BR112016006294B1

BR112016006294B1 - Válvulas e arranjos de válvulas para controle de fluxo

Info

Publication number: BR112016006294B1
Application number: BR112016006294-9A
Authority: BR
Inventors: Luiz Henrique Vargas Fonseca
Original assignee: Zammi Instrumental Eireli
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2022-04-05
Also published as: EP3058982A4; JP6493887B2; AU2013398298A1; CN105764563B; WO2015024081A8; CN105764563A; AU2013398298B2; US20160208940A1; JP2016535207A; WO2015024081A1; EP3058982A1; EP3058982B1; CA2927032C; CA2927032A1; US10260650B2; BR112016006294A2

Abstract

APERFEIÇOAMENTOS E ARRANJOS EM VÁLVULA PARA CONTROLE DE FLUXO. A presente invenção trata de aperfeiçoamentos em válvulas do tipo cartwheel , com respectivos arranjos incorporando ditas válvulas, as quais compreendem uma peça de material elastomérico na forma de uma roda de carroça, que é fixada pelo aro externo ao invólucro da válvula. Compreendendo um plugue central ligado por hastes ao aro externo e normalmente quando utilizada em invólucros de apenas duas vias (uma entrada e uma saída), dita válvula constitui-se em uma válvula unidirecional. Quando utilizada em invólucro com três vias ou mais, dita válvula pode atuar para vedação e passagem de fluxo de fluido por ambos os lados da válvula, alternativamente, dependendo da escolha de projeto de circulação de fluidos.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção trata de válvulas para controle de fluxo, aqui denominada tipo “cartwheel”, que é uma válvula multifuncional que pode ser usada para controle de fluxos tanto de líquidos como de ar, podendo exercer funções diferentes dependendo do invólucro onde ela for montada.

[002] A válvula de acordo com a presente invenção pode ser aplicada nas mais diversas áreas onde um controle de fluxo seja desejável, tais como na medicina ou na indústria, funcionando como uma válvula unidirecional anti- refluxo, ou para controle automático de fluxo.

Histórico da Invenção

[003] De uma forma geral, válvulas de controle de fluxo do tipo “cartwheel” são conhecidas, como pode ser observado nas referências do estado da técnica EP 1 099 455 e EP 0 336 307. Tipicamente, consistem em uma peça de silicone, ou outro material elastomérico, conformada com uma roda de carroça que é fixada pelo aro externo ao invólucro da válvula e assim possuindo liberdade para se mover em apenas uma direção quando submetida à pressão. Essa mobilidade é tipicamente devida à flexibilidade das hastes que ligam o aro ao plugue no centro da válvula. Quando montada, não havendo pressão na entrada da válvula, ou quando a pressão é aplicada no sentido contrário ao pretendido, a válvula fica apoiada na base ou sede da cápsula, vedando a entrada e impedindo desta forma o fluxo no sentido contrário. Quando a pressão é aplicada no sentido do fluxo pretendido, a válvula se move, permitindo a passagem do fluxo entre as referidas hastes. Configura-se, portanto, como uma válvula unidirecional, ou válvula anti-refluxo.

[004] Existem no mercado algumas técnicas ou tipos de válvulas que fazem a função anti-refluxo, tais como, por exemplo, a válvula “duck-bill”, válvula tipo “umbrella” e as referidas válvulas tipo “cartwheel”. No entanto, essas válvulas apresentam algumas deficiências de ordem estrutural e funcional que apontam para soluções ainda não contempladas pelo estado da técnica, conforme a seguir comentado. Válvula "duckbill”

[005] Esse tipo de válvula possui estruturação que favorece o acúmulo de resíduos em seus cantos internos, além de gerar turbulências indesejáveis para certas aplicações, como aquelas na área da medicina. Some-se o fato de que existe uma certa dificuldade para se retirar o ar do interior da válvula. Além disso, essa válvula apresenta restrições ao fluxo, pois a área de passagem do líquido é menor do que a área do conector de entrada. Quando utilizada com ar, produz som, que pode ser incômodo dependendo da aplicação. Válvula "umbrella”

[006] A estrutura dessa válvula, igualmente, favorece o acúmulo de resíduos em seus cantos, também gerando turbulências indesejáveis para aplicações em medicina, principalmente se o fluido for o sangue. Também apresentam dificuldade para dela se extrair ar do seu interior, assim como restrição ao fluxo, pois a área de passagem do líquido é menor do que a área do conector de entrada. Se utilizada com ar, produz ruído incômodo dependendo da aplicação. Válvulas tipo "cartwheel’'

[007] Esse tipo de válvula, conforme revelada nos documentos do estado da técnica EP 1 099 455 e EP 0 336 307, devido o formato plano do plugue central também gera acúmulo de resíduos nos cantos internos, além da já comentada turbulência indesejável, notadamente quando o fluido é o sangue. Ainda, devido ao formato plano do plugue central da válvula, se submetida a altas pressões de aspiração na entrada ela pode se deformar e assim permiter a passagem do fluxo. Adicionalmente, se usada em aplicações de longa duração, referido formato plano do plugue central pode sofrer deformações que podem levar a vazamentos do fluido. Finalmente, o formato plano do plugue central da válvula limita o seu trabalho para apenas um sentido de fluxo, não sendo possível sua aplicação como válvulas de três vias ou mais.

[008] Outro problema observado nos dispositivos de controle de fluxo do estado atual da técnica, principalmente quando usados no campo da medicina, tal como em hemodinâmica e infusão de substâncias à pacientes onde se faz necessário o controle de um ou mais fluxos de fluido por três ou mais vias, se relaciona com os arranjos utilizados. Em geral, tratam-se de dispositivos direcionadores de fluxo consistindo em torneiras, registros e “manifolds”, os quais requerem o manuseio de manoplas para se obter o direcionamento do fluxo para a saída desejada. Obviamente, esse manuseio não é adequado e pode até mesmo gerar problemas para o devido procedimento a que o paciente está sendo submetido.

[009] É, portanto, objetivo da presente invenção minimizar e mesmo solucionar os problemas acima apontados, através do provimento de uma válvula de controle de fluxo, tipo “cartwheel”, com características construtivas próprias e confeccionadas em silicone, borracha, PVC flexível ou outro material elastomérico que atenda às especificações de flexibilidade e resistência necessárias ao funcionamento da válvula, possibilitando melhores ajustes e confiabilidade para características tais como pressão de abertura, fluxo máximo, resistência ao fluxo, biocompatibilidade, durabilidade, etc.

[0010] É outro objetivo da presente invenção prover uma válvula de controle de fluxo, tipo “cartwheel” unidirecional, com características construtivas peculiares de forma que possa alternativamente, e seletivamente conforme opção de projeto, trabalhar em ambos os lados da válvula, como vedação ou para passagem de fluxo de fluido.

[0011] Dentre os vários aperfeiçoamentos e vantagens que as características construtivas da válvula de controle de fluxo tipo “cartwheel” objeto da presente invenção pode apresentar em relação àquelas do estado da técnica; destacam-se: - Melhor vedação entre o plugue e a base da cápsula, obtida pelo encaixe em forma de arco do plugue com a base da cápsula. Assim, quanto maior a pressão, melhor a vedação, não havendo refluxo mesmo que a válvula se deforme com a pressão; - Devido ao formato de arco nos dois lados da válvula, dependendo do formato interno da base da cápsula, quando em um sistema ou arranjo de três vias ou mais, é possível trabalhar com o plugue da válvula vedando ou dando passagem ao fluxo de fluido, conforme alternativa de entradas e saídas escolhidas.

[0012] Ainda um outro objetivo da presente invenção é propiciar arranjos com válvulas de controle de fluxo, tipo “cartwheel”, em substituição aos direcionadores de fluxo atuais, de forma que o funcionamento seja totalmente automático e seguro. Referidos arranjos de válvulas tipo “cartwheel” de acordo com a presente invenção possuem as seguintes vantagens em relação aos direcionadores de fluxo atuais: - Funcionamento totalmente automático e seguro, não sendo necessário girar nenhuma manopla ou dispositivo, não havendo risco de erro no direcionamento de fluxo necessário; - Baixo custo, pois não é necessário utilizar vários dispositivos de manobra ao mesmo tempo; - Tamanho reduzido em relação aos dispositivos do estado da técnica.

Breve Descrição das Figuras

[0013] A presente invenção será a seguir descrita em referência às figuras em anexo, que de uma forma esquemática e não limitativa de seu escopo, representam: - A Figura 1 ilustra duas vistas esquemáticas de uma válvula de controle de fluxo, tipo “cartwheel”, de acordo com a técnica anterior; - A Figura 2 ilustra uma vista frontal da válvula tipo “cartwheel”, de acordo com a presente invenção; - A Figura 3 ilustra uma vista de topo da válvula tipo “cartwheel”, de acordo com a presente invenção; - A Figura 4 ilustra uma vista em perspectiva da válvula tipo “cartwheel”, de acordo com a presente invenção; - A Figura 5 ilustra uma vista em corte longitudinal de uma válvula tipo “cartwheel” montada na cápsula, com sentido de fluxo com vedação do fluido, de acordo com a presente invenção; - A Figura 6 ilustra uma vista em corte longitudinal de uma válvula do tipo “cartwheel” montada na cápsula, com sentido de fluxo para passagem de fluido aberta, de acordo com a presente invenção; - A Figura 7 ilustra uma vista de topo da válvula tipo “cartwheel”, montada na cápsula, de acordo com a presente invenção; - As Figuras 8 e 9 ilustram vistas em corte longitudinal de uma cápsula de três vias compreendendo uma válvula tipo “cartwheel”, com passagem de fluxo e vedação, alternativas pelo lado (a) ou lado (b) do plugue, de acordo com a opção de entrada de fluido, conforme a presente invenção; - As Figuras 10, 11, 12 e 13 ilustram cortes longitudinais de arranjos de válvulas tipo “cartwheel”, com cápsulas de quatro vias, para diferentes opções de entrada e saída de fluido, de acordo a presente invenção. - As Figuras 14, 15, 16 e 17 ilustram cortes longitudinais de outra modalidade de arranjos de válvulas tipo “cartwheel”, com cápsulas de seis vias, para diferentes opções de entrada e saída de fluxo de fluido, de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

[0014] Conforme ilustrada nas citadas figuras, a válvula de controle de fluxo tipo “cartwheel” (1) deve ser confeccionada em um material elastomérico, possuindo formato de roda de carroça que é fixada pelo aro externo (2) ao invólucro da válvula ou cápsula (7), tendo a liberdade de se mover em apenas uma direção se montadas conforme Figuras 5, 6 e 7 e quando submetidas à pressão. Essa possibilidade é alcançada devido à flexibilidade das hastes (4) que ligam o aro externo (2) ao plugue central (3), formando aberturas (5) equidistantes. O referido plugue central (3) possui configurações diferentes para os lados (a) e (b), sendo o lado (a) de contorno em forma de arco de menor proeminência do que aquele do contorno do lado (b) que, também em forma de arco, possui um contorno mais acentuado do que o lado (a), além de revelar uma extensão cilíndrica (6). Devido à construção maciça e de contornos proeminentes do plugue central (3), as hastes (4) possuem uma porção em ligeiro declive começando no limite da circunferência do arco do plugue central (3) pelo lado (a) se estendendo até a parte plana contígua ao aro externo (2).

[0015] Na válvula tipo “cartwheel” assim configurada, quando trabalhando em cápsulas como em uma válvula de três vias, exemplos das Figuras 8 e 9, tanto o lado (a) como o lado (b) do plugue central (3) podem exercer a função de passagem e vedação, dependendo da escolha da entrada de fluxo. A Figura 9 ilustra um exemplo de entrada em (A) e saída em (B). Dessa forma, a entrada é pelo lado (a), que normalmente não faria contato com a sede ou base da cápsula, passando então a haver a vedação pelo contato de assento de válvula (8) com a base da cápsula também pelo lado (a). Quando a escolha é entrada em (C) e saída em (B), conforme a Figura 8, a válvula “cartwheel” (1) vedará normalmente pelo lado (b). Verifica-se, assim, que a válvula tipo “cartwheel” objeto da presente invenção é perfeitamente adaptável para proporcionar vedação e passagem por ambos os lados (a) e (b) do plugue central (3). O que definirá a vedação ou não por ambos os lados será exclusivamente a construção da sede ou base da cápsula escolhida em projeto específico. Diferentemente a válvula tipo “cartwheel” do estado da técnica, devido ao formato plano do plugue central, só admite vedação por apenas um lado (a) ou (b).

[0016] Assim com base nas propriedades de vedação e passagem que a válvula “cartwheel” objeto da presente invenção pode realizar por ambos os lados (a) e (b) do plugue central (3), vários tipos de arranjos podem ser aplicados para atender os mais diversos processos de manipulação de fluxos comumente requeridos na área de medicina, automatizando assim os procedimentos normalmente a serem executados.

[0017] Com base nessa estruturação da válvula “cartwheel” objeto da presente invenção, exemplos de arranjos possíveis, mas não limitativos, são aqueles ilustrados nas Figuras 10, 11, 12 e 13, as quais definem uma cápsula de quatro vias, possibilitando alternativas de entrada e saída de fluxos de fluidos conforme necessidade de projeto. Da mesma forma, são possíveis os arranjos mostrados nas Figuras 14, 15, 16 e 17, os quais compreendem uma cápsula de seis vias, também possibilitando alternativas de entrada e saída de fluxo de processo.

[0018] Nota-se que em ambos os arranjos acima exemplificados, uma mesma construtividade da válvula tipo “cartwheel” segundo a presente invenção pode assumir alternativamente a condição de vedação ou passagem, dependendo da escolha da entrada a ser adotada no processo de circulação de fluido.

Claims

1. VÁLVULAS PARA CONTROLE DE FLUXO, do tipo “cartwheel”, compreendendo uma peça de material elastomérico em formato de roda de carroça, a qual é fixada por um aro externo (2) a um invólucro da válvula (7), caracterizado pelo fato de um plugue central (3) ser de construção maciça e possuir configurações construtivas diferentes para ambos os lados (a) e (b) na válvula, sendo que o lado (a) de contorno em forma de arco de menor proeminência do que o contorno do arco do lado (b), e este também em forma de arco possuindo um contorno mais acentuado do que o lado (a), porém revelando uma extensão cilíndrica (6), sendo que hastes (4) que ligam o plugue central (3) ao aro externo (2) possuem uma porção em ligeiro declive que começa no limite de circunferência do arco do plugue central (3) pelo lado (a) e se estende até a parte plana contígua ao aro externo (2), em que a válvula para controle de fluxo é configurada para funcionar como uma vedação pelo menos com o lado (b), e em que a referida vedação do lado (b) é realizada pelo contato de assento de válvula na base ou sede da válvula.

2. VÁLVULAS PARA CONTROLE DE FLUXO, do tipo “cartwheel”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que quando montada num invólucro de válvula de três vias ou mais, ambos os lados (a) e (b) do plugue central (3) são configuradas para atuar como vedação e passagem de fluxo de fluido alternativamente, sendo a vedação do lado (a) realizada por um contato de assento de válvula (8) na base ou sede da válvula.

3. ARRANJO DE VÁLVULAS PARA CONTROLE DE FLUXO, do tipo “cartwheel”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato do arranjo ser montado em um invólucro de válvulas de quatro vias.

4. ARRANJO DE VÁLVULAS PARA CONTROLE DE FLUXO, do tipo “cartwheel”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato do arranjo ser montado em um invólucro de válvulas de seis vias.

5. ARRANJO DE VÁLVULAS PARA CONTROLE DE FLUXO, do tipo “cartwheel”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato da disposição do arranjo realizar um controle automático de fluxo.