BRPI0607335A2

BRPI0607335A2 - dispositivo pneumÁtico tendo uma saÍda pneumÁtica seletivamente variÁvel

Info

Publication number: BRPI0607335A2
Application number: BRPI0607335-2A
Authority: BR
Inventors: Barry L Gaarder; Jack Saykiat Tan; Ronald Burr
Original assignee: Fisher Controls Int
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2006-01-03
Publication date: 2010-03-23
Also published as: EP1848893A1; JP4808735B2; WO2006088563A1; CN101107449A; CA2598032C; US7201360B2; JP2008530687A; CN101107449B; CA2598032A1; ATE546651T1; MX2007009891A; EP1848893B1; BRPI0607335B1; US20060180215A1

Abstract

DISPOSITIVO PNEUMÁTICO TENDO UMA SAÍDA PNEUMÁTICA SELETIVAMENTE VARIÁVEL. Um dispositivo pneumático tendo uma saída pneumática seletivamente variável compreende uma entrada que se conecta a uma fonte de ar e a uma saída disposta em um trajeto de fluxo, um conjunto de controle no trajeto de fluxo e tendo uma pluralidade de orificios primários de diferentes tamanhos (28a - 28h). O conjunto de controle inclui um seletor (30) tendo um orificio secundário (39), o seletor móvel relativo ao orificio primário entre uma pluralidade de posições, os orificios primários e o orificio secundário sendo colocados um em relação ao outro para permitir ao orificio secundário estar em uma comunicação de fluxo com um dos orificios primários selecionado. O conjunto de controle adicional obstrui os orificios primários restantes quando o orificio secundário estiver alinhado com o selecionado dentre os orificios primários.

Description

"DISPOSITIVO PNEUMÁTICO TENDO UMA SAÍDA PNEUMÁTICASELETIVAMENTE VARIÁVEL"

Campo da invenção

A invenção atual relaciona-se geralmente a dispositivospneumáticos tais como transdutores de pressão e, mais particularmente, a umdispositivo pneumático tendo um conjunto de orifício seletivamente variávelpara fornecer um sinal de saída pneumática selecionado.Fundamentos da invenção

Em dispositivos pneumáticos tais como um transdutoreletropneumático, é necessário converter um sinal elétrico para um sinal desaída pneumática proporcional denominado uma corrente pneumática. Taisdispositivos são referenciados tipicamente como transdutores da "corrente apressão". Em tais dispositivos, um suprimento de ar pressurizado é fornecidoa uma entrada de ar, e este suprimento de ar deve ser convertido dentro dodispositivo para uma corrente pneumática desej ada.

Adicionalmente, os transdutores eletropneumáticos têm ascaracterísticas dinâmicas que ditam quão rapidamente a corrente pneumáticapode ser aumentada e/ou diminuída na saída do transdutor. Isto é denominadogeralmente o desempenho dinâmico do transdutor eletropneumático.

Tipicamente, o uso eletropneumático dos transdutores fixou limitações dentrodo circuito pneumático que cria uma única característica dinâmica oudesempenho dinâmico fixado dentro do transdutor. Assim, existe umanecessidade contínua para maior controle e seletividade sobre a saídapneumática do transdutor eletropneumático.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com um aspecto da invenção, um dispositivopneumático tendo uma saída pneumática seletivamente variável compreendeuma câmara de ar tendo uma entrada adaptada para a conexão a uma fonte dear pressurizado e uma saída, a entrada e a saída em uma comunicação defluxo ao longo de um trajeto de fluxo. Uma placa de orifício é disposta notrajeto de fluxo entre a entrada e a saída e inclui um primeiro orifício primárioque têm um primeiro tamanho e um segundo orifício primário tendo umsegundo tamanho.

Uma placa de seletor é disposta junto à placa de orifício e inclui um orifício de controle, a placa de seletor e a placa de orifício sendomóveis, uma em relação à outra entre uma primeira posição em que o orifíciode controle é alinhado com o primeiro orifício primário para permitir fluxoatravés do primeiro orifício primário e do orifício de controle enquantoobstrui fluxo através do segundo orifício primário, e uma segunda posição em que o orifício de controle é alinhado com o segundo orifício primário parapermitir fluxo através do segundo orifício primário e do orifício de controleenquanto obstrui fluxo através do primeiro orifício primário.

Adicionalmente de acordo com uma configuração preferida, aplaca de orifício e a placa de seletor compreendem discos concêntricos, e uma vedação ou uma placa de vedação podem ser formadas ou de outra maneiradispostas entre a placa de orifício e a placa de seletor, e tendo um furopassante alinhado com o orifício de controle da placa de seletor.Preferivelmente, a placa de orifício e a placa de seletor são unidas por umprendedor removível.

A câmara de ar inclui uma fresta de acesso tendo uma tamparemovível, em que a placa de orifício e a placa de seletor são removíveisatravés da fresta de acesso. Preferivelmente, anéis O são fornecidos dentro dacâmara para prever a vedação apropriada.

Um filtro pode ser disposto notrajeto de fluxo, com o filtro dimensionado para limitar pelo menos umadentre placa de seletor e placa de orifício. Os anéis O podem serdimensionados para ajudar a manter o filtro e/ou o conjunto de orifício emposição.

Ainda preferivelmente, cada uma dentre a placa de seletor, aplaca de orifício e a placa de vedação, inclui uma abertura de montagem, e asaberturas de montagem podem ser alinhadas axialmente. Um prendedor podede forma operacional e removível conectar a placa de orifício e a placa doseletor, com o prendedor colocado para permitir mudar a placa de orifício e aplaca de seletor entre a primeira posição e as segundas posições.

De acordo com um outro aspecto da invenção, um dispositivopneumático tendo uma saída pneumática seletivamente variável compreendeuma entrada adaptada para a conexão a uma fonte de ar pressurizado e umasaída, a entrada e a saída em uma comunicação de fluxo ao longo de umtrajeto do fluxo. Uma placa variável do orifício é disposta no trajeto de fluxoentre a entrada e a saída, com a placa variável de orifício incluindo umapluralidade de orifícios primários diferentemente dimensionados. Uma placade seletor é operacionalmente associada com a placa variável do orifício einclui um orifício secundário. A placa de seletor e a placa variável do orifíciosão móveis em relação uma à outra entre uma pluralidade de posições, com osorifícios primários colocados na placa variável do orifício para permitir aoorifício secundário da placa de seletor ser alinhado seletivamente comqualquer um dos orifícios primários enquanto obstruem os orifícios primáriosrestantes.

De acordo com ainda outro aspecto da invenção, umdispositivo pneumático tendo uma saída pneumática seletivamente variávelcompreende uma entrada que se conecta a uma fonte de ar e a uma saídadispostas em um trajeto de fluxo, um conjunto de controle no trajeto de fluxoe tendo uma pluralidade de orifícios primários diferentemente dimensionados.O conjunto de controle inclui um seletor tendo um orifício secundário, oseletor móvel relativo aos orifícios primários entre uma pluralidade deposições, os orifícios primários e o orifício secundário estando colocados umem relação ao outro para permitir ao orifício secundário estar em umacomunicação de fluxo com um dos orifícios primários selecionados. Oconjunto de controle adicionalmente obstrui os orifícios primários restantesenquanto o orifício secundário estiver alinhado com os orifícios primários.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é uma vista em perspectiva de um dispositivopneumático que incorpora um conjunto de orifício seletivamente variávelmontado de acordo com os ensinamentos da presente invenção.

A figura 2 é uma vista em perspectiva explodida ampliada deum conjunto de orifício seletivamente variável.

A figura 3 é uma vista em perspectiva ampliada do conjunto deorifício seletivamente variável.

A figura 4 é uma outra vista em perspectiva ampliada doconjunto de orifício seletivamente variável.

A figura 5 é uma vista em perspectiva ampliada do conjunto deorifício seletivamente variável mostrado junto a uma câmara cilíndrica nodispositivo pneumático.

A figura 6 é uma vista em perspectiva fragmentada ampliada,parcialmente na seção, do dispositivo pneumático da figura 1 e ilustrando oconjunto de orifício seletivamente variável disposto na câmara cilíndrica.

A figura 7 é uma vista de seção transversal ampliada queilustra o conjunto de orifício seletivamente variável disposto na câmaracilíndrica.

A figura 8 é uma vista em perspectiva, para cortar, ilustrando oconjunto de orifício seletivamente variável disposto dentro do dispositivopneumático.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO EXEMPLO DESCRITO

Com referência agora aos desenhos, a figura 1 mostra umdispositivo pneumático 10, que pode tomar a forma de um transdutor depressão. O transdutor de pressão 10 é conectado a um suprimento de arapropriado 12 ilustrado esquematicamente na figura 1. Tal transdutor depressão 10 converte tipicamente um sinal pneumático entrante fornecido pelosuprimento de ar 12 em, por exemplo, tipicamente na faixa de 138 kPamanométricos a uma corrente pneumática desejada de saída.

Com referência agora às figuras 6 - 7, o transdutor de pressão10 inclui um corpo 14 tendo uma câmara cilíndrica 16, que está disposta emum trajeto de fluxo 18 que se estende geralmente entre um furo de entrada 20e um furo de saída 22. O furo de entrada 20 está em comunicação de influxocom o suprimento de ar 12.

Um conjunto de orifício seletivamente variávelmontado de acordo com os ensinamentos os da invenção atual é mostrado econsultado geralmente pela referência 24. Como mostrado nas Figs. 5 - 8, oconjunto de orifício 24 é dimensionado para a inserção dentro da câmaracilíndrica 16.

Com referência agora à figura 2, o conjunto de orifício 24 émostrado e inclui uma placa de orifício 28, uma placa de seletor 30, e umavedação 32. A placa de orifício 28 inclui uma pluralidade de furos passantes ou de orifícios primários 28a até 28h. A placa de orifício 28 pode incluirorifícios primários adicionais ou poucos orifícios primários, como desejado.A placa de orifício 28 inclui adicionalmente uma abertura central damontagem 34 fornecida com roscas apropriadas 36.

A placa de seletor 30inclui um orifício de controle 38 e uma abertura central da montagem 40cercada por um flange levantado 41. A vedação 32 inclui um orifício 42 euma abertura central 44 da montagem.

Preferivelmente, a placa de orifício 28, a placa 30 do seletor ea vedação 32 são cada uma geralmente em forma de disco, e as aberturas 34,40, e 44 da montagem são localizadas de tal modo que as aberturas podem estar axialmente alinhadas tais que a placa de orifício 28, a placa de seletor30, a vedação 32 possam ser conectadas uma à outra (como é mostrado nasfiguras 3 e 4) usando um prendedor apropriado 46 e uma arruela opcional 48.

Apreciar-se-á que, quando montado, como mostrado nasfiguras 3 e 4, o prendedor 46 acoplará as roscas 36 na placa de orifício 28.Também apreciar-se-á que, quando o conjunto de orifício 24 situado comomostrado, o orifício de controle 38, o orifício 42 e um selecionado dentre osorifícios primários 28a até 28h podem ser alinhados ao longo de um únicoeixo A. No exemplo mostrado, um eixo Ai do orifício de controle 38 na placade seletor 30 é alinhado com um eixo A2 do orifício na vedação 32 e com umeixo A3 do orifício primário 28a da placa de orifício 28. Apreciar-se-á que oconjunto de orifício 24 pode ser montado de forma que um outro dos orifíciosprimários 28b até 28h esteja alinhado com o orifício de controle 38 e oorifício 42.

No exemplo divulgado, apreciar-se-á que a placa de orifício28, a placa de seletor 30, e a vedação 32, todos tomam a forma de discosconcêntricos. Outras formas apropriadas podem ser escolhidas, e a placa deorifício 28, a placa do seletor 30, e a vedação 32 podem, cada uma, ter umaforma diferente uma em relação à outra. Adicionalmente, apreciar-se-á que avedação 32 seja formada preferivelmente por um material elástico, tal como aborracha. Outros materiais podem ser apropriados. Com referência agora àsfiguras 5- 8, a câmara cilíndrica 16 inclui uma extremidade interna 16a(obscurecida na Fig.5) e uma extremidade exterior 16b. A câmara cilíndrica16 é disposta no corpo 14 tal.que a extremidade exterior 16b da câmaracilíndrica 16 defina uma fresta de acesso 47 que possa ser coberta por umatampa removível 49. A tampa removível 49 pode ser unida por prendedoresapropriados.

A câmara cilíndrica 16 é dimensionada para receber um par deanéis-O 50, 52 e um filtro de ar 54. O filtro de ar 54 é preferivelmentecilíndrico e inclui um furo interno geralmente cilíndrico 56. Aindapreferivelmente, e referindo-se agora às figs. 6 - 8, o filtro de ar 54 inclui umdiâmetro exterior Di que mede ligeiramente menos que um diâmetro D2 dacâmara cilíndrica 16. Devido à diferença entre os diâmetros D] e D2, umafolga anular 58 é definida entre uma superfície exterior 60 do filtro de ar 54 ea superfície interna 62 da câmara cilíndrica 16.

A tampa removível 49 inclui um assento geralmente circular64 dimensionado para encostar no anel O exterior 52. O anel O interno 50 édimensionado para ser disposto junto à extremidade interna 16a da câmaracilíndrica 16. Quando montado como mostrado, o conjunto de orifício 24limita o anel O interno 50, e o filtro de ar 54 encosta no conjunto de orifício24.

Por sua vez, o filtro de ar 54 é encostado no anel O 52, com oscomponentes assim mantidos no lugar pela placa de tampa 49. O anel Ointerno 50 veda a área em torno do furo de saída 22, enquanto o anel O 52veda a área em torno da placa de tampa 49.

Conseqüentemente, o ar que flui ao longo do trajeto de fluxo18 geralmente é confinado dentro da câmara cilíndrica 16 e flui para dentroatravés do furo de entrada 20, ao longo do trajeto de fluxo 18 através da folga58, através do filtro 54, através do conjunto de orifício 24, em um espaço 66 limitado pelo conjunto de orifício 24, pela extremidade 16a da câmara 16, epelo anel O 50, e retira a câmara cilíndrica 16 através do furo de saída 22.

Em uso, o conjunto de orifício 24 pode ser montado tal que oorifício de controle 38 (e o orifício adjacente 42 na vedação 32) estejaalinhado com um orifício primário selecionado 28a até 28h (isto é, selecionando algum dos orifícios primários 28a, 28b, 28c, 28d, 28e, 28f, 28g,ou 28h). No exemplo divulgado, isto é realizado simplesmente desmontando eentão remontando o conjunto de orifício 24 no arranjo concêntrico de, porexemplo, figuras 3 e 4, com o orifício primário selecionado 28a 28h alinhadocom o orifício de controle.

Apreciar-se-á que, devido ao arranjo em forma dedisco ou em forma de placa do exemplo divulgado que os orifícios primáriosrestantes estão obstruídos pelo balanço da placa de seletor e/ou da vedação32. A vedação 32 não necessita tomar a forma de uma vedação ou gaxeta emforma de disco. Ao invés disso, a vedação pode tomar a forma de um anelseparado, ou as faces confrontantes laterais da placa de seletor 30 e da placade orifício 28 podem ser adaptadas para formar a uma vedação sem umcomponente separado.

Como mostrado na figura 8, o dispositivo pneumático 10inclui um transdutor de corrente a pressão 68, que pode ser de construçãoconvencional. O transdutor 68 de corrente a pressão inclui uma entradaelétrica 70 e uma saída pneumática 72 em uma comunicação de fluxo com ofuro de saída 22. O conjunto de orifício 24 de acordo com o exemplodivulgado permite o controle melhor sobre a saída pneumática 72.

Adicionalmente de acordo com o exemplo divulgado, odispositivo pneumático 10 e a corporação do conjunto de orifício 24 descritoacima podem produzir características dinâmicas consistentes ourelacionamentos entre o ganho e a fase do conjunto eletropneumáticooperando com uma geometria de passagem fixada de outra maneira (isto é, otamanho do furo de saída 22 permanece fixo) De acordo com o exemplodivulgado, o ajuste variável do dispositivo pneumático 10 pode serconseguido fornecendo uma corrente pneumática controlada 72 fora dotransdutor da corrente a pressão, que pode fornecer para o desempenho ótimona aplicação. De acordo com o exemplo divulgado, isto é conseguidofornecendo um conjunto discreto de orifícios de passagem a fim mudar aresposta dinâmica do instrumento.

Numerosas modificações adicionais e as incorporaçõesalternativas da invenção serão aparentes àquelas pessoas hábeis na arte comrelação à descrição antecedente. Esta descrição deve ser interpretada somentecomo ilustrativa, e é com a finalidade de ensinar àqueles hábeis na arte amelhor modalidade de realizar a invenção. Os detalhes da estrutura e dométodo podem ser variados substancialmente sem se afastar do espírito dainvenção, e o uso exclusivo de todas as modificações que vêm dentro doespaço das reivindicações adicionadas é reservado.

Claims

1. Dispositivo pneumático tendo uma saída pneumáticaseletivamente variável e caracterizado pelo fato de que compreende:uma câmara de ar tendo uma entrada adaptada para conexão auma fonte de ar pressurizado e uma saída, a entrada e a saída em umacomunicação de fluxo ao longo de um trajeto de fluxo;uma placa de orifício disposta no trajeto de fluxo entre aentrada e a saída, a placa de orifício incluindo um primeiro orifício primárioque têm um primeiro tamanho e um segundo orifício primário tendo umsegundo tamanho; euma placa de seletor disposta adjacente à placa de orifício etendo um orifício de controle, a placa de seletor e a placa de orifício móveisuma em relação à outra entre uma primeira posição em que o orifício decontrole é alinhado com o primeiro orifício primário para permitir fluxoatravés do primeiro orifício primário e do orifício de controle enquantoobstrui o fluxo através do segundo orifício primário, e uma segunda posiçãoem que o orifício de controle é alinhado com o segundo orifício primário parapermitir fluxo através do segundo orifício primário e do orifício de controleenquanto obstrui o fluxo através do primeiro orifício primário;

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a placa de orifício e a placa de seletor compreendem discosconcêntricos.

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que inclui uma vedação disposta entre a placa do orifício e aplaca de seletor e tendo um furo passante alinhado com o orifício de controleda placa de seletor.

4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a placa de orifício e a placa de seletor são unidas por umprendedor removível.

5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que a câmara de ar inclui uma fresta do acesso tendo uma tamparemovível, e em que a placa de orifício e a placa de seletor são removíveisatravés da fresta de acesso.

6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que inclui um filtro disposto no trajeto de fluxo, o filtrodimensionado para encostar em pelo menos uma dentre a placa de seletor e aplaca de orifício.

7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que inclui uma placa de vedação disposta entre a placa de seletore a placa de orifício e tendo um furo passante mantido em alinhamento com oorifício de controle, e em que a placa de orifício, a placa de seletor, e a placade vedação compreendem discos concêntricos.

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que cada uma dentre a placa de seletor, a placa de orifício e aplaca de vedação inclui uma abertura de montagem, e em que as aberturas damontagem são alinhadas axialmente.

9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que incluir um prendedor que conecta operacionalmente a placade orifício e a placa de seletor, o prendedor disposto para permitir mudar aplaca de orifício e a placa de seletor entre a primeira posição e as segundasposições.

10. Dispositivo pneumático tendo uma saída pneumáticaseletivamente variável caracterizado pelo fato de que compreende:uma entrada adaptada para a conexão com uma fonte do arpressurizado e uma saída, a entrada e a saída em comunicação de fluxo aolongo de um trajeto de fluxo;uma placa de orifício variável disposta no trajeto de fluxoentre a entrada e a saída, a placa de orifício variável incluindo umapluralidade de orifícios primários de diferentemente dimensionados; euma placa de seletor associada operacionalmente com a placade orifício variável e tendo um orifício secundário, a placa de seletor e a placade orifício variável móveis uma relação a outra, entre uma pluralidade de posições, os orifícios primários dispostos na placa de orifício variável parapermitir ao orifício secundário da placa de seletor ser alinhado seletivamentecom qualquer um dos orifícios primários enquanto obstrui os orifíciosprimários restantes.

11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que a placa de orifício e a placa de seletorcompreendem discos concêntricos.

12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que inclui uma vedação colocada entre a placa deorifício e a placa de seletor.

13. Dispositivo pneumático de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que inclui uma vedação posicionada adjacente aoorifício de controle para controlar o escapamento adjacente ao orifício decontrole.

14. Dispositivo pneumático de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que inclui uma placa de vedação disposta entre aplaca de seletor e a placa de orifício, e em que a placa de vedação, a placa deseletor e a placa de orifício compreendem discos concêntricos.

15. Dispositivo pneumático de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de que os orifícios primários são dispostos em umcírculo em torno de um eixo dos discos.

16. Dispositivo pneumático de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de que inclui uma carcaça tendo uma câmara cilíndricadisposta no trajeto de fluxo, e em que os discos são dimensionados para ainserção na câmara cilíndrica, e adicionalmente incluindo um filtrodimensionado para inserção na câmara e disposto colocado para encostar empelo menos um dos discos.

17. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que incluir um prendedor que conectaoperacionalmente a placa de orifício e a placa de seletor, o prendedor dispostopara permitir mudar a placa de orifício e a placa de seletor entre a primeiraposição e as segundas posições.

18. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que inclui uma câmara de ar no trajeto de fluxo etendo uma fresta de acesso com uma tampa removível, e em que a placa deorifício e a placa de seletor são removíveis através da fresta de acesso.

19. Dispositivo de acordo com a reivindicação 18,caracterizado pelo fato de que inclui um filtro cilíndrico dimensionado parainserção através da fresta de acesso e dentro da câmara de ar, o filtroadicionalmente dimensionado para manter pelo menos uma dentre a placa deorifício e a placa de seletor em encosto com uma extremidade da câmara dear.

20. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que inclui uma vedação disposta entre a placa deseletor e a placa de orifício e tendo um furo passante em alinhamento com oorifício de controle, e em que a placa de orifício, a placa de seletor, e a placade vedação compreendem discos concêntricos alinhados axialmente.

21. Dispositivo pneumático tendo uma saída pneumáticaseletivamente variável e caracterizado pelo fato de que compreende:uma entrada adaptada para conexão a uma fonte de arpressurizado e uma saída, a entrada e a saída em uma comunicação de fluxoao longo de um trajeto de fluxo;um conjunto de controle disposto no trajeto de fluxo entre aentrada e a saída, o conjunto de controle incluindo uma pluralidade deorifícios primários de diferentemente dimensionados; eo conjunto de controle incluindo um seletor tendo um orifíciosecundário, o seletor móvel em relação aos orifícios primários entre umapluralidade de posições, os orifícios primários e o orifício secundário podendoser dispostos um em relação ao outro para permitir que o segundo orifícioesteja em comunicação de fluxo com um selecionado dentre os orifíciosprimários, o conjunto de controle adicionalmente disposto para obstruir osorifícios primários restantes quando o orifício secundário está alinhado com oselecionado dentre os orifícios primários.