BRPI0804428A2 - dispositivo injetor para válvula de descarga - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO INJETOR PARA VALVULA DE DESCARGA O dispositivo injetor é aplicado a uma válvula de descarga que compreende: um corpo tubular definindo uma câmara cilíndrica (C) que aloja um cursor vedante (20) que define uma câmara de pressão (CP) e que forma, em torno de uma haste de acionamento (30) , uma câmara anelar (CA) que é limitada por paredes anelares extremasposterior (23a) e anterior (24a) e que é conectada a uma entrada de água (11) no corpo tubular (10) e à câmara de pressão (CP) . O dispositivo injetor compreende uma luva tubular (90) em elastâmero e inclui uma porção básica (91) deslizantemente assentada, em torno da haste de acionamento (30) e uma porção tronco-cónica (92) tendo uma borda periférica (93) a ser assentada contra a parede anelar extrema anterior (24a) da câmara anelar (CA), dita parede anelar sendo provida de canais radiais(26) em baixo relevo, dispostos sob a borda periférica (93)

Description

"DISPOSITIVO INJETOR PARA VÁLVULA DE DESCARGA"Campo da invenção

Refere-se a presente invenção a um dispositivo injetor aser aplicado a uma válvula de descarga de acionamentohidráulico, do tipo no qual o tempo de descarga édeterminado pelo tempo de acionamento do usuário ou aindado tipo provido de meios de controle projetados parapermitirem à válvula liberar um certo volume de água emcada operação de descarga, independentemente do tempo deatuação do usuário sobre os comandos da válvula, ou seja,sobre a usual haste de acionamento da válvula dedescarga.

Técnica anterior

São bem conhecidas da técnica as válvulas de descargaapresentando o usual cursor vedante montado em torno dahaste de acionamento e no interior de uma câmara internaao corpo da válvula e definindo, com este, uma câmara depressão que, enquanto for mantida pressurizada pelaprópria pressão da rede hidráulica, retém o cursorvedante assentado contra uma sede de válvula, fechandoessa última. Quando o usuário pressiona a haste deacionamento da válvula, ocorre a despressurização dacâmara de pressão e o conseqüente deslocamento do cursorvedante para uma posição de abertura da válvula, condiçãoessa que é mantida enquanto o usuário permaneceracionando a válvula de descarga.

Para que a válvula tenha também o fechamentoautomaticamente realizado após um certo tempo,independentemente da atuação continuada do usuário sobrea haste de acionamento, a válvula pode ser ainda providade um vedante de controle adicional, disposto no interiorda câmara de pressão, para bloquear, automaticamente, adespressurização dessa última e iniciar o fechamento daválvula de descarga após transcorrido um tempopredeterminado.

Para que o cursor vedante defina, com a parede lateralcilíndrica da câmara interna, a referida câmara depressão, cuja pressurização provoca o acionamentohidráulico da válvula, tanto no sentido da abertura comono sentido do fechamento, o cursor vedante carrega,perifericamente, uma guarnição geralmente anelar, construída em material elasticamente deformável,configurada para ter uma borda periférica livreforçadamente e deslizantemente assentada contra a paredelateral cilíndrica da câmara interna, de modo a definir acâmara de pressão entre o cursor vedante e um extremo anterior da câmara interna fechado por uma tampa anteriorde construção bem conhecida da técnica.

Além da guarnição anelar, o cursor vedante carrega aindaum vedante anelar, em elastômero, a ser seletivamenteassentado contra uma sede de válvula, para fechar essa última, e também um dispositivo injetor, montado em umacâmara anelar interna ao cursor vedante, definida emtorno da haste de acionamento que se projeta axialmentepara o interior do corpo da válvula. O dispositivoinjetor apresenta, geralmente, uma forma anelar, obtida em material elastômero, sendo montado em torno da haste

de acionamento, na câmara anelar interna do cursorvedante, a qual é mantida em comunicação fluidaconstante, mas restrita, com a entrada de água do corpoda válvula, a montante da sede de válvula.O dispositivo injetor tem a função de limitar acomunicação fluida entre a câmara anelar interna docursor vedante e o interior da câmara de pressão daválvula, para promover a pressurização dessa última e ofechamento automático da válvula pelo cursor vedante, quando do fechamento voluntário ou automático de uma sede

de disparo ou de uma sede de controle que comunicam, emsérie, a câmara de pressão com a saída de água do corpode válvula.

A ação do dispositivo injetor, na definição do grau de comunicação fluida entre a câmara anelar interna docursor vedante, ou seja, entre a entrada de água no corpoda válvula e a câmara de pressão, determina o tempo dere-pressurização da câmara de pressão e, assim, avelocidade com que a válvula de descarga é fechada apóster recebido o comando, voluntário ou automático, para oretorno do cursor vedante à posição de fechamento da sedede válvula.

Nas construções conhecidas, por exemplo, aquelasconsideradas nos documentos de patente PI0500961-8,PI0600980-8, e MU8600513-8, do mesmo requerente, odispositivo injetor é montado em torno da haste deacionamento e mantido em posição por uma porção anteriordo cursor vedante, formada por um preme-guarnição quedefine o extremo anterior da câmara anelar interna e quemantém a guarnição anelar adequadamente retida ao cursorvedante. O preme-guarnição é construído para manter umacomunicação fluida constante e super-dimensionada, entrea câmara anelar interna do cursor vedante e a câmara depressão, sendo o dispositivo injetor o elementoresponsável pelo ajuste restritivo da referidacomunicação fluida de pressurização, para que sejagarantido um tempo de fechamento hidráulico automático eadequado do cursor vedante, sem golpes de aríete, mas emtempo reduzido.

Nas construções conhecidas, o dispositivo injetor éconstruído de modo a apresentar canais ou sulcos emqualquer uma de suas superfícies de assentamento em tornoda haste de acionamento e contra o preme-guarnição, ditoscanais sendo dimensionados de acordo com o projeto e comas características da instalação de aplicação da válvulade descarga, para proverem uma certa vazão de água depressurização à câmara de pressão, necessária e adequadapara obtenção do tempo de fechamento desejado.Apesar de o tipo de construção acima citado ser bemconhecido e utilizado, ele apresenta alguns aspectosconstrutivos e operacionais que indicam ser desejável aprovisão de melhorias.

Um inconveniente do tipo de dispositivo injetor, conformeacima definido, resulta do fato de os canais de restriçãoe controle da vazão de água de pressurização seremprovidos no próprio corpo de material elastômero dodispositivo injetor, tornando complexo e oneroso oprocesso de fabricação desse elemento, para que sejaobtido um padrão dimensional de variação aceitável para aseção transversal dos canais. Os desvios dimensionais sãode difícil controle em razão da própria natureza elásticado material, o que conduz a características operacionaisnão homogêneas quanto ao tempo de fechamento das válvulasdè descarga.

A dificuldade do controle dimensional dos canais dodispositivo injetor impede que se obtenha um ajusteautomático da seção transversal desses canais, pordeformação elástica do material do dispositivo injetorpela própria pressão reinante na instalação hidráulica.Fica assim dificultada e até mesmo impossibilitada amanutenção de um projetado tempo de fechamento quando aválvula de descarga é submetida a diferentes pressões dealimentação na rede hidráulica.No tipo de construção acima comentado, os canaispraticados no material elastômero do dispositivo injetorsão submetidos a desgaste pelo atrito do fluxo de água depressurização, conduzindo a alterações dascaracterísticas de fechamento da válvula, em períodos devida útil relativamente curtos.

Ainda mais um inconveniente das construções conhecidasresulta do fato de os canais do dispositivo injetorpermanecerem sempre lateral e longitudinalmente fechadospor um elemento fixo, definido pelo preme-guarnição, oumóvel, definido pela haste de acionamento, dificultando aauto-limpeza automática, com a liberação de detritos porventura retidos no interior dos canais.

Sumário da invenção

Em função dos inconvenientes acima mencionados, é umobjetivo da presente invenção prover um dispositivoinjetor para uma válvula de descarga do tipo aquiconsiderado e que permita, por meio de uma construçãosubstancialmente mais simples e menos onerosa do queaquelas conhecidas, a obtenção de um padrão dimensionalhomogêneo e de um ajuste automático da vazão de água depressurização de modo inversamente proporcional àsvariações de pressão na rede hidráulica de alimentação daválvula de descarga.

É ainda um objetivo adicional da invenção prover umdispositivo injetor conforme acima mencionado e que sejapouco susceptível a desgaste pelo fluxo de água depressurização e que permita uma auto-limpeza dos canaisde fluxo de água de pressurização, prolongando o tempo devida útil do dispositivo injetor.

O dispositivo injetor objeto da invenção é aplicado a umaválvula de descarga do tipo que compreende: um corpotubular provido de uma entrada e uma saída de água,comunicáveis por uma sede de válvula, e formando umacâmara cilíndrica tendo um extremo definido pela sede deválvula e um extremo oposto fechado por uma tampa; umahaste de acionamento projetando-se através da tampa epara o interior do corpo tubular; e um cursor vedantemontado no interior da câmara cilíndrica, nela definindouma câmara de pressão limitada pela tampa, e formando, emtorno de uma extensão da haste de acionamento, uma câmaraanelar limitada por paredes anelares extremas posterior eanterior e que é mantida em comunicação fluida com aentrada de água e com a câmara de pressão,respectivamente.

De acordo com a invenção, o dispositivo injetorcompreende uma luva tubular formada em materialelastômero e incluindo uma porção básica deslizantementeassentada, de modo justo, em torno de uma extensão dahaste de acionamento e uma porção tronco-cônica que sealarga de modo a terminar em uma borda periférica a serassentada contra a parede anelar extrema anterior dacâmara anelar, sendo a da parede anelar extrema anteriorprovida de canais radiais em baixo relevo, dispostos soba borda periférica da luva, de modo a comunicarem ointerior da câmara anelar com a adjacente parte definidadentre a entrada de água e a câmara de pressão.Com a construção proposta, o dispositivo injetor passa aser formado por uma luva tubular em elastômero edesprovida de canais ou sulcos de difícil e onerosaprodução dentro de rígidas tolerâncias dimensionais. Oscanais de passagem de água de pressurização sãofacilmente usinados no preme-guarnição formado emmaterial rígido ou pouco flexível, sendo a variação daseção transversal dos canais obtida não por deformaçãodos mesmos, mas por deformação da borda periférica daluva tubular flexível para o interior dos canais,reduzindo a área de seção transversal dos mesmos, de modoinversamente proporcional ao aumento da pressão da redehidráulica de alimentação, mantendo a vazão de água depressurização substancialmente constante e garantindo,assim, um tempo de fechamento que pouco ou nada varia emfunção das variações de pressão na rede hidráulica dealimentação.

Breve descrição dos desenhos

A invenção será descrita a seguir, fazendo-se referênciaaos desenhos anexos, dados a título de exemplo de umapossível concretização da solução proposta e nos quais:A figura 1 representa uma vista em corte longitudinal ediametral de uma válvula de descarga do tipo aquiconsiderado, incorporando o dispositivo injetor objeto dainvenção e estando a válvula em uma condição fechada enão acionada;

A figura 1A representa um detalhe ampliado de parte dafigura 1, ilustrando o assentamento da borda periféricada luva tubular contra a parede anelar extrema anteriorda câmara anelar, definida pelo preme-guarnição; e

A figura 2 representa uma vista em perspectiva posteriordo preme-guarnição, e da luva tubular, em uma condiçãoexplodida, ilustrando a parede anelar extrema anteriorprovida de canais radiais.

Descrição detalhada da invençãoConforme ilustrado nos desenhos anexos, o dispositivoinjetor em questão é aplicado a uma válvula de descargado tipo que compreende um corpo tubular 10 provido de umaentrada de água 11 e de uma saída de água 12 entre asquais o corpo 10 incorpora uma projeção mediana 13,também tubular, tendo uma abertura de montagem 13adisposta a jusante de uma sede de válvula 14 definidainternamente ao corpo tubular 10 e através da qual éseletivamente estabelecido o fluxo de água de descarga daentrada de água 11 para a saída de água 12, quando daabertura da válvula de descarga. A abertura de montagem13a é hermeticamente fechada por uma tampa externa 15 queé geralmente rosqueada à abertura de montagem 13a docorpo 10.

Na construção ilustrada, no interior do corpo tubular 10é removivelmente montada uma camisa cilíndrica 16,anteriormente fechada por uma tampa interna 17 e que temseu extremo oposto definido pela sede de válvula 14, ditacamisa cilíndrica 16 definindo uma câmara cilíndrica C nointerior da qual é montado um cursor vedante 20 que éhidraulicamente deslocável entre uma posição defechamento e uma posição de abertura da sede de válvula14 .

O cursor vedante 20 define, com a tampa interna 17 e nointerior da camisa cilíndrica 16, uma câmara de pressãoCP que é mantida em comunicação fluida constante erestrita com a entrada de água 11, conforme descrito maisadiante.

Entretanto, deve ser entendido que o dispositivo injetorpode ser aplicado a uma válvula de descarga desprovida dacamisa cilíndrica 16, ou seja, a uma válvula de descargacuja câmara de pressão CP seja definida por porções deparede interna do próprio corpo tubular 10.O cursor vedante 20 é deslizantemente montado em tornode uma haste de acionamento 30, cilíndrica, que seprojeta axialmente através das tampas externa 15 einterna 17 e para o interior do corpo tubular 10, tendoum extremo externo 31 e sendo disposta através de pelomenos um retentor de vedação 15a fixado à tampa externa15, do corpo 10 e carregando um botão de acionamento 40.Na construção exemplificada, a haste de acionamento 30apresenta um extremo interno 32 que é montado, de modoaxialmente deslizante e rotativamente travado, a umelemento bloqueador 18 roscado no interior do corpotubular 10, a montante da sede de válvula 14, de modoque, com o giro da haste de acionamento 3 0 pelo usuário,seja deslocado axialmente entre uma posição fechada, naqual é assentado contra uma sede de bloqueio 19 montada,com um anel de vedação 19a, internamente ao corpo tubular10, a montante da sede de válvula 14, e uma posiçãoaberta, na qual libera a alimentação de água à sede deválvula 14, conforme o arranjo conhecido e ilustrado nafigura 1.

Conforme ilustrado nas figuras de desenho, a câmara depressão CP é anteriormente fechada pela tampa interna 17que é geralmente provida de uma sede de disparo SDanelar, formada em conjunto com a superfície cilíndricaexterna da haste de acionamento 3 0 e operando em conjuntocom um vedante de disparo 37, geralmente na forma de umo'ring retido em uma ranhura circunferencial da haste deacionamento 3 0 e assentável contra a sede de disparo SDide modo a fechá-la.

Assim, quando do acionamento da válvula pelo usuário, ahaste de acionamento 3 0 é deslocada para dentro do corpotubular 10, afastando o vedante de disparo 37 da sede dedisparo SD, permitindo a despressurização da câmara de

pressão CP e o conseqüente deslocamento do cursor vedante20 para longe da sede de válvula 14, abrindo a válvula dedescarga.

Deve ser entendido que a válvula de descarga pode incluirainda um vedante de controle (não ilustrado), montado emtorno da porção da haste de acionamento 3 0 definida entreo cursor vedante 20 e a tampa interna 17 da camisacilíndrica 16 e construído para operar com uma projeçãotubular (não ilustrada) incorporada internamente à tampainterna 17 e envolvendo a porção interna da haste deacionamento 30 e a sede de disparo SD e definindo, em seuinterior, uma câmara de controle CC (não ilustrada) que émantida em comunicação fluida com câmara de pressão CPpor uma sede de controle, de formato anelar, definidaentre a haste de acionamento 3 0 e a projeção tubular eque é seletivamente fechada pelo vedante de controle, deacordo com a construção descrita e ilustrada no pedido depatente copendente, do mesmo requerente, depositado em14/10/2008, sob o título "Arranjo de controle de fluxopara válvula de descarga".

Uma possível construção para o referido vedante decontrole encontra-se descrita e ilustrada no pedido depatente copendente, do mesmo requerente, depositado em23/09/2008, sob o título "Aperfeiçoamento em válvula dedescarga".

Conforme descrito nos referidos pedidos copendentes, coma provisão do vedante de controle e da câmara decontrole, a válvula de descarga é fechadaautomaticamente, mesmo se o usuário continuarpressionando a haste de acionamento 30.De acordo com a invenção, o cursor vedante 20 compreendeum núcleo estrutural tubular 21, construído em qualquermaterial adequado, como metal, plástico, etc, ecarregando, em um extremo voltado à sede de válvula 14,um vedante anelar 22, em elastômero, mantido em posiçãopor um preme-vedante 23, também de formato tubular efixado ao núcleo estrutural tubular 21.No extremo oposto do cursor vedante 20, voltado à tampainterna 17, é fixado um preme-guarnição 24 que mantémposicionada uma guarnição anelar 25, também em elastômeroe dimensionada para cooperar com a camisa cilíndrica 16,em disposição construtiva bem conhecida.O cursor vedante 2 0 tem o preme-vedante 23 e o preme-guarnição 24 construídos de modo a definirem, no interiordo cursor vedante 20, e em torno de uma respectivaextensão da haste de acionamento 30, uma câmara anelar CAtendo paredes anelares extremas posterior 23a e anterior24a definidas, respectivamente, pelo preme-vedante 23 epelo preme-guarnição 24.

A câmara anelar CA é mantida em comunicação fluidarestrita com a entrada de água 11 através da paredeanelar extrema posterior 23a, mais especificamenteatravés de uma folga radial definida entre a citadaparede anelar extrema posterior 23a e a haste deacionamento 30.

Por outro lado, a câmara anelar CA tem sua parede anelarextrema anterior 24a construída para definir uma passagemlivre de água para a câmara de pressão CP, dita passagemsendo geralmente definida por uma folga radial entre ditaparede anelar extrema anterior 24a e a haste deacionamento 30.

De acordo com a invenção, o dispositivo injetor emquestão compreende uma luva tubular 90, em materialelastômero e preferivelmente em peça única, incluindo umaporção básica 91, deslizantemente assentada, de modojusto, em torno de uma extensão da haste de acionamento30, e uma porção tronco-cônica 92 que se alarga de modo aterminar em uma borda periférica 93, a ser assentadacontra a parede anelar extrema anterior 24a, da câmaraanelar CA, sendo dita parede anelar extrema anterior 24aprovida de canais radiais 2 6 em baixo relevo, dispostossob a borda periférica 93 da luva tubular 90, de modo acomunicarem o interior da câmara anelar CA com a câmarade pressão CP.

Para permitir que a região da borda periférica 93 da luvatubular 90 possa ser deformada, sobre os canais radiais26, em função da pressão hidráulica a que é submetida,reduzindo a área de seção transversal livre dos referidoscanais 26, de modo inversamente proporcional ao aumentoda pressão hidráulica, a espessura de parede da porçãotronco-cônica 92 é inferior àquela da porção básica 91,sendo que a referida espessura de parede da porçãotronco-cônica 92 diminui progressivamente em direção àborda periférica 93.

De modo particular, a borda periférica 93 da porçãotronco-cônica 92 da luva tubular 90 é definida por umaflange 93a a ser assentada contra a parede anelarextrema anterior 24a da câmara anelar CA.

Apesar de ter sido aqui ilustrada apenas uma possívelforma construtiva de válvula, para receber o dispositivoinjetor da presente invenção, deve ser entendido quepoderão ser feitas alterações de forma e de disposiçãodas diferentes partes componentes, sem que se fuja doconceito construtivo tal como definido nas reivindicaçõesque acompanham o presente relatório.

Claims (6)

1. Dispositivo injetor para válvula de descarga, do tipoque compreende: um corpo tubular (10) tendo uma entrada euma saída de água (11, 12) , comunicáveis por uma sede deválvula (14), e uma câmara cilíndrica (C) tendo umextremo definido pela sede de válvula (14) e um extremooposto fechado por uma tampa (15, 17) ; uma haste deacionamento (30) projetando-se através da tampa (15 17) epara o interior do corpo tubular (10) ; e um cursorvedante (20) montado no interior da câmara cilíndrica(C) , nela definindo uma câmara de pressão (CP) limitadapela tampa (15, 17) e formando, em torno de uma extensãoda haste de acionamento (30) , uma câmara anelar (CA)limitada por paredes anelares extremas posterior (23a) eanterior (24a) e que é mantida em comunicação fluida coma entrada de água (11) e com a câmara de pressão (CP) ,respectivamente, sendo o dispositivo injetorcaracterizado pelo fato de compreender uma luva tubular(90) formada em material elastômero e incluindo umaporção básica (91) deslizantemente assentada, de modojusto, em torno de uma extensão da haste de acionamento(30) e uma porção tronco-cônica (92) que se alarga demodo a terminar em uma borda periférica (93) a serassentada contra a parede anelar extrema anterior (24a)da câmara anelar (CA), sendo a da parede anelar extremaanterior (24a) provida de canais radiais (26) em baixorelevo, dispostos sob a borda periférica (93) da luvatubular (90), de modo a comunicarem o interior da câmaraanelar (CA) com a adjacente parte definida dentre aentrada de água (11) e a câmara de pressão (CP) .

2. Dispositivo injetor, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a luva tubular (90) ter umaespessura de parede, na porção tronco-cônica (92),inferior àquela da porção básica (91).

3. Dispositivo injetor, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de a espessura da parede daporção tronco-cônica (92) diminuir progressivamente emdireção à borda periférica (93).

4. Dispositivo injetor, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de aborda periférica (93) da porção tronco-cônica (92) daluva tubular (90) ser definida por uma flange (93a) a serassentada contra a parede anelar extrema anterior (24a)da câmara anelar (CA).

5. Dispositivo injetor, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato dea luva tubular (90) ser formada em uma peça única.

6. Dispositivo injetor, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 5, e sendo o cursor vedante (20)formado por um núcleo estrutural tubular (21) carregando,em um extremo voltado à sede de válvula (14) , um vedanteanelar (22) e um preme-vedante (23) e, em um extremooposto, uma guarnição anelar (25) e um preme-guarnição(24) , caracterizado pelo fato de as paredes anelaresextremas posterior (23a) e anterior (24a) seremdefinidas, respectivamente, pelo preme-vedante (23) epelo preme-guarnição (24), sendo a câmara anelar (CA)lateral e perifericamente limitada por uma das partes depreme-vedante (23) e de preme-guarnição (24).