BRMU9001922U2

BRMU9001922U2 - relief valve for high pressure hydraulic systems

Info

Publication number: BRMU9001922U2
Authority: BR
Inventors: Buzinaro Claudinei Garcia; Bessa Diogo Pereira
Original assignee: Magneti Marelli Sist S Automotivos Ind E Com Ltda
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2013-02-05

Abstract

VÁLVULA DE ALÍVIO PARA SISTEMAS HIDRÁULICOS DE ALTA PRESSçO. O presente modelo de utilidade se refere a uma válvula de alívio, apropriada para circuitos hidráulicos de alta pressão, normalmente fechada, caracterizada pelo projeto de fácil montagem e desmontagem e por alcançar o ponto de calibração especificado para a pressão de abertura diretamente pela montagem dos componentes sendo de fácil fabricação e não tendo restrições quanto ao sentido do fluxo hidráulico.RELIEF VALVE FOR HIGH - PRESSURE HYDRAULIC SYSTEMS. The present utility model relates to a relief valve, suitable for normally closed, high pressure hydraulic circuits, characterized by the easy to assemble and disassemble design and by reaching the specified calibration point for the opening pressure directly by assembling the components. being easy to manufacture and having no restrictions on the direction of hydraulic flow.

Description

Válvula de alívio para sistemas hidráulicos de alta pressão.Relief valve for high pressure hydraulic systems.

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION

O presente pedido de modelo de utilidade se refere a uma válvula de alívio de alta pressão projetada para fácil montagem. Tem como objetivo limitar a pressão do circuito hidráulico a um limite máximo especificado, atuando como um dispositivo mecânico de segurança para a proteção do circuito hidráulico a jusante da bomba hidráulica, em caso de falha no sistema eletrônico de gerenciamento e comando da bomba de hidráulica. ESTADO DA TÉCNICAThe present utility model application relates to a high pressure relief valve designed for easy assembly. Its purpose is to limit the pressure of the hydraulic circuit to a specified maximum limit by acting as a mechanical safety device for protection of the hydraulic circuit downstream of the hydraulic pump in the event of failure of the hydraulic pump management and control electronics. TECHNICAL STATE

A válvula de alívio de pressão é um componente de extrema importância para proteção de equipamentos hidráulicos ou pneumáticos, para impedir pressões acima de um valor especificado num circuito, ou contra surtos de sobre pressão, de forma a não danificar a linha e os equipamentos nela instalados. Além da proteção ao equipamento existe a preocupação em eliminar o risco de acidente que comprometa a segurança de usuários e ou operadores do equipamento, ou produto. Por esta razão as válvulas de alívios são consideradas de extrema importância em instalações que operam com pressão de trabalho elevado.The pressure relief valve is an extremely important component for the protection of hydraulic or pneumatic equipment, to prevent pressures above a specified value in a circuit, or against overpressure surges, so as not to damage the line and its installed equipment. . In addition to equipment protection, there is a concern to eliminate the risk of accident that compromises the safety of users and / or operators of the equipment or product. For this reason relief valves are considered of utmost importance in installations operating at high working pressure.

O princípio de funcionamento da válvula de alívio consiste em utilizar um mecanismo de fechamento dotado de mola, de forma que uma mola empurre uma válvula sobre uma sede de vedação, para que, no regime normal de funcionamento do equipamento ou produto, essa válvula permaneça fechada. A força da mola é ajustada para que em um valor limite máximo especificado de pressão dentro do circuito hidráulico, a pressão do fluido exerça força superior à da mola, liberando a passagem do fluido para o ambiente externo ou um reservatório de baixa pressão.The principle of operation of the relief valve is to use a spring-loaded closing mechanism such that a spring pushes a valve over a sealing seat so that, in the normal operation of the equipment or product, that valve remains closed. . The spring force is adjusted so that at a specified maximum pressure limit within the hydraulic circuit, fluid pressure exerts greater force than the spring, releasing fluid passage into the external environment or a low pressure reservoir.

As válvulas de alívio de pressão usualmente têm fechamento feito pelo assentamento de uma esfera metálica sobre uma sede de vedação fabricada em elastômero ou polímero. Este tipo de válvula de alívio apresenta a desvantagem de degradação devido ao envelhecimento do material da sede e reação química com o meio exposto.Pressure relief valves are usually closed by placing a metal ball on a sealing seat made of elastomer or polymer. This type of relief valve has the disadvantage of degradation due to aging of the seat material and chemical reaction with the exposed medium.

Outro tipo de válvula empregada são as válvulas com fechamento metal-metal, ou seja, onde tanto a esfera como a sede são metálicas. Neste tipo de válvula, geralmente o custo se eleva devido aos requisitos de material a ser utilizado, precisão de usinagem, dureza e acabamento superficial. Em alguns casos, substitui-se a esfera por um elemento com outra geometria definida, capaz de comportar melhor a montagem da mola e obter melhor assentamento e consequentemente melhor vedação da válvula.Another type of valve employed is metal-to-metal shut-off valves, ie where both the ball and seat are metallic. In this type of valve, the cost usually rises due to material requirements, machining accuracy, hardness and surface finish. In some cases, the ball is replaced by an element with another defined geometry, capable of better fitting the spring assembly and obtaining better seating and consequently better sealing of the valve.

Na patente WO 2010/004511A1 de Matteo Mazzoni é descrito uma válvula de alívio de pressão ajustável aplicável para o controle de transientes de pressão em circuitos hidráulicos provocados principalmente pela aceleração e desaceleração de motores hidráulicos. Nesta patente o grande número de componentes torna complexa a fabricação e a montagem do produto. Outro aspecto é a quantidade de elementos calibrados e que requerem alta precisão de fabricação, contribuindo para o encarecimento do produto.WO 2010 / 004511A1 by Matteo Mazzoni describes an adjustable pressure relief valve applicable for the control of pressure transients in hydraulic circuits mainly caused by the acceleration and deceleration of hydraulic motors. In this patent the large number of components makes the manufacture and assembly of the product complex. Another aspect is the amount of calibrated elements that require high manufacturing precision, contributing to the increase of the product.

Na patente européia EP 1895169A1 é descrita a montagem de uma válvula de alta pressão, constituída principalmente de uma sede metálica montada a um corpo da válvula. A vedação acontece pelo contato mecânico entre um obturador com formato cônico e a sede. Nela há opção de ajuste da pressão de atuação da válvula de alívio por um parafuso, o qual faz o deslocamento linear de embolo móvel para a compressão da mola contra o obturador e sede. Nesta concepção construtiva há o risco de falha da sede da válvula de desprender do conjunto durante a calibração, em função do sentido de montagem ser oposto ao de atuação da mola. Outro aspecto a ser considerado é o número de componentes e necessidade de um sistema dedicado na linha de montagem para efetuar a calibração. Este tipo de construção permite com facilidade a adulteração da pressão por usuários leigos, podendo ter restrições quanto ao seu emprego em determinados produtos. OBJETIVO DA INVENÇÃOEP 1895169A1 discloses the assembly of a high pressure valve consisting mainly of a metal seat mounted to a valve body. Sealing occurs by mechanical contact between a conical shaped plug and the seat. It has the option of adjusting the relief valve actuation pressure by a screw, which makes the linear displacement of the movable piston to compress the spring against the plug and seat. In this constructive design there is a risk that the valve seat will fail to disengage from the assembly during calibration, as the mounting direction is opposite to that of spring actuation. Another aspect to consider is the number of components and the need for a dedicated assembly line system to perform the calibration. This type of construction easily allows pressure tampering by lay users and may have restrictions on their use in certain products. PURPOSE OF THE INVENTION

Um dos principais objetivos deste modelo de utilidade é garantir que a pressão máxima especificada para o circuito hidráulico entre a bomba hidráulica e acumulador de pressão seja limitada a um valor especificado, pela liberação da passagem do fluxo de fluido para uma linha de retorno. Dentre os objetivos considerados secundários, pode ser citada a obtenção de uma válvula de alívio projetada para fácil montagem e desmontagem, em que a calibração da pressão de alívio é determinada diretamente pela dimensão e tolerância dos componentes, respeitando a faixa de tolerância requerida pelo sistema. Com o projeto de uma válvula para montagem e desmontagem devem ser alcançados os objetivos de baixo custo e reduzido número de componentes e que seu correto funcionamento independa da direção do fluxo do fluido e quando inoperante, não interfira ou cause perdas significativas de energia do sistema. BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃOOne of the main purposes of this utility model is to ensure that the specified maximum pressure for the hydraulic circuit between the hydraulic pump and pressure accumulator is limited to a specified value by releasing the flow of fluid flow to a return line. Among the secondary objectives, a relief valve designed for easy assembly and disassembly can be mentioned, in which the relief pressure calibration is directly determined by the dimension and tolerance of the components, respecting the tolerance range required by the system. With the design of a valve for mounting and dismounting, the objectives of low cost and small number of components must be achieved and that their correct operation does not depend on the direction of fluid flow and when inoperative, does not interfere or cause significant losses of system energy. BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Os objetivos acima descritos são alcançados com o modelo de utilidade proposto em que a válvula de alívio é composta por um corpo principal, o qual é fabricado com a sede de vedação (10) na geometria desejada com o ângulo de inclinação α e diâmetro calibrado de forma que a face do obturador (7) realize o assentamento adequado contra a sede de vedação (10), garantindo o correto funcionamento, dentro da faixa especificada. A furação (9) é dimensionada e calibrada em concordância com a faixa de pressão de alívio especificada.The above objectives are achieved with the proposed utility model wherein the relief valve is composed of a main body which is manufactured with the sealing seat (10) in the desired geometry with the inclination angle α and calibrated diameter of the shutter face (7) is properly seated against the sealing seat (10), ensuring proper operation within the specified range. The bore (9) is sized and calibrated to the specified relief pressure range.

O objetivo de projeto para a montagem e desmontagem da válvula de alívio é alcançado pelo desenho com geometrias simplificadas para fabricação e que permite a montagem do conjunto atuador da válvula por um único lado, oposto ao da sede de vedação, sendo que o conjunto atuador é formado apenas pelo elemento atuador (3), pelo obturador (2) e pela mola de compressão (4), sendo a calibração obtida diretamente pela montagem e fixação do elemento atuador (3). O número reduzido de componentes contribui para que seja atingido esse objetivo e, também, a escolha do processo adequado para a fabricação dos componentes dentro de uma faixa de tolerância manufaturável e de baixo custo, paralelamente com a escolha da mola de compressão (4) e suas características funcionais.The design objective for relief valve assembly and disassembly is achieved by the design with simplified geometries for manufacturing which allows the valve actuator assembly to be mounted on one side only opposite the seal seat, with the actuator assembly being formed only by the actuator element (3), the plug (2) and the compression spring (4), the calibration being obtained directly by mounting and fixing the actuator element (3). The small number of components contributes to this goal, as well as the choice of the appropriate process for manufacturing the components within a low cost and manageable tolerance range, along with the choice of compression spring (4) and its functional characteristics.

Devido a sua característica construtiva, funcional e de operação, o propósito deste modelo de utilidade é garantido independentemente do sentido do fluxo no circuito, podendo assim, ser aplicada sem restrições em circuitos hidráulicos onde exista essa necessidade.Due to its constructive, functional and operational characteristics, the purpose of this utility model is guaranteed regardless of the direction of flow in the circuit and can therefore be applied without restriction in hydraulic circuits where this need exists.

O modelo de utilidade proposta não tem o compromisso de atuar contra surtos rápidos de sobre pressão ou pressão pulsante de alta freqüência, apenas de atuar com precisão na faixa de pressão especificada como dispositivo mecânico de segurança para proteção do circuito hidráulico. - DESCRIÇÃO DAS FIGURASThe proposed utility model is not committed to act against rapid surges of overpressure or high frequency pulsating pressure, only to act accurately within the specified pressure range as a mechanical safety device for protection of the hydraulic circuit. - DESCRIPTION OF THE FIGURES

A presente invenção será melhor compreendida a luz das figuras anexas, dadas a mero título de exemplo, mas não restringindo o escopo de proteção da presente invenção, nas quais:The present invention will be better understood in light of the accompanying figures, given by way of example only, but not restricting the scope of protection of the present invention, in which:

- A Figura 1 representa um modelo da invenção aqui proposta, apresentando em vista explodida os componentes principais constituintes da válvula de alívio (11),Figure 1 is a model of the invention proposed herein, showing in exploded view the main constituent components of the relief valve (11);

- A Figura 2 refere-se ao detalhe do desenho da sede de vedação em corte, indicando a utilização de uma furação com diâmetro calibrado d! e do ângulo de fabricação da sede de vedação, o qual restringe a área de contato com o obturador.Figure 2 shows the detail of the sealing seat design in section, indicating the use of a diameter bore hole d! and the manufacturing angle of the sealing seat, which restricts the area of contact with the plug.

- A Figura 3 refere-se a um diagrama esquemático de um circuito hidráulico de referência, na qual a válvula de alívio é instalada.Figure 3 is a schematic diagram of a reference hydraulic circuit in which the relief valve is installed.

DESCRIÇÃO DE UMA CONFIGURAÇÃO PREFERENCIALDESCRIPTION OF A PREFERRED CONFIGURATION

O modelo de utilidade proposto se trata de uma válvula de alívio (11) normalmente fechada, para o controle da pressão máxima em um circuito hidráulico de alta pressão composto no mínimo por reservatório hidráulico (14), uma bomba hidráulica (13), acumulador de pressão (15) e linhas de alta pressão (12) e de baixa pressão (16), conectados à linha do sistema de atuadores hidráulicos conforme o esquema mostrado na figura 3. A válvula de alívio (11) pode ser adaptada a inúmeros circuitos hidráulicos de alta pressão, onde variáveis como: vazão e pressão de acionamento são proporcionais ao dimensionamento da mola utilizada (4), com isso, alterações simples a tornam-na adequada para diversas faixas de pressões de alívio especificadas.The proposed utility model is a normally closed relief valve (11) for controlling the maximum pressure in a high pressure hydraulic circuit composed of at least hydraulic reservoir (14), a hydraulic pump (13), accumulator of pressure (15) and high pressure (12) and low pressure (16) lines, connected to the hydraulic actuator system line according to the diagram shown in figure 3. The relief valve (11) can be adapted to numerous hydraulic circuits. high pressure, where variables such as flow and drive pressure are proportional to the size of the spring used (4), thus simple changes make it suitable for several specified relief pressure ranges.

O presente pedido de modelo de utilidade poderá ser mais bem entendido a partir dos componentes apresentados na figura 1, a qual mostra uma vista explodida dos componentes principais da válvula de alívio (11).The present utility model application may be better understood from the components shown in Figure 1, which shows an exploded view of the main components of the relief valve (11).

Esta válvula (11) é montada num circuito hidráulico a jusante da bomba hidráulica (13) e próxima ao acumulador de pressão (15).This valve (11) is mounted on a hydraulic circuit downstream of the hydraulic pump (13) and close to the pressure accumulator (15).

O modelo de utilidade proposto compreende um corpo da válvula (1) de material metálico, como um dos componentes principais, cuja função é comportar a montagem dos demais componentes da válvula integrado em uma única peça. O corpo da válvula (1) é fabricado com a sede de vedação da válvula (10), contendo o furo principal de alívio de pressão, realizado na mesma operação de obtenção da sede.The proposed utility model comprises a valve body (1) made of metallic material as one of the main components, whose function is to make the assembly of the other integrated valve components in one piece. The valve body (1) is manufactured with the valve sealing seat (10), containing the main pressure relief hole, performed in the same seat obtaining operation.

O corpo da válvula (1) comporta a montagem do obturador (2) de forma a restringir o seu movimento em uma única direção e responsável por fazer a vedação pelo contato sobre a sede de vedação (10). O obturador (2) possui geometria específica com intuito de permitir a montagem e atuação da mola (4) na mesma direção de movimento do obturador (2), com a face de. vedação (7)- concentrando a força transmitida pela mola de compressão (4) numa área concéntrada de contato com a sede de vedação (10). Com isso, a pressão de contato tende a ser uniformemente distribuída em todo o contorno da face do obturador (7).The valve body (1) comprises the plug assembly (2) to restrict its movement in one direction and is responsible for sealing by contacting the sealing seat (10). The shutter (2) has specific geometry in order to allow the mounting and actuation of the spring (4) in the same direction of movement of the shutter (2), with the face of. seal (7) - concentrating the force transmitted by the compression spring (4) into a concentric area of contact with the seal seat (10). As a result, the contact pressure tends to be evenly distributed throughout the contour of the plug face (7).

Internamente e externamente o corpo da válvula (1) possui anéis de vedação (5) e (6), responsáveis em vedar a câmara interna do corpo da válvula (1) com o meio externo e entre o a linha de retorno (16) com o meio externo.Internally and externally the valve body (1) has sealing rings (5) and (6), responsible for sealing the inner chamber of the valve body (1) with the external medium and between the return line (16) with the external medium.

A mola de compressão (4) tem papel fundamental para garantir o correto funcionamento da válvula de alívio dentro da faixa de pressão especificada. Isso se torna possível pela adequada seleção do coeficiente elástico da mola (4) e suas características construtivas. Assim, a histerese entre a pressão de abertura e de fechamento da válvula de alívio (11) é reduzida, permitindo o trabalho da válvula (11) em uma faixa estreita de pressão não sendo influencia pela alteração da vazão no circuito hidráulico.The compression spring (4) plays a key role in ensuring the correct operation of the relief valve within the specified pressure range. This is made possible by the proper selection of the spring elastic coefficient (4) and its constructive characteristics. Thus, the hysteresis between the opening and closing pressure of the relief valve (11) is reduced, allowing valve (11) to work in a narrow pressure range and is not influenced by the change in flow in the hydraulic circuit.

A função de calibração da pressão da válvula de alívio pertence ao elemento atuador (3), montado ao corpo por rosca na parte externa do elemento, que ao ser montado ao corpo exerce a pressão necessária sobre a mola (4) para o ajuste da pressão especificada da válvula para garantir o fechamento do conjunto.The relief valve pressure calibration function belongs to the actuator element (3), which is mounted to the body by thread on the outside of the element, which when mounted to the body exerts the necessary pressure on the spring (4) to adjust the pressure. valve to ensure assembly closure.

A característica determinante para o ajuste do ponto de calibração da válvula, conjuntamente com o coeficiente elástico da mola, é a dimensão do elemento atuador (3) que, em função da pressão de abertura especificada, possui uma dimensão diferente para o elemento atuador, de forma que a simples montagem do elemento atuador (3) no corpo da válvula (1) permite alcançar a pressão especificada. A operação de ajuste e calibração é substituída por uma operação simples de verificação da carga da mola (4) imediatamente antes a montagem do elemento de ajuste (3), ou seja, a obtenção da calibração das válvulas de alívio dependerá somente de arranjo adequado no processo produtivo.The determining characteristic for adjusting the valve calibration point together with the spring elastic coefficient is the dimension of the actuator element (3) which, as a function of the specified opening pressure, has a different dimension for the actuator element of The simple mounting of the actuator element (3) on the valve body (1) allows the specified pressure to be achieved. The adjustment and calibration operation is replaced by a simple spring load checking operation (4) immediately before the adjustment element assembly (3), ie obtaining relief valve calibration will only depend on proper arrangement in the productive process.

A válvula de alívio (11) é composta por um corpo principal, o qual é fabricado com a sede de vedação (10) na geometria desejada com o ângulo de inclinação a, definido entre 110 a 130 graus, e diâmetro calibrado di, de 1,5 a 3,0 milímetros, de forma que a face do obturador (7) realize o assentamento adequado contra a sede de vedação (10), garantindo o correto funcionamento, dentro da faixa especificada. A furação (9) é dimensionada e calibrada em concordância com a faixa de pressão de alívio especificada.The relief valve (11) is composed of a main body which is manufactured with the sealing seat (10) in the desired geometry with the inclination angle Î ±, defined between 110 to 130 degrees, and calibrated diameter di, 1 , 5 to 3.0 millimeters, so that the shutter face (7) is properly seated against the sealing seat (10), ensuring proper operation within the specified range. The bore (9) is sized and calibrated to the specified relief pressure range.

Para atingir os requisitos funcionais, o presente modelo de utilidade é dotado de vedação entre a linha de alta pressão (12) e a câmara interna da válvula de alívio (11), que no caso de atuação da válvula de alívio, libera o fluido para a linha de retorno ou de baixa pressão (16). A vedação é otimizada, em função do formato da face do obturador (7) produzir uma área reduzida contínua e circular de assentamento com a sede de vedação (10), obtido pelo ângulo α da face de assentamento da sede (10).To meet the functional requirements, this utility model is provided with sealing between the high pressure line (12) and the relief valve inner chamber (11), which in the case of actuation of the relief valve, releases the fluid to the return or low pressure line (16). The seal is optimized, depending on the shape of the plug face (7) to produce a continuous and circular reduced seating area with the sealing seat (10), obtained by the angle α of the seat seating face (10).

Devido a sua característica construtiva, funcional e de operação, o propósito deste modelo de utilidade é garantido independentemente do sentido do fluxo no circuito, podendo assim, ser aplicada sem restrições em circuitos hidráulicos onde exista essa necessidade. O número reduzido de componentes contribui para que seja atingido esse objetivo e, também, a escolha do processo adequado para a fabricação dos componentes dentro de uma faixa de tolerância manufaturável e de baixo custo, paralelamente com a escolha da mola de compressão (4) e suas características funcionais.Due to its constructive, functional and operational characteristics, the purpose of this utility model is guaranteed regardless of the direction of flow in the circuit and can therefore be applied without restriction in hydraulic circuits where this need exists. The small number of components contributes to this goal, as well as the choice of the appropriate process for manufacturing the components within a low cost and manageable tolerance range, along with the choice of compression spring (4) and its functional characteristics.

Claims

1.

Relief valve for high pressure hydraulic systems characterized in that it is integrated in one piece, the valve body (1) manufactured with the valve sealing seat (10), containing pressure relief main hole (9), said sealing seat (10) having a geometry defined by the inclination angle Î ±, defined between 110 to 130 degrees, and calibrated diameter di, from 1.5 to 3.0 mm, so that the face (7) of the shutter (2) ) perform proper seating against the sealing seat (10), said valve body (1) comprising the shutter mounting (2) so as to restrict its movement in one direction only, said shutter (2) having geometry for mounting and actuation of the spring (4) in the same direction of movement of the shutter (2), with the sealing face (7) concentrating the force transmitted by the compression spring (4) in a concentrated area of contact with the sealing seat (10) ; said valve body (1) having sealing rings (5) and (6) responsible for sealing the inner chamber of the valve body (1) from the external medium and between the return line (16) and the external medium.