BRPI0610232A2 - conjunto de válvula de controle ajustável no campo e módulo de ajuste no campo - Google Patents

Abstract

provido um conjunto de ajuste de vazão para permitir o ajuste no campo de uma válvula de controle de vazão acionada eletronicamente, em particular uma válvula de controle de características independentes da pressão (PICCV). Em uma forma preferida, a vazão pode ser ajustada no campo pelo uso de uma ferramenta "hex" ou sextavada. Portanto, a vazão máxima pode ser elevada ou reduzida dentro da faixa de vazão ajustável da válvula. Como em todas as válvulas com fechamento elevado que empregam uma esfera em seu desenho, a esfera penetra profundamente no assento quando girada para a posição de zero grau do acionador. Portanto, existe um certo grau de percurso dentro dos primeiros graus de rotação da esfera que ocorre sobre tal assento. O conjunto de ajuste de vazão elimina tal excesso de rotação (12<198>) resultando em uma posição fechada que é deslocada de modo a melhorar a resolução de controle e a precisão do sistema. Tal deslocamento ou offset continua a permitir a graduação elevada de fechamento dos acionadores 200 PSL MFT para ajustar eletronicamente e manter o sinal de controle de 2 a 10 volts no ângulo reduzido, bem como o sinal de retroalimentação / feedback e o tempo de operação / acionamento de 100 segundos. Nos acionadores de ponto flutuante (-3), o tempo de acionamento é constante, porém dependente do ângulo de rotação total.

Description

"CONJUNTO DE VÁLVULA DE CONTROLE AJUSTÁVEL NOCAMPO E MÓDULO DE AJUSTE NO CAMPO"

EMBASAMENTO DA INVENÇÃO

A invenção está relacionada a válvulas, especial-mente aquelas adequadas para aplicações HVAC, e a mecanismosque permitem o ajuste de vazão no campo. Em particular, ainvenção propicia mecanismos para uso com acionadores deválvulas e válvulas de controle para permitir o ajuste nocampo. Na forma preferida, as válvulas são do tipo indepen-dente da pressão e da variedade caracterizada pela vazão.

Nas unidades de HVAC, a distribuição da água podeser efetuada com vazão constante ou variável. Cada tipo desistema de distribuição possui vantagens e desvantagens. A-tualmente, os sistemas de vazão variável que utilizam válvu-las de controle eletrônicas "2-way" ou de duas vias se tor-naram de um modo geral o padrão da indústria devido a suasvantagens, principalmente o custo reduzido de bombeamentoobtido como resultado da redução da perda de carga e vazão.Ademais, tal tipo de sistema permite que as unidades sejamprojetadas com um certo fator de diversidade, pois o escoa-mento só é necessário onde há demanda de energia. No entan-to, tais sistemas não são isentos de desvantagens.

Uma desvantagem bastante significativa com a maio-ria dos sistemas em serviço atualmente consiste de que o ba-lanceamento do sistema constitui uma tarefa demorada e custoelevado. De acordo com um projeto de vazão para os sistemastípicos, cada válvula de controle demanda uma válvula de e-quilibrio / balanceamento para ajustar o circuito "hidrôni-co" ou hidro-eletrônico. 0 procedimento de balanceamento di-ta a qualidade do sistema e demanda ferramental e técnicosaltamente capacitados. Durante o balanceamento, todas asválvulas de controle devem permanecer em sua posição aberta.No entanto, tão logo o sistema esteja operacional, dependen-do das diferentes demandas de cargas de refrigeração ou a-quecimento na edificação, as válvulas ficam permanentementefechando e abrindo, o que resulta em uma pressão dinamica-mente variável no sistema. 0 balanceamento de sistemas devazão variável é demorado e pode ser conduzido somente sobcondições de projeto "estáticas".

Caso seja adicionados terminais a um tipico siste-ma convencional, todo o sistema deverá ser re-balanceado,pois alguns terminais existentes deverão ser estrangulados.Isto constitui um problema, especialmente quando pisos devemser periodicamente remodelados em função de ocupantes novosou existentes e a utilização varia com cada remodelação.Sempre que mudam as utilizações, é necessário o balanceamen-to do sistema como um todo. Além disso, uma edificação operade acordo com as condições de projeto durante apenas 1 % dotempo. Nos outros 99 %, o sistema hidrônico deve proporcio-nar uma carga média de 50 %. Portanto a vazão fica reduzidaa 20 % e as pressões diferenciais através das válvulas decontrole se elevam. Uma vez que o rating / nominal de CV dasválvulas é tipicamente dimensionado para as condições deprojeto, o comando / autoridade das válvulas se reduz e aválvula de modulação fica reduzida apenas a uma ação de abreou fecha. Isto torna normal o "hunting" ou ajuste constante.Os circuitos de controle são interativos. Portan-to, quando uma válvula de controle fecha, os diferenciais depressão em outros circuitos se elevam e as válvulas de con-trole associadas devem se fechar para compensar. Portantoquando um ou mais loops / enlaces se tornam instáveis, osproblemas de controle podem se disseminar para outras válvu-las de controle.

Nos tipicos sistemas atuais, caso a vazão sejamais elevada do que a necessária, o DT irá se reduzir, o queresulta em uma unidade de refrigeração com temperaturas deretorno para o chiller / refrigerador mais baixas, reduzindoa eficiência. Caso um chiller não possa operar n pico de e-ficiência, é mais provável que o próximo chiller em uma sé-rie será forçado a partir mais cedo do que o necessário, le-vando a custos adicionais de eletricidade e manutenção. Ooposto ocorre em um boiler de condensação, em que uma tempe-ratura de retorno mais elevada pode impedir o processo decondensação quando não pode ser alcançado o ponto de orvalhodos gases de exaustão. O mesmo fenômeno pode ocorrer nasserpentinas. Em uma serpentina de aquecimento, por exemplo,o overflow irá resultar uma DT mais baixo, reduzindo o de-sempenho da serpentina, o que pode resultar em desconfortodevido a uma temperatura ambiente muito baixa.

Desenvolvimentos significativos nas válvulas deHVAC ocorreram recentemente, com o provimento de válvulas"caracterizadas", de um modo geral, em particular do tipoindependente da pressão. Devido a tais aperfeiçoamentos, asdesvantagens dos sistemas de vazão variável foram em grandeparte eliminados para a maior parte das aplicações em HVAC.As válvulas atualmente disponíveis para aplicações HVAC in-cluem aberturas caracterizadas, em que o grau do movimentode abertura é proporcional à vazão. Na Patente U.S. N£ 6 039304, em nome de Carlson et al., é descrita uma válvula deesfera com características modificadas. A válvula inclui umdisco para caracterização do escoamento, de modo a permitirque uma abertura proporcional da válvula corresponda a umavazão predeterminada. Tais válvulas podem propiciar, essen-cialmente, características de "igual percentual", apesar deoutras características do escoamento poderem ser desejadas eobtidas, estando comercialmente disponíveis sob o identifi-cador "CCV". Elas empregam um disco que inclui uma aberturaconformada, possuindo um lado conformado para interagir coma, e se conformar ao formato do exterior da, esfera ou plug.O disco se ajusta ao interior da porta / passagem na área doassento, sendo fixado por um anel. A capacidade de uma vál-vula de prover uma vazão proporcional ao movimento de um a-cionador da válvula é muito vantajosa quando da fabricação einstalação tanto das válvulas quanto dos acionadores. Em vá-rios testes e pesquisas, as CCV apresentaram desempenho me-lhor do que válvulas globo devido à característica de igualpercentual das válvulas e a ratings de fechamento mais ele-vados.

É também importante para aplicações em HVAC e ou-tras que as válvula de controle apresentem a capacidade demanter uma vazão constante independente de flutuações depressão no sistema. Atualmente estão disponíveis válvulascom tal capacidade. Como exemplo, na Patente U.S. N2 6 827100, em nome de Carlson, é descrita uma válvula de controleindependente da pressão, a qual permite a um operador deHVAC ajustar as vazões para quaisquer dentre uma pluralidadede zonas e ter as vazões selecionadas mantidas constantesindependentemente de variações de pressão devidas a varia-ções na demanda de transferência de calor nas diversas zo-nas. Tais válvulas estão comercialmente disponíveis sob oidentificador PICCV. Tal capacidade é mais relevante a meiacarga; por exemplo, quando uma PICCV com uma vazão nominalde 37,9 LPM (10 GPM) opera a 11,4 LPM (3 GPM), é mantida umavazão de 11,4 LPM (3 GPM). Tais válvulas são produzidas emvários tamanhos. No entanto, nem todas as vazões nominaispodem ser tornadas viáveis. Quando são necessárias vazõesexatas em niveis entre os tamanhos disponíveis, é necessárioprogramar um acionador para que forneça o percentual deseja-do da vazão requerida. Em uma PICCV, a CCV é combinada comum regulador de diferencial de pressão. Tal regulador mantémum escoamento constante atravessando a válvula independentede variações de pressão no sistema.

Os acionadores para válvulas de controle são tipi-camente ajustados na fábrica e podem ser modificados quandoda instalação para proporcionar uma vazão máxima desejada. Aposição fechada é tipicamente deslocada ou offset em relaçãoao ponto de zero em uma certa quantidade para a obtenção deum elevado rating de fechamento / bloqueio. Como em todas asválvulas de fechamento elevado que empregam uma esfera emseu desenho, a esfera penetra bastante no assento quando gi-rada para a posição de zero grau do acionador. Portanto, o-corre um certo grau de deslocamento dentro dos primeirosgraus de rotação da esfera que ocorre sobre tal assento. Pa-ra um acionador possuindo um arco de rotação de 90° da posi-ção totalmente fechada até a totalmente aberta, é tipico quetal deslocamento / offset seja de até 12° ou mais, ou cercade 13 % do movimento do acionador. Tal offset implica em umretardo inaceitável em alguns circuitos.

Dentre os acionadores amplamente utilizados paraaplicações HVAC estão aqueles fornecidos pela Belimo Aircon-trols USA, na série LR24-3 US de acionadores, os quais pro-piciam um tempo de operação de 100, um deslocamento de 90°,e empregam um sensor de sobrecarga / overload para sustar omovimento quando a voltagem supera um valor predeterminado.Também está disponível uma série de acionadores avançados daBelimo Aircontrols USA some a designação de acionadores MFT,os quais incluem a capacidade de serem pré-ajustados parauma faixa limitada de movimento. Tais acionadores incluemmotores elétricos com circuitos de controle eletrônico quesão programados para utilizar um sinal de controle de 2 a 10volts para propiciar um ângulo de deslocamento nominal du-rante um tempo de operação de 100 segundos. Os acionadoresMFT incluem controladores para prover sinais de controle deretroalimentação / feedback. Nos acionadores de ponto flutu-ante, o tempo de operação é constante, porém dependente doângulo total de rotação. Eles irão operar durante o tempototal de operação de 100 segundos a menos que seja sensoria-do um deslocamento sustado devido a sobrecarga, que é usadocomo um sinal para desligar / desativar o motor. Os aciona-dores são eletrônicos e são programados através do uso deuma peça especial de equipamento ou uma ferramenta de soft-ware. Os ajustes no campo não são triviais.

Existe portanto uma demanda por dispositivos quepossuam a capacidade de ajuste simples e eficaz no campo deválvulas de controle para ajustar as válvulas para a obten-ção de vazões desejadas que estejam abaixo do valor de pro-jeto das válvulas. Em particular, existe uma demanda peloprovimento de capacidade de ajuste no campo para válvulas decontrole que sejam completamente caracterizadas e sejam pro-jetadas para serem abertas por movimentos de controle pro-porcionais à vazão, independentemente da pressão; o ajusteno campo ocorrendo de preferência por meio de uma ajuste me-cânico simples, através de uma ferramenta manual facilmentedisponível.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Constitui um objetivo da invenção propiciar dispo-sitivos para efetuar o ajuste simples e eficaz no campo deválvulas de controle para ajustar as válvulas para a obten-ção de vazões desejadas.

Outro objetivo da invenção consiste de proporcio-nar a capacidade de ajuste no campo para válvulas de contro-le que sejam totalmente caracterizadas e sejam projetadaspara serem abertas por movimentos de controle proporcionaisà vazão independente da pressão.

Outro objetivo da invenção consiste de proporcio-nar a capacidade de ajuste no campo para válvulas de HVAC eoutras válvulas de controle através do provimento de um mó-dulo que possa ser adicionado às válvulas de controle, emparticular àquelas que sejam caracterizadas e independentesda pressão, para permitir a capacidade de ajuste da vazãopela utilização de uma ferramenta manual facilmente disponível.

Constitui um objetivo da invenção propiciar um mó-dulo de ajuste para válvulas de controle que pode eliminarpelo menos uma parte do retardo que acompanha um offset en-tre a posição de fechamento da válvula e o fim de curso domovimento do acionador.

Estes e outros objetivos são atingidos pela pre-sente invenção, a qual propicia um conjunto de válvula decontrole ajustável no campo e um módulo de ajuste no campo.

Em um aspecto, a invenção propicia um conjunto deválvula de controle, especial do tipo adequado para aplica-ções em HVAC, compreendendo:

(a) uma válvula de controle possuindo uma haste deválvula operacionalmente acoplada com um elemento de válvulapara movimentar o elemento de válvula entre as posições deabertura e fechamento através do movimento de rotação dahaste de válvula;

(b) um acionador de válvula de controle operacio-nalmente acoplado à haste de válvula para girar a haste deválvula;

(c) ura mecanismo de ajuste no campo compreendendoum parafuso de ajuste para movimentar um batente de fim decurso de abertura mecânico, o mecanismo de ajuste no campoestando operacionalmente acoplado com a haste de válvula ecom o acionador para permitir o ajuste de movimento da hastede válvula pelo acionador, pelo que pode ser ajustado o es-coamento de abertura máximo através da válvula para uma va-zão máxima predeterminada por meio da rotação do parafuso deajuste.

Em outro aspecto, a invenção propicia um mecanismode ajuste de escoamento no campo compreendendo:

(a) dispositivos para acoplamento a um eixo de a-cionamento de um acionador de válvula de controle;

(b) dispositivos para acoplamento a uma haste deválvula de controle; e

(c) um parafuso de ajuste acoplado com um batentemecânico de fim de curso de abertura, pelo que o movimentodo parafuso de ajuste movimenta o batente mecânico de fim decurso de abertura ajustando o movimento da haste de válvulapelo acionador para uma vazão máxima predeterminada.

Em outro aspecto, a invenção propicia um acionadorde válvula de controle habilitado para ajuste no campo com-preendendo :

(a) um acionador de válvula de controle incluindodispositivos de eixo de acionamento para acoplamento com ummecanismo de ajuste no campo; e

(b) um mecanismo de ajuste de escoamento no campocompreendendo:

dispositivos para acoplamento com o eixo de acio-namento do acionador de válvula de controle e com a haste deválvula de uma válvula de controle;um parafuso de ajuste; e

um batente mecânico de fim de curso de aberturaacoplado com o parafuso de ajuste, pelo que o movimento doparafuso de ajuste movimenta o batente mecânico de fim decurso de abertura ajustando para uma vazão máxima predeter-minada o movimento que o acionador pode exercer sobre a has-te de válvula.

Em outro aspecto, a invenção propicia uma válvulade controle que está habilitada para ajuste no campo ajustaruma posição de fim de curso de abertura predeterminada, com-preendendo:

(a) uma válvula de controle compreendendo:

um corpo de válvula que define uma entrada e umasaida;

um elemento de válvula posicionado entre a entradae a saida e possuindo uma abertura através de si;

uma haste de válvula operacionalmente acoplada como elemento de válvula para fazer girar o elemento de válvulano interior do corpo de válvula; e

(b) um mecanismo de ajuste de escoamento no campocompreendendo:

dispositivos para acoplamento com um eixo de acio-namento de um acionador de válvula de controle e com a hastede válvula da válvula de controle;

um parafuso de ajuste; e

um batente mecânico de fim de curso de aberturaacoplado com o parafuso de ajuste, pelo que o movimento doparafuso de ajuste movimenta o batente mecânico de fim decurso de abertura desse modo ajustando para uma vazão máximapredeterminada o movimento que o acionador pode exercer so-bre a haste de válvula.

Em cada um de tais aspectos da invenção, as formaspreferidas da válvula de controle incluem aquelas que sãototalmente caracterizadas e que são projetadas para seremabertas por movimentos e controle proporcionais à vazão, in-dependentemente da pressão. Outros aspectos preferidos dainvenção serão descritos mais adiante e estão ilustrados nosdesenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A invenção será melhor compreendida, e suas vanta-gens se tornarão mais claras, quando a descrição detalhadaque se segue for lida à luz dos desenhos anexos, nos quais:

A Figura la é uma vista em perspectiva de topo,que mostra os lados frontal e esquerdo de um conjunto deválvula de controle independente da pressão, ajustável nocampo, da invenção.

A Figura lb é uma vista gráfica ilustrando a faixade movimentos de um conjunto de válvula de controle aciona-da, independente da pressão, da invenção, e sua faixa de es-coamento que pode ser obtida por ajuste no campo.

A Figura 2 é uma vista explodida em perspectiva,parcialmente em corte, de uma forma preferida da válvula decontrole acionada, ajustável no campo, da invenção, incluin-do um acionador, um módulo de ajuste no campo e uma válvulade controle caracterizada, independente da pressão.A Figura 3 é uma vista explodida em perspectiva deuma forma preferida do módulo de ajuste no campo para umconjunto de válvula de controle acionada da invenção.

A Figura 4a é uma vista em perspectiva de um adap-tador de haste, incluindo carnes de fim de curso de aberturae fechamento para o módulo de ajuste no campo apresentado naFigura 3.

A Figura 4b é uma vista inferior em projeção doadaptador de haste para o módulo de ajuste no campo.

A Figura 4c é uma vista superior em projeção doadaptador de haste para o módulo de ajuste no campo.

A Figura 4d é uma vista em corte do adaptador dehaste tomada ao longo da linha d-d na Figura 4b.

A Figura 4e é uma vista em corte do adaptador dehaste tomada ao longo da linha e-e na Figura 4b.

A Figura 5a é uma vista superior em projeção de umalojamento ou estojo para o módulo de ajuste no campo apre-sentado na Figura 3.

A Figura 5b é uma vista lateral esquerda em eleva-ção de um alojamento ou estojo para o módulo de ajuste nocampo.

A Figura 5c é uma vista superior em perspectiva,mostrando os lados esquerdo e frontal de um alojamento parao módulo de ajuste no campo.

A Figura 5d é uma vista inferior em perspectiva,mostrando os lados esquerdo e frontal de um alojamento parao módulo de ajuste no campo.A Figura 6a é uma vista superior em projeção de ummembro de fim de curso de abertura pivotante para o módulode ajuste no campo apresentado na Figura 3.

A Figura 6b é uma vista inferior em projeção de ummembro de fim de curso de abertura pivotante para o módulode ajuste no campo.

A Figura 6c é uma vista inferior em perspectiva,mostrando os lados direito e posterior de um membro de fimde curso de abertura pivotante para o módulo de ajuste nocampo.

A Figura 6d é uma vista superior em perspectiva,mostrando os lados direito e frontal de um membro de fim decurso de abertura pivotante para o módulo de ajuste no campo.

A Figura 6e é uma vista frontal em elevação de ummembro de fim de curso de abertura pivotante para o módulode ajuste no campo.

A Figura 6f é uma vista em corte tomada ao longoda linha f-f na Figura 6e de um membro de fim de curso deabertura pivotante para o módulo de ajuste no campo.

A Figura 6g é uma vista lateral esquerda em eleva-ção de um membro de fim de curso de abertura pivotante parao módulo de ajuste no campo.

A Figura 7a é uma vista inferior em perspectiva,mostrando os lados esquerdo e posterior de uma placa de co-bertura superior de alojamento para o módulo de ajuste nocampo.A Figura 7b é uma vista superior em perspectiva,mostrando os lados direito e posterior de uma placa de co-bertura superior de alojamento para o módulo de ajuste nocampo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A invenção está relacionada a válvulas de controlee, em particular, propicia mecanismos para uso com acionado-res de válvula e válvulas de controle para permitir o ajusteno campo. Nas formas preferidas, as válvulas são do tipo in-dependente da pressão e de escoamento caracterizado. São es-tes os tipos para os quais a invenção propicia significativoefeito prático, sendo portanto descritos em detalhes maisadiante. No entanto, a invenção apresentará vantagens paraválvulas e acionadores que não são especificamente apresen-tados ou descritos, como ficará completamente claros para ostécnicos na área.

A invenção será primeiramente descrita por refe-rência às Figuras la a 3, as quais proporcionarão uma visãogeral dos aperfeiçoamentos da invenção e da estrutura de umaforma particular da invenção, com ênfase em uma modalidadepreferida de um mecanismo de ajuste no campo da vazão. A Fi-gura la é uma vista superior em perspectiva, que mostra oslados frontal e esquerdo de um conjunto de válvula de con-trole independente da pressão, ajustável no campo, da inven-ção. Dessa forma, na descrição que se segue, as direções re-lativas serão tomadas com relação a tais referências. No en-tanto, os técnicos na área notarão que tais referências nãopossuem qualquer significado funcional especifico, servindoapenas para tornar a descrição mais compreensível. Uma vál-vula de controle 10 é ilustrada como compreendendo um corpode válvula 12, uma entrada 14 e uma saida 16. A válvula 10 éde preferência do tipo PICCV, tal como aquelas fornecidaspela Belimo Aircontrols USA, bem como descritas na PatenteU.S. N- 6 827 100, em nome de Carlson. Elas estão disponí-veis, e serão de preferência empregadas tal como completa-mente caracterizadas em termos de escoamento / vazão, pordispositivos tais como aqueles descritos na Patente U.S. N26 039 304, em nome de Carlson et al. A Figura lb é uma vistagráfica ilustrando a faixa de movimentos de um conjunto deválvula de controle acionada, independente da pressão, dainvenção, e sua faixa de escoamento que pode ser obtida porajuste no campo.

A vista da Figura la mostra a válvula de controle10, o acionador 18 e o mecanismo de ajuste de vazão no campo24, em sua configuração montada final. Um acionador 18 é a-presentado como incluindo um motor de acionamento 20 eletro-nicamente controlado e uma manivela de acionamento manual22. A válvula nesta modalidade é fechada por meio de um mo-vimento no sentido horário da manivela 22. O movimento entrea posição totalmente aberta e a totalmente fechada do acio-nador e da válvula, sem o provimento de quaisquer outrosdispositivos, consiste de um movimento de 90° no sentido ho-rário. Entre o acionador 18 e a válvula 10 encontra-se ummecanismo de ajuste de vazão no campo 24. O mecanismo de a-juste de vazão no campo 24 permite que a válvula seja ajus-tada no campo para uma proporção predeterminada da vazão má-xima de projeto para a válvula. Um mecanismo de ajuste devazão no campo 24 é apresentado como incluindo um parafusode ajuste 26 para acoplamento com um fim de curso mecânicode abertura (descrito mais adiante) , por meio do qual o mo-vimento do parafuso de ajuste 26 movimenta o fim de cursomecânico de abertura e ajusta o movimento da válvula parauma vazão máxima predeterminada. Um ponteiro 28 é mostradocomo indicando, sobre uma escala (mostrada em detalhe pelareferência numérica 30), a vazão ajustada. A escala pode sermoldada no corpo, pintada sobre o mesmo, fixada na forma deuma etiqueta, ou de outra forma provida.

Fazendo novamente referência à Figura 1B para i-lustrar tal ponto, o gráfico mostra a faixa de movimento deprojeto de 90° para a válvula. Um primeiro segmento de 12°de tal movimento a partir da posição fechada é na realidadeum movimento em excesso da esfera, ou outro elemento da vál-vula, para além da posição totalmente fechada. Tal como nastípicas válvulas de fechamento elevado que empregam uma es-fera em seu desenho, a esfera penetra bem para o interior doassento quando girada até a posição de zero grau do aciona-dor. Portanto, ocorre uma certa quantidade de deslocamentodentro dos primeiros graus de rotação da esfera que passasobre tal assento. O mecanismo de ajuste de vazão no campoda invenção pode eliminar tal excesso de rotação (12°, ouqualquer porção do mesmo), resultando em uma posição de fe-chamento que está deslocada para melhorar a resolução decontrole e a precisão do sistema. Tal offset continua a per-mitir o rating de fechamento elevado de 14,06 kg/cm2 (200psi). O tipo de acionador atualmente preferido como o acio-nador 18 é da série LR24-3 US, porém o tipo MFT oferece van-tagens adicionais devido à sofisticação de controle. Ambosos tipos estão disponíveis através da Belimo Aircontrols USAe podem ajustar eletronicamente e manter o sinal de controlede 2 a 10 volts no ângulo reduzido, bem como o tempo de ope-ração de 100 segundos e o sinal de retroalimentação. Em a-cionadores de ponto flutuante (-3), o tempo de operação éconstante porém dependente do ângulo de rotação total. Nográfico da Figura lb, uma quantidade significativa da faixade vazão máxima é removida, deixando apenas um movimento an-gular predeterminado (sombreado) em que a voltagem de con-trole de 2 a 10 volts pode se ajustar a qualquer ângulo de-sejado dentro da área sombreada. O acionador pode sensoriara ocorrência de uma sobrecarga quando a rotação é sustadaantes de alcançar o fim do curso de 90° completos e irá sedesligar. O acionador MFT pode portanto utilizar o sinal decontrole total de 2 a 10 volts para alcançar qualquer posi-ção predeterminada dentro da faixa, tal como permitido pelosfins de curso mecânicos providos pelo mecanismo de ajuste devazão no campo 24 da invenção.

A Figura 2 é uma vista explodida em perspectiva,parcialmente em corte, de uma forma preferida da válvula decontrole acionada ajustável no campo da invenção, incluindoum acionador 18, um mecanismo de ajuste de vazão no campo 24e uma válvula de controle caracterizada, independente dapressão 10. Tal vista mostra os dispositivos providos paraacoplamento operacional da válvula de controle 10, do acio-nador 18 e do mecanismo de ajuste de vazão no campo 24. Aválvula possui uma haste 32 que se acopla operacionalmenteao elemento de esfera 34 da válvula. Um mecanismo reguladoré mostrado pela referência numérica 35, sendo do tipo des-crito na Patente U.S. N2 6 827 100, em nome de Carlson, queé aqui incorporada pela presente referência. Como pode servisto na Figura 2, um disco caracterizador 36, do tipo des-crito na Patente U.S. N2 6 039 304, em nome de Carlson etal., aqui incorporada pela presente referência, é providopara tornar o escoamento na válvula proporcional ao movimen-to da haste de válvula 32. Setas no desenho ilustram a tra-jetória do fluido através da válvula 10. O mecanismo de a-juste de vazão no campo 24 inclui um adaptador de haste 38possuindo um acoplador de haste de válvula 4 0 no fundo e umacoplador de acionador 42 no topo. Na Figura 2 é também mos-trado o acionador 18 possuindo um acoplador 44 do mecanismode ajuste de vazão. A haste de válvula 32 possuirá uma seçãoreta de um modo geral quadrada, a qual irá se ajustar exata-mente no acoplador de haste de válvula 40, o qual prove umrecesso com uma seção reta de um modo geral quadrada comple-mentar àquela da haste de válvula 32. O acoplador de aciona-dor 42 terá um recesso com uma seção reta de um modo geralquadrada complementar àquela do acoplador de acionador 42.Tais elementos de acoplamento estão ilustrados com configu-rações para acoplamento com um membro conformado de modocomplementar ao qual eles são acoplados, porém os formatosespecíficos de tais elementos podem ser variados conforme anecessidade para aplicações especificas. Não é mostrado, po-rém é preferido, para manter o conjunto montado, um parafusoe uma passagem para o mesmo, que se estende para baixo atra-vés do topo da manivela 22, a seguir através dos acopladoresacima mencionados, sendo acoplado por rosqueamento em um o-rificio adequado no centro da haste de válvula.

A Figura 3 é uma vista explodida em perspectiva deuma forma preferida do módulo de ajuste no campo 24 para umconjunto de válvula de controle acionada da invenção. As li-nhas tracejadas indicam o alinhamento das diversas peças domódulo 24. Começando pelo fundo do desenho, é ali mostradoum alojamento ou estojo 46 possuindo um recesso 48 abertopara o lado esquerdo para fixar a porca giratória 50 a qual,por sua vez, retém o parafuso de ajuste 26. Fazendo referên-cia à Figura la, é ali mostrado o parafuso de ajuste 26 seestendendo para fora a partir do módulo 24. O parafuso deajuste 26 possui uma seção sem fio 52 entre a cabeça 54 e afenda periférica 56, a qual permite que o parafuso deslizeno interior do orificio 58 que se estende através da porcagiratória 50 enquanto ele é mantido em posição relativa aela por meio da arruela de encaixe 60. O adaptador de haste38 está centralmente posicionado no interior do estojo 46 eirá transmitir a força de rotação do acionador 18 para ahaste de válvula 32 no grau exigido pelo acionador e permi-tido pelos fins de curso mecânicos do módulo de ajuste nocampo 24, tal como será descrito em maiores detalhes maisadiante. No desenho, o parafuso 26 irá passar na frente, po-rém sem contatar, o adaptador de haste 38.Ficará claro mais adiante que o adaptador de haste38 se movimenta por meio da força aplicada pelo acionador18, estando limitado em seu movimento radial por de fins decurso incluídos no estojo 46, os quais cooperam com aquelesno portador de fim de curso de abertura ajustável 62. 0 pa-rafuso 26 movimenta o portador de fim de curso de aberturaajustável 62 por meio do pino rosqueado 64 possuindo o ori-fício rosqueado 65 que se ajusta no interior das aberturas66 e 66' no fim de curso de abertura 62. Dessa forma, a me-dida que o parafuso é girado no sentido horário, o pino 64 éatraído em direção à cabeça de parafuso 54 e o fim de cursode abertura ajustável 62 é também girado no sentido horário.

Uma placa de cobertura superior 68 está ligada aoestojo 46 por meio de dispositivos adequados, tais como re-bites integrados 70 para manter os componentes do módulo deajuste no campo 24 em posição. A placa de cobertura 68 é a-presentada como possuindo quatro recessos de assentamento 72que se acoplam aos pinos de assentamento 74 sobre o aciona-dor. De forma similar, pinos de assentamento 7 6 se estendema partir do fundo do estojo para acoplamento com recessos deassentamento 78 na válvula 10. Caso desejado, podem ser em-pregados outros dispositivos de alinhamento. Na forma com-pletamente montada, o ponteiro de vazão 28 se estende parafora a partir da frente do estojo 46, através de uma fenda47 para apontar a vazão sobre a escala 30, tal como ajustadapor um operador. Um indicador de vazão adicional 28' se es-tende através do estojo 46 na parte posterior.A Figura 4a é uma vista em perspectiva de um adap-tador de haste 38, incluindo carnes de fim de curso de aber-tura e fechamento para o módulo de ajuste no campo apresen-tado na Figura 3. Aqui o adaptador de haste 38 é apresentadocomo incluindo um acoplador de haste de válvula 4 0 no fundoe um acoplador de acionador 42 no topo. O exame da Figura4b, que é uma vista inferior em projeção do adaptador dehaste para o módulo de ajuste no campo, e da Figura 4c, queé uma vista superior em projeção do adaptador de haste parao módulo de ajuste no campo, auxiliará à compreensão do me-canismo que prove um grau ajustável de movimento de aberturacom relação a uma posição de fechamento deslocada. Estenden-do-se a partir da lateral de adaptador de haste 38, encon-tra-se um arranjo de dedos de fim de curso para ajuste devazão 80, 82 e 84. O dedo 80 possui uma superfície de fim decurso de abertura de adaptador 86 e o dedo 82 possui uma su-perfície de fim de curso de abertura de adaptador 8 6' . Oprovimento de duas superfícies de fim de curso constitui umaimportante característica para assegurar uma longa vida con-fiável por dividir a tensão sobre os dedos de fim de curso80, 82 e 84 do adaptador de haste 38. De forma similar, odedo 84 inclui um dentre duas superfícies de fim de curso88, com a outra 88' sobre o dedo 82.

A Figura 4d, que é uma vista em corte do adaptadorde haste tomada ao longo da linha d-d na Figura 4b, e a Fi-gura 4e, que é uma vista em corte do adaptador de haste to-mada ao longo da linha e-e na Figura 4b, ilustram o acopla-dor de haste de válvula 40 e o acoplador de acionador 42 emmaiores detalhes. Novamente, ambos possuem seção reta essen-cialmente quadrada, o acoplador 40 sendo a fêmea e o 42 sen-do o macho, desse modo estando adaptados para serem facil-mente posicionados entre os acionadores e as válvulas atual-mente usados em pares, para prover maior funcionalidade acada um deles. Formatos específicos podem ser selecionadospara atender a necessidades especificas.

Será feita agora referência às Figuras 5a a 5d,para compreensão do estojo 4 6 para o mecanismo de ajuste nocampo 24 da invenção. A Figura 5a é uma vista superior emprojeção de um estojo 46 para o módulo de ajuste no campo 24apresentado na Figura 3. Podem ser vistas as superfícies defim de curso de fechamento do estojo 90, 90' , que provêem ocontato para as superfícies de fim de curso de fechamento deadaptador 88, 88', e sustam o movimento do acoplador de a-cionador 42 na posição de fechamento. Dessa forma, em talmodalidade preferida, a posição fechada é pré-ajustada nafábrica de modo a eliminar qualquer grau desejado da tipicarotação excessiva (por exemplo, 12°), resultando em uma po-sição fechada que está deslocada e, desse modo, melhorando aresolução de controle e a precisão do sistema. A Figura 5b éuma vista lateral esquerda em elevação de um estojo 46 emostra uma abertura 94 para acesso à cabeça 54 do ajuste deparafuso 26, que de preferência se estende para fora do es-tojo para facilidade de acesso. A Figura 5c é uma vista su-perior em perspectiva, mostrando os lados esquerdo e frontalde um estojo 46, e ilustra as mesmas características emperspectiva para auxiliar à compreensão. A Figura 5d, que éuma vista inferior em perspectiva, mostrando os lados es-querdo e frontal de um estojo 46, também auxilia e apresentaclaramente uma disposição dos pinos de assentamento de esto-jo 76 que asseguram o alinhamento apropriado com assentos deacoplamento 78 sobre a válvula 10. Um indicador de giro 96 éprovido sobre o estojo para esclarecer que a direção normalde fechamento no sentido horário é mantida para este meca-nismo especifico. A escala 30 não é mostrada, tal como naFigura 1, a qual pode ser adequadamente disposta sobre o es-tojo 46, de preferência na frente.

As Figuras 6a a 6g apresentam o membro de fim decurso de abertura pivotante 62, o qual pode ser deslocadopara graus variáveis no campo através do ajuste do parafuso26, para movimentar o fim de curso de abertura por uma amplagama de posições, de modo a permitir um controle positivo daposição de abertura máxima, ajustando desse modo a vazão má-xima para a válvula 10. A Figura 6a, que é uma vista superi-or em projeção de um membro de fim de curso de abertura pi-votante para o módulo de ajuste no campo 24 apresentado naFigura 3, mostra os indicadores 28 e 28' em lados opostos,ambos possuindo o comprimento selecionado para se estenderpara fira do estojo e propiciar uma indicação visual positi-va do grau de abertura ajustado. As aberturas 66 e 66' sãovisíveis neste conjunto de figuras para auxiliar na compre-ensão de como o pino rosqueado 64 é fixado pelo membro defim de curso de abertura pivotante 62, podendo também sermovimentado por meio do ajuste do parafuso 26. A Figura 6b éuma vista inferior em projeção do membro de fim de curso deabertura pivotante 62 e mostra as superfícies de fim de cur-so de abertura 92 e 92', que são projetadas para se acoplarcom as superfícies de fim de curso 86 e 86' sobre o acopla-dor de acionador 42, limitando desse modo seu movimento adi-cional. Algumas de tais características podem ser observadasmais claramente na Figura 6c, que é uma vista inferior emperspectiva mostrando os lados direito e posterior, na Figu-ra 6d é uma vista superior em perspectiva, mostrando os la-dos direito e frontal. Além disso, a Figura 6e é uma vistafrontal em elevação, a Figura 6f é uma vista em corte tomadaao longo da linha f-f na Figura 6e, e a Figura 6g é uma vis-ta lateral esquerda em elevação.

Finalmente, a Figura 7a é uma vista inferior emperspectiva, mostrando os lados esquerdo e posterior de umestojo 46 e a Figura 7b é uma vista superior em perspectiva,mostrando os lados direito e posterior da placa de coberturasuperior de estojo 68, que possui recessos 96 para ligaçãoao estojo 46 por meio de rebites integrados 70 para manteros componentes do módulo de ajuste no campo 24 em posição.Ela possui também recessos de assentamento de estojo 72 paraacoplamento com os pinos de assentamento de acionador 74.

A descrição acima se destina a permitir aos técni-cos na área a praticar a invenção. Ela não tenciona detalhartodas as modificações e variações possíveis, que ficarãoclaras para os técnicos na área quando da leitura da mesma.No entanto, tenciona-se que todas estas modificações e vari-ações sejam incluídas no escopo da invenção apresentado nadescrição acima e de outra forma definido pelas reivindica-ções que se seguem. As reivindicações tencionam proteger oselementos e etapas indicados, em qualquer disposição ou se-qüência que sejam eficazes para atender aos objetivos dese-jados para a invenção, a menos que o contexto indique espe-cificamente o contrário.

Claims (20)

1. Conjunto de válvula de controle, CARACTERIZADOpor compreender:(a) uma válvula de controle possuindo uma haste deválvula operacionalmente acoplada com um elemento de válvulapara mover o elemento de válvula entre posições de aberturae fechada pelo movimento rotativo da haste de válvula;(b) um acionador de válvula de controleoperacionalmente acoplado com a dita haste de válvula paragirar a dita haste de válvula;(c) um mecanismo de Ajuste no campo compreendendoum parafuso de ajuste para mover um batente mecânico de fimde curso de abertura, o dito mecanismo de ajuste no camposendo operacionalmente acoplado com ambos a dita haste deválvula e o dito acionador para permitir ajuste de movimentoda dita haste de válvula pelo dito acionador, pelo que esco-amento aberto máximo através da válvula pode ser estabeleci-do para uma vazão máxima predeterminada pela rotação do ditoparafuse de ajuste.

2. Conjunto de válvula de controle, de acordo coma reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o parafusode ajuste é acoplado com o dito batente mecânico de fim decurso de abertura, pelo que movimento do parafuso de ajustemove o batente mecânico de fim de curso de abertura e ajustao movimento da válvula a uma vazão máxima predeterminada.

3. Conjunto de válvula de controle, de acordo coma reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que um pontei-ro é provido para indicar a vazão de escoamento estabelecidaem uma escala.

4. Conjunto de válvula de controle, de acordo coma reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a válvulade controle é uma válvula de controle caracterizada por serindependente de pressão.

5. Conjunto de válvula de controle, de acordo coma reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que um adapta-dor de haste é provido para ligar a haste de válvula e o a-cionador de válvula de controle, e o adaptador de haste com-preende pelo menos uma superfície de batente para acoplarcom o batente de ponto de extremidade de abertura.

6. Mecanismo de ajuste no campo para uma válvulade controle, CARACTERIZADO por compreender:(a) um dispositivo para acoplar um eixo de aciona-mento de um acionador de válvula de controle;(b) um dispositivo para acoplar uma haste de vál-vula de controle; e(c) um parafuso de ajuste acoplado com um batentemecânico de fim de curso de abertura, pelo que o movimentodo dito parafuso de ajuste move o dito batente mecânico defim de curso de abertura e dessa forma ajusta o movimento dádita haste de válvula pelo dito acionador para uma vazão má-xima predeterminada.

7. Mecanismo de ajuste no campo para uma válvulade controle, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADOpelo fato de que o parafuso de ajuste é acoplado com o ba-tente mecânico de fim de curso de abertura, pelo que o movi-mento do dito parafuso de ajuste move o batente mecânico defim de curso de abertura e ajusta o movimento da válvula auma vazão máxima predeterminada.

8. Mecanismo de ajuste no campo para uma válvulade controle, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADOpelo fato de que um ponteiro é provido para indicar a vazãode escoamento estabelecida em uma escala.

9. Mecanismo de ajuste no campo para uma válvulade controle, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADOpelo fato de que a válvula de controle é uma válvula de con-trole caracterizada por ser independente de pressão.

10. Mecanismo de ajuste no campo para uma válvulade controle, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADOpelo fato de que um adaptador de haste é provido para ligara haste de válvula e o acionador de válvula de controle, e oadaptador de haste compreende pelo menos uma superfície debatente com batente de ponto de extremidade de abertura.

11. Acionador de válvula de controle que é capazde ajuste no campo, CARACTERIZADO por compreender:(a) um acionador de válvula de controle incluindoum dispositivo de eixo de acionamento para acoplamento comum mecanismo de ajuste no campo; e(b) um mecanismo de ajuste no campo compreendendo:um dispositivo para acoplamento com o dito eixo deacionamento do dito acionador de válvula de controle e ahaste de válvula de uma válvula de controle,um parafuso de ajuste, eum batente mecânico de fim de curso de aberturaacoplado com o dito parafuso de ajuste, pelo que o movimentodo dito parafuso de ajuste move o dito batente mecânico defim de curso de abertura e dessa forma ajusta a uma vazãomáxima predeterminada o movimento que o dito acionador podeexercer na dita haste de válvula.

12. Acionador de válvula de controle, de acordocom a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o pa-rafuso de ajuste é acoplado com o batente mecânico de fim decurso de abertura, pelo que o movimento do parafuso de ajus-te move o batente mecânico de fim de curso de abertura e a-justa o movimento da válvula a uma vazão máxima predeterminada .

13. Acionador de válvula de controle, de acordocom a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que umponteiro é provido para indicar a vazão de escoamento esta-belecida em uma escala.

14. Acionador de válvula de controle, de acordocom a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que aválvula de controle é uma válvula de controle caracterizadapor ser independente de pressão.

15. Acionador de válvula de controle, de acordocom a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o a-daptador de haste é provido para ligar a haste da válvula eo acionador de válvula de controle, e o adaptador de hastecompreende pelo menos uma superfície de batente para acoplarcom o batente de ponto de extremidade de abertura.

16. Válvula de controle que é habilitada para a-juste no campo para estabelecer uma posição de batente deabertura predeterminada, CARACTERIZADA pelo fato de compre-ender :(a) uma válvula de controle compreendendoum corpo de válvula definindo uma entrada e umasaida,um elemento de válvula posicionado entre a ditaentrada e a dita saida, e possuindo uma abertura através damesma,uma haste de válvula operacionalmente acoplada como dito elemento de válvula para girar o dito elemento deválvula dentro do dito corpo de válvula; e(b) um mecanismo de ajuste no campo compreendendoum dispositivo para o acoplamento com um eixo deacionamento de um acionador de válvula de controle e da ditahaste de válvula da dita válvula de controle,um parafuso de ajuste, eum batente mecânico de fim de curso de aberturaacoplado com o dito parafuso de ajuste, pelo que o movimentodo dito parafuso de ajuste move o dito batente mecânico defim de curso de abertura e dessa forma ajusta a uma vazãomáxima predeterminada o movimento que o dito acionador podeexercer na dita haste de válvula.

17. Válvula de controle, de acordo com a reivindi-cação 16, CARACTERIZADA pelo fato de que o parafuso de ajus-te é acoplado com o batente mecânico de fim de curso de a-bertura, pelo que o movimento do parafuso de ajuste move obatente mecânico de fim de curso de abertura e ajusta o mo-vimento da válvula em uma vazão máxima predeterminada.

18. Válvula de controle, de acordo com a reivindi-cação 16, CARACTERIZADA pelo fato de que um ponteiro é pro-vido para indicar a vazão de escoamento estabelecida em umaescala.

19. Válvula de controle, de acordo com a reivindi-cação 16, CARACTERIZADA pelo fato de que a válvula de con-trole é uma válvula de controle caracterizada por ser inde-pendente de pressão.

20. Válvula de controle, de acordo com a reivindi-cação 16, CARACTERIZADA pelo fato de que um adaptador dehaste é provido para ligar a haste da válvula e o acionadorde válvula de controle, e o adaptador de haste compreendepelo menos uma superfície de batente para acoplar com o ba-tente de ponto de extremidade de abertura.