BRPI0716095A2

BRPI0716095A2 - tampço de vÁlvula seletivamente màvel entre uma posiÇço fechada e uma ou mais posiÇÕes abertas para controlar um escoamento de um fluido atravÉs de uma vÁlvula, e, conjunto de vÁlvula

Info

Publication number: BRPI0716095A2
Application number: BRPI0716095-0A
Authority: BR
Inventors: William Everett Wears; Michael Wildie Mccarty
Original assignee: Fisher Controls Internac Llc
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2012-12-25
Also published as: CA2662050A1; WO2008027105A1; US7832425B2; RU2009109834A; CN101506564B; US20080053544A1; SA07280471B1; RU2437017C2; EP2066943B1; MX2009001955A; AU2007290862A1; AU2007290862B2; JP5194013B2; CN101506564A; NO341395B1; BRPI0716095B1; EP2066943A1; NO20090436L; CA2662050C; JP2010502907A

Abstract

TAMPçO DE VÁLVULA SELETIVAMENTE MàVEL, ENTRE UMA POSIççO FECHADA E UMA OU MAIS POSIÇÕES ABERTAS PARA CONTROLAR UM ESCOAMENTO DE UM FLUIDO ATRAVÉS DE UMA VALVULA, E, CONJUNTO DE VALVULA. Um conjunto de válvula inclui um corpo de válvula, uma sede de válvula e um tampão de válvula (10). O corpo da válvula define um trajeto de escoamento para um fluido. O tampão de válvula é adaptada para deslocamento entre uma posição fechada e uma posição aberta no corpo da válvula. O tampão de válvula inclui uma coroa (26), uma saia (28) e uma protuberância (30). A coroa é para encaixar de forma vedada sede de válvula quando o tampão de válvula está na posição fechada. A saia define um trajeto de escoamento para acomodar o fluido quando o tampão de válvula está na posição aberta. A protuberância é substancial e concentricamente alinhada com a saia. Cada uma, saia ou protuberância tem um tratamento de superficie para melhorar o escoamento do fluido através da válvula quando em uma ou mais posições abertas.

Description

"TAMPÃO DE VÁLVULA SELETIVAMENTE MÓVEL ENTRE UMA POSIÇÃO FECHADA E UMA OU MAIS POSIÇÕES ABERTAS PARA CONTROLAR UM ESCOAMENTO DE UM FLUIDO ATRAVÉS DE UMA VÁLVULA, E, CONJUNTO DE VÁLVULA"

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção se refere geralmente a válvulas de controle, mais particularmente, a válvula de globo guiada por abertura tendo uma capacidade de escoamento aumentada.

FUNDAMENTOS Geralmente é sabido, que fábricas de processo, tais como refinarias, fabricas químicas ou fábricas de papel e polpa, consistem de numerosas voltas de controle de processos conectadas juntas para produzir vários produtos de consumo. Cada uma dessas voltas de controle de processo é designada para manter algum processo variável importante tal como pressão, escoamento, nível ou temperatura, dentro de uma faixa de operação exigida para assegurar a qualidade do produto final. Cada uma dessas voltas recebe e cria internamente distúrbios de carga que afetam o processo variável e controlam as voltas do controle do processo dentro da fábrica. Para reduzir o efeito desses distúrbios de carga, variáveis de processo são detectadas por sensores ou transmissores e comunicados a um controlador do processo. Um controlador de processo processa essa informação e provê mudanças ou modificações às voltas do processo para conseguir a variável do processo de volta para onde ela deveria estar depois da ocorrência do distúrbio de carga. A modificação ocorre geralmente mudando o escoamento através de algum tipo de algum elemento de controle final tal como uma válvula de controle. A válvula de controle manipula um fluido escoando, tal como gás, vapor, água, ou componentes químicos, para compensar pelos distúrbios de carga e manter a variável de processo regulada tão perto quanto possível do controle desejado ou do ponto determinado. Geralmente é entendido que várias configurações de válvula de controle podem ser especificamente aplicáveis para algumas aplicações. Por exemplo, quando uma válvula de abertura rápida com uma faixa de controle estreita é adequada, uma válvula de controle rotativa, tal como uma válvula borboleta, pode ser usada. Alternativamente, quando um controle preciso sobre uma faixa grande de controle é exigido; uma válvula de controle de haste inclinada pode ser usada. Portanto, ao projetar um processo, o engenheiro de processo deve considerar muitas exigências e restrições de design. O estilo de válvula usado e o tamanho da válvula podem ter um grande impacto no desempenho da válvula de controle mo sistema de controle de processo. Geralmente, uma válvula deve ser capaz de prover a capacidade de escoamento desejada quando a válvula está em uma posição aberta específica. A capacidade de escoamento da válvula é relativa ao estilo da válvula através das características inerentes da válvula.

A característica inerente é a relação entre a capacidade de escoamento da válvula e o percurso da válvula quando a pressão diferencial cai através da válvula é mantida constante. Sob condições específicas de queda de pressão constante, o escoamento da válvula se torna apenas uma função do percurso da válvula e o projeto inerente da guarnição da válvula. Essas características são chamadas de características de escoamento inerente da válvula. Característica inerente da válvula é uma função inerente da geometria de passagem de escoamento da válvula e não muda à medida que a queda de pressão é mantida constante. A maioria das válvulas de haste corrediça tem uma seleção de caixas de válvula ou tomadas que podem ser intercambiados para modificar a característica de escoamento diferente. O conhecimento da característica inerente da válvula é útil, mas, a característica mais importante para fins de otimização de processo é a característica de escoamento instalado do processo completo, incluindo a válvula e todos os equipamentos na volta. A característica do escoamento instalado é definida como a relação entre o escoamento através da válvula e a entrada do conjunto da válvula quando a válvula é instalada em um sistema específico, e a queda de pressão através da válvula pode mudar naturalmente, ao invés de ser mantida constante.

Devido à maneira como é medida, como acima definida, a

característica de escoamento instalada e a característica de ganho instalada são realmente as características de escoamento e ganho instaladas para o processo inteiro. Geralmente, o ganho da unidade que está sendo controlada muda com o escoamento. Por exemplo, o ganho de um recipiente de pressão tende a diminuir com processamento. Portanto, uma vez que a válvula é parte do processo de volta como definido aqui, é importante selecionar um estilo de válvula e o tamanho que irá produzir uma característica de escoamento instalada que seja suficientemente linear para permanecer dentro dos limites de ganho específico operando na faixa do sistema. Se ocorrer muita variação de ganho na válvula de controle em si, isso acarreta menos flexibilidade ao ajuste do controlador. Por exemplo, se a extremidade baixa da faixa de ganho for muito baixa, a falta de resposta pode criar muita variação no processo durante a operação normal. Entretanto, existe também um perigo em deixar o ganho ficar tão grande. A volta pode tornar-se oscilatória ou mesmo instável se o ganho de volta fica muito alto, assim, o tamanho da válvula se torna importante. Por exemplo, é comum se aumentar o tamanho da válvula quando se tenta otimizar o desempenho do processo através de uma redução da variabilidade do processo. Aumentar o tamanho da válvula fere o processo de variabilidade de duas maneiras. Em primeiro lugar, a válvula de tamanho aumentado põe muito mais ganho na válvula, deixando menos flexibilidade no ajuste do controlador. Melhor desempenho resulta quando mais ganho de volta vem do controlador. Se a válvula é aumentada, fazendo isto mais provável para operar dentro ou perto desta região, este ganho elevado pode provavelmente significar que o ganho do controlador irá necessitar ser reduzida para evitar problemas de instabilidade com a volta. Isso, com certeza, significará uma penalidade da variabilidade do processo aumentado.

Devido a uma válvula aumentada produz um escoamento grande desproporcionalmente para um incremento dado do percurso da válvula, esse fenômeno pode exagerar grandemente a variabilidade do processo associado à banda morta devido à fricção. Com relação a sua característica de válvula inerente atual, uma válvula seriamente aumentada tende a atuar mais como uma válvula de abertura rápida, a qual resulta em alto ganho de processo instalado nas regiões elevadas inferiores. Adicionalmente, quando a válvula é aumentada, a válvula tende a alcançar a capacidade do sistema em um trajeto relativamente curto, fazendo o achatamento da curva fora em percursos de válvula mais altos. Quando selecionando uma válvula, é importante considerar a característica inerente, e tamanho da válvula que fornecerá a faixa de controle mais larga possível para a aplicação. Capacidade de escoamento adequada pode ser alcançada simplesmente selecionando uma válvula de controle maior, mas aumentando a válvula, pode causar problemas. Assim, minimizando o tamanho do corpo de uma válvula para uma aplicação particular fornece muitos benefícios.

Minimizar o tamanho da válvula reduz o custo da válvula em si e reduz o custo do atuador que controla a válvula. Adicionalmente, algumas aplicações de controle de processo exigem uma válvula para maximizar escoamento em duas direções, geralmente chamada "aplicação de escoamento bidirecional". Em uma válvula bidirecional típica, existe um segmento vertical onde o fluido flui para cima. Portanto, escoamento em uma direção é geralmente referenciado como escoamento para cima e escoamento em outra direção é referenciado como escoamento para baixo. Na maioria das aplicações, seleção da válvula é predicada na direção preferida do escoamento através da válvula. Válvulas de globo guiada por abertura são populares para aplicações de escoamento bidirecional porque podem ser utilizados em relação à direção do escoamento. Uma tomada de abertura guiada é suportada pela saia como a tomada desliza para cima e para baixo, guiada ao longo de uma sede de válvula anular no corpo da válvula sem levar em conta a direção do escoamento. Em alguns casos, a sede de válvula anular serve um papel duplo como uma superfície de suporte para a tomada da saia e como uma superfície de vedação para encaixar com a superfície de vedação no tomada. Em particular, a saia atua como um guia para estabilizar o tampão de válvula dentro da válvula como forças fluidas colocam uma carga lateral na tomada. Uma haste de válvula menor provê benefícios múltiplos incluindo minimização da força exigida para mover a tomada porque tem menos fricção na haste, a partir da vedação e da embalagem da haste da válvula. Hastes de válvula menores são também fáceis de vedar porque existe menos força na vedação devido à área de superfície reduzida. Minimizando o tamanho da haste da válvula também minimiza o tamanho do atuador exigido para mover o tampão de válvula devido à fricção operacional reduzida. Fricção reduzida fornece tempo de reação de tomada melhorada e melhor desempenho da válvula em geral. Um problema inerente à utilização da válvula de globo guiada por abertura é que o tampão de válvula é geralmente não removida completamente da sede de válvula. Como resultante, material da saia obstrui o trajeto de escoamento e reduz a quantidade de escoamento em uma condição completamente aberta. Adicionalmente, para diminuir a capacidade máxima diminuindo o diâmetro do trajeto de escoamento, a obstrução da saia resulta em arrasto hidrodinâmico. Portanto, a obstrução apresentada pela saia evita que a válvula produza propriedades de escoamento máximo encontrado em outros tipos de válvula tendo o mesmo tamanho de abertura.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Um aspecto da presente invenção inclui um tampão de válvula seletivamente móvel entre uma posição fechada e uma ou mais posições abertas para controlar um escoamento de um fluido através de uma válvula. A coroa é adaptada para encaixar uma sede de válvula da válvula. A pelo menos uma perna se estende a partir da coroa. A protuberância se estende a partir da coroa e é disposta entre a pluralidade de pernas. O tratamento de superfície é transportado pela pelo menos uma perna ou protuberância. O tratamento de superfície é adaptado para aumentar o escoamento do fluido através da válvula.

De acordo com outro aspecto, a coroa inclui uma superfície de topo e uma superfície de fundo e perna e protuberância se estendem a partir da superfície de fundo. De acordo com outro aspecto, a coroa inclui uma porção

periférica e a perna inclui uma pluralidade de pernas espaçadas circunferencialmente sobre a porção periférica.

De acordo com outro aspecto, a pluralidade de pernas inclui cada uma, superfícies internas e superfícies laterais, as superfícies laterais definem uma pluralidade e janelas entre a pluralidade de pernas.

De acordo com outro aspecto, pelo menos uma das superfícies internas ou das superfícies laterais da pluralidade das pernas inclui o tratamento de superfície.

De acordo com outro aspecto, o tratamento de superfície inclui uma pluralidade de rebaixos alongados.

De acordo com outro aspecto, o tratamento de superfície inclui uma pluralidade de pequenas cavidades.

De acordo com outro aspecto, a pluralidade de rebaixos alongados é formada em pelo menos uma perna e é disposta substancialmente eqüidistante uma da outra.

De acordo com outro aspecto, a protuberância inclui uma porção de superfície externa substancialmente tronco-cônica transportando o tratamento de superfície e o tratamento de superfície inclui pelo menos um rebaixo. De acordo com ainda outro aspecto, o tratamento de superfície transportada na protuberância inclui uma pluralidade de rebaixos concêntricos.

De acordo com ainda outro aspecto da invenção, a pluralidade de rebaixos transportados pela protuberância inclui pelo menos um rebaixo alongado formado em um espiral em torno da porção de superfície externa tronco-cônica.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS FIG.l é uma vista seccional transversal de uma válvula de globo guiada por abertura incluindo uma válvula construída de acordo com os princípios da presente invenção,

FIG. 2 é uma vista em perspectiva de uma forma de um tampão de válvula construída de acordo com os princípios da presente invenção;

FIG.3 é uma vista final do tampão de válvula da FIG. 2; FIG.4 é uma vista em perspectiva de outra forma do tampão de válvula construída de acordo com os princípios da presente invenção; e

FIG.5 é uma vista em perspectiva de uma outra forma de tampão de válvula construída de acordo com os princípios da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA DESCOBERTA Fig.l ilustra uma válvula de globo guiada por abertura 2 colocada em um configuração cheia. Geralmente o conjunto da válvula de globo 2 inclui um corpo de válvula 4, uma saída 6, uma entrada 8, um tampão de válvula com saia 10, uma sede de válvula 12, e uma haste 13. A saída 6 e a entrada 8 têm geralmente um mecanismo de montagem tal como um flange 11 para montar a válvula de globo 2 em uma tubulação no sistema de controle do processo. A saída 6 e a entrada 8 são conectadas por um caminho de passagem 14 definido parcialmente por um orifício escalonado 16. O tampão de válvula com saia 10 é fixada à haste 13, a qual é adaptada para ser reciprocamente deslocada através de um atuador (não mostrado). Adicionalmente, o tampão de válvula 10 inclui uma superfície de vedação 18 e é montada móvel adjacente ao orifício escalonado 16 para controlar o escoamento do escoamento através do caminho de passagem 14. A sede de válvula 12 inclui um corpo anular colocado dentro do orifício escalonado 16 e tem uma superfície de assentamento 20. A superfície de vedação 18 do tampão de válvula 10 se encaixa com a superfície de assentamento 20 da sede de válvula 12 quando o tampão de válvula 10 está em uma posição fechada (não mostrada). Na forma descoberta, a sede de válvula 12 inclui uma borda dobrada 22. Adicionalmente, o corpo da válvula 4 inclui uma borda dobrada 24 colocada em uma porção mais baixa do orifício escalonado 16. As bordas dobradas 22, 24 da forma descoberta ajudam a prover o escoamento agilizado para maximizar a capacidade de escoamento da válvula de globo 2. Deveria ser apreciado que a sede de válvula 12 pode ser retida no corpo da válvula 4, de qualquer maneira conhecida ou desejada.

O tampão de válvula com saia 10 geralmente inclui uma porção superior anular ou coroa 26, uma saia 28 e uma protuberância 30 (mostrado na FIG. 2). A saia 28 é um corpo cilíndrico geralmente oco incluindo uma pluralidade de pernas 36 definindo uma pluralidade de janelas 38, como será discutido muito mais detalhadamente abaixo. Durante a operação e enquanto o tampão de válvula 10 está na posição aberta ilustrada na FIG. 1, fluido fluindo através do caminho de passagem 14 escoa da entrada 8, para cima através do orifício escalonado 16, na sede de válvula 12, através da janela 38 no tampão de válvula 10, e a saída 6. A protuberância 30 atua como um divisor para separar e aditar o escoamento de fluido conforme ele passa através do tampão de válvula 10. Alternativamente, entretanto, quando o tampão de válvula 10 está na posição fechada, a superfície de vedação 18 da coroa 26 se encaixa e veda a superfície de assentamento 20 da sede de válvula 12. Assim posicionada, o tampão de válvula 10 evita que o fluido escoe através do caminho de passagem 14.

Com referência agora às FIGS. 2-5, várias formas do tampão de válvula 10 construída de acordo com os princípios da presente descoberta serão descritos em detalhe. Especificamente, FIGS. 2 e 3 ilustram uma forma do tampão de válvula 10 incluindo, como mostrado acima, uma coroa 26, uma saia 28 e uma protuberância 30. A coroa 26 inclui uma chapa geralmente circular tendo uma superfície de topo 32, uma superfície de fundo 34 e uma porção periférica 26 a. Na forma descrita, a porção periférica 26 a defina a superfície de vedação 18 como uma superfície que é levemente chanfrada com relação às superfícies de fundo e de topo 32, 34. Na forma descoberta, a superfície de vedação inclui uma superfície de vedação chanfrada que serve para otimizar uma vedação de linha com uma borda superior da sede de válvula 12.

A saia 28 se estende a partir da porção periférica 26 a da superfície de fundo 34 da coroa 26 e, como mostrado acima, inclui uma pluralidade de pernas 36 definindo uma pluralidade de janelas 38. Na forma descrita, a saia 28 inclui quatro pernas 36 separadas de forma substancialmente igual sobre a porção periférica 26 a da coroa 26. Adequadamente, a saia 28 define quatro janelas 38 entre as pernas 36. Deveria ser apreciado, entretanto, que uma forma alternativa do tampão de válvula 10 pode incluir uma pluralidade de pernas 36. Poderia, adicionalmente, ser apreciado que uma forma alternativa do tampão de válvula 10 pode incluir uma pluralidade de pernas 36 que não são igualmente espaçadas. Adicionalmente, para incluir as pernas 36, a saia 28 inclui uma superfície interna 40, uma superfície externa 42 e uma pluralidade de superfícies intermediárias 44. Como mostrado na FIG. 1, o tampão de válvula é colocada com a sede de válvula 12 tal que a superfície externa 42 encaixa de forma corrediça a sede de válvula 12. Como descrito na FIG. 2, uma pluralidade de superfícies intermediárias 44 define as pernas 36 como tendo porções superiores 36 a e porções inferiores 36 b. As porções superiores 36 a têm uma vista lateral geralmente trapezoidal. As porções mais baixas 36 b têm uma vista lateral geralmente retangular.

As superfícies intermediárias 44 e as pernas 36 definem,

portanto as janelas 38 como tendo vistas laterais em forma de U ou em forma de V de cabeça para baixo geralmente modificadas, como demonstrado na FIG. 2. Especificamente, cada uma das pluralidades de superfícies intermediárias 44 inclui uma porção superior 44 a e um par de porções opostas mais baixas 44 b. A porção superior 44 a converge axialmente em direção à coroa 26 dentro de uma porção arredondada 44c. As porções mais baixas 44 b são geralmente equidistantes uma da outra e dispostas em lados opostos às janelas 38. As porções inferiores e superiores 44 a e 44b conectam a uma porção de transição 44 d. Adequadamente, as porções superiores 44 a das superfícies intermediárias 44 definem cada janela 38 como tendo uma porção superior geralmente triangular. Além do mais, as porções inferiores 44 b das superfícies intermediárias 44 definem cada janela 38 como tendo uma porção inferior geralmente quadrada.

Além do mais, como descrito na FIG. 3, as porções inferiores 44 b das superfícies intermediárias 44 atuam como paredes laterais de cada uma das pernas 36. Mais especificamente, as posições inferiores 36 b de cada perna 36 convergem radialmente a partir da superfície externa 42 da saia 28 em direção da superfície interna 40 da saia 28. Assim configuradas, cada perna 36 inclui uma seção transversal em forma de um quarto de círculo ou em forma de torta geralmente truncada, como descritas na FIG. 3. Deveria ser apreciado, entretanto, que em uma forma alternativa do tampão de válvula 10 não descrita exatamente aqui, as pernas 36 podem ter seções transversais geralmente em qualquer forma. Deveria ser adicionalmente apreciado que enquanto as pernas 36 têm sido descritas como tendo seções transversais em forma de torta truncada, outra forma do tampão de válvula 10 pode incluir superfícies intermediárias que se intersectam 44 definindo pernas 36 com seções transversais em forma de torta.

Continuando a fazer referência às FIGS. 2 e 3, a protuberância inclui um corpo em forma de cúpula estendendo-se desde a superfície de fundo 34 da coroa 26 e geralmente centralizadas dentro da saia 28. Mais especificamente, a protuberância 30 inclui uma porção tronco-cônica 30 a coroada por uma porção hemisférica 30b. As superfícies intermediárias 44 da saia 28 incluem um tratamento de superfície na forma de uma pluralidade de rebaixos alongados 46. Particularmente, FIGS. 2 e 3 ilustram cada superfície intermediária 44 incluindo três rebaixos alongados equidistantes 46. Os rebaixos alongados se estendem geralmente de forma linear e continuamente a partir de uma porção mais baixa 44 b no lado de cada uma das janelas 38, através da poção de transição adjacente 44 d, ao longo da porção superior 44 a incluindo a porção arredondada 44 c, através da próxima porção de transição 44 d e finalmente, através da porção mais baixa 44 b no outro lado da janela 38. Adicionalmente, a porção tronco-cônica 30 a da protuberância 30 inclui um tratamento de superfície na forma de uma pluralidade de rebaixos concêntricos 48. Na forma descrita na s FIGS. 2 e 3, a porção tronco-cônica 30a inclui nove rebaixos concêntricos espaçados em uma direção axial ao longo da protuberância 30.

Como descrito acima, quando o tampão de válvula 10 está em uma posição aberta tal como aquela mostrada na FIG. 1, o fluido escoa a partir da entrada 8 para a saída 6 através da sede de válvula 12 e as janelas 38 do tampão de válvula 10. Configurado dessa maneira, os rebaixos alongados 46 formados nas superfícies intermediárias 44 do tampão de válvula 10 de acordo com essa forma são colocadas substancialmente perpendicularmente ao escoamento do fluido. Os rebaixos alongados 46, portanto cria turbulência no escoamento do fluido na superfície intermediária 44. A turbulência criada pelo tratamento de superfície pode reduzir fricção fluida e arrasto (arrasto hidrodinâmico) ao longo da superfície do tampão de válvula 10 e para maximizar a velocidade e capacidade do escoamento do fluido ao longo do tampão de válvula 10 e, portanto, através da válvula associada 2.

Adequadamente, os rebaixos concêntricos 48 são colocados geralmente equidistantes ao escoamento do fluido através do tampão de válvula 10. Assim configurada, os rebaixos concêntricos 10 de acordo com essa forma do tampão de válvula 10 pode mais gradualmente divergir o escoamento de fluido, o qual pode aumentar ainda mais a quantidade de fricção e arrastá-la sobre ele.

Com referência agora à FIG. 4, será descrita outra forma de um tampão de válvula 10 construída de acordo com os princípios da presente descoberta. Idêntica àquela descrita acima com referência às FIGS. 1-3, FIG.4 descreve um tampão de válvula 10 incluindo uma coroa 26, uma saia 28 e uma protuberância 30. O arranjo e configuração do tampão de válvula 10 descrita na FIG. 4 são idênticos àquela descrita acima, com a exceção dos tratamentos de superfície transportados pelas superfícies intermediárias 44 e a protuberância 30. Especificamente, as superfícies intermediárias 44 incluem cada uma um tratamento de superfície na forma de uma pluralidade de rebaixos alongados 50. Na forma ilustrada, a pluralidade de rebaixos alongados 50 inclui três rebaixos 50. Os três rebaixos 50 são equidistantes uma da outra e se estendem pelo comprimento das superfícies intermediárias similares aos rebaixos 46 descritos acima. Os rebaixos 50, entretanto, incluem um padrão de onda. Em uma forma, os rebaixos 50 podem substancialmente se assemelhar a um padrão de onda seno ou algum outro padrão similar. FIG.4 descreve adicionalmente a protuberância 30 incluindo um tratamento de superfície na forma de um rebaixo 52. O rebaixo 52 formado na protuberância 30 do corpo da válvula 10 da FIG.4 inclui um único rebaixo alongado 52 formado em um espiral. A protuberância 30 da forma descrita então substancialmente se assemelha a um arranjo de "saca-rolha". Em outra forma, o rebaixo 52 pode incluir uma pluralidade de rebaixos 52 cada um incluindo um espiral e equidistantes um do outro, assim definindo a protuberância como um saca-rolha modificado. Similar a forma descrita acima com referência às FIGS. 2 e 3, a forma do tampão de válvula 10 descrita na FIG. 4 maximiza o escoamento do fluido através da válvula 2. O rebaixo 50 nas superfícies intermediárias 44 e o rebaixo 52 na protuberância da forma descoberta servem para gerar turbulência no filme fino ao longo da superfície do tampão de válvula 10, a qual pode reduzir fricção fluida e arrasto enquanto maximizando velocidade de fluido e capacidade.

Com referência agora à FIG 5, uma outra forma de um tampão de válvula 10 construído de acordo com os princípios da presente descrição será descrita. Idêntico ao descrito acima com referência à FiG 2-3 e 4, FIG5 descreve um tampão de válvula 10 incluindo uma coroa 26, uma saia 28 e uma protuberância 30. O arranjo e configuração do tampão de válvula demonstrado na FIG 5 é idêntico ao descrito acima, com a exceção dos tratamentos de superfície realizado pelas superfícies intermediárias 44 e a protuberância 30. Especificamente, as superfícies intermediárias 44, bem como a protuberância 30, cada um inclui tratamentos de superfície na forma de uma pluralidade de rebaixos com pequenas cavidades 54. Na forma ilustrada, os rebaixos com pequenas cavidades 54 são dispostos aleatoriamente. Em uma forma alternada, entretanto, os rebaixos com pequenas cavidades podem estar dispostos de acordo com um ou mais padrões ou configurações predeterminadas. Em uma outra forma, as pequenas cavidades 54 podem ser rebaixos, mas com protuberâncias. Similar às formas descritas acima com referência às FIGS 2-3 e 4, a forma do tampão de válvula demonstrada na FIG 5 maximiza escoamento de fluido através da válvula 2. Os rebaixos com pequenas cavidades descritas 54 dispostas nas superfícies intermediárias 44 e a protuberância 30 serve para gerar turbulência de filme fino ao longo da superfície do tampão de válvula 10, que pode reduzir fricção fluida e arraste enquanto maximiza velocidade e capacidade de fluido.

Levando em conta o antecedente, deveria ser notado que o presente pedido não é limitado às formas da descoberta apresentadas aqui, ao invés disso, é definido pelo escopo das reivindicações. Especificamente, enquanto o tampão de válvula 10 foi descrita como incluindo tratamentos de superfícies nas formas dos rebaixos alongados combinados 46 e rebaixos concêntricos 48, como descrito nas FIGS. 2 e 3 , ou rebaixos de ondas alongadas 50 e um rebaixo espiral 52, como descrito na FIG. 4 ou rebaixos como covinhas 54, como descrito na FIG. 5,formas alternativas do tampão de válvula 10 podem incluir tratamentos de superfície tendo qualquer configuração de rebaixos, ou, alternativamente protuberâncias, ou qualquer outra estrutura formada sobre ou dentro das superfícies. Adicionalmente, formas do tampão de válvula 10 podem incluir um tratamento de superfície incluindo combinações de várias formas do rebaixo descrito aqui com cada uma ou com outras formas descritas. Por exemplo, o tratamento de superfície pode ser formado a partir de outras características de superfície descontínua ou interrompido similar ao arranjo com covinhas previamente descrito ou pode ter orientações direcionais opostas àquelas mostradas anteriormente. Além do mais, enquanto a presente invenção descreveu as superfícies intermediárias 44 e a protuberância 30 como locações primárias para os rebaixos, outras formas do tampão de válvula descrita 10, pode incluir rebaixos diretamente na superfície interior 40 da saia 28; a superfície de fundo 34 da coroa 26 de qualquer outra superfície do tampão de válvula 10 que pode ser conectada previamente pelo escoamento em escoamento. Alternativamente, o tampão de válvula 10 pode incluir um tratamento de superfície sobre apenas uma das protuberâncias 30 e as superfícies intermediárias 44. Adicionalmente ainda, alternativamente, o tampão de válvula 10 pode incluir um tratamento de superfície em uma ou mais superfícies de fundo 34 da coroa 26 e a superfície interna 40 da saia 28, e não em qualquer das superfícies intermediárias 44 ou da protuberância 30.

Claims

1. Tampão de válvula seletivamente móvel entre uma posição fechada e uma ou mais posições abertas para controlar um escoamento de um fluido através de uma válvula, o tampão de válvula caracterizado pelo fato de compreender: uma coroa adaptada para encaixar uma sede de válvula da válvula; uma saia estendendo-se a partir de um perímetro da coroa para guiar o tampão de válvula através da sede de válvula, a saia sendo substancialmente cilíndrica na forma e tendo pelo menos uma superfície interna e uma superfície externa; uma protuberância estendendo-se a partir da coroa, a protuberância disposta substancialmente concêntrica à saia; e um tratamento de superfície transportada pelo pela menos uma da superfície interna, da superfície externa, ou da protuberância, o tratamento de superfície adaptado para intensificar o escoamento do fluido através da válvula.

2. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tratamento de superfície provê regiões de turbulência de fluido imediatamente próximas a pelo menos uma da superfície interna, da superfície externa, ou da protuberância para reduzir substancialmente o arrasto hidrodinâmico do tampão de válvula, em que a redução do arrasto hidrodinâmico aumenta a capacidade do escoamento da válvula.

3. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a saia é formada de pelo menos uma perna estendendo-se a partir da coroa.

4. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a saia é formada a partir de um cilindro oco, estendendo-se a partir do perímetro da coroa.

5. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a coroa inclui uma superfície de topo e uma superfície de fundo, em que a perna e a protuberância se estendem a partir da superfície de fundo.

6. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a coroa inclui uma porção periférica e pelo menos uma perna inclui uma pluralidade de pernas espaçadas circunferencialmente em torna da porção periférica.

7. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de pernas inclui superfícies laterais, as superfícies laterais definem uma pluralidade de janelas dispostas entre a pluralidade de pernas.

8. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das superfícies internas ou superfícies laterais da pluralidade de pernas inclui o tratamento de superfície.

9. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o tratamento de superfície inclui uma pluralidade de rebaixos alongados.

10. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tratamento de superfície inclui uma pluralidade de pequenas cavidades.

11. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de rebaixos alongados são formados em pelo menos uma perna e são dispostos substancialmente eqüidistantes um do outro.

12. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a protuberância inclui uma porção de superfície externa substancialmente tronco-cônica transportando o tratamento de superfície, e o tratamento de superfície inclui pelo menos um rebaixo.

13. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a superfície de tratamento transportada na protuberância inclui uma pluralidade de rebaixos substancialmente concêntricos,

14. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que pelo menos um rebaixo transportado pela protuberância inclui pelo menos um rebaixo alongado formado em um arranjo substancialmente espiral em torno da porção de superfície externa tronco- cônica.

15. Tampão de válvula seletivamente móvel entre uma posição fechada e uma ou mais posições abertas para controlar um escoamento de um fluido através de uma válvula, o tampão de válvula caracterizado pelo fato de incluir: uma saia definindo uma pluralidade de janelas para prover um trajeto de escoamento para o fluido através da válvula; e uma protuberância disposta dentro da saia, a protuberância tendo um primeiro tratamento de superfície colocado de acordo com um primeiro padrão para intensificar o escoamento do fluido através da válvula.

16. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o primeiro tratamento de superfície colocado de acordo com o primeiro padrão inclui uma pluralidade de rebaixos substancialmente concêntricos.

17. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o primeiro tratamento de superfície colocado de acordo com o primeiro padrão inclui uma pluralidade de pequenas cavidades.

18. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o primeiro tratamento de superfície colocado de acordo com o primeiro padrão inclui um rebaixo de saca-rolha.

19. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a saia é uma saia substancialmente cilíndrica incluindo uma superfície externa, uma superfície interna e uma pluralidade de superfícies intermediárias dispostas entre a superfície interna e a superfície externa.

20. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que cada uma da pluralidade de superfícies intermediárias define uma da pluralidade de janelas.

21. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que cada uma da pluralidade de superfícies intermediárias inclui um segundo tratamento de superfície colocado de acordo com um segundo padrão para intensificar o escoamento do fluido através da válvula.

22. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o segundo tratamento de superfície inclui pelo menos um rebaixo alongado.

23. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que pelo menos um rebaixo alongado do segundo tratamento de superfície inclui uma pluralidade de rebaixos alongados sendo colocados substancialmente equidistantes.

24. Conjunto de válvula, caracterizado pelo fato de incluir: um corpo de válvula definindo um trajeto de escoamento para um fluido; uma sede de válvula disposta dentro do corpo de válvula; um tampão de válvula disposta dentro do corpo de válvula e adaptada para deslocamento entre uma posição fechada e uma ou mais posições abertas, o tampão de válvula incluindo uma coroa, uma saia e uma protuberância. a coroa tendo uma porção periférica para encaixe de forma vedada da sede de válvula quando o tampão de válvula está na posição fechada; a saia estendendo-se a partir da porção periférica da coroa, a saia definindo pelo menos uma janela para acomodar o fluido quando o tampão de válvula está em uma ou mais posições abertas, a protuberância disposta substancial e concentricamente à saia, Pelo menos uma das saias ou das protuberâncias tendo um tratamento de superfície para intensificar o escoamento do fluido através da válvula quando em uma ou mais posições abertas.

25. Conjunto de válvula de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o tratamento de superfície na protuberância inclui uma pluralidade de rebaixos concêntricos.

26. Conjunto de válvula de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o tratamento de superfície na protuberância inclui pelo menos um rebaixo em espiral.

27. Conjunto de válvula de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o tratamento de superfície na protuberância inclui uma pluralidade de pequenas cavidades.

28. Conjunto de válvula de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o tratamento de superfície na saia inclui pelo menos um rebaixo alongado formado na saia adjacente a pelo menos uma janela.

29. Conjunto de válvula de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que a saia inclui uma parede interna, uma parede externa e pelo menos uma parede intermediária disposta entre a parede interna e a parede externa, em que a pelo menos uma parede intermediária define a pelo menos uma janela e inclui o tratamento de superfície.

30. Tampão de válvula de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o tratamento de superfície provê regiões de turbulência de fluido imediatamente próximas a pelo menos uma das saias ou protuberâncias para reduzir substancialmente o arrasto hidrodinâmico do tampão de válvula, em que a redução do arrasto hidrodinâmico intensifica a capacidade de escoamento da válvula.