BR112013015714B1

BR112013015714B1 - Corpo de regulador de fluxo de gás e montagem de regulador de fluxo de gás compreendendo o mesmo

Info

Publication number: BR112013015714B1
Application number: BR112013015714-3A
Authority: BR
Inventors: Michael D. Brown
Original assignee: Lincoln Global, Inc.
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2022-01-04
Also published as: CN103392158A; WO2012085633A1; CA2821665A1; MX2013007384A; US9557747B2; EP2656158B1; CN103392158B; BR112013015714A2; EP2656158A1; US20120161057A1; JP2014507700A

Abstract

regulador de fluxo de gás com múltiplas passagens de fluxo de gás. trata-se de uma montagem de regulador de controle de fluxo (100) que tem um corpo de regulador (101) com um canal de fluxo de entrada (141) que acopla uma entrada do corpo de regulador (101) a uma porta de taxa de fluxo e um canal de fluxo de saída (149) que acopla a porta de taxa de fluxo a uma porta de saída (113) do corpo de regulador (101). a área em corte transversal mínima do canal de fluxo de saída (149) é maior do que a área em corte transversal máxima do canal de fluxo de entrada (141).

Description

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[0001] Dispositivos, sistemas e métodos consistentes com a invenção referem-se a um método e um aparelho para fornecer um regulador de fluxo de gás integral e um fluxômetro.

[0002] Durante certos tipos de operações de solda, tais como soldagem por arco elétrico com gás de proteção (GMAW), um gás de proteção é usado. Esses gases de proteção podem ser argônio ou dióxido de carbono, por exemplo. Os gases de proteção são normalmente entregues à operação de soldagem de um tanque de alta pressão ou fonte de gás (pode ser tão alta quanto 20,68 MPa (3.000 psi)). Embora a pressão da fonte do gás seja alta, a pressão do gás necessária na operação de soldagem é consideravelmente menor, normalmente entre 68,95 e 344,74 kPa (10 e 50 psi). Ainda, é normalmente exigido que a taxa de fluxo do gás de proteção na solda seja controlado para ser uma taxa de fluxo constante. Devido a isso, é normalmente necessário ter um regulador de fluxo de gás e um fluxômetro de gás na linha de fluxo de gás entre a fonte do gás (por exemplo, um tanque) e a operação de soldagem. De acordo com o documento U.S. 6.484.750 B1, cada um dentre o regulador de fluxo de gás e o fluxômetro são componentes separados, e assim exige não menos do que dois dispositivos diferentes para ser conectado à linha de gás. Isso aumenta o custo e a complexidade de usar gás. De acordo com o documento U.S. 3.586.045 A ou com o documento U.S. 5.398.721 A, regulador de gás integral e unidades de fluxômetro são descritos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0003] A fim de garantir que a taxa de fluxo seja regulada de modo mais adequado do que o caso do estado da técnica, um corpo de regulador de fluxo de gás de acordo com a reivindicação 1 e uma montagem regular de fluxo de gás de acordo com a reivindicação 2 são descritos. Modalidades particularmente preferenciais devem ser tomadas das reivindicações dependentes. Uma modalidade exemplificativa da presente invenção é uma montagem de regulador de fluxo de gás que tem um corpo de regulador com uma cavidade acoplada a uma porta de entrada de gás, uma montagem de válvula acoplada a uma montagem de válvula de fluxo acoplada a uma porta de válvula de fluxo. A montagem de válvula controla um fluxo de um gás no corpo de regulador. A montagem, de modo adicional, tem uma montagem de indicador de pressão acoplado a uma porta de indicador de pressão, uma montagem de monitoramento de fluxo ou montagem de tubo de fluxo respectivamente que monitora uma taxa de fluxo do gás que flui através da montagem de monitoramento de fluxo que é acoplada a uma porta de taxa de fluxo ou porta de tubo de fluxo respectivamente e a um adaptador de montagem de monitoramento de fluxo. A montagem tem adicionalmente uma porta de saída através da qual o dito gás sai do dito corpo regulador. O corpo de regulador também tem um canal de fluxo de entrada que fornece um fluxo de pelo menos parte do gás da dita porta de entrada para a porta de taxa de fluxo e um canal de escape que acopla a porta de taxa de fluxo à porta de saída para fluir o gás para porta de saída, e em que uma área em corte transversal mínima do dito canal de fluxo de saída é maior do que uma área em corte transversal máxima do dito canal de fluxo de entrada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0004] O aspecto acima e/ou outros aspectos da invenção serão mais aparentes descrevendo-se em detalhes as modalidades exemplificativas da invenção em referência aos desenhos anexos, em que:

[0005] A Figura 1 ilustra uma representação diagramática de uma modalidade exemplificativa de uma montagem regulatória de fluxo da presente invenção;

[0006] A Figura 2 ilustra uma representação diagramática adicional de uma modalidade exemplificativa de uma montagem regulatória de fluxo da presente invenção mostrada na Figura 1;

[0007] A Figura 3 ilustra uma representação diagramática de uma montagem de válvula de fluxo empregada em uma modalidade exemplificativa da presente invenção; e

[0008] A Figura 4 ilustra uma representação diagramática de um corte transversal de um corpo de regulador de acordo com uma modalidade exemplificativa da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0009] As modalidades exemplificativas da invenção serão agora descritas abaixo em referência às figuras anexas. As modalidades exemplificativas descritas são destinadas a auxiliar o entendimento da invenção, e não são destinadas a limitar o escopo da invenção de nenhum modo. Números de referência semelhantes referem-se a elementos semelhantes no decorrer do documento.

[00010] Em relação, agora, às Figuras 1 e 2, é mostrada uma modalidade exemplificativa da presente invenção. De modo específico, uma modalidade da montagem de regulador de fluxo de gás 100 da presente invenção é retratada. A montagem de regulador de fluxo de gás 100 contém uma quantidade de componentes que inclui um corpo de regulador 101, uma montagem de válvula 139, um indicador de pressão 107, um ajuste de saída 105 e uma montagem de tubo de fluxo 103. A montagem de regulador de fluxo de gás 100 tanto controla a taxa de fluxo de um gás, tal como argônio (por exemplo) quanto monitora a pressão do gás da fonte de gás (tal como um tanque). As modalidades da presente invenção fornecem uma taxa de fluxo de gás constante independente da pressão da fonte do gás.

[00011] De modo específico, em reguladores de fluxo de gás da técnica anterior, quando um processo de soldagem é iniciado, o fluxo de gás na saída do regulador pode ser tão alto quanto 137,9 a 206,84 kPa (20 a 30 psi) por causa de um pico de fluxo no início do processo. Isso ocorre porque a pressão é permitida a acumular na linha de gás enquanto nenhuma operação ou uso de gás ocorre. Após a rajada inicial de gás (a 137,9 a 206,84 kPa (20 a 30 psi)) a pressão então cai para a pressão operacional - que pode ser de cerca de 27,58 a 34,47 kPa (4 a 5 psi), por exemplo. No entanto, ao usar as modalidades da presente invenção, esse pico inicial é evitado e a taxa de fluxo/pressão operacional desejada é alcançada durante todos os estágios de operação - ou seja, da inicialização inicial à interrupção de fluxo. Isso é altamente vantajoso em muitas aplicações diferentes, inclusive soldagem.

[00012] Novamente, em relação às Figuras 1 e 2, o corpo de regulador 101 pode ser produzido a partir de qualquer material apropriado para seu uso destinado, que inclui, por exemplo, bronze, mas a presente invenção não é limitada nesse aspecto. O corpo 101 contém pelo menos quatro portas rosqueadas às quais outros componentes podem ser conectados. Um gás flui para dentro do corpo 101 através da porta de entrada 115. A presente invenção não se limita pela fonte do gás que é fornecida para a porta de entrada, mas pode ser sistemas do tipo compressor ou tanques. A porta de entrada 115 é acoplada a uma cavidade 150 de modo que a porta de entrada 115 está em comunicação fluida de gás com a cavidade 150.

[00013] A porta de válvula 110 aceita a válvula de fluxo de gás 139 que é parte do regulador 109. Na modalidade mostrada, a válvula de fluxo de gás 139 é atuada por um regulador do tipo diafragma que é ajustável que permite a um usuário ajustar a quantidade de fluxo de gás necessária para uma operação em particular. Embora um regulador de gás do tipo diafragma seja mostrado, outros tipos de válvulas do tipo fluxo de gás conhecidos podem ser usados, inclusive, por exemplo, válvulas de fluxo do tipo pistão. A pressão ou o fluxo é ajustado com o uso de um botão 123 (não mostrado na Figura 2). A válvula de fluxo de gás 139 é inserida em um corpo de regulador na porta 110 e pode ser rosqueada de modo a permitir o rosqueamento da válvula 139 na porta 110. A porta de válvula 110 é também acoplada à cavidade 150 de modo que o fluxo de gás da porta de entrada 115 pode ser controlado através da válvula de fluxo 139. A construção e a operação de reguladores de fluxo de gás 109 são bem conhecidas por aqueles versados na técnica e não serão discutidas em detalhes no presente documento.

[00014] O corpo 101 também tem uma porta de tubo de fluxo 108. Uma montagem de tubo de fluxo 103 é acoplada à porta de tubo de fluxo 108. A montagem de tubo de fluxo 103 monitora a taxa de fluxo do gás que é regulada pela montagem 100. Na modalidade exemplificativa retratada nas Figuras 1 e 2, a montagem de tubo de fluxo 103 contém uma esfera de tubo de fluxo 104 no interior do tubo de fluxo 112. A esfera de fluxo 104 é impulsionada de uma posição assentada conforme um gás flui e a altura da esfera se refere à taxa de fluxo de gás através da montagem de tubo de fluxo. A montagem de tubo de fluxo 103 é acoplada ao corpo 101 com um adaptador de tubo de fluxo 102. A porta de tubo de fluxo é acoplada à cavidade 150 de modo que o fluxo de gás da porta de entrada 115 é direcionado à porta de tubo de fluxo 108. Uma discussão mais detalhada do mesmo é apresentada abaixo em relação à Figura 4. Durante uma operação, o gás flui para dentro da montagem de tubo de fluxo dentro de uma câmara central que tem a esfera 104. O fluxo de gás impulsiona a esfera 104 e flui ao redor da esfera 104. Após o gás fluir ao redor da esfera 104 o gás é redirecionado de volta para o corpo 101 e para a porta de saída 113 do corpo 101. A presente invenção não é limitada pela construção da montagem de tubo de fluxo 103 e qualquer construção conhecida pode ser utilizada.

[00015] Após o fluxo de gás ser direcionado de volta para o corpo 101 a partir da montagem de tubo de fluxo 103 o mesmo é direcionado para a porta de saída 113 e então para o local de trabalho, que pode incluir uma operação de soldagem, por exemplo.

[00016] O corpo 101 também contém uma porta de indicador de pressão 106. Um indicador de pressão 107 é acoplado à porta de indicador de pressão 106 e monitora a pressão de gás da fonte, tal como um tanque de gás (não mostrado). Isso permite a um usuário determinar a quantidade de gás que resta na fonte para assegurar que a mesma é suficiente para o uso desejado do gás. A presente invenção não é limitada pela construção e pela configuração do indicador de pressão 107. Qualquer construção conhecida pode ser empregada. A porta de indicador de pressão 106 é acoplada à porta de entrada 115 de modo que a pressão de fonte pode ser determinada de modo preciso pelo indicador de pressão 107.

[00017] Em uma modalidade exemplificativa da presente invenção, uma porca de porta de entrada 117, uma haste de porta de entrada 119 e uma gaxeta de porta de entrada 121 podem ser acopladas à porta de entrada 115 para facilitar uma conexão com uma fonte de gás. A presente invenção não se limita a esse aspecto.

[00018] Na Figura 2, uma vedação 111 é mostrada para permitir a vedação da válvula de fluxo 139 ao corpo 101. No entanto, qualquer meio ou método de vedação adequado pode ser empregado para alcançar uma vedação à prova de vazamento entre a válvula de fluxo 139 e o corpo 101.

[00019] Agora, em relação à Figura 3, é mostrada uma modalidade exemplificativa de uma montagem de regulador de fluxo 109 da presente invenção. Conforme declarado anteriormente, a presente invenção não é limitada à construção da válvula 109 mostrada na Figura 3 e qualquer estrutura ou tipo de válvula de controle de fluxo pode ser empregado. Na modalidade retratada, a montagem de válvula de fluxo 109 contém uma porção de válvula 139 que pode ser rosqueada ou fixada ao corpo de regulador 101. Uma tampa 139 e um diafragma 135 são acoplados à porção de válvula 139, sendo que o diafragma é flexível para permitir que seu formato altere dependendo do posicionamento do botão 123. Uma mola 131 se encaixa na placa 133 e na placa de giro 129. Finalmente, a cobertura 127, a placa de identificação 125 e o botão 123 são fixados à montagem de válvula 109. Conforme o botão 123 é girado por um usuário, a força compressiva aplicada pela mola 131 à placa 133 e ao diagrama 135 altera. Essa alteração resulta em uma alteração de formato do diafragma que altera uma quantidade de fluxo de gás da porta de entrada 115 para a porta de tubo de fluxo 108, o que resulta na regulação do fluxo. A operação e a construção de uma válvula de fluxo 109 é bem compreendida por aqueles de habilidade comum na técnica.

[00020] Agora, em relação à Figura 4, um corte transversal do corpo 101 é retratado. Conforme discutido anteriormente, a cavidade 150 está dentro do corpo 101. A porta de entrada 115 e a porta de válvula 110 não são mostradas nessa vista. Adicionalmente, conforme discutido acima, a porta de entrada 115 é acoplada à porta de tubo de fluxo 108 por meio da cavidade 150 de modo que o gás pode fluir da porta de entrada 115 para a montagem de tubo de fluxo 103 após seu fluxo ser regulado pela montagem de válvula 109. O gás flui para a porta de tubo de fluxo 108 por meio do canal de fluxo de entrada 141 a partir do corpo 101. O canal pode ser de qualquer formato e na modalidade exemplificativa mostrada o mesmo é circular em corte transversal. Adicionalmente, a presente invenção não é limitada ao posicionamento do canal 141 dentro do corpo 101. O ajuste de tubo de fluxo 102 também tem um canal 143 que engata ao canal 141 no corpo 101 quando o ajuste 102 é fixado ao corpo 101. O canal 143 permite que o gás flua da porta 108 para o tubo central da montagem de tubo de fluxo 103 que contém a esfera 104. Conforme declarado anteriormente o gás então percorre da montagem de tubo de fluxo 103 de volta para o ajuste 102. No ajuste102, o gás que retorna flui através do canal de retorno de gás 145. O canal de retorno de gás 145 direciona o gás que retorna para uma câmara com formado de anel ou de sulco 147 no ajuste 102. Em uma modalidade exemplificativa, a câmara de ajuste 147 pode estar na configuração de um sulco do tipo trepan. Em uma modalidade exemplificativa, a câmara 147 é conformada como um anel completo ao redor do centro do ajuste 102. Isso é feito para assegurar que a câmara 147 forneça uma conexão fluida sem obstrução entre o canal 145 e o canal de saída de fluxo 149 no corpo 101. Empregando-se um formato de anel, independente do posicionamento do ajuste 102 após uma instalação, o canal 145 estará em comunicação com o canal 149 no corpo. A presente invenção não é limitada em relação ao formato e ao posicionamento do canal de escape 149 no corpo 101.

[00021] O canal de escape 149 acopla a porta de tubo de fluxo 108 à porta de saída 113 e ao ajuste de saída 105. O ajuste de saída 105 é normalmente acoplado a uma mangueira ou outros meios para direcionar o fluxo de gás para o local de trabalho. O ajuste de saída tem um canal de saída 151 que se acopla ao canal 149 para permitir que o fluxo de gás saia do ajuste de saída 105. O canal de saída 151 é mostrado na Figura 4 no centro do ajuste 105. No entanto, a presente invenção não é limitada nesse aspecto, visto que o canal de saída pode também ter uma câmara similar à câmara 147 no ajuste 102.

[00022] Em uma modalidade exemplificativa da presente invenção a área em corte transversal mínima de qualquer um dentre o canal 145, a câmara 147, o canal 149, o canal 141 e o canal 151 é maior do que a área em corte transversal máxima do canal 143. Declarado de modo diferente, cada um dentre o canal 145, a câmara 147, o canal 149, o canal 141 e o canal 151 têm uma área em corte transversal mínima que é maior do que a maior área transversal no canal 143. Isso existe para assegurar que a taxa de fluxo de gás do gás no canal 145, na câmara 147, no canal 149, no canal 141 e no canal 151 não restrinja a taxa de fluxo de gás no canal 143 e assegurar que a taxa de fluxo seja regulada de modo apropriado e de acordo com os atributos descritos acima.

[00023] Em uma modalidade exemplificativa adicional, a área em corte transversal mínima em cada um dentre o canal 145, a câmara 147, o canal 149, o canal 141 e o canal 151 é pelo menos 15% maior do que a área em corte transversal máxima para o canal 143. Em modalidades exemplificativas adicionais a área em corte transversal mínima em cada um dentre o canal 145, a câmara 147, o canal 149, o canal 141 e o canal 151 é 10 a 30% maior do que a área em corte transversal máxima para o canal 143.

[00024] Nota-se que a presente invenção não se limita ao uso da montagem de regulador de fluxo, pois pode ser usada em qualquer indústria ou aplicação que exija a regulação de fluxo de gás. NÚMEROS DE REFERÊNCIA

Claims

1. Corpo de regulador de fluxo de gás (101) que compreende: um corpo regulador que possui uma cavidade (150) acoplada a uma porta de entrada de gás (115); uma porta de válvula de fluxo acoplada à referida cavidade, em que a referida porta de válvula de fluxo é configurada para aceitar uma montagem de válvula que regula um fluxo de um gás no referido corpo regulador; uma porta de taxa de fluxo (108) através da qual o referido gás flui para medir a taxa de fluxo do dito gás; um adaptador de montagem de monitoramento de fluxo (102) que tem um canal de entrada (143) através do dito adaptador (102) e que é acoplado à dita porta de taxa de fluxo; e uma porta de saída (113) através da qual o dito gás sai do dito corpo de regulador (101); em que o dito corpo de regulador (101) compreende, ainda, um canal de fluxo de entrada (141) que fornece um fluxo de pelo menos parte do dito gás da dita porta de entrada de gás (115) à dita porta de taxa de fluxo (108) e ao dito canal de entrada (143), e um canal de fluxo de saída (149) que acopla a dita porta de taxa de fluxo (108) à dita porta de saída (113) para fluir a dita pelo menos parte do dito gás à dita porta de saída (113), CARACTERIZADO pelo fato de que uma área em corte transversal mínima do dito canal de fluxo de saída (149) é maior do que a área em corte transversal máxima do dito canal de entrada (143).

2. Corpo de regulador de fluxo de gás (101), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita área em corte transversal mínima do dito canal de fluxo de saída (149) é pelo menos 15% maior do que a dita área em corte transversal máxima do dito canal de entrada (143).

3. Corpo de regulador de fluxo de gás (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita área em corte transversal mínima do dito canal de fluxo de saída (149) é 10% a 30% maior do que a dita área em corte transversal máxima do dito canal de entrada (143).

4. Corpo de regulador de fluxo de gás (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita área em corte transversal mínima do dito canal de fluxo de saída (149) e uma área em corte transversal mínima do dito canal de fluxo de entrada (141) são ambas pelo menos 15% maiores do que a dita área em corte transversal máxima do dito canal de entrada (143).

5. Corpo de regulador de fluxo de gás (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita área em corte transversal mínima do dito canal de fluxo de saída (149) e uma área em corte transversal mínima do dito canal de fluxo de entrada (141) são ambas 10% a 30% maiores do que a dita área em corte transversal máxima do dito canal de entrada (143).

6. Corpo de regulador de fluxo de gás (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito adaptador de montagem de monitoramento de fluxo (102) compreende, ainda, um canal de retorno (145) e uma câmara de retorno (147) que é acoplada ao dito canal de fluxo de saída (149).

7. Corpo de regulador de fluxo de gás (101), de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita área em corte transversal mínima do dito canal de fluxo de saída (149) e uma área em corte transversal mínima do dito canal de retorno (145) são ambas pelo menos 15% maiores do que a dita área em corte transversal máxima do dito canal de entrada (143).

8. Corpo de regulador de fluxo de gás (101), de acordo com a reivindicação 6 ou 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita área em corte transversal mínima do dito canal de fluxo de saída (149) e uma área em corte transversal mínima do dito canal de retorno (145) são ambas 10% a 30% maiores do que a dita área em corte transversal máxima do dito canal de entrada (413).

9. Montagem de regulador de fluxo de gás (100) que compreende: uma montagem de válvula (109) acoplada a uma porta de válvula de fluxo (110), em que a dita montagem de válvula (109) controla um fluxo de um gás em um corpo de regulador de fluxo de gás (101); uma montagem de regulador de pressão (107) acoplada a uma porta de regulador de pressão (106); uma montagem de monitoramento de fluxo (103) que monitora uma taxa de fluxo do dito gás que flui através da montagem de monitoramento de fluxo (103) e que é acoplada a uma porta de taxa de fluxo (108); CARACTERIZADA pelo fato de que compreende um corpo de regulador de fluxo de gás (101), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.