BRPI0504777B1

BRPI0504777B1 - Válvula de reforço, e, sistema de transferência pneumático

Info

Publication number: BRPI0504777B1
Application number: BRPI0504777-3A
Authority: BR
Inventors: James R. Steele
Original assignee: Dynamic Air Inc.
Priority date: 2005-01-06
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2019-07-30
Also published as: AU2005205765B2; JP4753676B2; DE602005009792D1; ES2313231T3; MXPA05013885A; US20060144453A1; CA2518574C; EP1679459B1; ATE408774T1; AU2005205765A1; US7438090B2; BRPI0504777A; CN1799965A; EP1679459A1; CN1799965B; NO333997B1; JP2006189147A; NO20060034L; CA2518574A1

Abstract

"válvula de reforço, e, sistema de transferência pneumático". é descrita uma válvula de circulação que tem um componente de vedação que tem uma primeira condição para encaixar um alojamento para impedir refluxo e uma plataforma para obstruir a passagem de fluxo através da válvula de circulação, com a plataforma suportando o componente de vedação em uma condição fora do caminho para permitir que fluido escoe através da válvula de circulação.

Description

“VÁLVULA DE REFORÇO, E, SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA PNEUMÁTICO”

CAMPO DA INVENÇÃO [0001] Esta invenção diz respeito no geral a válvulas de circulação e, mais especificamente, a uma válvula de reforço com um componente de vedação em balancim flexível responsivo a uma condição de baixo diferencial de pressão que permite aumentar a energia de fluido de uma linha de transferência, ao mesmo tempo em que impede refluxo através da válvula de reforço.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [0002] O conceito de válvulas de circulação, tais como válvulas de reforço, é bem conhecido na tecnologia. Tipicamente, válvulas de reforço são usadas em sistemas de transferência pneumática para aumentar a energia do fluxo em uma linha de transferência pela inserção de um fluido, tal como ar, a uma pressão maior do que a do ar na linha de transferência, que auxilia no transporte de materiais através das linhas de transferência. Exemplos de válvulas de reforço podem ser encontrados nas patentes U.S. 4.313.699, 4.708.535 e 5.345.969 de Steele.

[0003] As válvulas de reforço precisam suportar um ambiente hostil e ter capacidade de operar por um período prolongado de tempo, bem como impedir refluxo através da válvula. Além do mais, em algumas circunstâncias, é desejável ter a resposta da válvula de reforço a condições de diferenciais de pressão extremamente baixos. A presente invenção fornece uma válvula de circulação, ou válvula de reforço, melhorada que tem um componente de vedação que fornece duas condições de operação, uma condição de fluxo e uma condição sem fluxo. A válvula de reforço inclui um componente de vedação tipo disco que se apóia em balancim radialmente para fora em uma região periférica anular contínua que se flexiona para encaixar uma superfície de vedação anular no interior de um alojamento, quando as pressões forem

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 8/56 / 20 iguais em ambos os lados do componente de vedação. O encaixe parcial do componente de vedação na superfície de vedação anular no alojamento é suficiente para impedir refluxo a baixos diferenciais de pressão. Se a pressão de refluxo aumentar, a parte central do componente de vedação tipo disco é deslocada para cima para bloquear ainda mais os orifícios de fluido internos, que ficam localizados radialmente para dentro da superfície de vedação anular no interior do alojamento. Entretanto, caso o diferencial de pressão através da válvula de reforço caia a uma condição de diferencial de pressão de deslocamento, a parte central do componente de vedação tipo disco e a parte apoiada em balancim do componente de vedação que encaixa a superfície de vedação anular são deslocáveis axialmente e são suportados em uma condição fora do caminho em uma plataforma de suporte. Em decorrência disto, se for usado ar como o fluido, o ar pode ser adicionado à linha de transferência praticamente assim que a pressão na linha de transferência começar a cair. Assim, em um estágio da operação, todo o componente de vedação pode isolar os orifícios de entrada de fluido e, em um outro estágio da operação, uma vedação predisposta é formada pela resiliência do componente de vedação. Se a pressão a montante exceder a pressão a jusante, a pressão no componente de vedação pelo fluido na válvula de circulação leva o componente de vedação para uma condição fora do caminho e suportada que permite que fluido escoe rapidamente através da válvula de circulação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0004] Resumidamente, a invenção compreende uma válvula de circulação que tem um componente de vedação que tem uma primeira condição para encaixar um alojamento para impedir refluxo e uma plataforma para obstruir a passagem de fluxo através da válvula de circulação, com a plataforma suportando o componente de vedação em uma condição fora do caminho para permitir que fluido escoe através da válvula de circulação. Mais especificamente, a invenção compreende uma válvula de circulação, ou

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 9/56 / 20 válvula de reforço, que tem um componente de vedação em balancim tipo disco, com uma região de vedação periférica anular prensada entre uma plataforma de suporte que obstrui parcialmente a passagem de fluxo na válvula de circulação, e uma superfície de vedação anular no alojamento, com a plataforma de suporte mantendo normalmente a região de vedação periférica anular em contato de vedação com a superfície de vedação anular, quando as pressões forem iguais em ambos os lados do componente de vedação, com o componente de vedação deslocável para uma condição de bloqueio do orifício de fluido em resposta a um aumento na contrapressão, para isolar assim os orifícios de fluido localizados radialmente para dentro da região de vedação periférica. O componente de vedação é deslocável sobre a plataforma de suporte, quando a pressão de entrada exceder a pressão de saída, para permitir que a plataforma de suporte sustente o componente de vedação em uma condição fora do caminho a medida em que fluido escoa de uma entrada para uma saída da válvula de circulação.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS [0005] A figura 1 é uma vista frontal da válvula de reforço da presente invenção;

A figura 2 é um sistema de transferência com a válvula de reforço da figura 1 localizada nas linhas de transferência do sistema de transferência;

A figura 3 é uma vista seccional da válvula de reforço da figura 3 na condição normalmente fechada;

A figura 3A é uma vista seccional da válvula de reforço da figura 3 em uma condição suportada em que a contrapressão excede substancialmente a pressão de entrada na válvula de reforço;

A figura 4 é uma vista seccional da válvula de reforço da figura 3 na condição aberta;

A figura 5 é uma vista de topo de um inserto de plataforma para

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 10/56 / 20 posicionamento em uma passagem de fluxo da válvula de reforço da figura 1;

A figura 6 é uma vista lateral do inserto da plataforma da figura 5;

A figura 7 é uma vista em perspectiva que mostra a vista de topo do inserto da plataforma da figura 5;

A figura 8 é uma vista em perspectiva que mostra o lado inferior do inserto da plataforma da figura 5;

A figura 9 é uma vista de topo de um inserto de fluxo para a válvula de reforço da figura 1;

A figura 10 é uma vista seccional do inserto de fluxo da figura 9 feita ao longo das linhas 10-10;

A figura 11 é uma vista lateral do componente de vedação na válvula de reforço da figura 1;

A figura 12 é uma vista em perspectiva do componente de vedação da figura 11;

A figura 13 é uma vista frontal de uma modalidade alternativa de uma válvula de circulação;

A figura 14 é uma vista de topo da válvula de circulação da figura 14;

A figura 15 é uma vista seccional transversal da válvula de circulação da figura 14 feita ao longo das linhas 15-15 da figura 14;

A figura 16 é uma vista em perspectiva recortada de um anel de suporte da plataforma;

A figura 17 é uma vista em perspectiva de uma plataforma que tem orelhas para encaixar no anel de suporte da plataforma da figura 16;

A figura 17 é uma perspectiva de uma plataforma com orelhas para encaixar o anel de suporte da figura 16;

A figura 18 é uma vista em perspectiva recortada de uma modalidade alternativa de um componente de vedação que tem um suporte de

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 11/56 / 20 pano nele;

A figura 19 mostra a válvula de circulação da figura 13 na condição de diferencial de pressão nulo;

A figura 20 mostra a válvula de circulação da figura 13 em uma condição de intensificação, em que um fluido é direcionado pela válvula de circulação a medida em que o componente de vedação é suportado em uma condição fora do caminho em uma plataforma na válvula de circulação; e

A figura 21 mostra uma válvula de circulação da figura 13 na condição fechada com o componente de vedação impedindo o refluxo através da válvula de circulação.

DESCRIÇÃO DA MODALIDADE PREFERIDA [0006] A figura 1 mostra uma vista frontal de uma válvula de circulação, ou válvula de reforço 10, que tem um alojamento 11 que compreende uma parte inferior 11a que é encaixada de forma rosqueada em uma parte superior 11b por meio de um conjunto de roscas macho e fêmea (ver figura 3 e figura 4). A extremidade superior do alojamento 11 inclui uma entrada 12 para permitir que fluido entre na válvula de reforço 10, e a parte inferior do alojamento 11 inclui uma saída 13 para direcionar o fluido através dela.

[0007] A figura 2 mostra um sistema de transferência típico 20 em que um depósito 21 para receber material é usado para suprir depósitos remotos 26 e 27 por meio das linhas de transferência. O material no depósito 21 é alimentado no depósito 26 por meio da linha de transferência 22, e o material no depósito 21 é também alimentado no depósito 28 pela linha de transferência 25. Uma vez que cada um dos depósitos 26 e 27 fica localizado remotamente do depósito 21, perdas por atrito podem reduzir o fluxo através da linha de transferência, e pode ser necessário auxiliar o fluxo nas linhas de transferência introduzindo-se um fluido de maior pressão, tal como ar, nas linhas de transferência. No sistema mostrado, uma fonte de fluido

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 12/56 / 20 pressurizado 23 supre ar através do conduite 24 à válvula de reforço 10 na linha de transferência 22 e, similarmente, supre ar através do conduite 28 à válvula de reforço 10 na linha de transferência 25.

[0008] Na operação do sistema de transferência pneumático 20, energia adicional de transferência do material é na forma de ar com pressão mais alta que é injetado nas linhas de transferência de ar de alta pressão para auxiliar na transferência de material para os depósitos 26 e 27. Como as válvulas de reforço 10 também operam como uma válvula de retenção, qualquer material nas linhas de transferência é impedido de escoar para a fonte de ar de alta pressão 23, mesmo se a pressão nas linhas de transferência 22 e 25 acidentalmente exceder a pressão do fluido na fonte de ar de alta pressão 23.

[0009] A figura 3 mostra uma vista seccional transversal da válvula de reforço 10 da presente invenção na condição normalmente fechada, quando a pressão de entrada P2 e a pressão de saída P1 são iguais. A válvula de reforço 10 compreende um alojamento superior 11b que tem uma entrada 12 e um orifício opcional 30 para anexar um manômetro ou similar nele. O alojamento superior 11b conecta ao alojamento inferior 11a por meio de roscas 11e e 11f. Um anel de vedação 19 se estende entre o alojamento superior 11b e o alojamento inferior 11a para formar uma câmara vedada ou passagem de fluxo 37 no alojamento 11. Localizado no alojamento superior 11b fica um inserto de fluxo 31, ou endireitador de fluxo, que forma uma base superior com um conjunto de aberturas de fluxo 31a que ficam espaçadas circunferencialmente em torno do inserto 31 para direcionar o fluido da câmara 18 para se chocar na superfície superior do componente de vedação 40f do componente de vedação 40. Localizado no centro do inserto fica um localizador 32 que compreende uma parede lateral cilíndrica que impede o deslocamento do localizador 40a e, conseqüentemente, do componente de vedação, permitindo ao mesmo tempo o deslocamento axial do componente de vedação 40. Com o componente de vedação na posição mostrada na figura

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3, a superfície superior 40f fica espaçada de uma superfície de suporte da região de vedação 31c no lado de baixo do inserto 31. O encaixe de vedação apoiado em balancim da região periférica 40b do componente de vedação 40 com a superfície de vedação anular 11c, que é chanfrada para interceptar angularmente a região de vedação periférica para produzir uma vedação predisposta, tal que a saída fique sempre isolada da entrada. Ou seja, o componente de vedação se flexiona para formar uma vedação sob condições de equilíbrio de pressão. Conseqüentemente, mesmo um ligeiro aumento na pressão a jusante P1 em relação à pressão a montante P2 não pode resultar em um refluxo da saída para a entrada, uma vez que o componente de vedação está em uma condição fechada predisposta por causa da resiliência do componente de vedação 40 e do encaixe em balancim do componente de vedação com o alojamento.

[00010] O inserto de fluxo 31 está mostrado em uma vista de topo isolada na figura 9 e inclui um conjunto de passagens de fluxo 31a que ficam espaçadas circunferencialmente em torno do inserto de fluxo. O localizador 32 fica posicionado centralmente no inserto de fluxo 11. Localizado na borda periférica externa do inserto de fluxo 31 fica um ressalto 31b que permite que o inserto de fluxo seja montado à mão em uma virola correspondente no alojamento superior 11b mostrado na figura 3. Assim, o inserto pode ficar espaçado em uma posição operante sem a ajuda de ferramentas. A figura 10 mostra uma vista isolada do inserto de fluxo revelando o ressalto ou virola 31b que forma um batente a medida em que o inserto é montado no alojamento.

[00011] Localizada no alojamento 11 fica uma plataforma 35 que obstrui o fluxo de fluido através do alojamento. Ou seja, a plataforma 35 é suportada centralmente em uma região de fluxo 37 dentro do alojamento 11 para produzir uma passagem de fluxo periférica ou anular depois da virola da plataforma 35p. A plataforma 35 está mostrada com mais detalhes nas figuras

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5-8. A figura 5 mostra uma vista de topo de uma plataforma circular 12 com suportes 35a, 35b, 35c e 35d que se estendem radialmente para fora para encaixar o alojamento 11a para suportar centralmente a plataforma 35 em uma condição obstruída, de maneira tal que fluido que escoa através do alojamento tenha que escoar em torno da borda periférica 35p da plataforma 35. O lado superior da plataforma 35 inclui uma seção plana circunferencial 35e e uma região chanfrada periférica 35f que está vista mais claramente na figura 6. A figura 3 mostra a região chanfrada 35f localizada próxima à região de vedação chanfrada 11c. Um localizador 35g fica posicionado no centro da plataforma 35 e compreende uma parede lateral cilíndrica que pode reter um localizador correspondente a partir do componente de vedação 40 nele. A figura 5 mostra a vista de topo da plataforma 35 com o comprimento dos suportes ou pernas 35a, 35b, 35c e 35d indicados por x. A figura 7 mostra uma vista em perspectiva de topo da plataforma, e a figura 8 mostra uma vista em perspectiva de base ilustrando que cada um dos suportes ou pernas 35a, 35b, 35c e 35d se estende radialmente para fora da plataforma 35.

[00012] A figura 3 mostra que a plataforma 35 é mantida na região de fluxo central para produzir uma obstrução de fluxo pelas pernas que se estendem radialmente 35c e 35d e também pelas pernas 35a e 35b que não estão visíveis na vista seccional. A plataforma 35 inclui uma virola circunferencial externa 35p que fica espaçada a uma distância AR de uma região circunferencial 13a no alojamento 13 para criar uma passagem de fluxo anular em torno da borda periférica da plataforma 35.

[00013] Na modalidade mostrada na figura 3, um componente de vedação em forma de disco 40 está mostrado posicionado entre o inserto de fluxo 31 e parcialmente suportado pela plataforma 35. O componente de vedação 40 está mostrado em uma vista lateral isolada na figura 11 e em uma vista em perspectiva isolada na figura 12. O componente de vedação compreende um disco plano 40b feito de um material flexível, tal como um elastômero.

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Localizado na parte central do componente de vedação 40 fica um localizador superior 40a, que compreende um poste, e localizado na parte central do componente de vedação 40 no lado oposto fica o localizador adicional 40c, que também compreende um poste que se estende a partir do componente de vedação 40. Na modalidade mostrada, o componente de vedação 40 os localizadores 40a e 40c são feitos de um material resiliente tal como borracha ou similares. Entretanto, os localizadores 40a e 40c podem ser feitos de outros materiais, desde que eles sejam usados para manter a localização central do componente de vedação. O componente de vedação 40 é preferivelmente um componente moldado em peça única que fica posicionado entre a plataforma 35 e o inserto 31; entretanto, caso desejado, a vedação 40 poderia ser formada de múltiplos componentes.

[00014] A figura 11 mostra uma vista lateral do componente de vedação 40 no estado ou condição relaxada com o componente de vedação se estendendo para fora substancialmente perpendicular a um eixo geométrico central 39 dos localizadores 40a e 40b. O localizador 40a compreende um componente de centralização superior e, similarmente, o localizador 40b compreende um componente de centralização inferior. Os localizadores 40a e 40b podem ser feitos do material elastomérico mostrado ou de outro material que possa ser preso no componente de vedação 40. O propósito do localizador é manter o componente de vedação em uma localização central, quando a válvula de reforço estiver em uma condição de fluxo ou uma condição sem fluxo. Um flange 40d se estende paralelo ao longo de uma parte do lado inferior do componente de vedação 40, com o localizador 40b formando um cubo com o flange 40d. Assim, o componente de vedação 40 inclui tanto localizador superior como inferior que permitem que o deslocamento radial do componente de vedação seja impedido, mas permite deslocamento axial do componente de vedação 40.

[00015] A figura 3 mostra o flange 40d do componente flexível 40

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 16/56 / 20 suportado pela plataforma 35 com a região periférica externa 40b do componente de vedação localizado em contato com a parte anular ou região de vedação anular 11c do alojamento 11b. Ou seja, o componente de vedação normalmente se estende de uma maneira em balancim radialmente para fora, conforme mostrado na figura 11; entretanto, quando inserido no alojamento, o flange 40d encaixa a plataforma 35 para manter o componente de vedação 40 para cima, tal que a região periférica do componente de vedação fique em contato com a parte de vedação anular 11c do alojamento 11b para formar uma vedação predisposta que impede refluxo depois do componente de vedação 40. Conseqüentemente, fluido da saída 13 não pode escoar além do componente de vedação 40b, uma vez que qualquer aumento na região de pressão 37 faz com que o componente de vedação 40b isole ainda mais o fluxo através da válvula 10. Ou seja, se a pressão aumentar mais, todo o componente de vedação 40 é colocado contra o lado de suporte inferior 31c do inserto de fluxo 31, que impede o refluxo através da válvula 10. A figura 3A ilustra esta condição quando o fluxo através da válvula 10 é bloqueado pelo componente de vedação 40 que se estende pelos orifícios de fluxo 31a. A figura 3A mostra que o localizador 40a pode manter a localização central no componente de vedação 40 impedindo deslocamento radial do componente de vedação, mesmo que o componente de vedação 40 possa ser deslocado axialmente no alojamento 11. Assim, na vista ilustrada na figura 3 e na figura 3A, o refluxo através da válvula 10, desde que a pressão a jusante P1 seja igual ou maior do que a pressão a montante P2 com a área de vedação entre o componente de vedação e o alojamento aumentando, mesmo que a pressão a jusante P1 aumente substancialmente. Conseqüentemente, a válvula 10 pode operar em uma ampla faixa de diferenciais de pressão sem estouro do componente de vedação 40.

[00016] No caso de a pressão a jusante P1 cair abaixo da pressão a montante P2, é desejável adicionar fluido sob pressão para levar a pressão e,

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11/20 conseqüentemente, a energia de transferência, ao nível adequado. Com a presente invenção, o componente de vedação 40 remove sua própria vedação, em resposta a um diferencial de pressão a medida em que a pressão P₂ excede a pressão Pi. Isto permite que fluido escoe da região de maior pressão P₂ para a região de menor pressão Pi.

[00017] A figura 4 mostra a válvula de circulação 10 na condição aberta. Na condição aberta, o componente de vedação 40 com a borda periférica 40b é flexionado para baixo e é suportado pela borda periférica chanfrada 35f da plataforma 35. Ou seja, a maior pressão de ar P₂ agora força a borda periférica não suportada 35f para fora da superfície de vedação anular 1 lc e permite que fluido escoe através das passagens de fluido 31a da maneira indicada pelas setas. A pressão de fluido desloca o componente de vedação 40 até que a plataforma 35 suporte o componente de vedação 40 nela. A superfície anular chanfrada 35f permite que o componente de vedação de elastômero 40 seja deslocado para uma condição fora do caminho na plataforma 35. Conforme se pode ver pelas setas, o fluido então escoa radialmente para fora ao longo do componente de vedação 40b e sobre a borda 11c até que fluido entre na saída

13. Nesta condição, fluido, tal como ar pressurizado, pode escoar da entrada 12 para a saída 13 e para uma tubulação para aumentar a pressão e energia da corrente de transferência na linha de transferência. A medida em que a plataforma obstrui a passagem de fluxo no alojamento, o componente de vedação que é defletível e deslocável pode ser suportado pela plataforma em uma condição fora do caminho pela pressão do fluido que chega. Isto permite que fluido escoe ao longo do componente de vedação 40 e além da borda periférica 40f e para a passagem de fluxo anular formada entre a plataforma 35 e o alojamento 11.

[00018] Assim, a presente invenção compreende uma válvula de circulação que tem um alojamento 11 que tem uma passagem de fluxo 47 nela e uma plataforma 35 posicionada de forma obstrutiva na passagem de fluxo

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 18/56 / 20 no alojamento com um componente de vedação resiliente 40 localizado próximo à plataforma 35. Na condição relaxada de pressão de P1 e P2 iguais, o componente de vedação 40 normalmente encaixa uma região de vedação 11c no alojamento 11 para impedir o fluxo de um fluido em uma primeira direção através da válvula de circulação, o componente de vedação 40 é deslocável resilientemente sobre a plataforma 35 em resposta a um fluxo de fluido em uma segunda direção através da válvula de circulação, com a plataforma 35 suportando o componente de vedação 40 em uma condição fora do caminho. A válvula de circulação pode assim ser uma válvula de reforço 10 para um sistema de transferência pneumático, em que o alojamento tem uma entrada 12 e uma saída 13, com uma plataforma 35 localizada em uma passagem de fluxo na válvula de reforço. A válvula 10inclui um componente de vedação 40, com a plataforma 35 normalmente mantendo uma região de vedação 40b no componente de vedação em uma condição parcialmente flexionada e vedada contra uma parte 11c do alojamento para impedir refluxo da saída para a entrada. O componente de vedação 40 é flexível em resposta a uma maior pressão na entrada do que na saída para permitir que um diferencial de pressão de fluido pelo componente de vedação 40 leve o componente de vedação da condição vedada (figura 3 e figura 3A) para uma condição não vedada (figura 4) para permitir assim uma intensificação do fluxo de fluido da entrada 12 para a saída 13.

[00019] Embora gases tal como ar sejam mais freqüentemente usados nas válvulas de circulação e válvulas de reforço, a presente invenção pode também ser usada com fluidos tais como líquidos. Além do mais, a válvula de circulação da presente invenção pode também ser usada como uma válvula de retenção para impedir refluxo.

[00020] A figura 13 é uma vista frontal de uma modalidade alternativa de uma válvula de circulação em linha 50 que tem um alojamento 51 que compreende um componente superior 51a e um componente inferior 51b que

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 19/56 / 20 são mantidos próximos um do outro por um conjunto de parafusos 52, 53, 54, 55, 56 e 57 (ver figura 14). A válvula de circulação 13 inclui uma saída 60 que se estende a partir de uma extremidade do alojamento 51 e uma entrada 61 que se estende a partir da extremidade oposta do alojamento 51. Na válvula de circulação da figura 15, a entrada 61 e a saída 60 ficam localizadas ao longo de um eixo geométrico central 59.

[00021] A figura 14 é uma vista de topo da válvula de circulação da figura 14 mostrando a entrada 61 com uma passagem de entrada 61a posicionada centralmente em relação ao alojamento 51. O endireitador de fluxo 63 tendo um conjunto de passagens de fluxo espaçadas concentricamente 63a que são visíveis pelo orifício de entrada 61. A entrada 61 inclui uma rosca 61a para permitir que se conecte de forma rosqueada a válvula a uma fonte de fluido.

[00022] A figura 15 é uma vista seccional transversal da válvula de circulação 60 da figura 14 feita ao longo das linhas 15-15 da figura 14. A válvula de circulação inclui inserto de fluxo 63 que pode ser formado como parte do alojamento superior 51a ou como um componente separado, mostrado na figura 3. Similarmente, o alojamento inferior 64 inclui um conjunto de passagens de fluxo posicionadas concentricamente 64a para direcionar o fluido através dela. Na modalidade da figura 15, o alojamento superior 51a e o alojamento inferior 51b da válvula de circulação que formam o alojamento da válvula de circulação 51 são mantidos próximos um do outro por meio de um conjunto de seis parafusos espaçados circunferencialmente (ver figura 14). A figura 15 mostra o parafuso 57 com uma arruela 57a em uma extremidade e uma arruela 57b e uma porca 57c na extremidade oposta, com o parafuso 57 se estendendo através de um furo 60e no alojamento 51a e um furo 60d no alojamento 51b. Um anel de suporte da plataforma 70 fica prensado entre eles com o anel de suporte 70 tendo um furo 70a para estender um parafuso através dele. Como todos os outros parafusos são posicionados

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 20/56 / 20 de forma idêntica, eles não estão aqui descritos. Assim, o parafuso 57 e a porca 57c assim como suas contrapartes atuam em conjunto para manter o alojamento superior 51a e o alojamento inferior 51b em uma condição vedada.

[00023] A figura 15 mostra o componente de vedação em forma de disco 90 com uma região de vedação periférica externa 90a em uma condição flexionada, com a região de vedação periférica formando uma vedação predisposta por causa da resiliência inerente do componente de vedação 90. Ou seja, o componente de vedação 90 é formado de maneira a se estender lateral ou radialmente para fora de um localizador superior 93, o poste integral, e um localizador inferior 94, ou poste integral, ambos os quais se estendem ao longo de um eixo geométrico central 100. A região periférica externa 90a do componente de vedação se flexiona a partir de uma condição radialmente estendida normal para encaixar a superfície de vedação do alojamento 51d, mantendo assim a região periférica externa 90a contra a superfície de vedação 51d para formar uma vedação predisposta, entre a entrada e a saída da válvula 60. Ou seja, a vedação predisposta isola a entrada da saída sem a ajuda de um diferencial de pressão de fluido pelo componente de vedação 90. Entretanto, quando a pressão de entrada ficar maior do que a pressão de saída, a vedação predisposta pode ser superada para abrir a válvula 60 para permitir que fluido escoe da entrada 61 para a saída 60. Por outro lado, quando a pressão de saída aumentar e ficar maior do que a pressão de entrada, o componente de vedação 90 é deslocado para cima para uma condição vedada de pressão que bloqueia o fluxo de fluido através dos orifícios de fluxo 63a.

[00024] A figura 16 é uma vista em perspectiva recortada do anel de suporte da plataforma 70 que tem um conjunto de furos espaçados periféricos 70a, 70b, 70c, 70d, 70e e 70f para receber parafusos para montar o alojamento superior 51a no alojamento inferior 51b. O anel de suporte da plataforma 70

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 21/56 / 20 inclui um conjunto de três fendas de orelha de plataforma idênticas que são espaçadas na mesma distância umas das outras para fornecer suporte para a plataforma 80. Somente as fendas de orelha 72 e 71 estão visíveis na figura 16. Cada uma das fendas de orelha recebe uma orelha da plataforma 80 e mantém a plataforma 80 em uma condição obstruída e central na passagem 85.

[00025] A plataforma 80 está mostrada em vista isolada na figura 17. A plataforma 80 é similar à plataforma 35 em que ela dá suporte para o componente de vedação, quando a válvula de circulação estiver em uma condição de intensificação. A plataforma 80 inclui um conjunto de orelhas que se estende radialmente 81, 82 e 83 que é inserido nos entalhes das orelhas no anel de suporte da plataforma 70. O suporte da plataforma 80 fica posicionado centralmente para fornecer uma obstrução à passagem de fluxo 85 no alojamento 51. Ou seja, a plataforma 80 obstrui o fluxo central de fluido através do alojamento 51, mas permite o fluxo além de uma virola periférica 80e. Ou seja, a plataforma 80 é suportada centralmente em uma região de fluxo 85 dentro do alojamento 51 para produzir uma passagem de fluxo do tipo periférica ou anular depois da virola da plataforma 80e. O lado superior da plataforma 80 inclui uma seção plana circunferencial 80b que suporta o componente de vedação 90 e uma região chanfrada periférica 80c que não suporta o componente de vedação 90, quando o componente de vedação estiver em uma condição com pouco ou nenhum diferencial de pressão no componente de vedação. Um localizador 80c fica posicionado no centro da plataforma 80 e compreende uma parede lateral cilíndrica que pode reter um localizador correspondente 94 ou poste se estendendo a partir do componente de vedação 90 para impedir deslocamento lateral ou radial do componente de vedação 90 a medida em que o componente de vedação se move de uma condição aberta para uma condição vedada, ou vice-versa.

[00026] A figura 18 é uma vista em perspectiva recortada de uma

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 22/56 / 20 modalidade alternativa de um componente de vedação 90. O componente de vedação 90 é idêntico ao componente de vedação 40, exceto que o componente de vedação 90 contém um pano de suporte 91 que é embutido no componente de vedação 90 para fornecer suporte estrutural adicional para o componente de vedação, permitindo ainda que o componente de vedação flexione em resposta a forças exercidas nele. Ou seja, o pano pode ser usado para permitir que a vedação do componente tenha uma maior pressão de estouro, isto é, uma condição de diferencial de pressão que faça com que o componente de vedação estoure para fora da válvula 60.

[00027] A figura 18a é uma vista lateral do componente de vedação 90 e inclui uma região de vedação periférica externa 90f que tem uma espessura t1 que é no geral menor do que a espessura da região de vedação central 90e t2 para produzir uma região de vedação do orifício central mais maciça. A região de vedação central 90e é provida com um diâmetro x, que é substancialmente igual ao diâmetro do inserto de fluxo 63, de maneira a poder cobrir os orifícios 63a. Nesta modalidade, as duas diferentes espessuras permitem que o componente de vedação seja responsivo à vedação sob diferentes condições de pressão. Ou seja, a região periférica externa 90f se flexiona para fornecer encaixe de vedação sob uma condição de diferencial de pressão nula ilustrada na figura 15. Isto é referido como uma vedação predisposta, uma vez que nenhum diferencial de pressão no componente de vedação é necessário para isolar o fluido na entrada do fluido na saída. Entretanto, se a contrapressão, isto é, a pressão na saída, aumentar substancialmente, o componente de vedação central 90e que é mais espesso, isto é, mais maciço do que a parte externa 90f, pode suportar maiores diferenciais de pressão. A figura 21 ilustra que, tendo-se o diâmetro da região de vedação central x igual ou maior do que o diâmetro x do inserto de fluxo 63, a região de vedação central 90e pode bloquear os orifícios 63a. A região de vedação central maciça 90e pode suportar substanciais diferenciais de

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 23/56 / 20 pressão sem estouro do componente de vedação. A figura 19 ilustra como a região central 90e fornece uma vedação de refluxo de alta pressão, com a região de vedação 90e em encaixe com o lado de baixo 63b do inserto de fluxo 63 para isolar os orifícios 63a nela.

[00028] A figura 18 mostra o componente de vedação 90 em vista da seção transversal com o pano 91 se estendendo nela. Deve-se salientar que outros materiais de reforço e flexíveis além de pano podem ser usados para fornecer suporte adicional para o componente de vedação 90.

[00029] As figuras 19-20 mostram as várias posições do componente de vedação 90 durante a operação da válvula 60. A figura 19 mostra o componente de vedação 90 em uma condição diferencial de pressão nula, ou seja, a pressão P3 e a pressão P4 são iguais ou substancialmente iguais. Nesta condição, referida como uma condição de vedação predisposta, a parte periférica externa do componente de vedação 90 é mantida em encaixe de vedação com a superfície de vedação anular 51d no interior do alojamento 51 somente pelo encaixe resiliente da superfície de vedação 51d. Nesta condição, um aumento no diferencial de pressão no componente de vedação 90 pode gerar dois modos diferentes de operação da válvula de circulação 60. Se a pressão de entrada P3 for maior do que a pressão de saída P4, a vedação predisposta é quebrada a medida em que o componente de vedação 90 é deslocado para baixo, até que o componente de vedação 90 seja suportado pela plataforma 80 da maneira ilustrada na figura 20. Nesta condição, o fluido escoa através do alojamento 60 e em torno do componente de vedação 90, que é mantido em uma condição fora do caminho na passagem de fluxo 85 na válvula de circulação 60 pela plataforma 80. As setas indicam a direção do fluxo através da válvula 60.

[00030] Se a pressão de saída P4 exceder a pressão de entrada P3, a válvula de circulação 60 funciona como uma válvula de retenção para impedir refluxo da saída 60 para a entrada 61. A figura 21 mostra que um aumento

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 24/56 / 20 como esse no diferencial de pressão de fluido faz com que o componente de vedação 90 seja deslocado para cima, com a superfície de vedação superior 90a do componente de vedação 90 suportada por uma superfície de suporte 63b no inserto de fluxo 63. Nesta condição, o diferencial de pressão fornece a força de vedação para manter o componente de vedação central 90e em uma condição que bloqueia os orifícios 63a para impedir refluxo através da válvula de circulação 60. Além do deslocamento axial das posições do componente de vedação, o componente de vedação em uma condição em que a região de vedação central 90e do componente de vedação 90 pode obter maior suporte e assim impedir um estouro do componente de vedação no caso de a pressão de saída exceder substancialmente a pressão de entrada.

[00031] Assim, a presente invenção compreende múltiplas modalidades de uma válvula de reforço que tem um alojamento com uma entrada e uma saída e um componente de vedação flexível no alojamento flexionado pelo menos parcialmente para formar uma vedação predisposta para isolar um fluido na entrada de um fluido na saída, com o componente de vedação responsivo a uma maior pressão na entrada do que na saída para superar a vedação predisposta e deslocar o componente de vedação de uma condição isolada para uma condição aberta para permitir assim uma intensificação de fluxo de fluido da entrada para a saída com um lado do componente de vedação suportável por uma plataforma, que pode ser uma estrutura sólida, da maneira mostrada, ou uma estrutura porosa ou flexível, que pode manter o componente de vedação em uma condição fora do caminho. Se a pressão na saída exceder a pressão na entrada, o componente de vedação que tem o deslocamento lateral impedido pelos postes 95 e 96 é suportado pelo inserto de fluxo 63 para bloquear os orifícios 63a para impedir o fluxo da saída para a entrada, mesmo que a pressão de saída exceda substancialmente a pressão de entrada.

[00032] Assim, a invenção inclui uma válvula de reforço que compreende

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 25/56 / 20 um alojamento que tem uma entrada e uma saída; um componente de vedação resiliente no alojamento, o componente de vedação resiliente flexionado pelo menos parcialmente para formar uma vedação predisposta para isolar um fluido na entrada do fluido na saída com o componente de vedação responsivo a uma maior pressão na entrada do que na saída para superar a vedação predisposta e deslocar o componente de vedação da condição da vedação predisposta para uma condição aberta para permitir assim um fluxo de reforço de fluido da entrada para a saída. A válvula de reforço pode incluir uma plataforma localizada no alojamento, a plataforma localizada em uma passagem de fluxo na válvula de reforço para manter o componente de vedação em uma condição fora do caminho a medida em que fluido escoa da entrada para a saída, com o componente de vedação resiliente incluindo um reforço de pano nele. Se desejado, a flexão do componente de vedação flexível pode ser mantida somente pelo suporte do componente de vedação em uma plataforma. O componente de vedação pode incluir um localizador para manter o componente de vedação em uma condição central na passagem de fluxo. O localizador pode se estender de um primeiro lado do componente de vedação, e um localizador adicional pode se estender do segundo lado do componente de vedação para manter o componente de vedação em uma condição central na passagem de fluxo a medida em que o componente de vedação é deslocado de uma condição vedada para uma condição aberta. Em operação, uma pressão na saída maior do que na entrada desloca o componente de vedação da condição predisposta para uma condição vedada, em que o componente de vedação inclui um componente de vedação adicional que bloqueia um orifício de entrada de fluido para inibir assim o fluxo de fluido através da válvula de reforço com o sistema incluindo uma maior pressão na entrada do que na saída para gerar força suficiente para superar a vedação predisposta para permitir que fluido escoe através da válvula.

[00033] A invenção também inclui uma vedação da válvula de reforço

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 26/56 / 20 que compreende: um componente resiliente que se estende radialmente para fora a partir de um eixo geométrico central, o componente tendo uma região de vedação central e uma região de vedação periférica para encaixe de vedação; e um localizador posicionado no eixo geométrico central para impedir o deslocamento lateral do componente resiliente. A vedação da válvula de reforço pode ser um elastômero de peça única na forma de um disco circular. Além do mais, a vedação da válvula de reforço pode ter uma região de vedação central da válvula de reforço que é mais espessa do que a região de vedação periférica da vedação da válvula de reforço para dessa forma inibir estouro. Além do mais, um componente de reforço pode ser embutido nela.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Válvula de reforço, compreendendo:

um alojamento (11) que tem uma entrada (12) e uma saída (13);

uma plataforma (35) localizada no alojamento (11), a plataforma (35) localizada em uma passagem de fluxo (37) na válvula de reforço (10);

um componente de vedação (40), a plataforma (35) normalmente mantendo uma região de vedação (40c) do componente de vedação (40) em uma condição parcialmente flexionada e vedada contra uma parte (11c) do alojamento (11) para impedir um fluxo da saída (13) para a entrada (12), o componente de vedação (40) flexível em resposta a uma pressão maior na entrada (12) do que na saída (13) para permitir que um diferencial de pressão de fluido através do componente de vedação (40) leve o componente de vedação da condição vedada para uma condição não vedada para permitir assim um fluxo de reforço de fluido da entrada (12) para a saída (13), um poste localizador (40b) que encaixa a dita plataforma (35) para manter o dito componente de vedação (40) em uma condição central em uma região de fluxo do alojamento (11), dito o poste localizador (40b) fica no primeiro lado do componente de vedação (40), e um poste localizador adicional (40a) fica localizado em um lado oposto do componente de vedação (40), com o poste localizador (40b) e o poste localizador adicional (40a) atuando em conjunto para manter o componente de vedação (40) em uma condição central na região de fluxo do alojamento (11);

caracterizada pelo fato de que o dito membro de vedação flexível é um membro de peça única que compreende um disco (40) tendo o dito localizador (40a, 40b) se estendendo a partir de cada lado do disco (40).
2. Válvula de reforço de acordo com a reivindicação 1,

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2 / 4 caracterizada pelo fato de que o componente de vedação (40) compreende um elastômero.
3. Válvula de reforço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o alojamento (11) inclui um inserto (31) para fluido escoar através dele, com o dito inserto (31) incluindo um localizador (32) para manter o componente de vedação (40) em uma condição de fluxo central.
4. Válvula de reforço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente de vedação (40) inclui um localizador (40b) que se estende ao interior de um recesso do localizador (35g) na plataforma (35).
5. Válvula de reforço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a plataforma (35) é suportada centralmente no alojamento (11) para permitir um fluxo periférico depois de uma borda circunferencial (35p) da plataforma (35).
6. Válvula de reforço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a plataforma (35) tem uma região de suporte periférica chanfrada (35f).
7. Válvula de reforço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente de vedação (40) fica localizado entre um inserto de fluxo (31) e a plataforma (35).
8. Válvula de reforço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente de vedação compreende um disco flexível (40) que tem uma região de vedação central (40d), com a dita região de vedação central tendo uma espessura maior do que a espessura da região de vedação (40c) do componente de vedação (40).
9. Válvula de reforço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a plataforma (35) é perifericamente espaçada do alojamento (11) o suficiente para que, quando a região periférica (40c) do

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3 / 4 componente de vedação (40) for colocada em encaixe de suporte com a plataforma (35), fluido possa escoar entre as partes do alojamento (11) e do componente de vedação (40) para permitir fluxo periférico depois da borda periférica (35p) da plataforma (35).
10. Válvula de reforço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dita plataforma (35) suporta em balancim o dito componente de vedação (40), quando o componente de vedação estiver em uma condição não vedada para permitir fluxo depois de uma borda periférica (40c) do componente de vedação (40).
11. Válvula de reforço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o choque de fluido em um lado a montante do dito componente de vedação (40) direciona o dito componente de vedação para a dita plataforma (35), com a dita plataforma provendo um suporte para manter o componente de vedação (40) em uma condição fora do caminho.
12. Válvula de reforço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que inclui um localizador (40a, 40b) no dito componente de vedação (40) para impedir o deslocamento lateral do componente de vedação, mas permitindo ainda flexão do dito componente de vedação (40) de uma condição de fluxo para uma condição sem fluxo, e viceversa.
13. Válvula de reforço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente de vedação (40) compreende um componente de vedação resiliente.
14. Válvula de reforço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente de vedação (40) contém uma região de vedação periférica flexível (40c) para vedar a dita parte (11c) do dito alojamento (11).
15. Sistema de transferência pneumático (20) tendo uma válvula de reforço (10) como definida na reivindicação 1 localizada no

Petição 870180141820, de 17/10/2018, pág. 30/56 mesmo, caracterizado pelo fato de que o sistema (20) compreende:

um primeiro depósito (21);

um segundo depósito (26, 27);

uma linha de transferência pneumática (22, 25) que conecta o dito primeiro depósito (21) ao dito segundo depósito (26, 27);

uma fonte de ar (23);

a válvula de reforço (10) tendo uma entrada (12) conectada à dita fonte de ar (23) e a dita saída (13) conectada à dita linha de transferência pneumática (22, 25), a dita válvula de reforço (10) tendo uma passagem de fluxo (37) nela parcialmente obstruída por uma plataforma (35) e um componente de vedação (40) normalmente mantendo a passagem de fluxo em uma condição fechada, o dito componente de vedação (40) deslocável sobre a plataforma (35) em resposta a uma queda de pressão na linha de transferência (22, 25) abaixo da pressão da fonte de ar (23) para permitir que ar escoe em torno do componente de vedação (40) suportado na plataforma (35) e para a linha de transferência (22, 25) para melhorar o fluxo de materiais através das linhas de transferência (22, 25).
16. Sistema de transferência pneumático de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a plataforma (35) inclui um localizador (35g), e o componente de vedação (40) inclui um localizador (40a, 40b) para impedir deslocamento lateral do dito componente de vedação (40), permitindo ao mesmo tempo um deslocamento axial do dito componente de vedação (40), e a plataforma (35) suporta o componente de vedação (40) em uma condição de vedação contra o alojamento (11), quando não houver diferencial de pressão entre a entrada (12) e a saída (13).