BR112017003471B1

BR112017003471B1 - Válvula distribuidora de alto fluxo

Info

Publication number: BR112017003471B1
Application number: BR112017003471-9A
Authority: BR
Inventors: Ahmad Abbas Chaudhry; Narasimharajpur Devappa Harsha; Gregory James Volz
Original assignee: Automatic Switch Company
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-11-23
Publication date: 2022-05-10
Also published as: JP6660376B2; EP3175159B1; JP2018525572A; EP3412945B1; WO2017039731A1; EP3412945A1; US20170198821A1; BR112017003471A2; US10788134B2; CN106715984B; EP3175159A1; CN106715984A

Abstract

VÁLVULA DISTRIBUIDORA DE ALTO FLUXO. A presente invenção refere-se a uma válvula distribuidora de alto coeficiente de fluxo através de uma ou mais alterações no trajeto do fluxo de uma válvula distribuidora convencional. O corpo da válvula distribuidora inclui ranhuras internas com contornos de forma esférica. O barril de bobina, engatado de modo deslizante no interior do corpo, inclui superfícies côncavas entre as vedações que são complementares às ranhuras internas de forma esférica do corpo. A forma esférica das ranhuras internas do corpo e/ou a forma côncava da bo-bina permitem mais volume e um fluxo mais laminar entre as mesmas, o que resulta em coeficiente de fluxo e capacidade de fluxo aumentados. O corpo também é formado por janelas de porta transversais na porta que contorna dentro de um orifício do corpo adjacente à bobina. Um volume de estrangulamento do fluxo é estrategicamente desenvolvido em um local de fluxo paralelo, em vez de um local de fluxo perpendicular para promover o fluxo laminar e reduzir a turbulência também para aumentar o coeficiente de fluxo.

Description

Antecedentes da Invenção Campo da Invenção

[001] A presente descrição refere-se, em geral, às válvulas. De maneira específica, a descrição refere-se às válvulas distribuidoras.

Descrição da Técnica Relacionada

[002] O desafio no design da válvula é o fluxo eficiente e contro lado. Um alto coeficiente de fluxo "CV" é especialmente desafiador para as válvulas distribuidoras de múltiplas portas que alternam entre múltiplas portas para direcionar o fluxo, com base na posição da bobina dentro de um corpo de válvula. As várias passagens de fluxo em uma válvula distribuidora criam, de forma inerente, as restrições de fluxo e diminuem o desempenho eficiente. A eficiência do fluxo pode ser aumentada simplesmente ao aumentar um tamanho de corpo ao redor da bobina internas para permitir maiores passagens internas, e tais práticas são o modo tradicional de melhoria. No entanto, algumas aplicações não são conducentes a um aumento geral no tamanho do envelope, de modo que o aumento da eficiência do fluxo independente do aumento do tamanho do corpo tem sido historicamente difícil. Pequenas melhorias no coeficiente de fluxo podem ser comercialmente valiosas sobre o dimensionamento dos componentes de controlo e tubulação para o sistema de válvulas.

[003] A figura 1A é uma vista esquemática em corte transversal de uma válvula distribuidora típica existente, operada por solenoide e comercialmente disponível. A figura 1B é uma vista lateral parcial es-quemática de uma típica bobina engatada de modo deslizante em orifício da válvula distribuidora. A figura 1C é uma ilustração esquemática de um trajeto de fluxo típico na válvula distribuidora da figura 1A com pelo menos uma zona de estrangulamento no trajeto do fluxo. Uma válvula 2 inclui um corpo 4 que circunda uma bobina 6 disposta de forma deslizante ali. Uma tampa final de operador 8 é acoplada ao corpo 4 e pode vedar uma extremidade do corpo da válvula. A tampa final de operador 8 pode ser acoplada com um solenoide não mostrado para empurrar um pistão 14 acoplado à bobina em diferentes posições longitudinais. Uma tampa final de retorno 10 é acoplada ao corpo 4 e pode vedar a extremidade distal do corpo de válvula. Uma mola 12 inclina a bobina em direção à tampa final de operador 8 para retornar a bobina para uma posição de repouso quando o solenoide não é atuado. A válvula 2 tem múltiplas portas 16A-16E com uma sendo uma entrada e outras sendo saídas seletivas, dependendo da posição do pistão em relação ao corpo de válvula. A porta específica que é usada como uma entrada pode variar dependendo se a válvula for operada em uma condição normalmente fechada, como mostrada, ou normalmente aberta. As vedações 26 engatam de modo deslizante o orifício 18 do corpo 4 para fechar ou abrir de maneira seletiva as zonas de fluxo de vedação 28 da bobina em relação às portas. Por exemplo, as vedações 26A e 26B podem vedar o orifício 18 na zona de fluxo 28A, de modo que a porta 16C é fechada de fluir para a porta adjacente 16B. De modo semelhante, as vedações 26B e 26C podem vedar o orifício 18 e controlar o fluxo na zona de fluxo 28B, e assim por diante com as vedações 26D e 26E para a zona de fluxo 28C e as vedações 26E e 26F para a zona de fluxo 28D. Uma ranhura interna 20 pode ser formada no orifício do corpo para auxiliar no fluxo nas várias zonas de fluxo. A ranhura interna 20 é formada de modo circunferencial como um cilindro com uma parede reta e pode ter uma ou mais etapas 22A e 22B, sendo um cilindro circunferencial.

[004] A bobina 6 inclui uma ranhura de vedação 30, tal como uma ranhura de vedação 30A para a vedação da figura 1A e uma ranhura de vedação 30B para a vedação 26b da figura 1A. A ranhura de veda- ção 30 é formada entre duas paredes de ranhura 32 e 34. As paredes de ranhura podem ser formadas com uma superfície de afunilamento 36 que crua a parte cilíndrica 24 em um barril de bobina de diâmetro menor 38. Um perfil de fluxo de bobina 40 é formado entre as vedações 26 mostradas na figura 1A, que incluem duas paredes de ranhura, as suas respectivas superfícies afuniladas e o barril de bobina entre as mesmas. Por exemplo, o perfil de fluxo de bobina 40A é formado entre as vedações 26A e 26B mostradas na figura 1A, que incluem a parede de ranhura 34A e a parede da ranhura 34B, com as suas respectivas superfícies de afilamento 36A e 36B e o barril de bobina 38A entre as mesmas.

[005] Com referência à figura 1C, a zona de fluxo da válvula com o mínimo volume, em geral, irá formar a zona de fluxo mais limitante para a válvula. O tamanho da entrada 16 é limitado ao tamanho do engate de tubulação a ser acoplado à porta. Uma zona de fluxo da válvula 42A é formada na base da porta 16B com as paredes do orifício que são, em geral, utilizadas para proporcionar uma superfície contra a qual as vedações 26 podem engatar em diferentes posições da válvula de atuação. Uma segunda zona 42B está junto do perfil de fluxo de bobina 40, mostrado na figura 1B. Uma terceira zona 42C está junto do orifício 18 e da superfície de afunilamento 36, mostrada na figura 1B, à medida que o fluxo entra na ranhura interna 20. Uma quarta zona 42D está na ranhura interna 20. Uma quinta zona 42E representa a saída do fluxo sobre as paredes do orifício anteriores à porta 16E similar para a primeira zona 42A. Com as paredes de ranhura da válvula anterior de exemplo, as superfície de afunilamento, o barril de bobina e os recessos, testam em um NPT comercialmente disponível de 1/4 de polegada, o modelo comercialmente disponível mostra um Cv de cerca de 1,59.

[006] Há ainda uma necessidade de um fluxo aprimorado através de uma válvula, tal como uma válvula distribuidora com um elevado Cv que pode ser alcançado para a eficiência aumentada sem a necessidade de um corpo de válvula maior.

Breve Sumário da Invenção

[007] A presente descrição proporciona um elevado coeficiente de fluxo da válvula distribuidora através de uma ou mais alterações no trajeto do fluxo de uma válvula distribuidora convencional. O corpo da válvula distribuidora inclui ranhuras internas com contornos esféricos. O barril de bobina, engatado de modo deslizante no interior do corpo, inclui superfícies côncavas entre as vedações que são complementares às ranhuras internas de forma esférica do corpo. A forma esférica das ranhuras internas do corpo e/ou de forma côncava da bobina permite que mais volume e mais fluxo laminar entre os mesmos, o que resulta em um coeficiente de fluxo aumentado e baixa capacidade. O corpo também é formado com janelas de porta transversal na porta que contorna um orifício do corpo adjacente à bobina. Um volume de estrangulamento interno no fluxo é estrategicamente desenvolvido em um local de fluxo paralelo em vez de um local de fluxo perpendicular para promover o fluxo laminar e reduzir a turbulência. O coeficiente de fluxo da válvula distribuidora melhorada em comparação com uma válvula distribuidora disponível comercialmente tem um aumento de cerca de 26%.

[008] A descrição proporciona uma válvula distribuidora, que compreende: um corpo que tem um orifício com uma pluralidade de ranhuras internas de um trajeto de fluxo que são formados de forma esférica, radialmente para fora a partir de uma linha central longitudinal do orifício e dispostas de modo longitudinal ao longo do orifício; uma bobina engatada de modo deslizante no orifício e que tem uma pluralidade de ranhuras de vedação para engatar o orifício e uma superfície côncava entre as ranhuras de vedação que estão em forma radialmente para dentro a partir de uma linha central longitudinal da bobina; e uma pluralidade de portas formadas no corpo e que têm janelas de porta transversais que são transversais à linha central longitudinal do corpo do corpo e formadas na porta que continua para o orifício.

[009] A descrição também proporciona uma válvula distribuidora, que compreende: um corpo que tem um orifício com uma pluralidade de ranhuras internas em zonas de fluxo que estão para fora a partir de uma linha central longitudinal do corpo; uma bobina engatada de forma deslizante no orifício e que tem uma pluralidade de ranhuras de vedação para engatar no orifício; e uma pluralidade de portas formadas no corpo e que têm janelas de porta transversais que são transversais à linha central longitudinal do corpo e formadas na porta que continuam para dentro do orifício.

[0010] A descrição ainda proporciona uma válvula distribuidora, que compreende: um corpo que tem um orifício com uma pluralidade de ranhuras internas em zonas de fluxo que estão de forma esférica radialmente para fora a partir de uma linha central longitudinal do corpo; uma bobina engatada de forma deslizante no orifício e que tem uma pluralidade de ranhuras de vedação para engatar o orifício e uma superfície côncava entre as ranhuras de vedação que são moldadas radialmente para dentro a partir de uma linha central longitudinal da bobina; e um volume de estrangulamento disposto em um trajeto do fluxo através da válvula, o volume de estrangulamento que tem um fluxo que está em uma direção longitudinal ao longo da bobina antes de uma curva no trajeto de fluxo para um fluxo transversal.

Breve Descrição das Várias Vistas dos Desenhos

[0011] A figura 1 A é uma vista esquemática em corte transversal de uma válvula distribuidora típica disponível comercialmente;

[0012] a figura 1B é uma vista lateral parcial esquemática de uma bobina típica acoplada de forma deslizante em um orifício da válvula distribuidora;

[0013] a figura 1C é uma ilustração esquemática de um trajeto de fluxo típico na válvula distribuidora da figura 1A com pelo menos uma zona de estrangulamento no trajeto de fluxo;

[0014] a figura 2 é uma vista esquemática em corte transversal de uma modalidade de exemplo de uma válvula distribuidora, de acordo com a invenção;

[0015] a figura 3A é uma vista esquemática em corte transversal da válvula distribuidora de exemplo da figura 2 em uma posição de bloqueio central;

[0016] a figura 3B é uma vista em detalhe esquemática em corte transversal de uma parte da válvula distribuidora de exemplo da figura 3A que ilustra as vedações em engate de vedação com um orifício do corpo de válvula;

[0017] a figura 4A é uma vista esquemática de um quarto em corte transversal da válvula de exemplo que ilustra janelas de porta transversais;

[0018] a figura 4B é uma vista em corte transversal esquemática da válvula de exemplo que ilustra uma janela de porta transversal;

[0019] a figura 5 é uma vista esquemática em corte transversal da válvula distribuidora de exemplo da figura 2, com uma passagem de fluxo de exemplo a partir de uma entrada através de uma saída;

[0020] a figura 6 é um diagrama esquemático em corte transversal da superfície côncava da bobina de exemplo entre as vedações em comparação com uma superfície de bobina típica;

[0021] a figura 7 é um diagrama esquemático em corte transversal de um volume de fluxo de um trajeto de fluxo na válvula existente da figura 1A;

[0022] a figura 8 é um diagrama esquemático em corte transversal de um volume de estrangulamento de um trajeto de fluxo na válvula de exemplo da figura 2;

[0023] a figura 9A é um diagrama esquemático em corte transver sal de uma série de volumes de fluxo de um trajeto de fluxo na válvula existente da figura 1A;

[0024] a figura 9B é um diagrama esquemático em corte transver sal de uma série de volumes de fluxo de um trajeto de fluxo na válvula de exemplo da figura 2;

[0025] a figura 9C é um gráfico de valores comparativos dos volu mes de fluxo das válvulas das figuras 9A e 9B;

[0026] a figura 10A é uma visão geral esquemática em corte trans versal da válvula de exemplo que ilustra um local para uma vista de detalhe;

[0027] a figura 10B é uma vista esquemática em corte transversal de uma vista detalhada da válvula da figura 10A ilustra locais de vistas em corte;

[0028] a figura 10C é uma vista esquemática em corte transversal de uma parte de um trajeto de fluxo através da seção 10C;

[0029] a figura 10D é uma vista esquemática em corte transversal de uma parte de um trajeto de fluxo de uma seção transversal 10D;

[0030] a figura 10E é uma vista esquemática em corte transversal de uma parte de um trajeto de fluxo através da seção 10E;

[0031] a figura 10F é uma vista esquemática em corte transversal de uma parte de um trajeto de fluxo através da seção 10F;

[0032] a figura 11 é uma vista em perspectiva esquemática que ilustra a forma volumétrica de uma zona de fluxo total na válvula existente da figura 1A;

[0033] a figura 12 é uma vista esquemática em perspectiva que ilustra a forma volumétrica de uma zona de fluxo total na válvula de exemplo da figura 2;

[0034] a figura 13 é um gráfico que mostra as alterações de volu mes de fluxo para a válvula existente mostrada na figura 1A em rela- ção à nova válvula de exemplo mostrada na figura 2;

[0035] a figura 14 é um gráfico que mostra uma comparação das proporções de volumes de fluxo específicos de cada uma das válvulas da figura 1A e da figura 2 divididas pelos seus respectivos volumes de estrangulamento para estabelecer proporções normalizadas para as válvulas;

[0036] a figura 15 é um gráfico que mostra o Cv para os diferentes volumes de fluxo identificados na figura 9A para a válvula existente 2 e uma proporção de Cv normalizada para o volume de estrangulamento V5 da válvula existente;

[0037] a figura 16 é um gráfico que mostra o Cv nos diferentes vo lumes de fluxo identificados na figura 9B para a a válvula de exemplo 50 e uma proporção de Cv normalizada para o volume de estrangulamento V2 da válvula de exemplo.

Descrição Detalhada

[0038] As figuras descritas acima e a descrição escrita das estrutu ras e funções específicas a seguir não são apresentadas para limitar o âmbito daquilo revelado pelo Requerente ou do âmbito das reivindicações anexas. Pelo contrário, as figuras e descrição escrita são fornecidas para ensinar o versado na técnica a realizar e utilizar as invenções para as quais a proteção de patente é pedida. Os versados na técnica observação que nem todas as características de uma modalidade comercial das invenções são descritas ou mostradas por uma questão de clareza e entendimento. Os versados na técnica também observarão que o desenvolvimento de uma modalidade comercial e real que incorpora os aspectos da presente descrição exigirá inúmeras decisões de implementação específica para alcançar o objetivo final do desenvolvedor para a incorporação comercial. Tais decisões de implementação específica podem incluir, e provavelmente não estão limitadas a, o cumprimento relacionado ao sistema, relacionado às empresas, relaci- onado a governo e outras restrições, que podem variar de implementação específica, localização e de tempos em tempos. Embora os esforços de um desenvolvedor possam ser complexos e demorados em sentido absoluto, esses esforços seriam, no entanto, uma tarefa de rotina para os versados na técnica que têm benefício dessa descrição. Deve ser entendido que as invenções divulgadas e ensinadas aqui são suscetíveis a inúmeras modificações e diversas alternativas e formas. O uso de um termo no singular, tal como, mas não limitado a, "um(a)", não é entendido como limitativo do número de itens. Além disso, o uso de termos relacionais, tais como, mas não limitados a, "topo" "fundo" "esquerda", "direita", "superior", "inferior", "baixo", "em cima", "lado", e similares, são utilizados na descrição escrita para maior clareza com referência específica às figuras e não se destinam a limitar o âmbito da invenção ou das reivindicações anexas. Se for o caso, um ou mais elementos podem ter sido marcados com um "A" ou "B" para designar diferentes membros de uma dada classe de um elemento. Ao se referir, em geral, a tais elementos, o número sem a letra pode ser utilizado. Além disso, tais designações não limitam o número de membros que podem ser utilizados para essa função. Além disso, os vários métodos e modalidades do sistema podem ser incluídos em combinação uns com os outros para produzir as variações dos métodos e modalidades divulgadas. A discussão de elementos no singular pode incluir os elementos no plural, e vice- versa. As referências a pelo menos um item podem incluir um ou mais itens. Além disso, vários aspectos das modalidades podem ser utilizados em conjunto um com o outro para realizar as metas entendidas da descrição. A menos que o contexto exija de outra forma, a palavra "compreendem" ou as variações, tais como "compreende" ou "que compreende", devem ser entendidas como implicando a inclusão de pelo menos o elemento declarado ou etapa ou grupo de elementos ou etapas ou equivalentes dos mesmos, e não a exclusão de uma quantidade numérica maior ou qualquer outro elemento ou etapa ou grupo de elementos ou etapas ou equivalentes dos mesmos. O dispositivo ou o sistema podem ser utilizados em um certo número de direções e orientações. O termo "acoplado", "acoplamento", "acoplador", e os termos semelhantes são amplamente utilizados aqui e podem incluir qualquer método ou dispositivo para prender, ligar, colar, fixar, anexar, unir, inserir nele, formar nisso ou nele, comunicar, ou de outra forma associar, por exemplo, de maneira mecânica, de maneira magnética, elétrica, química, funcional, direta ou indiretamente aos elementos intermédios, uma ou mais peças de membros e podem ainda incluir, sem limitação, formar de modo integral um membro funcional com outro de modo unitário. O acoplamento pode ocorrer em qualquer direção, incluindo de modo rotacional.

[0039] A presente descrição proporciona uma válvula distribuidora de alto coeficiente de fluxo através de uma ou mais alterações no trajeto do fluxo de uma válvula distribuidora cilíndrica convencional. O corpo da válvula distribuidora inclui ranhuras internas com contornos esféricos. O barril de bobina, engatado de modo deslizante no interior do corpo, inclui superfícies côncavas entre as vedações que são complementares às ranhuras internas de forma esférica do corpo. A forma esférica das ranhuras internas do corpo e/ou a forma côncava da bobina permitem mais volume e mais fluxo laminar entre as mesmas, resultando em um maior coeficiente de fluxo e capacidade de fluxo. O corpo também é formado com janelas de porta transversais e na porta que contorna dentro de um orifício do corpo adjacente à bobina. Um volume de estrangulamento no fluxo é estrategicamente projetado em um local de fluxo paralelo, ao invés de um local de fluxo perpendicular para promover o fluxo laminar e diminuir a turbulência.

[0040] A figura 2 é uma vista esquemática em corte transversal de uma modalidade de exemplo de uma válvula distribuidora, de acordo com a invenção. Uma válvula distribuidora 50 pode ser acoplada a um atuador 52, tal como um solenoide, atuador mecânico, tal como um atuador de simétrico Palm®, ou um atuador hidráulico ou pneumático para o acionamento do mesmo. A válvula 50 é mostrada em uma posição de repouso sem a ativação pelo atuador 52. Um solenoide pode ser elétrico, hidráulico, pneumático ou outros conhecidos pelos ver-sados na técnica. A válvula 50 inclui um corpo 56 que tem um orifício interno 76. Uma bobina engatada de modo deslizante 58 está disposta no interior do orifício 76. Uma linha central de bobina 74 encontra-se alinhada de modo longitudinal com a linha central do orifício 72; no entanto, outras configurações são possíveis. A bobina 58 é movida de modo longitudinal ao longo da linha central do orifício 72 por um pistão 60 atuado pelo atuador 52. Uma pluralidade de vedações 62 é disposta de modo circunferencial em torno da bobina 58 e a vedação em vários locais no orifício 76 do corpo 56, dependendo da posição longitudinal da bobina. Uma mola 64, ou outro elemento de polarização, pode retornar a bobina para uma posição de repouso quando o atuador 52 não é atuado. Uma tampa final 66 aloja a mola, a bobina e as vedações em torno da bobina e fornece acesso para montagem e a manutenção.

[0041] Várias portas são formadas no corpo 56. A figura 2 ilustra uma válvula distribuidora de quatro vias de exemplo com portas 70A, 70B, 70C, 70D e 70E, e outros números maiores ou menores de portas são frequentemente usados. Uma das portas pode funcionar como uma porta de entrada. Outras portas podem funcionar como portas de saída, onde o fluxo através de uma porta de saída em específica depende da posição longitudinal da bobina 58. Uma porta de entrada típica é uma porta central, tal como a porta 70B, dependendo de se a válvula é ou não uma válvula normalmente fechada ou uma válvula normalmente aberta na atuação.

[0042] A figura 3A é uma vista esquemática em corte transversal da válvula distribuidora de exemplo da figura 2 em uma posição de bloqueio central. A figura 3B é uma vista em detalhe esquemático em corte transversal de uma parte da válvula distribuidora de exemplo da figura 3A, que ilustra as vedações em engate de vedação com um orifício do corpo de válvula. A válvula 50 está em uma "posição de bloqueio central" quando as vedações 62A e 62B são engatadas de forma vedada com as bordas em 82A e 82B da abertura 80 em uma porta de entrada 70B de exemplo e outras vedações correspondentes engatam outras portas correspondentes para que o fluxo de qualquer uma das portas seja bloqueado. O atuador 52 moveu o pistão 60 para a esquerda, no diagrama em comparação com a figura 2, forçando a bobina 58 para a esquerda e comprimindo a mola 64. A dimensão da abertura 80 na direção longitudinal do orifício é maximizada para o fluxo, e proporciona assim um contato mínimo entre as bordas 82A, 82B para as vedações 62A, 62B.

[0043] A abertura 80 tem um tamanho limitado entre as bordas 82A, 82B devido à necessidade de contato longitudinal com as vedações 62A, 62B e é tipicamente uma seção transversal circular para cumprir com a seção transversal circular da entrada 70 para roscar os acessórios de tubulação. No entanto, na presente invenção, a abertura 80 pode ser expandida de modo transversal (isto é, não circular) em relação à linha central longitudinal 72 para fornecer a capacidade de fluxo da seção transversal adicional através da parte da válvula. Uma ou mais janelas de porta transversais 84 podem ser cortadas ou de outro modo formadas sobre as paredes transversais de uma porta 70 e continuam para dentro do orifício 58 do corpo de válvula 56. Ao fornecer janelas de porta transversais 84, a área do fluxo através da porta 70 e através da abertura 80 pode ser aumentada.

[0044] Um aumento adicional no volume de fluxo e, portanto, na capacidade de fluxo, pode ser alcançado ao remodelar as ranhuras internas do corpo de válvula 56. A ranhura interna 68 do corpo 56 pode ser formada com uma forma esférica, mostrada como um raio em uma determinada seção transversal. O termo "esférico" é usado em um sentido amplo para incluir uma superfície curva ou superfícies escalonada de forma incrementada com faces em ângulo que, coletivamente, podem se assemelhar a uma superfície esférica parcial em uma vista tridimensional. Essa forma esférica está em contraste com a forma cilíndrica típica, mostrada como uma linha reta em uma dada seção transversal. A forma realiza duas vantagens. Em primeiro lugar, a forma esférica fornece um trajeto de fluxo suave para uma curva de transição no fluxo de entrada para o fluxo entre a bobina e o corpo da válvula e o fluxo de saída a partir da ranhura interna para a próxima zona de fluxo. Menos turbulência aumenta o fluxo laminar e maior capacidade de fluxo. Em segundo lugar, a forma esférica aumenta a capacidade de fluxo através da parte da válvula sem alterar o tamanho do corpo das superfícies de vedação das vedações.

[0045] A figura 4A é uma vista esquemática em corte transversal de um quarto da válvula de exemplo que ilustra as janelas de portas transversais. A figura 4B é uma vista esquemática transversal em corte transversal da válvula de exemplo que ilustra uma janela de porta transversal. As vistas em perspectiva nas figuras 4A e 4B proporcionam detalhes adicionais da janela de porta transversal 84 formada transversalmente em relação à linha central longitudinal 72 do orifício 76. O fluxo através da porta 70 é restrito tamanho da abertura 80. Por sua vez, o tamanho da abertura 80 é limitado pela distância entre as vedações 62, como descrito nas figuras 3A e 3B. Um aspecto da invenção é de proporcionar a capacidade de fluxo adicional por não expandir o tamanho da abertura 80 de modo longitudinal, mas sim ex- pandi-lo de forma não usual, isto é, de modo transversal. As janelas de porta transversais 84 são cortadas ou de outro modo formadas nas paredes laterais transversais da abertura 80 e podem se estender da parede lateral do orifício 70 e para dentro do orifício 76. Um raio da janela 85 pode fazer a transição entre a porta 70 e a ranhura interna 68 para a janela de porta transversal 84. O raio da janela 85 pode ser pelo menos 25% do raio da porta (que é cerca de 12% do diâmetro da porta) e, de maneira vantajosa, pelo menos 50% do raio da porta. Por exemplo, com uma porta 70 típica de 1/4" que tem um diâmetro médio de porta de cerca de 10 mm com um raio de porta de 5 mm, o raio de janela 85 a 50% seria de cerca de 2,5 mm. Assim, as bordas 82A e 82B pode permanecer constante no espaçamento longitudinal para vedar contra as vedações 62 descritas acima na figura 3A. No entanto, as janelas de porta transversais 84 permitem que um volume de fluxo aumentado passe através das mesmas, devido a uma dimensão da seção transversal expandida na direção transversal à linha central longitudinal 72.

[0046] A figura 5 é uma vista esquemática em corte transversal da válvula distribuidora de exemplo da figura 2 com um trajeto de fluxo de exemplo a partir de uma entrada através de uma saída. A figura 6 é um diagrama esquemático em corte transversal da superfície côncava da bobina de exemplo entre as vedações em comparação com uma superfície de bobina típica. A figura 6 mostra um contraste entre o perfil de fluxo de bobina 40 de uma válvula existente descrita na figura 1A em comparação com o perfil de fluxo de bobina 78 na modalidade de exemplo da presente invenção. Um fluxo através da válvula de exemplo pode ser ainda aumentado em capacidade ao fornecer formas de contorno do corpo e o seu orifício 76 (descrito acima com a ranhura interna esférica) e/ou fornecendo formas de contorno na bobina 58. Tal como mostrado com mais detalhes na figura 6, a bobina 58 se difere da bobina 6 da válvula existente 2 descrita na figuras 1A e 1B, proporcionando superfícies contornadas para promover um maior fluxo. De maneira específica, a bobina 6 da válvula existente 2 inclui uma superfície afunilada de parede angulada 36A em uma extremidade e uma superfície afunilada de parede angulada 36B de cerca de 45 graus, com uma parte cilíndrica plana 24 do barril de bobina 38 entre as mesmas.

[0047] Em contraste com a bobina 6 da válvula existente, a bobina 58 da válvula de exemplo da invenção proporciona um recesso de contorno 86A sobre uma parede de vedação 63 que é adjacente a uma vedação 62 em uma ranhura de vedação 98 em uma extremidade e um recesso de contorno semelhante 86B na outra extremidade com uma parede de vedação semelhante. Os recessos contornados podem ter uma superfície côncava. Além disso, uma superfície contornada côncava contornos 88 está entre os recessos de contorno. O design oferece dois benefícios. Em primeiro lugar, a forma da bobina 58 promove um fluxo mais laminar, menos turbulento. Em outras palavras, como mostrado na figura 5, o fluxo vindo através da porta, como a porta 70D, os flui além do recesso de contorno 86A e vira de forma suave através do contorno côncavo 88 e, em seguida, dobra suavemente ao redor do recesso de contorno 86B, uma vez que flui para o volume de fluxo seguinte, tal como a ranhura interna 68. O termo "côncavo" é usado em um sentido amplo para incluir uma superfície uma curva ou superfícies escalonadas de forma incremental com faces inclinadas que coletivamente podem assemelhar-se a uma superfície côncava. Do mesmo modo, o recesso de contorno 86 pode ser curvo ou incrementalmente angulado com uma série de faces de modo que assemelhar-se a uma superfície contornada. Cada uma das superfícies procura minimizar a turbulência do fluxo à medida que o fluxo altera a direção entre a porta, a bobina, o orifício e outras várias partes de flu- xo da válvula.

[0048] A figura 7 é um diagrama esquemático em corte transversal de um volume de fluxo de um trajeto de fluxo na válvula existente da figura 1A. A figura 8 é um diagrama esquemático em corte transversal de um volume de estrangulamento de um trajeto de fluxo na válvula de exemplo da figura 2. Tal como mencionado acima, em relação às figuras 5 e 6, a alteração nos perfis de fluxo de bobina pode aumentar a capacidade do volume de fluxo da válvula. Por exemplo, o volume de fluxo da válvula existente da figura 1A poderia passar entre o ponto mais próximo do orifício 18 do corpo da válvula 4 na direção da superfície da parede afunilada 36 do barril de bobina 38 antes de entrar na ranhura interna 20. Essa válvula existente volume é designada VE. Em contraste, a válvula de exemplo da presente invenção tem um maior volume de fluxo designado VI, que é formado entre o ponto mais próximo do orifício 76 do corpo 56 em direção à superfície contornada côncava 88 e o recesso de contorno 86 da bobina 58 antes de entrar na ranhura interna 68. (Fluxos na direção inversa teriam um volume de fluxo semelhante que sai da ranhura interna para dentro do volume de fluxo entre o orifício e a bobina). O aumento do volume da válvula de exemplo permite uma taxa de fluxo mais elevada. Além disso, o perfil de fluxo mais suave mostrado na figura 8 permite também menos turbulência.

[0049] A figura 9A é um diagrama esquemático em corte transver sal de uma série de volumes de fluxo de um trajeto de fluxo 48 na válvula existente da figura 1A. A figura 9B é um diagrama esquemático em corte transversal de uma série de volumes de fluxo de um trajeto de fluxo 96 na válvula de exemplo da invenção da figura 2. A figura 9C é um gráfico de tamanhos comparativos dos fluxos de volume das válvulas das figuras 9A e 9B. Uma maneira de ilustrar os aspectos da invenção é dividir os trajetos de fluxo 48 e 96 em volumes de fluxo cor- respondentes para a comparação entre a válvula existente da figura 1A e a válvula de exemplo da invenção da figura 2. Os trajetos de fluxo 48 e 96 das válvulas são semelhantes na direção geral do fluxo, mas com as diferenças aqui descritas no volume de fluxo e na eficiência com um coeficiente de fluxo mais elevado. Nesse exemplo, ambas as válvulas são válvulas de tamanho NPT de um quarto de polegada e, portanto, têm os mesmos tamanhos de porta para a comparação equitativa.

[0050] Na figura 9A, as portas 16A-16E anteriormente identificadas são marcadas. As aberturas são formadas no corpo 4 com a bobina 6 disposta no orifício 18 do corpo. Os volumes de fluxo V1-V5 representam os planos transversais entre o corpo e a bobina de comprimento longitudinal definido começando com o fluxo através de uma porta, através de um perfil de fluxo de bobina, dentro de uma ranhura interna, e, em seguida, para fora através de uma abertura para uma porta adjacente. O volume de fluxo V6 representa um volume através da abertura 44 da válvula 80 ou da abertura da válvula de exemplo da invenção existente. Os volumes de fluxo podem ser definidos no presente exemplo com o processo direção do fluxo da porta 16D na válvula existente da figura 9A ou da porta 70D na válvula de exemplo da invenção da figura 9B, através das válvulas e das portas 16B e 70B, respectivamente. Assim, a montante e a jusante significa em relação ao fluxo de exemplo e as designações pode ser ajustadas para o fluxo na direção de sentido inverso, embora os volumes permaneceriam os mesmos.

[0051] Para os presentes fins, o volume de fluxo V1 da válvula existente da figura 9A é definido como o volume de fluxo radialmente a partir da parte inferior da porta 16 começando na abertura 44 e o volume da ranhura interna 20 para a superfície da bobina 6 e, de modo longitudinal, a partir da superfície de afunilamento da parede 46A e qualquer volume de fluxo disponível, em geral, abaixo da superfície 46A na extremidade esquerda (na orientação da figura 9A) a um plano transversal a partir da borda 46B da abertura 44C na extremidade direita. O volume de fluxo V1 ignora um volume desprezável do espaço anular entre a parede da ranhura adjacente à vedação 26B e ao orifício 18. O volume de fluxo V2 é definido radialmente entre o orifício 18 e a bobina 6 e de modo longitudinal a partir de um plano transversal a jusante (na esquerda) na borda 46B a um plano transversal a jusante (no lado direito) na borda 21A da ranhura interna 20. O volume de fluxo V5 é definido radialmente entre a ranhura interna 20 e a bobina 6 e, de modo longitudinal, entre um plano transversal na bordo a montante 21A da ranhura interna 20 em um plano transversal na bordo a jusante da parede de ranhura 34 antes do ponto de vedação da vedação 26. O volume de fluxo V3 é definido a partir da ranhura interna 20 e um limite projetado através das bordas internas 46 da abertura de porta 44C radialmente para dentro para a bobina 6 e, de modo longitudinal, entre um plano transversal, na extremidade a montante da parede de ranhura 34, após o ponto de vedação da vedação 26C para a borda a jusante 21B da ranhura interna 20. O volume de fluxo V6 é definido com um volume de seção transversal através da abertura 44D da porta 16B que tem uma espessura da borda 46.

[0052] De um modo semelhante, os volumes de fluxo V1-V6 po dem ser definidos em relação à válvula de exemplo da invenção mostrada na figura 9B ao substituir os elementos correspondentes das respectivas definições. Em geral, as definições de válvula de exemplo terão um trajeto de fluxo semelhante, a partir de uma abertura de entrada 70D, através de uma abertura 80D que tem uma primeira janela de porta transversal 84D, para dentro do orifício 76 do corpo 56 que tem uma primeira ranhura interna 68D, através de uma volta a partir de uma direção de fluxo transversal que é transversal em relação à linha central longitudinal 72 para uma direção de fluxo longitudinal sobre a superfície contornada côncava 88 da bobina 58, por sua vez, a partir de uma direção de fluxo longitudinal para uma direção de fluxo transversal para uma segunda ranhura interna 68B, e através de uma segunda abertura 80B com uma segunda janela de porta transversal 84B e para fora de uma porta de saída 70B. Um trajeto de fluxo entre outras portas poderia ser descrito de forma semelhante e os volumes de fluxo correspondentes corresponderiam de um modo semelhante.

[0053] Como mostrado na figura 9C, a válvula de exemplo na figu ra 9B tem volume de fluxo aumentado através da válvula existente na figura 9A para todos os volumes de fluxo, exceto para o volume de fluxo V2 com uma explicação da proporção que é fornecida abaixo. Para a válvula de exemplo da figura 9B em comparação com a válvula existente da figura 9A, o volume de fluxo V1 é maior, V3é maior, V4 é maior, V5 é maior, V6 é maior. Nesse exemplo, o volume de fluxo V1 é 34% maior, o volume de fluxo V3 é 54%, o volume de fluxo V4 na porta é 26% maior, volume de fluxo V5 é 154% maior, e o volume do fluxo V6 é 41% maior no válvula de exemplo 50. No entanto, apesar dos aumentos internos, a válvula é ainda a mesma válvula de tamanho nominal (nesse exemplo, uma válvula NPT de 1/4"). A diferença está nas passagens internas que têm sido contornadas através de várias formas para tornar os volumes totais de fluxo adicionais e mais trajetos de fluxo laminar. Além disso, a concepção da válvula existente mostrada na figura 1A tem o menor volume interno entre a bobina e o corpo da válvula no volume de fluxo V5, o que representa um "volume de estrangulamento" ou restrição geral para o fluxo através da válvula em comparação com os outros volumes de fluxo. (O volume de fluxo de saída V6 é menor que o volume de fluxo V2 ou V5 em cada uma das respectivas válvulas, mas não é considerado um volume de estrangulamento para os trajetos de fluxo interno entre as respectivas bobinas e os corpos de válvula). Assim, o fluxo é limitado através do volume de fluxo V5 da válvula existente na figura 9A. De maneira significativa, o volume de estrangulamento V5 ocorre em um local do trajeto de fluxo, que também inclui uma curva no trajeto de fluxo. De maneira específica, o trajeto de fluxo passa através do volume de fluxo V2 e, em seguida, vira radialmente para fora em uma direção transversal à linha central longitudinal através do volume de fluxo V5 para introduzir o volume de fluxo V3. A combinação de um estrangulamento com a volta no mesmo volume de fluxo V5 dos resultados da válvula existente em um alto grau de turbulência.

[0054] Em contraste, o design da válvula de exemplo evita um vo lume de estrangulamento na volta no fluxo. A localização do volume de V5 volume de fluxo V2 na válvula de exemplo é em uma parte diferente do trajeto de fluxo 96 do que o volume de estrangulamento V5 da válvula existente no seu trajeto de fluxo correspondente 48. Particularmente, o volume de estrangulamento V2 na válvula de exemplo é a um local no trajeto de fluxo onde o fluxo passou através do volume de fluxo V1 e voltou-se a fluir de modo longitudinal através do trajeto do fluxo para o volume de fluxo V2. A próxima vez substancial no fluxo que não T ocorre até após o fluxo passa através de V2 e entra no volume de fluxo V5 para virar para dentro da ranhura interna 68. Assim, a entrada e a saída do volume de estrangulamento V2 são, em geral, paralelas ao fluxo interno do volume de estrangulamento V2 na válvula de exemplo 50. A turbulência é reduzida, e um resultado de maior coeficiente de fluxo e um fluxo mais elevado podem ser obtidos.

[0055] O design da válvula de exemplo conscientemente regula um volume de fluxo diferente no trajeto de fluxo interno entre a bobina e o corpo da válvula, ou seja, o volume de fluxo V2, em vez do volume do fluxo V5 na válvula existente. Assim, o volume de fluxo V2 na válvula de exemplo da invenção é menor do que V2 na válvula existente. No entanto, ao comparar o volume de estrangulamento V5 da válvula existente com o volume de estrangulamento V2 da válvula de exemplo, pode-se ver que o volume de estrangulamento V2 da válvula de exemplo tem mais que o dobro do tamanho (nesse exemplo, 224% do tamanho) do volume de estrangulamento V5 da válvula existente. Assim, a válvula de exemplo tem uma taxa de fluxo mais elevada pelo menos porque o seu fluxo através do volume de estrangulamento V2 é significativamente maior do que o volume de estrangulamento V5 da válvula existente. Mesmo com o volume de fluxo V2 reduzido da válvula exemplo em comparação com o volume de fluxo V2 na válvula existente, o fluxo total através da válvula de exemplo é melhorado.

[0056] Além disso, o volume de estrangulamento V2 da válvula de exemplo 50 tem uma constrição gradual devido à superfície contornada côncava do perfil de bobina 78 na figura 9B, aqui descrito. No entanto, o volume de estrangulamento V5 da válvula existente 2 na figura 9A tem uma taxa muito superior de constrição pelo ângulo de inclinação das paredes da ranhura de vedação que viram o fluxo para dentro da ranhura interna. A taxa de mudança maior da válvula existente aumenta a turbulência, enquanto a taxa de mudança mais lenta na válvula de exemplo diminui a turbulência. A turbulência diminuída promove um aumento da capacidade de fluxo.

[0057] Ainda, na válvula de exemplo depois que fluxo atravessa o volume de fluxo V2 e entra no volume de fluxo V5, o fluxo se encontra com o recesso de contorno 86. O recesso contornado 86 é formado com uma superfície côncava que faz uma transição suave a partir do fluxo longitudinal para o fluxo radial no interior da ranhura interna 68. A transição suave pelo recesso contornado 86 também contribui para uma menor turbulência com fluxo mais laminar, o coeficiente de fluxo mais elevado e maior capacidade de fluxo da válvula.

[0058] Para fins de discussão, o fluxo através do volume de fluxo V3 entra no volume de fluxo V6 em toda a abertura da porta. O volume de fluxo V6 na válvula de exemplo inclui os as janelas de porta transversais 84 descritas acima, que aumenta a capacidade do volume de fluxo e refluxo. O fluxo, em seguida, flui através do volume de fluxo V4 e para fora através da porta relevante, tal como a porta 70B nesse exemplo.

[0059] Como descrito em referência às figuras 9A e 9B, a válvula de exemplo da invenção desloca o volume de estrangulamento para o volume de fluxo V2, onde o fluxo que entra no volume fluxo V2 é mais laminar antes da sua vez que é criada mp volume de fluxo V5. Em contraste, a válvula existente cria uma zona de fluxo de estrangulamento V5 no mesmo volume onde uma volta na direção do fluxo ocorre e onde a turbulência adicional é criada.

[0060] A figura 10A é uma vista geral esquemática em corte trans versal da válvula de exemplo que mostra a localização de uma vista em detalhes da figura 10B. A figura 10B é vista esquemática em corte transversal de uma visão detalhada da válvula da figura 10A que ilustra locais de vistas em corte das figuras 10C - 10F. A figura 10C é uma vista esquemática em corte transversal de uma parte de um trajeto de fluxo através da seção 10C. A figura 10D é uma vista esquemática em corte transversal de uma parte de um trajeto de fluxo pela seção 10D. A figura 10E é uma vista esquemática em corte transversal de uma parte de um trajeto de fluxo através da seção 10E. A figura 10F é uma vista esquemática em corte transversal de uma parte de um trajeto de fluxo através da seção 10F.

[0061] A figura 10B proporciona uma vista detalhada da parte da válvula geral 50, tal como indicado. A seção 10C, mostrada na figura 10C, mostra uma janela de porta transversal através da porta 70D que inclui a janela de porta transversal 84, passa através da ranhura interna 68 e, em seguida, através do restante do corpo da válvula 50. A seção 10D, como mostrada figura 10D, passa através do corpo 56, através do espaço entre o orifício 76 do corpo e a seção transversal da bobina 58, e através do restante do corpo alinhado com a porta 70B. A seção 10E, mostrada como figura 10E, passa através de uma parte do corpo 50 e da ranhura interna 68, uma parte maior da bobina 58, através da janela de porta transversal 84, e da porta 70B. A seção 10F, mostrada como figura 10F, passa através de uma parte semelhante da válvula, mas na parte maior da ranhura interna 68, na parte maior da bobina 58, na janela de porta transversal 84 e na porta 70B.

[0062] A figura 11 é uma vista esquemática em perspectiva que ilustra a forma volumétrica de um volume de fluxo total na válvula existente da figura 1A. A figura 12 é uma vista esquemática em perspectiva que ilustra a forma volumétrica de um volume total de fluxo na válvula de exemplo da figura 2. Para fins ilustrativos, as figuras mostram a diferença entre a válvula existente descrita na figura 1A e outras figuras aqui em comparação com o exemplo de modalidade da válvula descrita na figura 2 e outras figuras aqui. As figuras representam o volume total que está disponível para o fluxo através de cada respectiva válvula. Assim, para a válvula existente mostrada na figura 11, o volume total VE pode ser comparado ao volume total VI da invenção da modalidade de exemplo mostrada na figura 12. Visualmente, pode-se notar em pelo menos um aspecto, a diferença significativa em volume de uma ranhura interna 20 da válvula existente, V20, comparado ao volume V68 da ranhura interna 68 na figura 12. P diâmetro é maior e a forma é esférica em vez de cilíndrica. O volume adicional fornece um trajeto de fluxo maior e um trajeto de fluxo mais suave. Na válvula de exemplo, o volume disponível para o fluxo através da válvula de fluxo é de cerca de 14.800 mm3, enquanto o volume de fluxo para a válvula existente é de cerca de 12.000 mm3. Assim, há aumento volumétrico de cerca de 19%.

[0063] A figura 13 é um gráfico que mostra as alterações de volu mes de fluxo para a válvula existente mostrada na figura 1A em relação à nova válvula de exemplo mostrada na figura 2. Os valores baseiam-se nos volumes de fluxo descritos na figura 9A para a válvula existente, na figura 9B para a válvula de exemplo, e na tabela na figura 9C. Como mostrado, os volumes para os mesmos tamanhos de válvulas de 1/4 de polegada são mais elevados em cada volume de fluxo para a nova válvula de exemplo em comparação com a válvula existente. A exceção é para volume de fluxo V2 que foi explicado aqui, onde o volume de fluxo V2 é o menor que o volume interno entre a bobina e o corpo da válvula como o "volume de estrangulamento" na nova válvula de exemplo comparada ao volume de fluxo V5 como o volume de estrangulamento da válvula existente. Quando os volumes de estrangulamento são comparados, o volume de fluxo V2 da válvula de exemplo é vantajosamente mais de duas vezes o tamanho do volume de estrangulamento V5 da válvula existente.

[0064] De maneira específica, no ponto 104 para a válvula de exemplo 50, o volume de fluxo V1 tem de cerca de 1.420 mm3, enquanto que no ponto 106 para a válvula existente 2, o volume de fluxo é de cerca de 1.063 mm3, para um ganho de 34% em relação ao existente válvula. No ponto 108 para a válvula de exemplo, o volume de fluxo V2 é de cerca de 280 mm3 e é ligeiramente inferior (16%) do que no ponto 110 para a válvula existente com o volume de fluxo V2 de cerca de 332 mm3, devido a uma decisão consciente para criar um volume de estrangulamento em uma parte de fluxo paralelo do trajeto de fluxo para a válvula de exemplo 50 em vez de no volume de estrangulamento V5 da válvula existente. No ponto 112 para a válvula de exemplo, o volume de fluxo V5 é de cerca de 317 mm3, enquanto que no ponto 114 para a válvula existente, o volume de fluxo é de cerca de 125 mm3, para um ganho de 154% em relação a válvula existente. No ponto 116 para a válvula de exemplo, o volume de fluxo V3 é de cerca de 836 mm3, enquanto que no ponto 118 para a válvula existente, o volume de fluxo é de cerca de 542 mm3, para um ganho de 54% em relação a válvula existente. No ponto 120 para a válvula de exemplo, o volume de fluxo V6 é de cerca de 137 mm3, enquanto que no ponto 122 para a válvula existente, o volume de fluxo é de cerca de 97 mm3, para um ganho de 41% sobre a válvula existente. No ponto 124 para a válvula de exemplo, o volume de fluxo V4 é de cerca de 322 mm3, enquanto que no ponto 126 para a válvula existente, o volume de fluxo é de cerca de 255 mm3, para um ganho de 26% em relação à válvula existente.

[0065] A figura 14 é um gráfico que mostra uma comparação da proporção do volume de fluxo específico de cada uma das válvulas da figura 1A e da figura 2 dividida pelos seus respectivos volumes de estrangulamento para estabelecer as proporções normalizadas para as válvulas. O eixo horizontal de quatro colunas ilustra os diferentes volumes de fluxo. Com referência às figuras 9A e 9B, a coluna 1 representa o volume de fluxo V1 das figuras 9A e 9B. Do mesmo modo, a coluna 2 representa a volume de fluxo V2 em cada figura, a coluna 3 representa o volume de fluxo V5 em cada figura, e a coluna 4 representa a combinação de volumes de fluxo V3 mais V5 mais V6 mais. A coluna 4 se aproxima de uma região de fluxo combinada da válvula que corresponde à região de volume de fluxo V1.

[0066] Mais uma vez com referência às figuras 9A, 9B, e 9C e às descrições associadas, o volume de estrangulamento é o menor volume de fluxo interno. O volume de estrangulamento na válvula 50 de exemplo é o volume de fluxo V2, o que era o dobro do volume de estrangulamento V5 da válvula existente 2. Assim, na figura 14, as linhas representam a proporção de cada um dos respectivos volumes de fluxo V1, V2, V5, e V3 + V5 + V6 para as quatro colunas, dividida pelo volume de estrangulamento V5 para a válvula existente 2 e dividida pelo volume de fluxo V2 para a válvula de exemplo 50. Os declives das linhas indicam a taxa de variação entre os volumes de fluxo e, quanto explicados a seguir, são pelo menos um indicador parcial da quantidade de turbulência relativa em cada válvula.

[0067] No gráfico da válvula de exemplo, os volumes aparecem na posição mais baixa, porque o ponto relativístico (volume de estrangulamento V2) na válvula de exemplo 50 é muito maior do que o ponto relativístico C (volume de estrangulamento V5) para a válvula existente 2. Uma vez que o ponto relativístico (volume de estrangulamento V2) é muito maior e aparece no denominador, então, as relações volumétricas para os resultados de válvulas de exemplo em um número menor do que para as válvulas existentes. As proporções menores representam transições volumétricas mais graduais a partir de cada zona no trajeto de fluxo. Na válvula existente, as grandes proporções (8,5, 2,7, e 6,1 para as colunas 1, 2 e 4 com a coluna 3 sendo a coluna de normalização) são causadas pela pequeno ponto relativístico C (volume de estrangulamento V5), com perdas de fluxo mais elevadas em traje-tos de fluxo transitório entre os volumes de fluxo. As relações volumétricas de válvula de exemplo são muito menores em comparação (5.1, 1.1, e 4.6 para as colunas 1, 3 e 4 com a coluna 2 sendo a coluna de normalização) que resultam do maior ponto relativístico (volume de estrangulamento V2) em comparação com o outro volume de fluxo. Em específica, a transição de volume V2 para V5 é notavelmente gradual da válvula de exemplo, reduzindo, portanto, as perdas de fluxo de fluido transitório durante uma transição no trajeto a partir de uma direção paralela para uma direção perpendicular. Como resultado, essa mudança gradual do volume relativístico representa menos resistência no trajeto de fluxo e, consequentemente, a redução nas perdas de fluxo em um trajeto de fluxo transitório.

[0068] Partindo do ponto 128 para a válvula existente, a inclinação a partir do ponto 128 para o volume de fluxo V1 para o ponto 132 para o volume de fluxo V2 é mais acentuada do que a variação do volume de fluxo equivalente para a válvula de exemplo do ponto 130 para o ponto 134 para os volumes de fluxo V1 a V2. A inclinação mais rápida da válvula existente indica uma transição mais rápida e, portanto, mais turbulência. Mais turbulência, em geral, indica maior fricção e menos capacidade de fluxo. Assim, a mudança entre o volume de fluxo V1 para o volume de fluxo V2 é melhor na válvula de exemplo.

[0069] A transição mostrada a partir do ponto 132 para o ponto 136 mostra a transição do volume de fluxo V2 para o volume de fluxo V5 para a válvula existente. A transição é ainda uma superfície inclinada para baixo relativamente íngreme, resultando em uma transição de turbulência superior e menor capacidade de fluxo. Em contraste, a transição a partir do ponto 134 até ao ponto 138 mostra a transição a partir do volume de fluxo V2 para o volume de fluxo V5 para a válvula de exemplo. Essa transição é praticamente plana ou aumenta ligeiramente. O fluxo é mais uniforme e menos turbulento com menos fricção e maior capacidade de fluxo.

[0070] A transição mostrada a partir do ponto 136 para o ponto 140 mostra a transição do volume de fluxo V5 para o volume de fluxo combinado de V3 mais V5 mais V6 para a válvula existente e tem outra inclinação íngreme. Essa inclinação íngreme novamente indica um design que provavelmente causa mais turbulência, mais resistência e menos fluxo laminar. Em contraste, a transição a partir do ponto 138 para o ponto 142 para a válvula de exemplo mostra a transição do volume de fluxo V5 para o volume de fluxo combinado de V3 mais V5 mais V6 para a válvula de exemplo e mostra a inclinação menos acentuada com provavelmente menos turbulência e maior fluxo de capacidade.

[0071] A figura 15 é um gráfico que mostra o Cv para os diferentes volumes de fluxo identificados na figura 9A para a válvula existente 2 e uma proporção de Cv normalizada para o volume de estrangulamento V5 da válvula existente. O valor CV é proporcional à capacidade da zona de fluxo específico para o fluxo de fluido através de tal zona. O Cv para a linha 144 para cada uma das zonas de fluxo é irregular, de baixo a alto a baixo e de novo para alto. O fluxo geral pode ser descrito como sendo relativamente turbulento sem transições de fluxo suaves entre os volumes de fluxo. O menor Cv é de cerca de 3,6 e o Cv mais alto é cerca de 5,8. A linha 146 representa a proporção de Cv do rendimento fluxo em comparação com um ponto relativístico (volume de estrangulamento V5). O Cv normalizado para a linha 146 ainda indica um padrão errático, mas com menos mudanças de amplitude.

[0072] A figura 16 é um gráfico que mostra o Cv para os diferentes volumes de fluxo identificados na figura 9B para a válvula de exemplo 50 e uma proporção de Cv normalizada para o volume de estrangulamento V2 da válvula de exemplo. O Cv para a linha 148 para cada uma das zonas de fluxo é relativamente simples, de baixo para alto. O fluxo geral pode ser descrito como relativamente laminar com transições de fluxo suaves entre os volumes de fluxo. O menor Cv é de cerca de 3,3 e o Cv mais alto é de cerca de 13,0 com um ganho de cerca de 124% em relação ao Cv mais alto da válvula existente. A linha 150 representa a proporção de Cv entre a capacidade de fluxo em comparação com um ponto relativístico (volume de estrangulamento V2). O Cv normalizado para a linha 150 ainda indica uma transição suave para as proporções de Cv continuamente mais elevadas.

[0073] Entende-se que as comparações acima podem ser estendi das para outros tamanhos de válvulas com a mudança presente nos volumes de fluxo e volumes totais com os coeficientes de fluxo resultantes. Em geral, os ensinamentos aqui apresentados podem ser apli- cados a outros tamanhos de válvulas.

[0074] A ordem das etapas pode ocorrer em uma variedade de sequências, a menos que de outro modo limitada de maneira específica. As diversas etapas descritas nesse documento podem ser combinadas com outras etapas, em pauta com as etapas indicados e/ou divididas em múltiplas etapas. Da mesma forma, os elementos foram descritos e podem ser funcionalmente incorporados como componentes separados ou podem ser combinados em componentes que tem múltiplas funções.

[0075] A invenção foi descrita no contexto de modalidades preferi das e outras e não cada modalidade da invenção foi descrita. Por exemplo, outros tamanhos poderiam ser desenvolvidos de modo similar com as diferenças que resultam em volumes de fluxo descritos acima. As modificações óbvias e alterações às modalidades descritas estão disponíveis para os versados na técnica que consideram os ensinamentos aqui divulgados. Em conformidade com as leis de patentes, as reivindicações determinam o âmbito ou a gama de equivalentes, em vez das modalidades de exemplo descritas, com o entendimento de que existem outras modalidades dentro do âmbito de tais reivindicações.

Claims

1. Válvula distribuidora (50), compreendendo: um corpo (56) que tem um orifício (76) com uma pluralidade de ranhuras internas (68) em zonas de fluxo que são para fora a partir de uma linha central longitudinal (72) do corpo (56); um bobina (58) engatada de modo deslizante no orifício (76) e que tem uma pluralidade vedações (62) para engatar no orifício (76), as vedações (62) sendo acomodadas em ranhuras de vedação (98); e uma pluralidade de portas (70) formadas no corpo (56) e que têm aberturas e paredes transversais (80) dento do orifício (56), as aberturas (80) sendo expandidas transversalmente com relação à linha central longitudinal (72); caracterizada pelo fato de que a válvula distribuidora (50) ainda compreende: uma ou mais janelas de porta transversais (84) que são transversais à linha central longitudinal (72) do orifício (76), cada uma das uma ou mais janelas de porta sendo formadas na e se estendendo dentro de uma abertura e se estendendo dentro das paredes transversais de uma porta e continuando dentro do orifício (76).

2. Válvula (50), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a bobina (58) compreende uma superfície côncava (88) entre as ranhuras de vedação (98), em que a superfície côncava (88) é moldada radialmente para dentro em direção a uma linha central longitudinal (74) da bobina (58).

3. Válvula (50), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a bobina (58) forma um perfil de fluxo entre as ranhuras de vedação (98), e em que o perfil de fluxo compreende um primeiro recesso de contorno côncavo proximal com uma primeira ranhura de vedação, um segundo recesso de contorno côncavo próximo a uma segunda ranhura de vedação, e em que a superfície côncava (88) disposta entre as ranhuras de vedação (98) é formada entre os primeiro e segundo recessos de contorno côncavos.

4. Válvula (50), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a válvula forma um trajeto de fluxo a partir de um orifício de entrada (70B), através de uma abertura (80) que tem uma primeira janela de porta transversal, para dentro do orifício (76) do corpo (56) que possui uma primeira ranhura interna, através de uma volta a partir de uma direção de fluxo transversal que é transversal à linha central longitudinal a uma direção de fluxo longitudinal sobre uma superfície côncava da bobina (58), volta a partir de uma direção de fluxo longitudinal para uma direção de fluxo transversal para uma segunda ranhura interna, e através de uma segunda abertura, com uma segunda janela de porta transversal e para fora de uma porta de saída.

5. Válvula (50), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que ainda compreende um volume de fluxo formado entre o orifício (76) e a bobina (58) que forma um volume de estrangulamento em um trajeto de fluxo através da válvula (50), e em que o volume de estrangulamento (V2) é disposto no trajeto do fluxo em um local de fluxo longitudinal ao longo da bobina (58).

6. Válvula (50), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a bobina (58) compreende uma parede de vedação (63) que forma uma parte de uma das ranhuras de vedação (98), a parede de vedação tendo um recesso com contorno côncavo.

7. Válvula (50), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ainda compreende um volume de fluxo formado entre o orifício (76) e a bobina (58) que forma um volume de estrangulamento em um trajeto de fluxo através da válvula (50), e em que o volume de estrangulamento é disposto no trajeto do fluxo em um local de fluxo longitudinal ao longo da bobina (58).

8. Válvula (50), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que um volume de fluxo a jusante do volume de estrangulamento é configurado para alterar o trajeto do fluxo a partir de um fluxo longitudinal para um fluxo transversal.

9. Válvula (50), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o volume de fluxo a jusante do volume de estrangulamento é do mesmo tamanho do que o volume de estrangulamento.

10. Válvula (50), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que: a pluralidade de ranhuras internas tem forma esférica radialmente para fora a partir de uma linha central longitudinal do corpo; em que a bobina tem uma superfície côncava entre as ranhuras de vedação que têm a forma radialmente para dentro em direção a uma linha central longitudinal da bobina; e compreende um volume de estrangulamento disposto em um trajeto do fluxo através da válvula (50), o volume de estrangulamento tendo um fluxo que está em uma direção longitudinal ao longo da bobina antes de uma curva no trajeto do fluxo para um fluxo transversal.

11. Válvula (50), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que um volume de fluxo a jusante do volume de estrangulamento é configurado para alterar o trajeto do fluxo a partir de um fluxo longitudinal para um fluxo transversal.

12. Válvula, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que o volume de fluxo a jusante do volume de estrangulamento é do mesmo tamanho do que o volume de estrangulamento.

13. Válvula, de acordo com a reivindicação 10, caracteri- zada pelo fato de que a bobina forma um perfil de fluxo entre as ranhuras de vedação, em que o perfil do fluxo compreende um primeiro recesso de contorno côncavo próximo a uma primeira ranhura de vedação, e um segundo recesso de contorno côncavo próximo a uma segunda ranhura de vedação, e em que a superfície côncava disposta entre as ranhuras de vedação é formada entre os primeiro e segundo recessos de contornos côncavos.

14. Válvula (50), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a válvula forma um trajeto de fluxo a partir de uma porta de entrada, através de uma abertura que tem uma primeira janela de porta transversal, para dentro do orifício do corpo que possui uma primeira ranhura interna, através de uma volta a partir de uma direção de fluxo transversal que é transversal à linha central longitudinal para uma direção de circulação longitudinal sobre uma superfície côncava da bobina, volta a partir de uma direção de fluxo longitudinal para uma direção de fluxo transversal para uma segunda ranhura interna, e através de uma segunda abertura, com uma segunda janela de porta transversal e para fora de uma porta de saída, e opcionalmente, ainda compreende um volume de fluxo formado entre o orifício e a bobina que forma um estrangulamento em um trajeto de fluxo através da válvula e em que o volume de estrangulamento é disposto no trajeto do fluxo em um local de fluxo longitudinal ao longo da bobina.