxo de passagem, na qual a válvula de sobrepressão está aberta, sendo que o disco de válvula (1) compreende uma superfície do disco de válvula (2) com uma borda de superfície (4) circunferencial e uma normal que está posicionada verticalmente na superfície do disco de válvula (2) e atravessando o seu centro de gravidade, definindo um eixo longitudinal L, sendo que na borda da superfície (4) está disposta uma aba que dispõe de uma primeira sessão (6), que esta disposta na borda da superfície (4), a qual se projeta relativamente ao eixo longitudinal L em direção axial além da superfície do disco de válvula (2), caracterizada pelo fato de que a aba dispõe de uma segunda sessão (8) que se estende da primeira sessão (6), a segunda sessão (8) compreende um segmento radial em relação ao eixo longitudinal L e está conectada a um dos discos de válvula desviadas da primeira sessão (6).

2. Válvula de comutação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a segunda sessão (8) da aba apresenta uma borda de aba (10) afastada em relação à primeira sessão (6) e que, relativamente ao eixo longitudinal L, estende-se axialmente além do segmento radial do segundo disco (8) da aba.

3. Válvula de comutação, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a primeira sessão (6) da aba se estende contra o eixo longitudinal L em um ângulo mínimo de 0°, preferencialmente pelo menos de 5°, preferencialmente pelo menos de 10° e, no máximo, 25°, preferencialmente no máximo 20° e especialmente preferido no máximo de 15° contra o eixo longitudinal L.

4. Válvula de comutação, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a primeira seção (6) da aba apresenta ao menos uma passagem (12).

5. Válvula de comutação, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a segunda seção (8) da aba, apresenta em um corte radial relativamente ao eixo longitudinal L, uma seção transversal em forma de um painel de asa.

6. Válvula de comutação, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a superfície do disco de válvula (2) é de conformação circular.

7. Válvula de comutação, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a válvula de sobrepressão está de tal conformada que o disco de válvula (1) é mantido na posição fechada somente pela força do peso sobre ele atuante, sendo que, somente pela pressão atuante sobre a superfície do disco de válvula (2), será deslocado para fora da posição fechada.