BR112020015278A2

BR112020015278A2 - Válvula de mudança de caminho de fluxo

Info

Publication number: BR112020015278A2
Application number: BR112020015278-1A
Authority: BR
Inventors: Pascal Moser
Original assignee: Oetiker Schweiz Ag
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2020-12-08
Also published as: WO2019158198A1; EP3752757B1; RU2755241C1; BR112020015278B1; KR102396285B1; CN111684187B; CA3089654C; EP3752757A1; CN111684187A; JP2021513632A; PL3752757T3; MX2020008366A; JP7100140B2; KR20200104406A; US20210041032A1; EP3752757C0; ES2949939T3; US11242935B2; CA3089654A1

Abstract

a válvula de mudança de caminho de fluxo descrita aqui em uma câmara de válvula (13) com três aberturas (21, 22, 23) e um êmbolo de válvula (14) disposto na câmara de válvula. o êmbolo de válvula (14) apresenta um diafragma elástico (15) cooperante de maneira vedante com uma parede circunferencial interna (16) em sua circunferência. o êmbolo de válvula (14) pode ser movimentado entre duas posições terminais, sendo que, em uma primeira posição terminal, ele libera um caminho de fluxo entre a primeira abertura (21) e a segunda abertura (22) e bloqueia a terceira posição (23) e, na segunda posição terminal, bloqueia a primeira abertura (21) e libera um caminho de fluxo entre a segunda abertura (22) e a terceira abertura (23). a parede de câmara de válvula (16) está configurada de tal modo, que o encosto vedante do diafragma (25) na parede interna fica suspenso no último trecho do movimento de diafragma para a primeira posição terminal em pelo menos uma parte da circunferência.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “VÁLVU- LA DE MUDANÇA DE CAMINHO DE FLUXO”. Estado da Técnica

[0001] Do documento DE 102012108199 A1 é conhecido é conhe- cida uma válvula de mudança de caminho de fluxo com uma câmara de válvula com três aberturas e um êmbolo de válvula com um dia- fragma disposto na câmara de válvula. O diafragma coopera, em sua circunferência, com uma parede circunferencial interna da câmara de válvula de maneira vedante. O êmbolo de válvula pode ser movimen- tado entre duas posições terminais, sendo que, em uma primeira posi- ção terminal, ele libera um caminho de fluxo e bloqueia a terceira aber- tura e, na segunda posição terminal, ele bloqueia a primeira abertura e libera um caminho de fluxo entre a segunda e a terceira aberturas.

[0002] Tais válvulas de mudança são empregadas especialmente de tal modo, que, quando da entrada de ar através da primeira abertu- ra, o êmbolo de válvula é empurrado através de sobrepressão para a posição terminal e bloqueia a terceira abertura, enquanto que o meio de fluxo pode fluir da primeira abertura, passando pelo diafragma flexi- vel, para a segunda abertura. Se o meio de fluxo for desligado ou sua pressão for reduzida, então o êmbolo de válvula é empurrado através de alta pressão na segunda abertura para sua segunda posição termi- nal, uma vez que o diafragma agora atua de maneira vedante. Na se- gunda posição terminal a primeira abertura está bloqueada, e o ar po- de escapar através da terceira abertura aberta. Com seção transversal correspondentemente maior da terceira abertura a válvula nesta posi- ção provoca uma evacuação rápida.

[0003] Se o êmbolo de válvula está na posição primeira terminal, então o ar tem que fluir passando pelo diafragma. Isto requer uma de- terminada pressão constante, para deformar o diafragma elasticamen- te. Esta perda de pressão leva a uma histerese medível entre a primei-

ra e a segunda aberturas da câmara de válvula. Como a perda de pressão depende de tolerâncias nas dimensões e na dureza no mate- rial, ela ocorre de modo um pouco diferente em cada componente. Além disso, ela se altera com o tempo em consequência de fadiga de material e desgaste. A elasticidade do diafragma, porém, é necessária para o funcionamento da válvula.

[0004] Em consequência desse efeito nunca se alcança exatamen- te a pressão desejada em um circuito regulador de pressão. Se a pressão for detectada a jusante da válvula de mudança, então o circui- to regulador torna-se mais lento e o tempo de reação mais longo em virtude da histerese que representa uma grandeza perturbadora adici- onal. Sumário da invenção

[0005] A invenção tem o objetivo de prover uma válvula de mu- dança de caminho de fluxo, com a qual a histerese descrita fica elimi- nada.

[0006] De acordo com a invenção a parede circunferencial interna da câmara de válvula está configurada de tal modo, que o encosto ve- dante do diafragma na parede circunferencial, em um último trecho do movimento de diafragma para a primeira posição, fica suspenso em pelo menos uma parte da circunferência. Em outras palavras, a inven- ção prevê, no êmbolo de válvula, um by-pass que é eficaz quando se alcança a referida primeira posição terminal do êmbolo de válvula. Nesta posição terminal a influência do diafragma elástica está desliga- da e assim a histerese descrita é reprimida, sem que a função básica da válvula de mudança se altere. Desgaste e tolerâncias no diafragma têm uma influência sobre a função da válvula. Ao mesmo tempo, a se- ção transversal de fluxo é ampliada. Por causa da histerese reprimida a válvula de mudança de acordo com a invenção é mais rápida e mais simples de regular.

Desenhos

[0007] A invenção é esclarecida mais detalhadamente a seguir com o auxílio de exemplos de realização representados nos desenhos. São mostradas:

[0008] Figura 1: um corte através de uma válvula de evacuação rápida,

[0009] Figura 2: um corte ampliado através da câmara de válvula e do êmbolo de válvula disposto nela,

[0010] Figuras 3 a 8: cortes através de uma metade de câmaras de válvula e êmbolo de válvula em configurações alternativas e

[0011] Figuras 9 (a) a (d): representações de corte esquemáticas de uma ranhura disposta na parede circunferencial da câmara de vál- vula em diversas formas de seção transversal. Exemplos de realização

[0012] A válvula de evacuação rápida representada na figura 1 apresenta um alojamento 10, o qual está construído, no exemplo mos- trado, a partir de duas partes de alojamento 11 e 12 ligadas uma à ou- tra através de um anel em O. Na parte de alojamento 11 está configu- rada uma câmara de válvula 13, na qual um êmbolo de material sinté- tico 14 pode ser deslocado com um diafragma flexível 15 em direção vertical de acordo com a figura 1.

[0013] A câmara de válvula 13 apresenta, na parte de alojamento superior 11, uma primeira abertura 21 para conexão a uma fonte de ar comprimido (não mostrada) e, na parte de alojamento inferior 12, uma segunda abertura 22 disposta lateralmente para conexão a um cilindro de ar comprimido (não mostrado) ou semelhante e uma terceira aber- tura inferior 23 como descarga rápida para a atmosfera.

[0014] O êmbolo de válvula 14 pode ser movimentado entre a pri- meira posição terminal representada, na qual ele fecha a terceira aber- tura 23, e uma segunda posição terminal (não mostrada na figura 1),

na qual ele encosta na parede superior da câmara de válvula 13 e fe- cha a primeira abertura 21. Na primeira posição terminal o êmbolo de válvula 14 é mantido através da sobrepressão reinante na primeira abertura 21.

[0015] Em válvulas de acordo com o estado da técnica, nesta po- sição ar pode passar pelo diafragma flexível 15 e chegar ao cilindro fechado na abertura 22.

[0016] Se a pressão na abertura 21 cair abaixo da pressão na abertura 22, então o êmbolo de válvula 14 é empurrado para a segun- da posição terminal (não mostrada), enquanto que o ar pode escapar rapidamente para a atmosfera desde a abertura 22 ligada ao cilindro, passando pela abertura maior 23.

[0017] Na configuração da invenção ilustrada nas figuras 2e 3 a aresta inferior da parede circunferencial de câmara de válvula 16 está provida de um chanfro 30, o qual está disposto de tal modo, que o dia- fragma 15 do êmbolo de válvula 14, quando se alcança a primeira po- sição terminal fica com distanciamento da parede circunferencial 16 e libera uma ligação by-pass entre a primeira abertura 21 e a segunda abertura 22. Assim a histerese existente no estado da técnica é repri- mida.

[0018] O diafragma 15 é relativamente rígida. O êmbolo de válvula 14 praticamente não tem atrito e já é deslocado com pouca pressão. Se ele alcança o by-pass, o ar pode passar sem perda de pressão e, portanto, sem histerese no diafragma 15. No estado da técnica, porém, sempre é preciso vencer a força de resistência do diafragma.

[0019] Na configuração de acordo com a figura 4 o by-pass está configurado como raio 31, o qual começa no ponto em que o diafrag- ma 15 se encontra pouco antes de alcançar a primeira posição termi- nal. Aqui também o diafragma, na posição terminal, não encosta mais de modo vedante na parede circunferencial 16 da câmara de válvula

13. Uma vantagem desta configuração consiste na liberação de pres- são uniforme do diafragma 15 e na grande área de seção transversal alcançada aqui também para o fluxo de ar. Em comparação com o chanfro 30 de acordo com as figuras 2 e 3, o raio 31 forma uma transi- ção mais suave, o que contribui para a duração da válvula.

[0020] Na figura 5 o by-pass está configurado como ranhura 32 na parede circunferencial de câmara de válvula 16. Podem ser previstas também várias ranhuras paralelas ou ranhuras anulares, as quais es- tão dispostas de tal modo, que o diafragma 15 só não encosta mais na parede circunferencial 16 pouco antes de alcançar a segunda posição terminal.

[0021] Nas realizações de acordo com as figuras 6 a 8, na extre- midade inferior da parede circunferencial de câmara de válvula 16, es- tão configurados vários entalhes 33, 34 ou 35 distribuídos por toda a circunferência, os quais se estendem apenas por uma respectiva parte da circunferência e ficam no ponto que o diafragma 15 alcança pouco antes da primeira posição terminal. Alternativamente, na circunferência pode estar presente um único entalhe 33, 34 ou3 5. Em corte axial os entalhes podem estar conformados parcialmente circulares (33 na figu- ra 6), retangulares (34 na figura 7), trapezoidais (35 na figura 8) ou ter outra forma.

[0022] Como indicado na figura 9, esses entalhes 33...35 podem ter seção transversal, por exemplo, em forma de tina (a), circular (b), retangular (c) ou semicircular (d). Números de referência alojamento 11,12 partes de alojamento 13 câmara de válvula 14 êmbolo de válvula diafragma

16 parede circunferencial 21 primeira abertura 22 segunda abertura 23 terceira abertura chanfro 31 raio 32 ranhura

33... 35 entalhe

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Válvula de mudança de caminho de fluxo com uma câ- mara de válvula (13) com três aberturas (21, 22, 23) e um êmbolo de válvula (14) disposto na câmara de válvula, o qual apresenta um dia- fragma elástica (15) cooperante de modo vedante com uma parede circunferencial interna (16) da câmara de válvula (13) em sua circunfe- rência e pode ser movimentado entre duas posições terminais, sendo que o êmbolo de válvula (14), em uma primeira posição terminal, libera um caminho de fluxo entre uma primeira abertura (21) e uma segunda abertura 922) e bloqueia a terceira abertura (23) e, na segunda posi- ção terminal, bloqueia a primeira abertura (21) e libera um caminho de fluxo entre a segunda abertura (22) e a terceira abertura (23), caracte- rizada pelo fato de que tal configuração da parede circunferencial in- terna (16) da câmara de válvula (13), que o encosto vedante do dia- fragma (15) na parede circunferencial (16) em um último trecho do movimento de diafragma para a primeira posição terminal está sus- penso em pelo menos uma parte da circunferência.

2. Válvula de mudança de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a parede circunferencial interna (16) da câmara de válvula (13) está alargada em um último trecho do mo- vimento de diafragma.

3. Válvula de mudança de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o alargamento é cônico.

4. Válvula de mudança de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o alargamento é arredondado.

5. Válvula de mudança de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o alargamento consiste em um escalão.

6. Válvula de mudança de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o alargamento consiste em um entalhe.

FIG 1 o ie À 1 — FIG 2

TF Ç RS

A = o