BR202020008133U2 - Aperfeiçoamento em válvulas globo - Google Patents

Abstract

aperfeiçoamento em válvulas globo. refere-se a um modelo de utilidade para válvulas globo que são utilizadas nas linhas de fluxo de líquidos ou vapores, que utiliza um filtro de retenção de impurezas no próprio corpo da válvula. pertence ao campo técnico das válvulas, torneiras e registros. pode atuar em sistemas de alta ou baixa pressão para regular, controlar e bloquear o fluxo dos fluídos nas tubulações e conta com um filtro integrado ao seu corpo, com objetivo de reter os detritos que estão veiculando dentro das tubulações. o corpo (5) é fabricado de maneira que o castelo (2) fique posicionado superiormente à linha horizontal, direcionado no sentido do fluxo, com ângulo de 45 graus. o elemento filtrante (6) possui formato cilíndrico, altura de 76 mm, diâmetro de 50 mm e aberto nas extremidades. o elemento filtrante (6) realiza remoção mecânica das impurezas, fornecendo proteção contra detritos ou qualquer outro tipo de partícula indesejada dentro das tubulações. devido à forma construtiva do corpo (5), o lemento filtrante (6) fica direcionado para baixo e pode ser retirado para executar a limpeza quando saturado.

Description

APERFEIÇOAMENTO EM VÁLVULAS GLOBO

[001] O presente Modelo de Utilidade refere-se a um Aperfeiçoamento em Válvulas Globo que são utilizadas nas linhas de fluxo de líquidos ou vapores, mais particularmente, este Modelo de Utilidade foi desenvolvido para utilizar um filtro de retenção de impurezas no próprio corpo da válvula, evitando a instalação de outro componente que possua apenas a função de filtragem. Pertencente ao campo técnico das válvulas, torneiras e registros bem como aos processos e aparelhos para retirada de sólidos dos meios líquidos ou gasosos.

[002] As válvulas globo são apropriadas e utilizadas onde é necessário realizar operações frequentes de abertura e/ou fechamento e controle de vazão. São amplamente utilizadas em linhas de vapor, gases, ar, petróleo, água e gás natural em condição de alta ou baixa pressão. O nome se dá pela característica de fabricação, onde o corpo da válvula possui formato de globo. Os principais itens que formam uma válvula globo são: volante, haste, castelo, sede, obturador, corpo, gaxeta, preme gaxeta e flanges.

[003] As válvulas globo permitem um controle eficiente do fluido e sofrem desgastes mínimos com a erosão, tanto na sede como no obturador. No entanto, devido à mudança brusca de direção imposta ao fluido oferecem elevada perda de carga. Geralmente, o fluido é obrigado a transpor dois ângulos de 90 graus.

[004] Estas válvulas podem ser estruturadas para lidar com fluxo em qualquer direção. O giro do volante no sentido anti-horário permite a abertura e liberação do fluxo e o giro no sentido horário estanca ou limita o fluxo. Quando configurada para fechar na mesma direção do fluxo ocorrerá melhor vedação e fechamento mais rápido, no entanto, sua abertura será mais difícil. Se configurada para fechar na direção oposta ao fluxo, seu fechamento será mais difícil, porém, sua abertura será mais fácil. As válvulas globo podem ser seladas e não possuírem volante para manobra manual, dessa forma, a manobra pode ser executada por atuadores elétricos, hidráulicos ou pneumáticos.

[005] Válvulas globo tradicionalmente são construídas com sistema preme gaxetas, que são constituídos por: preme gaxeta, bucha da preme gaxeta, gaxeta, parafusos e porcas. Quando há vazamento pela haste da válvula, é possível fazer ajustes para eliminá-lo. O primeiro ajuste é feito após a montagem e pressurização da válvula. Para ajustes posteriores, há duas porcas no preme gaxetas que devem ser apertadas, feito quando há vazamento em forma de pingos ou de escorrimento. O aperto das porcas deve ser feito alternadamente, um quarto de volta de cada vez, mantendo o preme gaxetas nivelado e verificando se o vazamento parou. No entanto, este tipo de ajuste é altamente depende de habilidades humanas para ser realizado corretamente.

[006] Assim como as válvulas são essenciais para obter o controle, os filtros são indispensáveis para o bom funcionamento e preservação dos demais componentes que que fazem parte das linhas de fluxo. Os filtros fornecem proteção de equipamentos ao remover partículas metálicas e outros tipos de partículas desconhecidas e não desejadas que porventura estejam presentes nas tubulações. Os filtros podem ser configurados para atender aos diversos tipos de aplicação, de acordo com a furação da tela filtrante. Amplamente utilizado para proteção de equipamentos, tais como, bombas, medidores de vazão, válvulas de controle purgadores e outros reguladores e também diminui a ocorrência de paradas emergenciais resultantes de quebras causadas por objetos estranhos dentro das linhas de fluxo.

[007] Os detritos podem incluir sujeira, sedimentos ou fragmentos da tubulação e precisam ser constantemente removidos para manter o bom funcionamento do sistema tal como a redução dos custos de manutenção e o aumento da vida útil dos componentes.

[008] Em buscas por anterioridades puderam ser recuperados alguns documentos que trazem à luz o atual estado da técnica. O documento US6675832 divulga uma Válvula de Purga para um sistema de caldeira para remover os detritos contidos nos fluidos. A válvula de purga compreende um alojamento para uma válvula de corte e uma válvula de borboleta reversível. Cada uma das válvulas inclui uma esfera de válvula rotativa com um orifício formado através da mesma, onde a sua rotação bloqueia e desbloqueia alternadamente o fluido que flui através dela. Válvulas tipo borboleta são ótimas no quesito de agilidade de abertura e fechamento, no entanto, o inconveniente é que esse tipo de válvula não é eficiente para regulagem de vazão. O documento KR200194073 trata de um equipamento filtrante removível que é inserido na linha de fluxo, com a finalidade de reter impurezas ou matérias estranhas. O ponto negativo deste, é o fato de não possuir qualquer tipo de controle sobre o fluxo, exigindo a introdução de um componente extra nas redes ou tubulações, o que aumenta a quantidade de conexões e o custo final da instalação. O documento CN204716998 cita uma Válvula de parada de resfriamento da indústria, projetada para possuir flanges quadradas que possibilitam a economia de materiais tornando também, a válvula mais leve. Como observado, pode ser projetada para possuir castelo em posição perpendicular ou inclinada em relação ao eixo horizontal. No entanto, a haste que possibilita a manobra de fechamento e abertura é construída da forma tradicional, possuindo rosca que fica exposta na câmara de fluxo, o que prejudica não só a rosca da haste mas também a rosca do castelo.

[009] Este Modelo de Utilidade diz respeito à um aperfeiçoamento em válvula globo. Pode atuar em sistemas de alta ou baixa pressão para regular, controlar e bloquear o fluxo dos fluídos nas tubulações. Esta válvula possui ainda um filtro integrado ao seu corpo, com objetivo de reter os detritos que estão veiculando dentro das tubulações.

[010] Comumente, setores industriais utilizam-se de filtros onde há condução de líquidos ou gases, no entanto, este filtro é um componente extra a ser instalado, o que gera novas conexões onde poderia haver apenas um tubo contínuo e que podem propiciar vazamentos, quando não adequadamente instalados.

[011] Este Modelo de Utilidade traz o benefício de eliminar a necessidade da instalação de um filtro em separado, já que, devido à sua construção, possui o filtro integrado ao corpo da válvula globo. Também possibilita a atuação em sistemas que operem com temperaturas elevadas onde os líquidos e gases podem atingir até 350°C, sem comprometer o desempenho no controle de fluxo ou filtragem.

[012] Particularidades do Aperfeiçoamento em Válvulas Globo podem ser conhecidos a seguir, através da apresentação de sua descrição detalhada.

[013] A figura 1 mostra um corte transversal da válvula e seus componentes.

[014] A figura 2 mostra a haste e suas particularidades.

[015] A válvula globo possui um volante (1) que tem diâmetro igual a 190 mm, de ação mecânica manual de elevada precisão para abertura, fechamento e controle de vazão, mesmo em operações sob alta pressão. O giro do volante (1) no sentido anti-horário, transmite rotação à haste (3) que por sua vez transmite rotação ao obturador (36), afastando-o da sede de vedação (4), possibilitando a abertura e liberação de fluxo do fluído. O giro do volante (1) no sentido horário terá ação reversa e aproximará o obturador (36) da sede de vedação (4), estancando a vazão do fluído.

[016] O corpo (5) é fabricado de maneira que o castelo (2) fique posicionado superiormente à linha horizontal, direcionado no sentido do fluxo, com ângulo de 45 graus.

[017] O corpo (5) tem furos passantes (não ilustrado) com rosca onde é ancorado e aparafusado o castelo (2). O castelo (2) possui furos passantes (não ilustrado). Outras opções para a fixação do castelo (2) ao corpo (5) podem ser utilizadas, como o uso de prisioneiros no castelo (2) ou no corpo (5) apertados por porcas, ou furos passantes no castelo (2) e corpo (5), sem roscas, apertados por parafusos e porcas. Em todas as opções de acoplamento do castelo (2) ao corpo (5) são utilizadas arruelas de pressão (não ilustrado) a fim de evitar o afrouxamento da união.

[018] Entre o castelo (2) e o corpo (5) há uma junta metálica (21) proporcionando maior qualidade de vedação das partes, garantindo que não haja nenhum tipo de vazamento. O interior do castelo (2) possui rosca (22) onde atuará a rosca da haste (37), que possibilita o comando de liberação ou estanqueidade do fluxo sob o giro do volante (1).

[019] A conexão da válvula à tubulação é feita pelos flanges (51) do corpo (5), não sendo limitada à esta única configuração. Em outras configurações, a conexão pode ocorrer por luva soldável, rosca interna ou rosca externa.

[020] A haste (3) foi projetada para não possuir rosca na parte que fica exposta ao fluxo dos fluídos, sendo assim, sua face exposta será totalmente polida. Na extremidade inferior da haste (3) existe uma reentrância (38) onde é conectada a bucha de fixação (35) do obturador (36) e na sua extremidade superior há uma ponta quadrangular (39) onde conecta-se o volante (1). O projeto construtivo da haste (3) assegura sua durabilidade e baixa manutenção.

[021] A rosca (37) da haste (3) quando exposta ao fluxo, permite que no momento da manobra de abertura ou fechamento, detritos ou sujeiras sejam admitidas para o interior do castelo (2) e assim, ao decorrer de várias manobras tanto a rosca (22) quanto a rosca (37) seriam severamente danificadas, prejudicando o ato de abertura ou fechamento.

[022] O enclausuramento das roscas (22) e (37) é possível pela utilização das gaxetas superiores (33) e gaxetas inferiores (34) que ficam localizadas internamente na parte superior e inferior do castelo (2), respectivamente. Em cada extremidade do castelo (2) há um componente de ajuste e aperto das gaxetas (33) e (34). A porca de vedação externa (31) faz o ajuste da gaxeta superior (33) e a porca de vedação interna (32) faz o ajuste da gaxeta inferior (34). Como o enclausuramento das roscas (22) e (37) evita-se o contato com o meio externo e fluídos internos das tubulações, possibilita que as mesmas sejam lubrificadas, melhorando assim a performance no momento de executar alguma manobra e elimina problemas como o emperramento por ferrugem, degradação ou materiais estranhos que porventura se alojariam nas roscas (22) e (37).

[023] Tanto a vedação do castelo (2), através da junta metálica (21) quanto a vedação da haste (3) pelas gaxetas superiores (33) e gaxetas inferiores (34) possibilitam que esta válvula globo seja utilizada com fluídos líquidos ou gasosos sem que haja qualquer tipo de vazamento para o meio externo, podendo inclusive, ser utilizado em tubulações que contenham amônia ou qualquer outro produto tóxico, corrosivo ou inflamável.

[024] Uma vez que seja identificado algum vazamento na haste (3), seja por escorrimento, gotejamento ou odor, é possível ajustar de forma simples a porca de vedação externa (31), não necessitando de grandes habilidades para executar o ajuste, haja visto que, há apenas um ponto de ajuste. Uma vez identificado e eliminado este vazamento, pode-se elaborar um plano de manutenção posterior nas válvulas globo, sem necessidade de parada instantânea das máquinas. No momento mais oportuno para manutenção, faz-se a abertura do castelo (2) e o ajuste da porca de vedação interna (32).

[025] Com o obturador (36) afastado da sede de vedação (4) a válvula estará na posição aberto, com fluxo liberado. O fluído passa pela sede de vedação (4) entra pelo interior do elemento filtrante (6) e flui para fora, seguindo seu percurso normal e livre de detritos.

[026] O elemento filtrante (6) é confeccionado com uma chapa metálica perfurada, em aço inox, formato cilíndrico, altura de 76 mm, diâmetro de 50 mm e aberto nas extremidades. Seu encaixe é feito no corpo (5) e aprisionado na outra extremidade pela tampa do elemento filtrante (61). A perfeita vedação ocorre pela utilização de uma junta metálica (62). Outros tamanhos e medidas são previstos para o elemento filtrante (6), que é determinado pelas medidas do corpo (5) da válvula.

[027] O elemento filtrante (6) realizará a remoção mecânica das impurezas, fornecendo proteção contra detritos ou qualquer outro tipo de partícula indesejada dentro das tubulações. Devido à forma construtiva do corpo (5), o elemento filtrante (6) fica direcionado para baixo, formando um ângulo de 63 graus em relação ao eixo horizontal, no sentido do fluxo, dessa forma, permite menor perda de carga do fluído que passa e os detritos são retidos e aglomerados na parte inferior, em contato com a face interna da tampa do elemento filtrante (61), que pode ser retirada para executar a limpeza quando saturado.

[028] O elemento filtrante (6) não possui limitações quanto à sua malha, podendo ser confeccionado de acordo com o nível de proteção necessário ao bom funcionamento e/ou preservação dos equipamentos.

[029] A construção do corpo (5) não está limitada às medidas citadas neste documento, suas dimensões são variáveis e são adequadas ao projeto e a finalidade do uso. O diâmetro interno do flange (51) do corpo (5) é a medida determinante para a capacidade da válvula globo e todas as outras medidas serão projetadas para atender à esta, assim também, o elemento filtrante (6) será maior, quanto maior for o corpo (5) da válvula. No entanto, as medidas angulares do corpo (5) devem permanecer inalteradas, preservando assim o melhor fluxo e menor perda de carga do fluído.

Claims (1)

1. “APERFEIÇOAMENTO EM VÁLVULAS GLOBO”, que atua em sistemas de alta ou baixa pressão, controlando, liberando ou bloqueando o fluxo dos fluídos nas tubulações, contém elemento filtrante (6) integrado ao corpo (5), com objetivo de reter detritos que estão veiculando dentro das tubulações, caracterizado por: possuir castelo (2) sob ângulo inclinado em 45 graus no sentido do fluxo contendo uma porca de vedação externa (31) e uma porca de vedação interna (32); possuir a rosca (22) do interior do castelo (2) e a rosca da haste (37) enclausuradas pelas gaxetas superiores (33) e gaxetas inferiores (34); possuir haste (3) polida e desprovida de rosca em sua parte exposta ao fluxo; possuir elemento filtrante (6) posicionado inferiormente em direção ao fluxo, sob um ângulo inclinado de 63 graus em relação à linha do horizonte.

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