BR112021004551A2

BR112021004551A2 - Conjunto e método de válvula

Info

Publication number: BR112021004551A2
Application number: BR112021004551-1A
Authority: BR
Inventors: Brian Smith; Stephen Muscarella; Daniel Meath
Original assignee: G.W. Lisk Company, Inc.
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2021-09-08
Also published as: JP2022500598A; WO2020055781A1; US20230175593A1; JP7261291B2; EP3837433A1; CN113039353A; EP3837433A4; CN113039353B; US11598428B2; US20220049772A1

Abstract

conjunto e método de válvula. as modalidades da presente divulgação apresentam um conjunto de válvula que inclui um corpo de válvula com um orifício de passagem de gás, um orifício de válvula que se estende ao longo de um eixo longitudinal e que intercepta o orifício de passagem de gás, uma primeira superfície de rolamento concêntrica com o eixo longitudinal e uma segunda superfície de rolamento concêntrica com o eixo longitudinal, em que uma interface do orifício de passagem de gás e do orifício de válvula define uma porta de fluxo radialmente intermediária à primeira superfície de rolamento e à segunda superfície de rolamento. o conjunto de válvula inclui ainda uma válvula de haste que se estende ao longo do eixo longitudinal e montada rotativamente no orifício de válvula.

Description

“CONJUNTO E MÉTODO DE VÁLVULA” ANTECEDENTES CAMPO DA DIVULGAÇÃO

[0001] A presente divulgação se refere a válvulas e, particularmente, ao controle de fluxo, incluindo controle de fluxo de gás e, mais particularmente, a válvulas do tipo borboleta.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

[0002] Uma válvula é um dispositivo que é capaz de regular ou controlar o fluxo de um gás, líquido e/ou particulados através da abertura e do fechamento de um canal ou passagem. Quando uma válvula está na posição aberta, o fluido é normalmente capaz de fluir na direção de alta pressão para baixa pressão. Quando uma válvula está na posição fechada, o fluxo de fluido é normalmente impedido de fluir.

SUMÁRIO DA DIVULGAÇÃO

[0003] Em vista do exposto, é um objetivo da presente divulgação fornecer um método e aparelho.

[0004] Uma primeira modalidade exemplificativa da presente divulgação fornece um conjunto de válvula. O conjunto de válvula inclui um corpo de válvula que tem um orifício de passagem de gás, um orifício de válvula que se estende ao longo de um eixo longitudinal e que intercepta o orifício de passagem de gás, uma primeira superfície de rolamento anular concêntrica com o eixo longitudinal e uma segunda superfície de rolamento anular espaçada radialmente concêntrica com o eixo longitudinal, em que uma interface do orifício de passagem de gás e o orifício de válvula define uma porta de fluxo radialmente intermediária à primeira superfície de rolamento e à segunda superfície de rolamento. O conjunto de válvula inclui adicionalmente uma válvula de haste que se estende ao longo do eixo longitudinal e montada rotativamente no orifício de válvula, em que a válvula de haste tem uma primeira superfície de contato periférica configurada para engatar a primeira superfície de rolamento, uma segunda superfície de contato periférica configurada para engatar a segunda superfície de rolamento e uma palheta radialmente intermediária à primeira superfície de contato periférica e à segunda superfície de contato periférica, em que a primeira e a segunda superfícies de contato periféricas têm um determinado diâmetro e a palheta abrange o dado diâmetro e em que a rotação da válvula de haste em relação ao corpo de válvula permite seletivamente fluir através do orifício de passagem de gás.

[0005] Uma segunda modalidade exemplificativa da presente divulgação fornece uma válvula de recirculação de gás de escape. A válvula de recirculação de gás de escape inclui um corpo de válvula que tem um orifício de passagem de gás que se estende entre pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída, em que a pelo menos uma entrada é configurada para receber um gás de escape de uma tubulação de escape de um motor de combustão interna e a pelo menos uma saída é configurada para passar o escape para uma tubulação de entrada do motor de combustão interna, em que o orifício de passagem de gás inclui uma primeira passagem de gás de entrada que se estende a partir de pelo menos uma entrada, em que o corpo de válvula tem um orifício de válvula que cruza a primeira passagem de gás de entrada, o orifício de válvula que define uma primeira superfície de rolamento circular e uma segunda superfície de rolamento anular. A válvula de recirculação de gás de escape inclui ainda uma válvula de haste recebida de forma deslizante dentro do orifício de válvula, em que a válvula de haste tem uma primeira superfície de contato para engatar rotativamente a primeira superfície de rolamento circular e uma segunda superfície de contato para engatar rotativamente a segunda superfície de rolamento circular e uma palheta, em que a primeira superfície de contato, a segunda superfície de contato e a palheta têm um diâmetro comum.

[0006] Uma terceira modalidade exemplificativa da presente divulgação fornece um método. O método inclui o fornecimento de um corpo de válvula que tem um orifício de passagem de gás, um orifício de válvula que se estende ao longo de um eixo longitudinal e que intercepta o orifício de passagem de gás, uma primeira superfície de rolamento anular concêntrica com o eixo longitudinal e uma segunda superfície de rolamento anular espaçada radialmente concêntrica com o eixo longitudinal, em que uma interface do orifício de passagem de gás e o orifício de válvula define uma porta de fluxo radialmente intermediária à primeira superfície de rolamento e à segunda superfície de rolamento. O método inclui ainda fornecer uma válvula de haste que se estende ao longo do eixo longitudinal e montada rotativamente no orifício de válvula, em que a válvula de haste tem uma primeira superfície de contato periférica configurada para engatar a primeira superfície de rolamento, uma segunda superfície de contato periférica configurada para engatar a segunda superfície de rolamento e uma palheta radialmente intermediária à primeira superfície de contato periférica e à segunda superfície de contato periférica, em que a primeira e a segunda superfícies de contato periféricas têm um determinado diâmetro e a palheta abrange o dado diâmetro e em que a rotação da válvula de haste em relação ao corpo de válvula permite seletivamente fluir através do orifício de passagem de gás.

[0007] Uma quarta modalidade exemplificativa da presente divulgação fornece um método. O método inclui formar um corpo de válvula que tem um orifício de passagem de gás que se estende entre pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída, em que a pelo menos uma entrada é configurada para receber um gás de escape de uma tubulação de escape de um motor de combustão interna e a pelo menos uma saída é configurada para passar o escape para uma tubulação de entrada do motor de combustão interna, em que o orifício de passagem de gás inclui uma primeira passagem de gás de entrada que se estende a partir de pelo menos uma entrada, em que o corpo de válvula tem um orifício de válvula que cruza a primeira passagem de gás de entrada, o orifício de válvula que define uma primeira superfície de rolamento circular e uma segunda superfície de rolamento anular. O método inclui ainda a formação de uma válvula de haste recebida de forma deslizante dentro do orifício de válvula, em que a válvula de haste tem uma primeira superfície de contato para engatar rotativamente a primeira superfície de rolamento circular e uma segunda superfície de contato para engatar rotativamente a segunda superfície de rolamento circular e uma palheta, em que a primeira superfície de contato, a segunda superfície de contato e a palheta têm um diâmetro comum.

[0008] O seguinte irá descrever modalidades da presente divulgação, mas deve ser observado que a presente divulgação não está limitada às modalidades descritas e várias modificações da invenção são possíveis sem se afastar dos princípios básicos. O escopo da presente divulgação deve, portanto, ser determinado apenas pelas reivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DAS VÁRIAS VISTAS DOS DESENHOS

[0009] A Figura 1 é uma vista externa de um corpo de válvula e válvula de haste exemplificativos e adequados para uso na prática de modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0010] A Figura 2 é uma vista em corte transversal de um corpo de válvula exemplificativo adequado para uso na prática de modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0011] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de uma válvula de haste exemplificativa adequada para uso na prática de modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0012] A Figura 4 é uma vista em corte transversal de um corpo de válvula e válvula de haste exemplificativos e adequados para uso na prática de modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0013] A Figura 5 é uma vista em corte transversal de um corpo de válvula e válvula de haste exemplificativos e adequados para uso na prática de modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0014] A Figura 6 é adicionalmente uma vista em corte transversal de um corpo de válvula e válvula de haste exemplificativos e adequados para uso na prática de modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0015] A Figura 7 é uma vista em corte transversal frontal de um corpo de válvula e válvula de haste exemplificativos e adequados para uso na prática de modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0016] A Figura 8 é uma vista em elevação lateral de uma face de vedação adequada para uso na prática de modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0017] A Figura 9 é uma vista em elevação lateral de uma face de vedação moldada adequada para uso na prática de modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0018] A Figura 10 é uma vista em corte transversal frontal de um corpo de válvula e válvula de haste exemplificativos e adequados para uso na prática de modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0019] A Figura 11 é uma vista em corte transversal em perspectiva de um corpo de válvula e válvula de haste exemplificativos e adequados para uso na prática de modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0020] A Figura 12 é um gráfico que ilustra as taxas de fluxo através de uma passagem de gás vs. localização angular de uma haste dentro da passagem de gás de acordo com modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0021] A Figura 13 é outra modalidade de um corpo de válvula e de uma válvula de haste exemplificativos e adequados para uso na prática de modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0022] A Figura 14 é outra vista em corte transversal em perspectiva de um corpo de válvula e válvula de haste exemplificativos e adequados para uso na prática de modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0023] A Figura 15 é uma vista superior da forma da interseção da passagem de gás com o orifício de válvula adequado para uso na prática de modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0024] A Figura 16 é outra vista superior da forma da interseção da passagem de gás com o orifício de válvula adequado para uso na prática de modalidades exemplificativas desta divulgação.

[0025] A Figura 17 é um fluxograma lógico exemplificativo de acordo com um método para praticar modalidades exemplificativas desta divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA DIVULGAÇÃO

[0026] As modalidades da presente divulgação podem ser usadas em válvulas de recirculação de gás de escape (EGR) conectadas às tubulações de escape 101 de um motor de combustão 103 (mostrado na Figura 1) para desviar as quantidades medidas dos gases de escape para tubulações de admissão 105 para requeima pelo motor. Os gases de escape são misturados com misturas de ar fresco/combustível, resultando em uma redução da temperatura de combustão e em uma redução na formação de compostos prejudiciais, como o óxido nitroso. As modalidades da presente divulgação fornecem um corpo de válvula e uma válvula de haste de peça única com uma palheta com geometria de fluxo de placa borboleta. O diâmetro da válvula de haste de peça única é relativamente uniforme ao longo de seu eixo longitudinal, incluindo a porção de palheta da válvula de haste.

[0027] É contemplado que modalidades da presente divulgação podem ser usadas no lugar de válvulas borboleta tradicionais. Nesta modalidade, a válvula incluirá um corpo que tem um primeiro orifício de diâmetro relativamente grande para a passagem de um gás e um segundo orifício de diâmetro relativamente pequeno transversal ao primeiro orifício para sustentar um eixo rotativo no qual está montada uma placa de válvula (conhecida na técnica como uma “borboleta”) para ocluir controladamente o primeiro orifício em resposta à rotação do eixo para controlar o fluxo de gás.

[0028] As modalidades da válvula da presente divulgação incluem um corpo de válvula e uma válvula de haste rotativamente conectada ao corpo de válvula.

CORPO DE VÁLVULA

[0029] Com referência às Figuras 1 e 2, é mostrado um corpo de válvula 102, que inclui um orifício de passagem de gás 104 que se estende entre uma entrada e uma saída. É contemplado, em algumas configurações, o orifício de passagem de gás 104 que incluirá uma pluralidade de entradas ou uma pluralidade de saídas. Como visto na Figura 2, o corpo de válvula 102 inclui duas passagens de entrada de gás 106, 108 e uma passagem de saída de gás combinada 110. As duas passagens de entrada de gás de escape 106, 108 admitem gases de escape de uma tubulação de escape de motor 101. A passagem de saída de gás de escape 110 direciona um fluxo medido dos gases de escape em direção a uma tubulação de entrada de motor

105.

[0030] O orifício de passagem de gás 104 pode ter qualquer um de uma variedade de perfis de seção transversal (por exemplo, circular, oval, retangular, triangular, etc.), em que o perfil é constante ou varia ao longo do comprimento do orifício.

[0031] O corpo de válvula 102 também inclui um orifício de válvula cilíndrico 112 que se estende ao longo de um eixo longitudinal e intercepta o orifício de passagem de gás 104. Como visto na Figura 2, o orifício de válvula 112 se estende através de ambas as passagens de entrada 106, 108 do orifício de passagem de gás 104.

[0032] Cada intersecção do orifício de válvula 112 e a passagem de gás 104 define uma área de seção transversal do caminho de fluxo correspondente.

[0033] Assim, o orifício de passagem de gás 104 pode ter uma periferia circular, arredondada, oval, retilínea ou facetada, tanto na interseção com o orifício de válvula 112, como a montante ou a jusante do orifício de válvula 112.

[0034] Uma porção comum ou sobreposta do orifício de passagem de gás 104 e do orifício de válvula 112 define uma banda de vedação 114, 116 em lados opostos do orifício de válvula 112, em que as bandas de vedação 114, 116 se estendem paralelamente ao eixo longitudinal. Como o orifício de válvula 112 tem uma seção transversal circular, as bandas de vedação 114, 116 têm uma seção transversal geralmente arqueada perpendicular ao eixo longitudinal. Assim, as bandas de vedação 114, 116 têm uma dimensão circunferencial em torno do eixo longitudinal (mostrado nas Figuras 7, 10, 11 e 14). As bandas de vedação 114, 116 se estendem sobre a periferia do orifício de válvula 112, bem como se estendem paralelamente ao eixo longitudinal. Na configuração com uma pluralidade de passagens de entrada (mostradas na Figura 2), cada interseção da passagem de entrada de gás 106, 108 e do orifício de válvula 112 incluem um par de bandas de vedação opostas 114, 116.

[0035] Conforme estabelecido abaixo, as bandas de vedação 114, 116 podem ser definidas por bordas paralelas 118, 120, cada uma paralela ao eixo longitudinal. Alternativamente, as bandas de vedação 114, 116 podem incluir recortes ou uma borda moldada 122, 124 (mostrada na Figura 11) de modo que o fluxo possa ser permitido ou impedido (dependendo da forma) em relação a uma porção adjacente da banda de vedação 114, 116. Ou seja, a banda de vedação 114, 116 pode ter dimensão circunferencial variável ao longo do eixo longitudinal. Por exemplo, uma extremidade da banda de vedação 114, 116 pode ter uma dimensão circunferencial de 0,5 cm (ou um arco de 3 graus) e a outra extremidade da banda de vedação pode ter uma dimensão circunferencial de 0,25 cm (ou um arco de 1,5 graus). Conforme estabelecido abaixo, esta configuração pode fornecer maior controle de fluxo baixo da válvula. Além disso, a curvatura das bandas de vedação 114, 116 fornece uma área de fluxo maior do que a passagem de orifício de gás 104, o que permite o fluxo aumentado sobre as bandas de vedação 114, 116.

[0036] Em conjunto com a modelagem da banda de vedação 114, 116, o corpo de válvula 102 pode incluir canelura ou canais 126, 128 (mostrado na Figura 11) que se estendem da banda de vedação 114 ao longo da passagem de gás 104. O corpo de válvula 102 também pode incluir canais triangulares ou em forma de V 1402, 1404 (mostrado na Figura 14). Nessas modalidades, a borda terminal dos canais 126, 128 ou a borda terminal 1406, 1408 dos canais em forma de V 1402, 1404 são adjacentes às bandas de vedação 114, 116 e não terminam no mesmo local de rotação da válvula de haste

140.

[0037] Em vez disso, a borda terminal 1406, 1408 também tem forma de V, de modo que as bandas de vedação 114, 116 terminem em diferentes locais de rotação da válvula de haste 140. Uma vista superior em corte transversal do corpo de válvula 104 na Figura 15 ilustra os canais em forma de V 1402, 1404.

[0038] Em outra modalidade, o corpo de válvula 102 pode ter uma superfície substancialmente plana 1502, 1504 adjacente às bandas de vedação 114, 116 e não inclui os canais 126, 128. Esta modalidade é mostrada na Figura 16, que representa outra vista superior em corte transversal do corpo de válvula 104.

[0039] O orifício de válvula 112 também define pelo menos duas ou mais superfícies de rolamento 130, 132 (mostradas na Figura 2). Como parte do orifício de válvula 112, as superfícies de rolamento 130, 132 têm o mesmo diâmetro que o orifício de válvula 112. As superfícies de rolamento 130, 132 são superfícies de interface para sustentar a rotação da válvula de haste 134 em relação ao corpo de válvula 102. As superfícies de rolamento 130, 132 são de forma cilíndrica e têm um diâmetro para fornecer rotação operável da válvula de haste 134 em relação ao corpo de válvula 102.

VÁLVULA DE HASTE

[0040] A válvula de haste 134 (mostrada na Figura 3 e na Figura 4) é um elemento cilíndrico com um determinado diâmetro dimensionado para ser recebido de forma deslizante dentro do orifício de válvula 112 e retido rotativamente dentro do orifício de válvula 112.

[0041] A válvula de haste 134 inclui pelo menos uma primeira superfície de contato periférica 136 configurada para engatar na primeira superfície de rolamento 130, uma segunda superfície de contato periférica 138 configurada para engatar na segunda superfície de rolamento 132. Como visto nas Figuras, a válvula de haste 134 pode incluir uma terceira, ou superfícies de contato periféricas adicionais para engatar rotativamente em superfícies correspondentes do corpo de válvula 102.

[0042] As superfícies de contato periféricas 136, 138 definem um diâmetro máximo da válvula de haste 134. Exceto para as palhetas 140, 142, é contemplado que outras seções periféricas da válvula de haste 134 podem ter um diâmetro ligeiramente reduzido para facilitar a localização operacional da válvula de haste 134 dentro do orifício de válvula 112 e reduzir o atrito rotativo entre a válvula de haste 134 e o corpo de válvula 102. No entanto, excluindo as palhetas 140, 142, deve ser observado que as modalidades da válvula de haste 134 incluem válvula de haste 134 com um diâmetro relativamente uniforme ao longo de seu eixo longitudinal.

[0043] O dimensionamento do diâmetro da válvula de haste 134 para o orifício de válvula 112 (e, portanto, as superfícies de rolamento 130, 132) é selecionado de acordo com as práticas de engenharia padrão para permitir que a válvula de haste 134 seja deslizada para o orifício de válvula 112 e permitir a rotação da válvula de haste 134 em relação ao corpo de válvula 102. O diâmetro da válvula de haste 134 em relação ao orifício de válvula 112 é selecionado para permitir a rotação e acomodar tolerâncias de processos de fabricação normais. Deve ser observado que a válvula de haste 134 é dimensionada para o orifício de válvula 112 de modo que, exceto para o gás que é permitido de fluir sobre as superfícies de vedação e superfícies de contato periféricas 136, 138, quando a válvula de haste 134 está na posição aberta, permitindo que o gás flua através do orifício de passagem de gás 104, o gás é substancialmente impedido de fluir entre a válvula de haste 134 e o orifício de válvula 112.

[0044] Como visto nas Figuras, a válvula de haste 134 pode incluir um comprimento de diâmetro reduzido para formar um punho 144 para engatar um mecanismo de acionamento ou controle para transmitir seletivamente a rotação da válvula de haste 134 em relação ao corpo de válvula

102. O punho 144 pode incluir uma porção facetada ou plano ou planos, ranhuras ou estrias ou qualquer outra forma para engatar cooperativamente com o mecanismo de acionamento ou controle. O mecanismo de acionamento ou controle pode ser qualquer uma dentre uma variedade de configurações, incluindo um módulo de controle do motor (ECM) e um motor elétrico, eletromecânico ou hidráulico.

[0045] A válvula de haste 134 também inclui uma palheta 142 intermediária longitudinalmente à primeira superfície de contato periférica 136 e à segunda superfície de contato periférica 138. Como visto nas Figuras, a válvula de haste 134 pode incluir uma série de palhetas 140, 142 correspondendo ao número de orifícios de passagem de gás 104.

[0046] As palhetas 140, 142 são configuradas para engatar seletivamente as bandas de vedação 114, 116 para impedir (inibir ao máximo) o fluxo através da respectiva passagem de gás 114, 116. Ou seja, cada borda da palheta 140, 142 inclui uma face de vedação 146, 148, em que a distância entre as faces de vedação 146 é o diâmetro da válvula de haste 134.

[0047] As palhetas 140, 142 são geralmente definidas por um par de recessos opostos 150, 152 na válvula de haste 134. Assim, por rotação da válvula de haste 134 em relação ao corpo de válvula 102, a palheta 140 se move de uma orientação vedada com cada uma dentre as faces de vedação 146, 148 engatando uma banda de vedação correspondente 114, 115 do corpo de válvula 102 em uma posição totalmente aberta paralela para o fluxo.

[0048] As bandas de vedação 114, 116 podem ter qualquer uma dentre uma variedade de configurações e dimensões. Por exemplo, ao formar as bandas de vedação 114, 116 para terem uma dimensão circunferencial que é maior, tal como 1,1, 1,4, 1,6 ou mais vezes a dimensão da face de vedação 146, 148 da palheta 140, 142.

[0049] Os recessos 150, 152 que formam a palheta 140 podem ser configurados para fornecer à palheta 140 uma espessura constante em todo o diâmetro da válvula de haste 134 ou uma espessura variável em toda a válvula de haste 134. Como visto nas Figuras 7, 10 e 14, a palheta 140 tem uma primeira espessura que abrange o eixo longitudinal e uma espessura reduzida ou menor na face de vedação 146, 148.

[0050] Com referência às Figuras 7 e 10, a face de vedação 146, 148 é definida por bordas geralmente paralelas que se estendem paralelas ao eixo longitudinal. Ou seja, a face de vedação 146, 148 tem uma forma geralmente retangular (embora tenha uma curvatura correspondente à periferia cilíndrica da válvula de haste 134) (mostrado nas Figuras 8 e 9). No entanto, como mostrado nas Figuras, é possível moldar a face de vedação 146, 148 de modo que a face de vedação 146, 148 tenha uma dimensão circunferencial variada em que o fluxo seria permitido ao longo de alguma das palhetas 140, embora permaneça impedida de uma porção diferente da palheta 140 à medida que a palheta 140 gira em relação ao corpo de válvula 102.

[0051] Da mesma forma, a banda de vedação 114, 115 e a face de vedação correspondente 146, 148 podem ter tamanhos diferentes para uma determinada palheta 140. Isso permite ainda o controle de fluxo personalizado como para uma rotação predestinada da válvula de haste 134, o gás pode fluir sobre uma borda da palheta 140, enquanto a borda restante da palheta 140 impede o fluxo. As modalidades incluem a válvula de haste 134 com uma face de vedação substancialmente plana 146, 148, como mostrado na Figura 14. Na modalidade representada na Figura 14, a palheta 140 inclui etapas 1410 que permitem que a palheta 140 seja formada através de meios de fabricação menos caros. Nesta modalidade, a largura da haste (isto é, a distância entre a face de vedação 146 e a face de vedação 148 é ligeiramente maior do que a distância entre as bandas de vedação 114, 116, a fim de criar uma interface vedada entre as faces de vedação 146, 148 e as bandas de vedação 114, 115 para evitar um fluxo de gás através da passagem quando a válvula de haste 134 estiver na posição fechada.

[0052] Ao selecionar o dimensionamento relativo das bandas de vedação 114, 115 do corpo de válvula 102 e a face de vedação 146, 148 da palheta 140, a válvula de haste 134 pode permitir uma ligeira rotação da palheta 140 em relação ao corpo de válvula 102 sem permitir o fluxo. Ou seja, a sensibilidade da válvula de haste 134 para uma posição zero ou nula em relação ao corpo de válvula 102 pode ser reduzida. Da mesma forma, a sensibilidade da válvula de haste 134 através de rotações de baixo ângulo em relação ao corpo de válvula 102 pode ser reduzida. Como visto na Figura 11, aproximadamente 5% do fluxo pode ser controlado através de aproximadamente 50° de rotação. Isso é ilustrado no gráfico mostrado na Figura 12, que representa a taxa de fluxo percentual geral no eixo y versus grau de rotação da válvula de haste 134 no eixo x.

[0053] O dimensionamento da banda de vedação 114, 115 e da face de vedação 146, 148 fornecem uma interface de sobreposição que permite a eliminação de um ponto de parada final convencional, bem como a eliminação da mudança do ponto de fechamento da válvula devido à expansão térmica dimensional muda em temperaturas operacionais de até 720 °C. Na verdade, as modalidades incluem a ausência de uma parada mecânica ou física ou obstrução dentro ou adjacente às bandas de vedação 114, 115 que impedem a rotação do haste de válvula 134. Em outras palavras, as modalidades incluem a haste de válvula 134 que é operável para girar em várias direções e em vários graus maiores do que 360 graus em qualquer direção (por exemplo, no sentido horário ou anti-horário).

[0054] Com referência às Figuras, a válvula de haste 134 pode ser usada para definir uma taxa de fluxo máxima do sistema. Ou seja, ao dimensionar a palheta 140 para ter uma dimensão longitudinal que é, por exemplo, 90%, 80% ou 50% da dimensão do orifício de passagem de gás 104 ao longo do eixo longitudinal, a válvula de haste 134 pode definir um caminho de fluxo máximo para o sistema. Isso permite que o corpo de válvula 102 e o orifício de passagem de gás correspondente 104 sejam dimensionados para acomodar um sistema relativamente grande que requer uma taxa de fluxo relativamente alta, em que a dimensão longitudinal da palheta 140 corresponde à dimensão longitudinal do orifício de passagem de gás associado 104. No entanto, uma vez que a válvula de haste 134 pode ser facilmente substituída meramente se deslizando para fora uma primeira válvula de haste 135 com uma palheta 141 (mostrada na Figura 6) e se deslizando em uma segunda válvula de haste 134, a segunda válvula de haste 134 pode ter uma palheta 140 definida por uma dimensão longitudinal menor, restringindo, assim, a taxa de fluxo máxima disponível da válvula. Como mostrado na Figura 6, a dimensão longitudinal da palheta 141 é coextensiva com a dimensão longitudinal do orifício de passagem de gás 104. Por outro lado, como mostrado na Figura 5, a dimensão longitudinal da palheta 140 é menor do que a dimensão longitudinal do orifício de passagem de gás 104. Isso permite que um corpo de válvula de tamanho único 102 seja usado em vários ambientes operacionais.

[0055] Como a válvula de haste 134 pode ser usada para limitar a área de corte transversal efetiva do orifício de passagem de gás 104, a personalização do sistema é alcançada, meramente, trocando-se as válvulas de haste 134 de diferentes configurações de palheta 140. Como visto nas Figuras, a dimensão longitudinal da palheta 140 pode ser menor do que a dimensão longitudinal do orifício de passagem de gás 104 na interface com o orifício de válvula 112. Assim, a válvula de haste 134 determina efetivamente a área de fluxo em corte transversal disponível e, portanto, a taxa de fluxo.

[0056] Deve ser observado que, embora as modalidades do presente conjunto de válvula incluam um corpo de válvula 102 com duas passagens de entrada de gás 106, 108 e uma única passagem de saída de gás 110 (mostrada na Figura 2), as modalidades do corpo de válvula 102 incluem uma única passagem de entrada de gás 106 e uma única passagem de saída de gás 110 (mostrada na Figura 13). Nesta modalidade, a válvula de haste 134 inclui uma única palheta 140 configurada para se engatar seletivamente nas bandas de vedação 114, 115 para impedir o fluxo através da passagem de gás 104.

[0057] As modalidades apresentadas proporcionam vantagens significativas. Essas vantagens incluem um número reduzido de peças, o que diminui os custos de fabricação e também reduz as etapas necessárias para a montagem. Além disso, conforme estabelecido acima, como a válvula de haste 134 pode ser substituída meramente se deslizando a velha válvula de haste 134 para fora do corpo de válvula 102 e se deslizando a nova válvula de eixo 134 para o corpo de válvula 102, ambos os custos de componente e de montagem são reduzidos. Além disso, à medida que o número de peças é reduzido, a contabilização necessária para tolerâncias acumuladas é reduzida, aumentando, assim, as taxas de aprovação de fabricação.

[0058] A capacidade do presente sistema é de confrontar uma área da banda de vedação 114, 115 com uma área da face de vedação 146, 148, em vez de contatos de linha dos projetos anteriores, em que o presente sistema pode reduzir o vazamento de aproximadamente 30 kg a 40 kg/h a menos de 10 kg/h e, em configurações, selecionadas de menos de 1 kg/h. Acredita-se que esse vazamento reduzido seja necessário para atender aos padrões de emissões mais rigorosos, adotados globalmente.

[0059] Como as superfícies de contato da válvula de haste 134 têm o mesmo diâmetro que a palheta 140, a carga nas superfícies de rolamento é menor do que em uma válvula borboleta tradicional. Em certas configurações, a carga de rolamento é reduzida por um fator de 4. Como há carga de rolamento reduzida, materiais alternativos (e mais baratos) podem ser usados para o corpo de válvula 102, bem como para a válvula de haste 134. Assim, materiais menos exóticos para o corpo de válvula 102 e para a válvula de haste 134 são necessários.

[0060] A banda de vedação moldada 114, 115, em conjunto com os canais 126, 128 no corpo de válvula 102, fornece a configuração da porta, tal como a forma de “V” mostrada na Figura 11, que melhora a ação de cisalhamento de materiais de combustão acumulados, como fuligem e carbono. O cisalhamento melhorado resulta da face de vedação 146, 148 da palheta 140 que se engata progressivamente com a banda de vedação 114, 115, em vez de toda a face de vedação 146, 148 engatar toda a banda de vedação 114, 115 de uma vez. Ao engatar progressivamente, um motor ou inversor de controle de torque inferior pode ser usado. O motor de torque inferior é menos caro e normalmente adiciona menos peso ao veículo no qual a válvula atual está instalada. Deve ser observado que, embora as Figuras 11, 14 e 15 representem canais em forma de “V” 126, 128, há modalidades em que os canais 126, 128 podem ser moldados para incluir canais em forma retangular (mostrado na Figura 16), circular, oval (mostrado na Figura 9 como a face de vedação 146) ou múltiplos canais em forma de “V”, a fim de permitir diferentes tipos de controle de taxa de fluxo através da passagem de orifício de gás 104.

[0061] Conforme estabelecido acima, a banda de vedação moldada e/ou a face de vedação que fornecem as opções de configuração da porta, como a em “V” ou outras formas, alteram a saída de fluxo em relação à rotação angular da válvula de haste 134. Isso permite a personalização do fluxo de saída da válvula para melhorar a sensibilidade em ângulos de abertura mais baixos da válvula, melhorando a resposta da válvula. Além disso, os canais em forma de “V” 126, 128 não só permitem ajustes mais precisos na quantidade de fluxo através da passagem de orifício de gás 104, como também os canais 126, 128 permitem ajustes mais precisos na velocidade de fluxo através da passagem de orifício de gás 104. Ou seja, a rotação da haste de válvula 134, que permite o fluxo apenas através dos canais 126, 128, terá uma velocidade de fluxo mais alta em comparação com a velocidade de fluxo quando a face de vedação 146, 148 não estiver mais em contato com qualquer porção da banda de vedação 114, 115.

[0062] Além disso, o uso da válvula de haste 134 fornece flexibilidade para ajustar a saída de fluxo máxima ajustando-se a profundidade da máquina ou a largura dos recessos ou recortes na válvula de haste 134, bem como o número de recortes sem alterar o tamanho do pacote ou a configuração de porta no corpo de válvula 102.

[0063] Agora, é feita referência à Figura 17, que apresenta um método ou processo exemplificativo para fornecer modalidades da presente divulgação. O processo se inicia no bloco 1702, que afirma (a) fornecer corpo de válvula com um orifício de passagem de gás, em que um orifício de válvula se estende ao longo de um eixo longitudinal e intercepta o orifício de passagem de gás, uma primeira superfície de rolamento concêntrica com o eixo longitudinal e uma segunda superfície de rolamento radialmente espaçada concêntrica com o eixo longitudinal, em que uma interface do orifício de passagem de gás e do orifício de válvula define uma porta de fluxo radialmente intermediária à primeira superfície de rolamento e à segunda superfície de rolamento; e (b) fornecer uma válvula de haste que se estende ao longo do eixo longitudinal montada rotativamente no orifício de válvula, em que a válvula de haste tem uma primeira superfície de contato periférica configurada para engatar a primeira superfície de rolamento, uma segunda superfície de contato periférica configurada para engatar a segunda superfície de rolamento e uma palheta radialmente intermediária à primeira superfície de contato periférica e à segunda superfície de contato periférica, em que a primeira e a segunda superfícies de contato periféricas têm um determinado diâmetro e a palheta abrange o dado diâmetro e em que a rotação da válvula de haste em relação ao corpo de válvula permite seletivamente fluir através do orifício de passagem de gás. Após o bloco 1702, o bloco 1704 indica em que posição o corpo de válvula define um par de bandas de vedação opostas que se estendem paralelamente ao eixo longitudinal, cada banda de vedação configurada para engatar uma borda longitudinal correspondente da palheta.

[0064] Algumas das outras modalidades não limitativas incluem o bloco 1706, que especifica em que posição as bandas de vedação têm uma dentre (i) uma borda em forma de V adjacente a um canal definido no corpo de válvula operável para permitir que um fluxo passe através do mesmo, (ii) uma borda retangular e (iii) uma borda oval. Em seguida, o bloco 1708 indica em que posição a primeira superfície de contato periférica é configurada para engatar na primeira superfície de rolamento e a segunda superfície de contato periférica configurada para engatar na segunda superfície de rolamento são operáveis para contatar produtos de combustão acumulados dispostos em uma borda das bandas de vedação. O bloco 1710 indica em que posição a primeira superfície de contato periférica é configurada para engatar a primeira superfície de rolamento e em que posição a válvula de eixo é operável para girar 360 graus sem obstrução dentro do orifício de válvula.

[0065] A invenção foi descrita em detalhes com referência particular a uma modalidade atualmente preferida, mas será entendido que variações e modificações podem ser efetuadas dentro do espírito e escopo da invenção. As modalidades presentemente divulgadas são, portanto, consideradas em todos os aspectos como ilustrativas e não restritivas. O escopo da invenção é indicado pelas reivindicações anexas, e todas as alterações que vêm dentro do significado e faixa de equivalentes da mesma se destinam a ser abrangidas no presente documento.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto de válvula caracterizado pelo fato de que compreende: (a) um corpo de válvula que tem um orifício de passagem de gás, um orifício de válvula que se estende ao longo de um eixo longitudinal e que intercepta o orifício de passagem de gás, uma primeira superfície de rolamento anular concêntrica com o eixo longitudinal e uma segunda superfície de rolamento anular espaçada radialmente concêntrica com o eixo longitudinal, em que uma interface do orifício de passagem de gás e o orifício de válvula define uma porta de fluxo radialmente intermediária à primeira superfície de rolamento e à segunda superfície de rolamento; e (b) uma válvula de haste que se estende ao longo do eixo longitudinal e é montada rotativamente no orifício de válvula, em que a válvula de haste tem uma primeira superfície de contato periférica configurada para engatar a primeira superfície de rolamento, uma segunda superfície de contato periférica configurada para engatar a segunda superfície de rolamento e um palheta radialmente intermediária à primeira superfície de contato periférica e à segunda superfície de contato periférica, em que a primeira e a segunda superfícies de contato periféricas têm um determinado diâmetro e a palheta abrange o dado diâmetro e em que a rotação da válvula de haste em relação ao corpo de válvula permite seletivamente o fluxo através do orifício de passagem de gás.

2. Conjunto de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a palheta é definida por recessos opostos na válvula de haste.

3. Conjunto de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a palheta é definida por superfícies principais opostas e pelo menos uma porção das superfícies principais não são paralelas.

4. Conjunto de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura da palheta varia ao longo de um raio que se estende a partir do eixo longitudinal.

5. Conjunto de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a palheta tem uma seção transversal substancialmente perpendicular ao eixo longitudinal que define as superfícies principais não paralelas.

6. Conjunto de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a palheta tem uma seção transversal substancialmente perpendicular ao eixo longitudinal que define uma primeira espessura em uma primeira localização radial ao longo do eixo longitudinal e uma segunda espessura diferente em uma segunda localização radial ao longo do eixo longitudinal.

7. Conjunto de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo de válvula define um par de bandas de vedação opostas que se estende paralelamente ao eixo longitudinal, cada banda de vedação configurada para engatar uma borda longitudinal correspondente da palheta.

8. Conjunto de válvula, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as bandas de vedação têm uma dentre (i) uma borda em forma de V adjacente a um canal definido no corpo de válvula operável para permitir que um fluxo passe através do mesmo, (ii) uma borda em forma retangular e (iii) uma borda em forma oval.

9. Conjunto de válvula, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a primeira superfície de contato periférica configurada para engatar na primeira superfície de rolamento e a segunda superfície de contato periférica configurada para engatar na segunda superfície de rolamento são operáveis para contatar produtos de combustão acumulados dispostos em uma borda das bandas de vedação.

10. Conjunto de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula de haste é operável para girar 360 graus sem obstrução dentro do orifício de válvula.

11. Conjunto de válvula, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as bandas de vedação têm um diâmetro de vedação que é maior do que um comprimento da borda longitudinal da palheta e em que a válvula do haste e o corpo de válvula são operáveis para evitar um fluxo de gás entre eles quando a borda longitudinal da palheta está em contato com as bandas de vedação.

12. Conjunto de válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um do corpo de válvula e palheta tem uma superfície de vedação moldada que define uma área de seção transversal de abertura que varia correspondendo a uma quantidade de rotação da válvula de haste operável para ajustar taxas de fluxo através do orifício de passagem de gás relativo para uma posição angular da válvula de haste.

13. Válvula de recirculação de gás de escape caracterizada pelo fato de que compreende: (a) um corpo de válvula que tem um orifício de passagem de gás que se estende entre pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída, em que a pelo menos uma entrada é configurada para receber um gás de escape de uma tubulação de escape de um motor de combustão interna e a pelo menos uma saída é configurada para passar o escape para uma tubulação de entrada do motor de combustão interna, em que o orifício de passagem de gás inclui uma primeira passagem de gás de entrada que se estende a partir de pelo menos uma entrada, em que o corpo de válvula tem um orifício de válvula que cruza a primeira passagem de gás de entrada, o orifício de válvula que define uma primeira superfície de rolamento circular e uma segunda superfície de rolamento anular; e (b) uma válvula de haste recebida de forma deslizante dentro do orifício de válvula, em que a válvula de haste tem uma primeira superfície de contato para engatar rotativamente a primeira superfície de rolamento circular e uma segunda superfície de contato para engatar rotativamente a segunda superfície de rolamento circular e uma palheta, em que a primeira superfície de contato, a segunda superfície de contato e a palheta têm um diâmetro comum.

14. Válvula de recirculação de gás de escape, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que a válvula de haste é operável para girar desobstruída pelo corpo de válvula 360 graus dentro do orifício de válvula.

15. Válvula de recirculação de gás de escape, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que a palheta é definida por recessos opostos na válvula de haste.

16. Método caracterizado pelo fato de que compreende: (a) fornecer corpo de válvula com um orifício de passagem de gás, em que um orifício de válvula se estende ao longo de um eixo longitudinal e intercepta o orifício de passagem de gás, uma primeira superfície de rolamento concêntrica com o eixo longitudinal e uma segunda superfície de rolamento radialmente espaçada concêntrica com o eixo longitudinal, em que uma interface do orifício de passagem de gás e do orifício de válvula define uma porta de fluxo radialmente intermediária à primeira superfície de rolamento e à segunda superfície de rolamento; e (b) fornecer uma válvula de haste que se estende ao longo do eixo longitudinal e montada rotativamente no orifício de válvula, em que a válvula de haste tem uma primeira superfície de contato periférica configurada para engatar a primeira superfície de rolamento, uma segunda superfície de contato periférica configurada para engatar a segunda superfície de rolamento e uma palheta radialmente intermediária à primeira superfície de contato periférica e à segunda superfície de contato periférica, em que a primeira e a segunda superfícies de contato periféricas têm um determinado diâmetro e a palheta abrange o dado diâmetro e em que a rotação da válvula de haste em relação ao corpo de válvula permite seletivamente fluir através do orifício de passagem de gás.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o corpo de válvula define um par de bandas de vedação opostas que se estendem paralelamente ao eixo longitudinal, cada banda de vedação configurada para engatar uma borda longitudinal correspondente da palheta.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que as bandas de vedação têm uma dentre (i) uma borda em forma de V adjacente a um canal definido no corpo de válvula operável para permitir que um fluxo passe através do mesmo, (ii) uma borda em forma retangular e (iii) uma borda em forma oval.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a primeira superfície de contato periférica configurada para engatar na primeira superfície de rolamento e a segunda superfície de contato periférica configurada para engatar na segunda superfície de rolamento são operáveis para contatar produtos de combustão acumulados dispostos em uma borda das bandas de vedação.

20. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a válvula de haste é operável para girar sem obstrução 360 graus dentro do orifício de válvula.