BRPI0317071B1

BRPI0317071B1 - Anel de sede para uma válvula, e, conjunto de anel de sede e válvula

Info

Publication number: BRPI0317071B1
Application number: BRPI0317071-3A
Authority: BR
Inventors: William Everett Wears; Lynn Dean Mahncke
Original assignee: Fisher Controls Int
Priority date: 2003-01-03
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2015-06-16
Also published as: CN1732349A; BR0317071A; EP1579131B1; CA2506816C; JP4481834B2; EP1579131A1; CN100339618C; US7014170B2; US20050029485A1; DE60322432D1; CA2506816A1; US6789784B2; JP2006512549A; WO2004063608A1; US20040129915A1; AU2003293430A1

Description

“ANEL DE SEDE PARA UMA VÁLVULA, E, CONJUNTO DE ANEL DE SEDE E VÁLVULA” FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO A presente invenção diz respeito no geral a anéis de sede e, mais especificamente, a um conjunto de anel de sede e válvula melhorado que tem melhores recursos de alinhamento, menores exigências de torque e menor vazamento. Válvulas de controle tipo globo convencionais e outros tipos de válvulas normalmente incluem anéis de sede do rosqueados ou de aperto. Anéis de sede são tipicamente inseridos em uma cavidade cilíndrica formada no interior do corpo da válvula de uma válvula e incluem um aro de suporte de empuxo anular para receber um tampão da válvula para fechar e abrir a válvula. O anel de sede é normalmente uma parte separada, tal que ele possa ser trocado. Diversos materiais econômicos podem ser usados para construir anéis de sede, incluindo aço, aço inoxidável, bem como materiais endurecidos, tais como Stellite, cerâmica e carboneto de tungstênio. O anel de sede do tipo retentor tipicamente exige uma gaxeta comprimida para vedar o anel de sede e impedir vazamento de líquido. A construção tipo grampo tipicamente exige partes adicionais e complexidade, por causa da carga que é necessária no conjunto da válvula para comprimir a gaxeta. Anéis de sede tipo rosca, por outro lado, em geral não exigem uma gaxeta, mas se baseiam em uma superfície de vedação metal com metal foimada por uma linha de contato entre o anel de sede e o corpo da válvula. Entretanto, anéis de sede rosqueados convencionais apresentam certas desvantagens de alinhamento e limitações de selagem, tal como descrito a seguir. A figura 1 é uma vista seccional transversal do conjunto de anel de sede e válvula da técnica anterior 10, que inclui anel de sede 100 rosqueado em uma superfície de parede lateral cilíndrica interior 122 do corpo da válvula 120. O anel de sede 100 inclui aro de suporte de empuxo anular 102, que recebe o tampão da válvula 160 para abrir e fechar a válvula. Quando o tampão da válvula 160 estiver na posição fechada, o tampão da válvula é comprimido contra o anel de sede 100 e impede que fluido escoe pela passagem 152 criada quando o tampão da válvula for levantado do anel de sede. O aro 102 inclui adicionalmente parede lateral cilíndrica exterior 112, que forma um ângulo de 90 graus (com a horizontal, conforme mostrado) e fica voltado para a superfície cilíndrica interior 138 do corpo da válvula 120 (descrita com mais detalhes a seguir). Imediatamente abaixo do aro 112, uma superfície exterior afilada, da maneira mostrada, casa com uma superfície afilada 136 do corpo da válvula 120. Ambas as superfícies afiladas são tipicamente fabricadas com aproximadamente 45 graus. Juntas, as superfícies afiladas e as paredes laterais formam a superfície de vedação primária ou linha de contato 106 entre as partes para formar a vedação. Abaixo desta superfície de vedação, uma porção rosqueada 104 do anel de sede 100 casa com uma porção rosqueada 110 do corpo da válvula 120, que ajuda prender e guiar o anel de sede 100 na cavidade 130. A porção rosqueada também fornecer uma vedação secundária. A eficiência da vedação de contato da linha primária 106, entretanto, é altamente dependente do alinhamento (significando retidão e centrabilidade) do anel de sede 100 no interior da cavidade 130. Se o anel de sede 100 ficar desalinhado, uma vedação circular uniforme hermética não ocorrerá, em virtude de certas seções da vedação ter folgas, particularmente onde existem diminutos defeitos superficiais no metal, resultando em vazamento inaceitável entre o anel de sede 100 e o corpo da válvula 120. Infelizmente, conjuntos de anel de sede rosqueados convencionais deste tipo são particularmente suscetíveis a desalinhamento, resultando em vazamento pelo menos por três motivos: i) anéis de sede rosqueados convencionais se baseiam em suas roscas casadas para fornecer alinhamento e em uma vedação secundária, mas, dada a tolerância entre roscas padrões da indústria normais, as roscas não fornecem ampla concentricidade para se atingir isolamento consistente; ii) a quina viva formada entre a superfície da parede lateral 112 e a superfície angular 132 do aro forma uma linha de contato muito estreita que sela a superfície durante desalinhamento com a superfície do corpo da válvula 136, que é suscetível a diminutas imperfeições ou irregularidades superficiais; e iii) o ângulo relativamente pequeno (45 graus) da superfície do corpo da válvula 136 não guia suficientemente o anel de sede 100 para baixo no centro da cavidade 130, fazendo com que o anel de sede 100 seja suscetível a desalinhamento. Em outras palavras, um anel de sede desalinhado é particularmente suscetível a vazamento, em virtude de não estar nem devidamente centralizado, nem reto, como ambos, fazendo com que pelo menos uma porção da vedação fique suscetível a vazamento, onde houver contato insuficiente entre os ângulos opostos. Para compensar essas limitações e reduzir vazamento a um nível aceitável, o montador deve aplicar um nível de torque inaceitavelmente alto no anel de sede 100 para comprimir excessivamente o anel de sede 100 dentro da cavidade 130. A compressão excessiva exigida cria um processo de montagem complicado, provoca tensões de torque nas partes da montagem e contribui para uma alta taxa de falha da vedação primária 106. O que é preciso é um conjunto de anel de sede e válvula melhorado que tenha características de auto-alinhamento para criar uma vedação mais forte com baixo vazamento sem exigir um nível de torque inaceitavelmente alto durante a montagem. Desalinhamento e falta de concentricidade também afetarão a capacidade de o tampão da válvula 160 selar contra o anel de sede 100.

SUMÁRIO

Um anel de sede, corpo de válvula e conjunto de anel de sede e válvula melhorados têm características de auto-alinhamento que reduzem vazamento sem a necessidade de um nível inaceitavelmente alto de torque de montagem. O anel de sede melhorado é rosqueado em uma cavidade formada no interior de um corpo da válvula e inclui um aro para receber um tampão da válvula usado para abrir e fechar a válvula. A fim de impedir vazamento inaceitável, um ponto de contato é provido pelo anel de sede para assentar em uma superfície de sede angulada do coipo da válvula, o que resulta em uma selagem de contato primária superior. Provendo-se um ponto de contato que se assenta em uma superfície de vedação angulada, é necessário menos torque do que seria de outra forma para conjuntos de anel de sede e válvula da técnica anterior. Esses e outros recursos e vantagens podem ser observados a partir dos desenhos, especificação e reivindicações seguintes.

BREVE DESCRICÃO DOS DESENHOS A figura 1 é uma vista seccional transversal de um conjunto de anel de sede e válvula da técnica anterior. A figura 2 é uma vista seccional transversal de um conjunto de anel de sede e válvula melhorado de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção.

DESCRICÃO DETALHADA

Referindo-se agora à figura 2, está mostrada uma vista seccional transversal de um conjunto de anel de sede e válvula substancialmente cilíndrico. O anel de sede 200 tem um anel de suporte de empuxo anular 222 para receber um tampão da válvula para abrir e fechar a válvula e uma cavidade do anel de sede 280 para permitir que fluido escoe por ele. O anel de sede 200 inclui adicionalmente uma porção de orelha 202 e uma porção rosqueada 204 que é usada para prendê-la no corpo da válvula 220, conforme mostrado. Uma ferramenta especial (não mostrada) faz interface com a porção de orelha para girar o anel de sede 200 para dentro ou para fora do corpo da válvula. Por conveniência, a combinação do anel de sede 200 e corpo da válvula 220 é referida como um conjunto de anel de sede e válvula.

De acordo com a presente divulgação, em vez de uma linha de contato (item 106 da figura 1) como em conjuntos de anel de sede e válvula da técnica anterior, um ponto de contato 206 é formado entre o anel de sede 200 e o corpo da válvula 220. Conforme mostrado, a porção de orelha 202 do anel de sede 200 inclui uma superfície da parede lateral exterior substancialmente cilíndrica 212, que forma no geral um ângulo de 90 graus (em relação à horizontal, conforme mostrado) e que fica parcialmente voltado para a superfície do corpo da válvula interior 238 do corpo da válvula 220. Abaixo da porção da orelha 202, o anel de sede tem uma superfície afilada 232 que fica a aproximadamente 45 graus (em relação à horizontal, conforme mostrado). A união entre a superfície da parede lateral 212 e a superfície afilada 232 forma um ponto de contato 206 que funcionará como a vedação primária entre o anel de sede 200 e o corpo da válvula 220. Preferivelmente, este ponto de contato é formado para ter um raio de aproximadamente 0,03 polegadas (0,762 milímetros), apesar de que outras geometrias e/ou raios possam ser usados. A superfície de contato do corpo da válvula 236 é também preferivelmente formada a 60 graus (em relação à horizontal, conforme mostrado), apesar de que outros ângulos possam ser usados. Por exemplo, ângulos na faixa de 50 graus a 80 graus (em relação à horizontal, conforme mostrado) podem ser usados. O ângulo acentuado da superfície de contato da válvula 236 ajuda alinhar uniformemente o anel da sede 200 no interior da cavidade do corpo da válvula 230 durante a montagem, criando um efeito de cunha que guia uniformemente o anel de sede 200 para um ponto central inferior no interior da cavidade do corpo da válvula 230. Uma vez centralizado, o ponto de contato 206 se assenta na superfície da superfície de contato do corpo da válvula 236.

Conforme especialistas na técnica percebem, a criação do ponto de contato 206 supradescrito reduz significativamente as exigências de torque durante a montagem e evita a compensação de diminutos defeitos na superfície de contato do metal. Também, o ponto de contato 206 tem uma outra vantagem de auto-alinhamento do anel de sede 200 no interior da cavidade 230 durante a instalação, reduzindo a área necessária para alinhamento para formar a vedação.

Embora a invenção seja suscetível a várias modificações e formas alternativas, suas modalidades específicas foram apresentadas a título de exemplo nos desenhos e da maneira supradescrita. Entretanto, deve-se entender que não é intenção limitar a invenção às formas particulares descritas. Por exemplo, a porção afilada 232 podería ter outros ângulos ou geometrias para formar a transição do ponto de contato para a porção rosqueada 204. Ainda, a forma e tipo de apoio de empuxo anular para acomodar um tampão da válvula podem variar, dependendo do tipo de tampão da válvula usado. Também, em vista da discussão detalhada apresentada, especialistas na técnica percebem que o conjunto de anel de sede e válvula descrito a seguir pode ser incorporado em qualquer válvula convencional, tal como uma válvula liga/desliga convencional ou válvula de controle tipo globo. Outras modificações também devem ficar aparentes em vista da discussão apresentada, sem fugir do espírito e escopo da invenção reivindicada.

Claims

1. Anel de sede para uma válvula, caracterizado pelo fato de que compreende: um aro para receber um tampão de válvula para controlar o escoamento de fluido através da válvula; uma porção rosqueada para prender o anel de sede na válvula; e um ponto de contato que tem um raio para se assentar em uma superfície de contato do corpo da válvula para formar uma vedação.

2. Anel de sede de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ponto de contato é substancialmente uma porção da superfície esférica que tem o raio.

3. Anel de sede de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o raio é de aproximadamente 0,03 polegadas (0,762 milímetros).

4. Conjunto de anel de sede e válvula, caracterizado pelo fato de que compreende: uma válvula que tem uma superfície de contato do coipo para criar uma vedação primária e um anel de sede que tem: um aro para receber um tampão da válvula usado para controlar o fluido que escoa através da válvula, uma porção rosqueada para prender o anel de sede na válvula, e um ponto de contato que tem um raio para assentar na superfície de contato do corpo da válvula para formar uma vedação primária.

5. Conjunto de anel de sede e válvula de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a superfície de contato do corpo da válvula da válvula é afilada em relação à direção que o anel de sede é rosqueado na válvula.

6. Conjunto de anel de sede e válvula de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a superfície de contato do coipo da válvula é afilada com um ângulo entre 60 graus e 80 graus.

7. Conjunto de anel de sede e válvula de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a superfície de contato do corpo da válvula da válvula é afilada com um ângulo de pelo menos 60 graus.

8. Conjunto de anel de sede e válvula de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o raio do ponto de contato é de aproximadamente 0,03 polegadas (0,762 milímetros).