BRPI0901626A2 - conjunto de válvula operada por solenóide - Google Patents

Abstract

CONJUNTO DE VáLVULA OPERADA POR SOLENóIDE. Um conjunto de válvula inclui uma caixa do solenóide tendo uma bobina interna. Um corpo de válvula conectado à caixa do solenóide inclui uma porta de entrada e um primeiro assento de válvula. Um retentor ajustável axialmente, conectado por rosca ao corpo de válvula, inclui uma porção terminal definindo um segundo assento de válvula. Um membro/armadura de válvula homogêneo, disposto de modo deslizante no corpo de válvula, se move na presença de um fluxo magnético gerado pela bobina entre as posições de válvula fechada e aberta. Uma primeira área de superficie do membro/armadura de válvula está em comunicação fluidica com um fluido pressurizado através da porta de entrada. Uma segunda área de superficie do membro/armadura de válvula está em comunicação fluídica com o fluido pressurizado na posição de válvula fechada. A primeira área de superficie é igual à segunda área de superficie e o fluido pressurizado atua igualmente sobre as primeira e segunda áreas de superficie definindo uma condição balanceada de pressão na posição de válvula fechada.

Description

"CONJUNTO DE VÁLVULA OPERADA POR SOLENÓIDE"

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a válvulas operadas porsolenóide, usadas para isolar e controlar o fluxo de um fluido pressurizado.

FUNDAMENTOS

As afirmativas nesta seção provêm meramente informaçãosecundária relacionada à presente invenção e podem não fazer parte datécnica anterior.

São conhecidas válvulas operadas por solenóide que provêmcontrole de um fluido, como ar pressurizado, para uso em equipamentooperacional adicional, como classificadores, máquinas de acondicionamento,processadores de alimento, e semelhantes. De modo a manter a válvulaoperada por solenóide em uma posição fechada, são conhecidos membros desolicitação, como molas.

É conhecido igualmente, por exemplo, na patente US4.598.736, de Chorkey, que uma pressão de entrada do fluido pressurizadopossa ser balanceada dentro da válvula para reduzir a força requerida peloconjunto de solenóide para mover um membro de válvula entre posiçõesfechada e aberta. Entretanto, os projetos conhecidos têm diversosinconvenientes. O membro de válvula é montado, freqüentemente, a partir dediversas partes o que aumenta os custos da válvula. Os projetos conhecidostambém provêm elementos de válvula resilientes separados que podem serespaçados largamente entre si para prover uma vedação de válvula aberta e deválvula fechada. Um deslocamento, ou curso total do membro de válvula normalmente não é ajustável. Equilibrar o membro de válvula para permitirmovimento de deslizamento livre do membro de válvula requer,freqüentemente, múltiplas passagens de fluxo, o que, igualmente, aumenta oscustos e a complexidade da válvula. Além disso, projetos de válvula normaisnão provêm ajuste axial do espaçamento entre as superfícies de assentamentoe não podem, conseqüentemente, ser adaptados para controlar a integridadedo assentamento quando ocorre desgaste do material de vedação resiliente.Igualmente falta às válvulas comuns a capacidade de impedir que o fluido dosistema contate a bobina do conjunto de solenóide. Umidade e sujeira, comocontaminantes no fluido, podem, conseqüentemente, entrar no conjunto desolenóide, o que pode resultar em colagem da válvula, potência de válvulareduzida, ou tempos de operação retardados.

SUMÁRIO

De acordo com diversos modos de realização de uma válvulaoperada por solenóide de pressão balanceada da presente invenção, a válvulaoperada por solenóide de pressão balanceada inclui uma caixa do solenóide.Um corpo de válvula é conectado à caixa do solenóide. Uma peça de poloconectada à caixa do solenóide é operável para transferir um fluxo magnético.Um membro/armadura de válvula homogêneo é disposto de modo deslizanteno corpo de válvula e é móvel a partir de uma posição de válvula fechada parauma posição de válvula aberta na presença do fluxo magnético.

De acordo com outros modos de realização, um conjunto deválvula operada por solenóide inclui uma caixa do solenóide tendo umabobina disposta internamente. Um corpo de válvula é conectado à caixa dosolenóide. O corpo de válvula tem um primeiro assento de válvula. Uma peçade polo conectada à caixa do solenóide transfere um fluxo magnético geradopela bobina. Um retentor ajustável axialmente é conectado por roscas aocorpo de válvula. Uma porção terminal do retentor define um segundo assentode válvula. O deslocamento axial do retentor posiciona axialmente o segundoassento de válvula em relação ao primeiro assento de válvula. Ummembro/armadura de válvula homogêneo, disposto de modo deslizante nocorpo de válvula, é móvel na presença do fluxo magnético de uma posiçãofechada da válvula tendo um elemento de válvula resiliente em contato com oprimeiro assento de válvula para uma posição de válvula aberta tendo oelemento de válvula resiliente em contato com o segundo assento de válvula.

De acordo ainda com outros modos de realização, o conjuntode válvula operada por solenóide de pressão balanceada inclui uma caixa dosolenóide tendo uma bobina disposta internamente. Um corpo de válvula éconectado de modo a poder ser liberado à caixa do solenóide. O corpo deválvula tem uma porta de entrada e um primeiro assento de válvula. Umretentor ajustável axialmente é conectado por roscas ao corpo de válvula, etem uma porção terminal definindo um segundo assento de válvula. Ummembro/armadura de válvula homogêneo é disposto de modo deslizante nocorpo de válvula e é móvel na presença de um fluxo magnético gerado pelabobina entre uma posição de válvula fechada e uma posição de válvula aberta.Uma primeira área de superfície do membro/armadura de válvula está emcomunicação fluídica com um fluido pressurizado através da porta de entrada.Uma segunda área de superfície do membro/armadura de válvula está emcomunicação fluídica com o fluido pressurizado na posição de válvulafechada. A primeira área de superfície é substancialmente igual à segundaárea de superfície com o fluido pressurizado atuando igualmente sobre asprimeira e segunda áreas de superfície definindo uma condição de pressãobalanceada na posição de válvula fechada.

De acordo ainda com outros modos de realização, um conjuntode válvula operada por solenóide inclui uma caixa do solenóide. Um corpo deválvula é conectado à caixa do solenóide. Uma peça de polo conectada aosolenóide é operável para transferir um fluxo magnético. Ummembro/armadura de válvula homogêneo disposto de modo deslizante nocorpo de válvula é móvel axialmente de uma posição de válvula fechada parauma posição da válvula aberta por uma força de tração do fluxo magnéticooperável para tracionar o membro/armadura de válvula em direção à peça depolo.

De acordo com modos de realização adicionais, um conjuntode válvula operada por solenóide inclui uma caixa do solenóide tendo umabobina disposta internamente. Um corpo de válvula é conectado à caixa dosolenóide. Um retentor ajustável axialmente é conectado por roscas ao corpode válvula. Uma peça de polo é conectada à caixa do solenóide operável paratransferir um fluxo magnético gerado pela bobina. Um membro/armadura deválvula homogêneo disposto de modo deslizante no retentor ajustávelaxialmente é tracionado operacionalmente por um fluxo magnético geradopela bobina em direção à peça de polo entre uma posição de válvula fechada euma posição de válvula aberta. Um membro de vedação disposto entre omembro/armadura de válvula e o retentor ajustável axialmente é operável paracriar uma vedação de fluido entre o membro/armadura de válvula/ e o retentorajustável axialmente para impedir que um fluido pressurizado dentro do corpode válvula contate a bobina em qualquer uma das posições de válvula aberta efechada.

De acordo com outros modos de realização, uma porção deembuchamento é encaixável com a caixa do solenóide tendo um comprimentopredeterminado adaptado para prover um vão de folga não-zero entre a peçade polo e o membro/armadura de válvula em uma posição energizada oudesenergizada do membro/armadura de válvula.

Áreas adicionais de aplicabilidade se tornarão aparentes dadescrição aqui provida. Deveria ser compreendido que a descrição eespecificações são pretendidas apenas para a finalidade de ilustração e nãosão pretendidas para limitar o escopo da presente invenção.

DESENHOS

Os desenhos aqui descritos são apenas para finalidades deilustração e não são pretendidos para limitar o escopo da presente invenção denenhuma maneira.

Figura 1 é uma vista em perfil lateral em seção transversal deuma válvula operada por solenóide de pressão balanceada tri-direcional dapresente invenção em uma posição desenergizada;

Figura 2 é uma vista em perfil lateral em seção transversal daválvula da Figura 1 em uma posição energizada;

Figura 3 é uma vista em perfil lateral em seção transversalmostrando a área 3 da Figura 1;

Figura 4 é uma vista em perfil lateral em seção transversal deoutra válvula operada por solenóide de pressão balanceada modificada daFigura 1 para adicionar uma vedação de fluido impedindo a entrada de fluidono conjunto de solenóide;

Figura 5 é uma vista em perfil lateral em seção transversal daválvula da Figura 4 em uma posição de válvula aberta, mostrandoadicionalmente a válvula conectada a um bloco de corpo de válvula;

Figura 6 é uma vista em perfil lateral em seção transversal deuma pressão balanceada bidirecional sobre o lado de entrada da válvulaoperada por solenóide da presente invenção;

Figura 7 é uma vista em perfil lateral de outro modo derealização de uma pressão balanceada bidirecional sobre o lado de entrada daválvula operada por solenóide da presente invenção;

Figura 8 é uma vista em perspectiva de um conjunto dedistribuidor tendo uma pluralidade de válvulas de pressão balanceadabidirecionais da Figura 7 em comunicação com múltiplos dispositivos dedistribuição de fluxo;

Figura 9 é uma vista em perfil lateral em seção transversal deuma pressão balanceada bidirecional no lado de entrada da válvula operadapor solenóide da presente invenção modificada da válvula da Figura 6;

Figura 10 é uma vista em perfil lateral em seção transversalmostrando a área 10 da Figura 9;

Figura 11 é uma vista em perfil lateral em seção transversal deuma válvula operada por solenóide de pressão balanceada bidirecionalmodificada da presente invenção em uma posição desenergizada; e

Figura 12 é uma vista em perfil lateral em seção transversal daválvula da Figura 11 mostrada em uma posição energizada.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A seguinte descrição é de natureza meramente exemplificativae não é pretendida para limitar a presente invenção, aplicações, ou usos.Deveria ser compreendido que, através dos desenhos, numerais de referênciacorrespondentes indicam partes e características iguais ou correspondentes.

Referindo-nos de modo geral à Figura 1, um conjunto deválvula 10 da presente invenção inclui um corpo de válvula 12 conectado demodo a poder ser liberado a uma caixa do solenóide 14 usando uma conexãorosqueada 16. Um membro/armadura de válvula combinado 18 é deslizávelem uma direção de fechamento de válvula "A" ou uma direção de abertura deválvula "B". O membro/armadura de válvula 18 é feito como umacombinação homogênea ou unitária de um membro de válvula e umaarmadura em um único elemento. Em diversos modos de realização, omembro/armadura de válvula 18 é feito de um material produzidomagneticamente, como aço, aço inoxidável, e similar.

Uma bobina 22 que inclui fio em uma pluralidade deenrolamentos é posicionada dentro da caixa do solenóide 14. Uma peça depolo ajustável 24 é posicionada dentro da bobina 22 e conectada à caixa dosolenóide 14 usando uma conexão rosqueada 26. A peça de polo ajustável 24transfere um fluxo magnético de uma bobina energizada 22 para "tracionar" omembro/armadura de válvula 18 de uma posição de válvula fechada para umade válvula aberta. Um membro de solicitação 28, como uma mola espiraldentro do corpo de válvula 12, prove uma força de solicitação para solicitarcontinuamente o membro/armadura 18 de válvula na direção de fechamentoda válvula "A". Na posição de válvula fechada mostrada, é provido um vão defolga 30 entre o membro/armação de válvula 18 e a peça de polo ajustável 24.O vão de folga 30é criado quando a solicitação do membro 28 solicita omembro/armadura de válvula 18 na direção de fechamento da válvula "A". Ovão de folga 30 é ajustável girando-se a peça de polo ajustável 24 usando-se aconexão rosqueada 26 para deslocar axialmente a peça de polo ajustável 24 nadireção de abertura da válvula "A", ou na direção de fechamento da válvula"B". O vão de folga 30defme um deslocamento axial total domembro/armadura 18 da válvula entre as posições de válvula fechada(desenergizada) e válvula aberta (energizada), mais sobrecurso. O vão defolga 30: também prove o deslocamento axial ajustável para compensar odesgaste do membro de válvula e/ou do assento de válvula. O vão de folga30pode ser ajustado ao longo da vida do conjunto de válvula para manter otempo de resposta da válvula consistente. Reduzindo-se o vão de folga 30,reduz-se o tempo que leva para a válvula abrir, ou seja, o tempo de aberturada válvula, e inversamente, aumentando-se o vão de folga 30 aumenta-se otempo de abertura da válvula. O vão de folga 30 é ajustado inicialmente paraconseguir desempenho ótimo para a aplicação particular.

Uma primeira extremidade do membro de solicitação 28 éposicionada dentro de uma cavidade de membro 32 criada em umaextremidade 34 do membro/armadura de válvulal8. Uma segundaextremidade do membro de solicitação 28 é mantida dentro de uma cavidadeda peça de polo 36 criada em uma extremidade da peça de polo 38 da peça depolo ajustável 24. Uma bucha do solenóide 40 é posicionada entre a bobina 22e o membro/armadura de válvula 18. O membro/armadura de válvula 18 édisposto de modo deslizante dentro de um furo de embuchamento 42 da buchado solenóide 40. Um material para a bucha do solenóide 40 pode ser providode um material magnético, como aço, ou aço inoxidável e prove um ajustedeslizante para o membro/armadura de válvula 18. Um membro conectorelétrico 44 que pode incluir um ou mais fios elétricos é conectado à, e seestende para fora a partir da bobina 22. O membro conector elétrico 44 proveenergia elétrica para energizar a bobina 22 de uma fonte de energia (nãomostrada). A caixa do solenóide 14, o membro/armadura de válvulal8, abobina 22, a peça de polo ajustável 24, a bucha do solenóide 40, e o membroconector elétrico 44 definem, em conjunto, um conjunto de solenóide.

Uma passagem de equalização da pressão 46 se estendendoatravés de todo um comprimento do membro/armadura de válvula 18 éorientada longitudinalmente e substancialmente coaxial com uma passagemcorrespondente 48 criada através da peça de polo ajustável 24. A passagem deequalização 46 e a passagem 48, juntas, provêm um caminho de fluxo parafluidos, como o ar que é deslocado quando o membro/armadura de válvula 18desliza dentro do corpo de válvula 12. A passagem de equalização da pressão46 também pode expelir o fluido (por exemplo, ar) que esteja presente devidoa vazamento da vedação.

O corpo de válvula 12 inclui uma porta de entrada 50 que estáem comunicação fluídica com uma passagem de entrada 52 que, por sua vez,se conecta a uma câmara pressurizada 54. A passagem de entrada 52 pode terum diâmetro igual ou maior do que a porta de entrada 50, ou pode ser menor,como mostrado. A passagem de entrada 52 pode adicionalmente ser na formade entalhes, ou provida em outras formas geométricas, incluindo, mas nãolimitando, retangular, oval, e semelhante. O fluido na câmara pressurizada 54é provido de uma fonte (não mostrada) de fluido pressurizado, como ar. Ofluido pressurizado é mantido dentro da câmara pressurizada 54, quando oconjunto de válvula 10 está na posição de válvula fechada, por uma vedação56 disposta em um pistão 58 definindo uma extremidade domembro/armadura de válvula 18. O pistão 58 é recebido de modo deslizantedentro de um furo de cilindro 60 do corpo de válvula 12. Uma extremidade dacâmara pressurizada 54 oposta da vedação 56 é vedada quando um elementode válvula 62 é encaixado com um primeiro assento de válvula 64 do corpo deválvula 12. O primeiro assento de válvula 64 pode definir uma superfície deborda aguçada, chanfrada, ou arredondada. O elemento de válvula 62 pode serformado ou usinado do mesmo material que o membro/armadura de válvula 18ou pode ser feito de um material resiliente, como borracha, ou material deborracha sintética conectado por ligação, sobremoldagem, vedação frouxa, ououtros processos conhecidos, ao membro/armadura de válvula 18. Omembro/armadura de válvula 18 pode ser feito de qualquer material capaz deser afetado pelo fluxo magnético criado através da peça de polo ajustável 24quando a bobina 22 é energizada.

O corpo de válvula 12 também inclui uma porta de cilindro 66em comunicação fluídica com uma passagem de porta do cilindro 68. Umaporta de exaustão 70 também é provida no corpo de válvula 12 a qual está emcomunicação fluídica com uma passagem da porta de exaustão 72. Apassagem de porta do cilindro 68 está em comunicação fluídica com umacâmara de porta do cilindro 74. Em diversos modos de realização, a câmarade porta do cilindro 74 é criada como uma cavidade circunferencial no corpode válvula 12. A passagem da porta de exaustão 72 está em comunicaçãofluídica com uma câmara da porta de exaustão 76. Em diversos modos derealização, a câmara da porta de exaustão 76 é criada como uma depressão oucavidade circunferencial no membro/armadura de válvula 18, que éposicionado próximo à porta de exaustão 70 em qualquer posição de operaçãodo membro/armadura de válvula 18.

Quando o conjunto de válvula 10 está na posição de válvulafechada, o fluido dentro da câmara da porta de exaustão 76 é descarregadoatravés de uma cavidade da porta de exaustão 78 que está em comunicaçãofluídica via passagem da porta de exaustão 72 com a porta de exaustão 70. Deacordo com diversos modos de realização, a cavidade da porta de exaustão 78é criada como um entalhe circunferencial provido em um retentor ajustável 80posicionado próximo à passagem da porta de exaustão 72. O retentor ajustável80 é conectado ao corpo de válvula 12, após a inserção do membro/armadurade válvula 18, usando-se uma conexão rosqueada 82, para ser ajustávelaxialmente paralelo ao eixo longitudinal da válvula 20, girando-se o retentorajustável 80. Movendo-se axialmente o retentor ajustável 80, uma distânciaentre o retentor ajustável 80 e o elemento de válvula 62, na posição de válvulafechada, pode ser aumentada ou diminuída e ajustada na posição ótima, oudesejada. Este ajuste também determina uma velocidade de fluxo da válvula.Uma vedação de fluido é criada entre o retentor ajustável 80 e uma paredeinterna do corpo de válvula 12 usando-se um primeiro e um segundo anéis-084, 86. Os primeiros e segundos anéis-O 84, 86 cavalgam a cavidade da portade exaustão 78, a passagem da porta de exaustão 72, e a porta de exaustão 70e criam uma vedação de fluido que impede transferência de fluido através daporta de exaustão 70 ou através da seção de bobina 22 quando omembro/armadura de válvula está posicionado na posição de válvula aberta.

O corpo de válvula inclui adicionalmente uma pluralidade devedações do corpo que, no exemplo mostrado, são providas como anéis-0 deborracha ou de material resiliente, mas que também podem ser outros tipos devedações adaptáveis para atuar sobre o perímetro do corpo de válvula 12.Estas vedações incluem uma primeira vedação de corpo 88, uma segundavedação de corpo 90, uma terceira vedação de corpo 92, e uma quartavedação do corpo 94. As primeira, segunda, terceira e quarta vedações decorpo 88, 90, 92, 94 são recebidas parcialmente em cavidades de vedação, oüentalhes circunferenciais, criados no corpo de válvula 12 e são pretendidaspara casar vedadamente com um bloco de corpo de válvula, como o bloco decorpo mostrado e descrito em referência à Figura 5. Em diversos modos derealização, o corpo de válvula 12 tendo primeira, segunda, terceira e quartavedações de corpo 88 a 94 define, conseqüentemente, um conjunto decartucho que é recebido de modo deslizante dentro, e removível do bloco decorpo correspondente.

A posição de válvula fechada mostrada na Figura 1 é definidapelo encaixe de um primeiro lado 95 do elemento de válvula 62 com oprimeiro assento de válvula 64. O fluido pressurizado provido através da portade entrada 50 é mantido, desse modo, dentro da câmara pressurizada 54. Naposição de válvula fechada a pressão do fluido na porta do cilindro 66 édescarregada através da porta de exaustão 70 por um caminho que inclui acâmara da porta do cilindro 74, a câmara da porta de exaustão 76, a cavidadeda porta de exaustão 78, e a passagem da porta de exaustão 72. Na posição deválvula fechada, a bobina 22 está desenergizada o que permite à força desolicitação provida pelo membro de solicitação 28 solicitar omembro/armadura de válvula 18 na direção de fechamento da válvula "A",que assenta o elemento de válvula 62 de encontro ao primeiro assento deválvula 64. Como notado previamente, o vão de folga 30, provido entre aprimeira extremidade 34 do membro/armadura de válvula 18 e a extremidadeda peça de polo 38 da peça de polo ajustável 24, é ajustável e pode ser feitomenor ou maior girando-se a peça de polo ajustável 24 usando-se a conexãorosqueada 26 para aumentar ou reduzir o vão de folga 30. Aumentando oureduzindo o vão de folga 30 pode aumentar ou reduzir, respectivamente, umtempo de abertura e fechamento do conjunto de válvula 10. O vão de folga 30também pode ser mantido durante a vida do conjunto de válvula 10 para permitir, por exemplo, ajustar a compressão ou desgaste do elemento deválvula 62.

O ajuste axial da peça de polo ajustável 24 controlaoperacionalmente uma dimensão "X" do vão de folga 30 criado entre a peçade polo ajustável 24 e o membro/armadura de válvula 18 com omembro/armadura de válvulal8 na posição da válvula fechada. O vão defolga 30 também equaliza para uma distância total de curso domembro/armadura de válvula 18, determinado por uma distância entre osassentos de válvula opostos, que produz o tempo de operação do conjunto deválvula 10. De acordo com diversos modos de realização, o vão de folga 30pode ser, aproximadamente, 0,13mm. O acesso à peça de polo ajustável 24 éprovido através de uma extremidade aberta do conjunto de válvula 10,conseqüentemente, a peça de polo ajustável 24 pode ser girada para ajustaraxialmente sua posição para controlar o curso ou sobrecurso do conjunto desolenóide mesmo quando a bobina 22 da válvula está energizada. Ajuste decampo do conjunto de válvula 10 é, conseqüentemente, provido. O ajuste decampo também otimiza uma força de intercâmbio da válvula, provecompensação para o desgaste, e pode ser usado para manter tempos deresposta consistentes durante toda a expectativa de vida da válvula.

Em referência à Figura 2, quando a bobina 22 está energizada,é criado um campo, ou fluxo magnético definindo uma força de tração atravésda peça de polo ajustável 24 que traciona magneticamente, ou extrai omembro/armadura de válvula 18 na direção de abertura da válvula "B"superando a força de solicitação do membro de solicitação 28. Um segundoassento de válvula 96 é definido em uma extremidade do retentor ajustável80. A posição de válvula aberta é definida quando o primeiro lado 95 doelemento de válvula 62 é movido para longe do primeiro assento de válvula64 e um segundo lado oposto 97 do elemento de válvula 62 contata o segundoassento de válvula 96. A posição de válvula aberta também ocorre quando ovão de folga 30' é reduzido, mas não sendo permitido que atinja um valorzero, que permitiria o membro/armadura de válvulal8 contatar a peça de poloajustável 24. O contato entre o membro/armadura de válvulal8 e a peça depolo ajustável 24 é indesejável devido ao contato de vedação pleno poder nãoestar presente entre o membro/armadura de válvulal8 e a peça de poloajustável 24, e devido ao contato repetido poder resultar em martelamento daspartes metálicas e maior ruído. Portanto, eliminando-se o contato, a vida deoperação do conjunto de válvula 10 aumenta pela eliminação do desgaste dometal.

O segundo assento de válvula pode definir uma extremidadede borda aguçada, chanfrada, ou arredondada do retentor ajustável 80posicionada próximo ao elemento da válvula 62. O primeiro assento deválvula 64, também pode definir uma forma de borda aguçada, chanfrada, ouarredondada. Como notado previamente, o retentor ajustável 80 e,conseqüentemente, uma posição do segundo assento de válvula 96, é ajustávellongitudinalmente pela rotação do retentor ajustável 80 usando-se a conexãorosqueada 82. Ajustando-se a posição axial do retentor ajustável 80 e,conseqüentemente, do assento de válvula 96 uma distância total "Y", entre oprimeiro assento de válvula 96 e segundo assento de válvula 64, pode serajustada. Este ajuste possibilita o ajuste de compressão e desgaste doelemento de válvula 62 e o ajuste dos tempos de abertura e fechamento daválvula.

Com a bobina 22 na condição energizada, o conjunto deválvula 10 permanecerá na posição de válvula aberta mostrada na Figura 2.

Na posição de válvula aberta, o fluido, como ar pressurizado provido atravésda porta de entrada 50 para a câmara pressurizada 54, é descarregado viacâmara da porta do cilindro 74, passagem da porta do cilindro 68, e porta docilindro 66 para um componente ou dispositivo operado a fluido (nãomostrado). O fluxo através do conjunto de válvula 10 é, conseqüentemente,em uma direção de fluxo de entrada "C" através da porta de entrada 50 e umadireção de fluxo de saída "D", a partir da porta do cilindro 66.

Quando o elemento de válvula 62 está em contacto com osegundo assento de válvula 96 a porta de exaustão 70 está isolada. Além docaminho de saída provido pela porta de exaustão 70 na posição de válvulaaberta, o fluido no conjunto de válvula 10 também pode sair através de umapassagem 98 definida entre o membro/armadura de válvula 18 e uma luva deembuchamentolOO da bucha do solenóide 40. O fluido, escapando pelapassagem 98, sairá do corpo de válvula 12 e do conjunto de válvula. 10através da conexão rosqueada 26 e poderá, conseqüentemente, contatar abobina 22. Estes caminhos, na posição de válvula fechada, estão isolados.Devido ser antecipado que um diferencial de pressão entre o fluido na câmarada porta de exaustão 76 e a porta de exaustão 70 é significativamente menordo que um diferencial de pressão entre a câmara da porta de exaustão 76 viapassagem 98 e conexão rosqueada 26, o fluido será descarregado geralmenteatravés da porta de exaustão 70 na posição de válvula fechada. Quando abobina 22 estiver desenergizada, o membro de solicitação 28 retornará omembro/armadura de válvula 18 para a posição de válvula fechada mostradana Figura 1.

Em referência agora a ambas, Figuras 2 e 3, quando omembro/armadura de válvula 18 está na posição de válvula fechada (Figura3), ou na posição de válvula aberta (figura 2), existe uma condição de"pressão balanceada" devido à geometria provida nas extremidades opostas dacâmara pressurizada 54. Como mostrado especificamente na Figura 3, quandoo elemento de válvula 62 está em contacto com o primeiro assento de válvula64, uma primeira área de superfície "E", de uma parede de extremidade dopistão 102, é substancialmente igual a uma segunda área de superfície "F" daporção correspondente exposta ao fluido do elemento de válvula, 62.Conseqüentemente, uma pressão de fluido "Pi", atuando contra a primeiraárea de superfície "E", é substancialmente igual a uma pressão de fluido "P2"atuando contra a segunda área de superfície "F". Devido à pressão "Pi" sersubstancialmente igual à pressão "P2", a fonte de pressão na porta de entrada50 não atua para deslocar o membro/armadura da válvula 18 da posição deválvula fechada. A condição balanceada de pressão permite que a força desolicitação provida pelo membro de solicitação 28 (não mostrado nesta vista)seja a única força atuando para manter o membro/armadura de válvula 18 naposição de válvula fechada. Quando a bobina 22 é subseqüentementeenergizada, desprezando-se as forças estática afetando o membro/armadura deválvula, 18, a força de entrada necessária para mover o membro/armadura deválvula 18 da posição de válvula fechada para a aberta tem que ser maior,apenas, do que a força de solicitação do membro de solicitação 28. Isto reduza quantidade de energia necessária para deslocar o membro/armadura deválvula 18 e reduz, conseqüentemente, o tempo de abertura do conjunto deválvula 10. Mesmo que o elemento de válvula 62 se desgaste no tempo com ouso, a segunda área de superfície "F" permanece substancialmente inalterada,mantendo, conseqüentemente, a condição balanceada de pressão nomembro/armadura de válvulal8. Uma distância "Z", entre um canto definidocomo o segundo assento de válvula 96 do retentor ajustável 80 e uma segundaface 103 do elemento de válvula 62, está mostrada. A distância "Z" éajustável pelo deslocamento axial do retentor ajustável 80. A condiçãobalanceada de pressão também ocorre com a válvula na posição de válvulaaberta (figura 2) quando o fluido flui através de batentes da porta do cilindro66, devido às áreas das superfícies de assento de válvula opostas seremsubstancialmente iguais. Estas áreas sendo de pressão balanceada tambémmantêm tempos de resposta de válvula consistentes com qualquer variação dapressão do fluido.

Voltando à Figura 2, quando o conjunto de válvula 10 está naposição de válvula aberta, após o volume de fluido ter passado a partir daporta de entrada 50 através da porta do cilindro 66 que é usada para operar oequipamento a jusante, a pressão do fluido na porta de entrada 50 ésubstancialmente igual à pressão do fluido na porta do cilindro 66. Umacondição "balanceada por pressão" existe substancialmente na posição deválvula aberta devido à forma angular dos lados opostos do elemento deválvula 62. A pressão do fluido atuando contra os lados opostos do elementode válvula 62 no ponto de contato do elemento de válvula 62 e o segundoassento de válvula 96 é substancialmente igual. Quando a bobina 22 ésubseqüentemente desenergizada, a força de solicitação do elemento desolicitação 28 precisa superar apenas a pressão de fluido mínima para iniciar omovimento do membro/armadura de válvula 18a partir da posição de válvulafechada na direção de fechamento da válvula "A", de volta à posição deválvula fechada mostrada na Figura 1.

Em referência agora à Figura 4, um conjunto de válvula 104 émodificado a partir do conjunto de válvula 10 para adicionar uma vedação defluido. Um membro/armadura de válvula 106 é modificado a partir domembro/armadura 18 da válvula adicionando-se um membro de vedação 108,como um anel-O posicionado dentro de uma ranhura de vedação 110 criadano membro/armadura de válvulalOó. O membro de vedação 108 fornece umavedação de fluido entre o membro/armadura de válvula 106 e uma face defuro 112 do retentor ajustável 80. Os componentes restantes do conjunto deválvula 104 são substancialmente inalterados em relação ao conjunto deválvula 10.

Adicionando-se o membro de vedação 108 ao conjunto deválvula 104, a passagem 98 é isolada sob qualquer condição de operação doconjunto de válvula 104. O uso do membro de vedação 108 pode serselecionado dependendo do tipo de fluido a ser controlado pelo conjunto deválvula 104, por exemplo, em ambientes onde o fluido não é filtradofacilmente para remover os contaminantes, como sujeira ou umidade, ouquando o fluido é corrosivo em relação aos materiais do conjunto de válvula10, incluindo a bobina 22. O uso do membro de vedação 108 impede queefeitos prejudiciais do fluido não filtrado, ou corrosivo, atinjam a área dabobina 22 do conjunto de válvula 104. Quando um elemento de válvula 114do membro/armadura de válvula 106 contata um assento de válvula naposição de válvula fechada, ou na posição de válvula aberta, e para qualqueroutra posição entre estas, o membro de vedação 108 isola o caminho de fluxoda passagem 98 e conexão rosqueada 26. A adição do membro de vedação108 também prove a capacidade de usar o conjunto de válvula 104 como umaválvula fechada normalmente, uma válvula aberta normalmente, como umseletor, ou como um conjunto desviador. A porta de entrada também pode serrelocada para qualquer uma das portas identificadas, e o conjunto de válvula104 também pode ser usado com um sistema de vácuo conectado.

Em referência agora à Figura 5, é mostrada uma instalaçãoexemplificativa do conjunto de válvula 104 em um bloco de corpo 116. Oconjunto de válvula 10 (não mostrado) seria instalado similarmente. O blocode corpo 116 é exemplificativo de qualquer tipo de configuração para ummembro de recepção do conjunto de válvula 104. O bloco de corpo 116 podeincluir uma pluralidade de portas de fluido que definem caminhos decomunicação fluídica para cada uma das portas de entrada 50, porta docilindro 66, e porta de exaustão 70. Estas portas de fluido incluem umaprimeira porta de fluido 118 em comunicação fluídica com cada uma dasportas de entrada 50, uma segunda porta de fluido 120 em comunicaçãofluídica com cada uma das portas do cilindro 66, e uma terceira porta de fluido 172 em comunicação fluídica com cada uma das portas de exaustão 70.As primeira, segunda e terceira portas de fluido 118, 120, 122 podem seradaptadas para receber um conector 124, como um conector rosqueado,soldado, moldado, ou outro similar. Cada conector 124, por sua vez, estáconectado a uma linha de fluido 126 que pode prover, por exemplo, uma fontede fluido pressurizado para a porta de entrada 50, um caminho de fluxo para ofluido descarregado do conjunto de válvula 104 para um dispositivo operávelpor pressão, ou expelir, o fluido para a atmosfera a partir da porta de exaustão 70.

No exemplo mostrado pela Figura 5, o membro/armadura deválvula 106 está posicionado na posição de válvula aberta que prove umacomunicação de caminho de fluido entre a porta de entrada 50 e a porta decilindro 66. Nesta condição, o fluido na porta de entrada 50 passará através doconjunto de válvula 104 e será descarregado através da porta do cilindro 66.Vedações de corpo, como a primeira, segunda, terceira, e quarta vedações decorpo 88 a 94 permitem que o conjunto de válvula 104 seja inseridoliberavelmente, como um cartucho, dentro do bloco de corpo 116. Istopermite que o conjunto de válvula 104 seja removido para manutenção, comoa substituição de qualquer uma das várias vedações, ou ajuste do retentorajustável 80.

Em referência agora à Figura 6, um conjunto de válvulabidirecional 128 da presente invenção inclui um corpo de válvula 130conectado liberavelmente a uma caixa do solenóide 132 usando uma conexãorosqueada 134. Um membro/armadura de válvulal36 está disposto de mododeslizante no corpo de válvula. 130 para movimento de deslizamento sobreum eixo longitudinal da válvula 138. Similar ao membro/armadura de válvula18, o membro/armadura de válvulal36 é deslocável em cada uma das direçõesde fechamento da válvula "A" e de abertura da válvula "B".

Uma bobina 140 é disposta dentro da caixa do solenóidel32.

Uma peça de polo ajustável axialmentel42, similar à peça de polo ajustável24, é conectada à caixa do solenóide 132 usando-se uma conexão rosqueada144. Um membro de solicitação 146, como uma mola espiral similar aomembro de solicitação 28, é posicionado entre uma porção flangeada 148 domembro/armadura de válvula 136 e uma bucha do solenóide 150. O membrode solicitação 146 solicita o membro/armadura de válvula 136 na direção defechamento da válvula "A" e define, conseqüentemente, um vão de folga 151entre o membro/armadura de válvula 136 e a peça de polo ajustável 142quando o membro/armadura de válvula 136 está na posição de válvulafechada. O vão de folga 151 é similar na função e ajuste ao vão de folga 30provido para o conjunto de válvula 10.

O membro/armadura de válvula 136 é disposto de mododeslizante dentro de uma luva de embuchamentol52 da bucha do solenóide150. Uma passagem 154 é criada entre a luva de embuchamento 152 e omembro/armadura de válvula 136, similar à passagem 98. Uma passagem deequalização de pressão 156 também é provida no membro/armadura deválvula 136 similar, na função, à passagem de equalização 46.

O corpo de válvula 130 inclui uma porta de entrada 158 que édisposta em um ângulo a em relação ao eixo longitudinal da válvula 138. Deacordo com diversos modos de realização o ângulo a é, aproximadamente, 45graus, mas pode variar ao critério do fabricante. A porta de entrada 158 estáem comunicação fluí dica com uma câmara pressurizada 160. O fluido nacâmara pressurizada 160 é mantido por uma vedação 162, como um anel-Omantido circunferencialmente ao redor de um pistão 164 do membro/armadura de válvula 136. A vedação 162 contata um furo de cilindro166 do corpo de válvula 130 para criar um limite de fluido de pressão em umaextremidade da câmara pressurizada 160. Uma extremidade oposta da câmarapressurizada 160 é criada quando um elemento de válvula 168, similar aoelemento de válvula 62, contata um assento de válvula 170 do corpo de válvula 130. A condição balanceada de pressão do conjunto de válvula 10 éduplicada pela configuração do conjunto de válvula bidirecional 128.

O corpo de válvula 130 inclui adicionalmente uma porta decilindro 172 que está em comunicação fluídica, usando uma passagem daporta do cilindro 174, com uma câmara da porta do cilindro 176. A pressão dofluido na porta de entrada 158 é normalmente isolada da câmara da porta docilindro 176 e, conseqüentemente, da porta do cilindro 172 na posição deválvula fechada, pelo contato do elemento de válvula 168 com o assento deválvula 170. Um membro de vedação (não mostrado), como o membro devedação 108 mostrado e descrito em referência à Figura 4, também pode ser adicionado ao membro/armadura de válvula 136 para impedir a transferênciade fluido pressurizado através da passagem 154 e conexão rosqueada 144.Este membro de vedação pode ser posicionado na porção flangeada 148 ouentre o membro/armadura de válvulal36 e a luva de embuchamentol52.

O corpo de válvula 130 difere do corpo de válvula 12 em suageometria próximo à posição do pistão 164. Um primeiro corpo de vedação178, como um anel-O de material elastomérico, é posicionado em um entalhe,ou ranhura, criado em uma face terminal 180 do corpo de válvula 130. A faceterminal 180 é orientada substancialmente perpendicular ao eixo longitudinal da válvula 138. Uma segunda vedação de corpo 182 e uma terceira vedaçãode corpo 184 estão, ambas, dispostas em entalhes correspondentes criados emuma face lateral 186 do corpo de válvula 130. Uma face orientadainclinadamente 188 é criada entre a face terminal 180 e a face lateral 186. Aface inclinada 188 é substancialmente perpendicular a um eixo central 189 da porta de entrada 158.

A operação do conjunto de válvula bidirecional 128 é similar àde cada um dos conjuntos de válvula 10 e 104. Quando a bobina 140 estádesenergizada, a força de solicitação do membro de solicitação 146 força omembro/armadura de válvula: 136 em direção à posição de válvula fechada.

Quando a bobina 140 está energizada, o fluxo magnético induzido através dapeça de polo ajustável 142 traciona, ou extrai o membro/armadura deválvulal36 em direção à peça de polo ajustável 142 até que o vão de folga151 seja reduzido substancialmente para zero. O contato entre omembro/armadura de válvula 136 e a peça de polo ajustável 142 é antecipadono projeto do conjunto de válvula bidirecional 128. Um item adicional, comouma bucha ou almofada de material resiliente (não mostrado), pode serposicionado entre o membro/armadura de válvula 136 e a peça de poloajustável 142, se desejado, para reduzir a força de contato e o ruído associado.

Quando o membro/armadura de válvula 136 se move na direção de aberturada válvula "B", o elemento 168 da válvula se retira do assento de válvula 170permitindo que o fluido na câmara pressurizada 160 seja descarregado atravésda câmara da porta do cilindro 176, passagem da porta do cilindro 174 eatravés da porta do cilindro 172. O uso da porção flangeada 148 domembro/armadura de válvula 136 permite que o membro de solicitação 146seja posicionado do lado de fora do membro/armadura da válvula 136,eliminando a necessidade do membro de cavidade 32 e a cavidade da peça depolo 36, do conjunto de válvula 10.

Em referência agora à Figura 7, um conjunto de válvulabidirecional 190 é modificado do conjunto de válvula bidirecional 128 pelaadição de uma pluralidade de roscas de corpo externas 192 que se estendemradialmente para fora de uma caixa do solenóide 193. As roscas 192 permitemque o conjunto de válvula 190 seja encaixado positivamente com roscasinternas de um distribuidor, como um bloco de distribuidor 196 que serámelhor descrito em referência à Figura 8. Para ajudar na montagem da válvularotativa 190 durante o encaixe por rosca, um par de superfícies planas opostaspara chave inglesa 194 (apenas uma superfície plana para chave inglesa estávisível nesta vista) é provido com a caixa do solenóide 193. Um fixador,como uma chave inglesa pode encaixar as superfícies planas para chaveinglesa 194 para aplicar torque adicional durante a montagem. Além disso,uma extremidade entalhada pode ser provida em uma peça de polo ajustável195 para encaixe por meio de uma ferramenta de instalação diferente, comouma chave de fenda.

Em referência agora à Figura 8, uma pluralidade de conjuntosde válvula da presente invenção pode ser conectada normalmente a umdistribuidor como uma medida para economizar espaço e custos, para aoperação de múltiplos componentes pelos conjuntos de válvula. Em um modode realização exemplificativo, uma pluralidade de conjuntos de válvula 190 éconectada por roscas em aberturas de recepção rosqueadas individuais de umbloco de distribuidor 196. Os conjuntos de válvula 190 podem ser arranjadosem fileiras substancialmente paralelas, indicadas pelas primeira e segundafileiras 198, 200. Grupos de conjuntos de válvula 190, como mostrados porum grupo exemplificativo 202, podem ser conectados normalmente a um oumais dispositivos de distribuição de fluxo 204. Na presente configuração, ogrupo 202 inclui oito conjuntos de válvula 190 que estão conectadosnormalmente por passagens de fluxo internas (não mostradas) do bloco dedistribuidor 196 e um bloco de montagem de dispositivo 206 para odispositivo de distribuição de fluxo 204. Grupos adicionais de conjuntos deválvula 190 podem, por sua vez, ser conectados a cada um dos dispositivos dedistribuição de fluxo 204', 204", e 204"'. A quantidade de conjuntos deválvula e dispositivos de distribuição de fluxo não está limitada pelaconfiguração exemplificativa mostrada, e pode variar ao critério dofabricante. Agrupando-se múltiplos conjuntos de válvula também provefacilidade para se fazer as conexões elétricas para os conjuntos de válvula,uma vez que um chicote de fios (não mostrado) pode ser usado para energizareletricamente múltiplos conjuntos de válvula.

Em referência agora à Figura 9, outro modo de realização deum conjunto de válvula de pressão balanceada bidirecional 208 é modificadoa partir do conjunto de válvula bidirecional 128. Conseqüentemente, apenasas porções modificadas serão discutidas adicionalmente. O conjunto deválvula bidirecional 208 inclui um corpo de válvula 210 tendo ummembro/armadura de válvula homogêneo 212 disposto de modo deslizante,no mesmo. O corpo de válvula 210 é conectado por roscas a uma caixa dosolenóide 214. A caixa do solenóide214 tem uma peça de polo ajustável 216conectada por roscas à mesma, similar à peça de polo ajustável 142. Omembro/armadura de válvula 212 e a peça de polo ajustável 216 sãomodificados para incluir um membro resiliente 218, como uma mola espiral,disposto dentro de uma cavidade de membro 220 e uma cavidade de peça depolo 222, respectivamente. O membro resiliente solicita o membro/armadurade válvula 212 em uma direção "H" tendendo a fechar o conjunto de válvula208.

O membro/armadura de válvula é modificado a partir domembro/armadura de válvula 136 para incluir uma porção de flange radial224 que inclui uma superfície externa 226 recebida de modo deslizante dentrode uma cavidade de recepção 228 de uma porção de corpo levantada 230.Uma vedação 232, como um anel-O posicionado dentro de uma ranhura devedação 234 da porção de flange radial 224, prove uma vedação do limite defluido para impedir que o fluido escape além da porção de flange radial 224 econtate uma bobina 236. O membro/armadura de válvula 212 incluiadicionalmente um elemento de válvula 238 conectado integralmente aomembro/armadura de válvula 212 dentro de uma bolsa radial 240 domembro/armadura de válvula212 e, conseqüentemente, é modificado a partirdos elementos de válvula 62 e 168 como será descrito em melhor detalhe emreferência à Figura 10. O elemento de válvula 238 contata um assento deválvula 242 similar ao assento de válvula 170. De modo a carregar omembro/armadura de válvula 212 no corpo de válvula 210 na direção "H", oelemento de válvula 238 é adaptado para ser flexionado em uma direção "G"para permitir que o elemento de válvula 238 se flexione quando dispostoatravés de uma cavidade de recepção 228 da porção do corpo levantada 230.

Em referência agora à Figura 10, tanto o assento de válvula242, como uma superfície interna 243 definida pela cavidade de recepção228, têm, substancialmente, o mesmo diâmetro "J". Uma parede deextremidade 244 da porção de flange radial 224 define, conseqüentemente,uma área de superfície "K" que é substancialmente igual a uma área desuperfície "L" de um pistão 245 (similar ao pistão 164) recebido em umacavidade de pistão 246. A área de superfície "K" também é substancialmenteigual a uma área de superfície "M" de uma porção do elemento de válvula 238exposta à pressão do fluido na condição de válvula fechada, mostrada. Asáreas de superfície "L" e "M" são similares, na função, as primeira e segundaáreas de superfície "E" e "F" mostradas na Figura 3. Quando a bobina 236(mostrada na Figura 9) é energizada, o membro/armadura de válvula212 émovido para uma posição de válvula aberta (não mostrada) e as pressões dofluido atuando sobre as áreas de superfície "L" e "K" são balanceadas.

O elemento de válvula 238 é modificado a partir doselementos de válvula 62 e 168 eliminando-se qualquer porção domembro/armadura de válvula 212 se estendendo radialmente para fora quetenha sido recebida parcialmente dentro dos elementos de válvula 62 e 168.Ao contrário, o elemento de válvula 238 é recebido na bolsa radial 240 quepermite que a porção de elemento de válvula 238, que se estende radialmentelivre para longe do membro/armadura de válvula 212, se flexione, ou dobre.

Para ajudar adicionalmente a flexão do elemento de válvula 238 quando omembro/armadura de válvula212 é carregado, uma superfície 247 doelemento de válvula 238 é orientada em um ângulo f3 em relação a umeixo248 orientado substancialmente perpendicular a um eixo longitudinal 250do conjunto de válvula 208. De acordo com diversos modos de realização, oângulo (3 pode variar de aproximadamente 20 graus até, aproximadamente, 60graus. Entretanto, esta faixa de ângulos não é limitativa e o ângulo /3 pode sermaior ou menor ao critério do fabricante.

As bobinas 22, 140, para os conjuntos de válvula da presenteinvenção, estão aqui mostradas como de forma substancialmente circular outubular. Esta forma não é limitativa para a presente invenção. Formasadicionais de bobina também podem ser usadas, como formas retangulares, ounão redondas, como oval, ou outras múltiplas formas geométricas. Variando-se a forma geométrica da bobina, a potência elétrica da bobina, ou avelocidade de operação da válvula, podem ser variadas variando-se o projetoe a quantidade de enrolamentos definindo uma área efetiva da bobina. Ascaracterísticas de operação restantes dos conjuntos de válvula da presenteinvenção podem ser mantidas com as várias geometrias de bobina descritas. Aforma das caixas do solenóide (14, 132, 193, 214) e das peças de poloajustáveis (24, 142, 195, 216) também pode ser modificada para corresponderà forma geométrica da bobina. Por exemplo, uma caixa do solenóide moldadageralmente retangular 193 pode eliminar a necessidade das superfícies planaspara chave inglesa 194 do conjunto de válvula 190, mostrado na Figura 7.

Embora um corpo de válvula no estilo de cartucho (12, 130,190, 210) seja mostrado aqui, o corpo de válvula também pode ter outrasconfigurações, como, mas não de modo limitativo, estilos de corpos em linhaou em distribuidores. Um curso de válvula definido como o deslocamentoaxial do membro/armadura de válvula (18, 106) a partir da válvula fechadaaté a posição de válvula aberta é predeterminado pela localização axial doretentor ajustável (80). Um curso do solenóide gerado pelo conjunto desolenóide é predeterminado pela localização axial da peça de polo ajustável(24, 142, 195, 216). Conjuntos de válvula da presente invenção também nãoestão limitados aos projetos bidirecionais e tridirecionais, e também podemser válvulas tetradirecionais, ou maiores.

Em referência à Figura 11, de acordo com modos de realizaçãoadicionais da presente invenção, um conjunto de válvula bidirecional 252inclui um corpo de válvula 276 tendo um membro/armadura de válvula254disposto de modo deslizante no mesmo. O membro/armadura de válvula 254 éfeito como uma combinação homogênea ou unitária de um membro deválvula e uma armadura em um único elemento. Em diversos modos derealização, o membro/armadura de válvula 254 é feito de um materialproduzido magneticamente, como aço, aço inoxidável, ou similar. Umaprimeira extremidade 256 do membro/armadura de válvula254 é disposta demodo deslizante dentro de uma luva de embuchamento 257 de uma bucha dosolenóide 258. Uma passagem de equalização de pressão 259 também éprovida no membro/armadura de 254. Uma peça de polo ajustável axialmente260 é conectada por roscas a uma caixa do solenóide 262 e é,conseqüentemente, ajustável axialmente em relação à caixa do solenóide 262e membro/armadura de válvula 254. Uma bobina 263 disposta na caixa dosolenóide 262, quando energizada, é operável usando-se um campo magnéticoatuando através da primeira extremidade 256 do membro/armadura de válvula254 para deslizar o membro/armadura de válvula 254 a partir da posiçãodesenergizada mostrada à direita, como visto na figura 11. Uma passagem deequalização de pressão 264 também é provida na peça de polo 260 a qual sealinha axialmente com a passagem de equalização de pressão 259. Ummembro de solicitação 266, em contacto com a bucha do solenóide 258 e omembro/armadura de válvula 254, solicita normalmente o membro/armadurade válvula 254 para a posição desenergizada mostrada quando a bobina 263está desenergizada.

Uma porção de embuchamento 268 do corpo de válvula 276,feita, por exemplo, de um metal, como latão, é conectada por roscas usando-se as roscas 270 à caixa do solenóide 262 e prove uma vedação deslizantepara o membro/armadura de válvula 254. A porção de embuchamento 268também pode ser adaptada para reter a bucha do solenóide 258. A porção deembuchamento 268 define uma primeira vedação de válvula quandocontatada por um elemento de válvula de material elastomérico sobremoldado272 provido com o membro/armadura de válvula 254. Uma segunda vedaçãode válvula é criada pelo contato entre o elemento de válvula 272 e um assentode válvula 274 provido com um corpo de válvula 276. Na posiçãodesenergizada do membro/armadura de válvula 254 mostrado, um vão defolga 278 tendo uma primeira largura Wi está presente entre uma faceterminal 280 do membro/armadura de válvula 254 e uma face 282 da peça depolo 260.

Em referência à Figura 12 e novamente à Figura 11, oconjunto de válvula 252 está mostrado com o membro/armadura de válvula254 movido para uma posição energizada, resultante da bobina deenergização 263. O campo magnético gerado pela bobina 263 supera a forçade solicitação do membro de solicitação 266 para mover o membro/armadurade válvula 254 em uma direção de deslizamento em "U". Na posiçãoenergizada, o vão de folga 278' é reduzido a partir do vão de folga 278,entretanto, não é permitido à face terminal 280 do membro/armadura deválvula 254 contatar a face 282 da peça de polo 260. O vão de folga 278'define um valor mínimo tendo uma largura W2 que é menor do que a larguraWÍ3 mas sempre maior do que zero, para impedir o contato físico entre a faceterminal 280 do membro/armadura de válvula 254 e a face 282 da peça depolo 260. O contato físico entre a face terminal 280 do membro/armadura deválvula 254 e a face 282 da peça de polo 260 é impedido para eliminar opotencial para o desgaste físico entre estas duas superfícies e o ruído que podeacompanhar este contato.

A largura W2 do vão de folga 278' é mantida maior do quezero predeterminando-se inicialmente um comprimento "V" da porção deembuchamento 268, e ajustando por roscas a peça de polo 264 usando asroscas 290 da peça de polo 264 recebida por roscas pelas roscascorrespondentes 292 da caixa do solenóide 262, quando necessário. Umasuperfície de assento 284, criada sobre uma extremidade livre 286 da porçãode embuchamento 268, é adaptada para receber uma superfície 288 doelemento de válvula 272 quando o conjunto de válvula 252 está energizado.Devido ao elemento de válvula 272 ser um material resiliente, alguns sobre-deslocamentos do membro/armadura de válvula 254 na direção dedeslizamento em "U" podem ocorrer após a superfície de assento 284 contatarinicialmente a superfície de assento 284. O comprimento "V" da porção deembuchamento 268 é, conseqüentemente, predeterminado inicialmente parapermitir este sobre-deslocamento, bem como, para permitir o desgaste normaldo elemento de válvula 272 com o uso. O ajuste da posição da peça de polo260 em direção, ou para longe do membro/armadura de válvula254 tambémpode ser feito para refinar a largura W2, quando necessário. O controlesubseqüente da largura W2 pelo ajuste axial em uma direção "X" aumentará alargura W2 acima do valor mínimo do vão de folga 278', por exemplo, parapermitir o desgaste do elemento da válvula 272 e/ou para ajustar a força docampo magnético através da peça de polo 260. Como notado com os modosde realização previamente explicados, os conjuntos de válvula 252 dasFiguras 11 e 12 também não estão limitados aos projetos bidirecionais outridirecionais, e também podem ser tetradirecionais, ou válvulas maiores,tendo corpos de válvula no estilo de cartucho e estilos de corpos em linha ouem distribuidor.

Válvulas operadas por solenóide de pressão balanceada dapresente invenção oferecem diversas vantagens. Controlando-se a geometriaem extremidades opostas de uma câmara pressurizada, é criada uma condiçãobalanceada de pressão entre um pistão de um membro/armadura de válvula eum elemento de válvula resiliente assentado de encontro a um assento deválvula. A condição balanceada de pressão permite que o membro/armadurada válvula seja mantido na posição de válvula fechada apenas pela força deum membro de solicitação. Para mover o membro/armadura de válvula parauma posição de válvula aberta, o fluxo magnético gerado por uma bobina tem,apenas, que superar a força de solicitação do membro de solicitação. Devido,em parte, ao projeto de pressão balanceada dos conjuntos de válvula dapresente invenção, tempos de operação da válvula menores do que 0,0004segundos podem ser conseguidos, e freqüências de operação da válvulamaiores do que 2200 ciclos por segundo também podem ser conseguidos. Deacordo com diversos modos de realização um retentor ajustável axialmentepermite ajuste axial dentro de uma faixa de, aproximadamente, 0,05mm a0,63 5mm. Provendo-se uma peça de polo ajustável axialmente, independentedo segundo assento de válvula ajustável axialmente provido pelo retentor, ocurso global do solenóide da válvula pode ser mantido ao longo de sua vida,ou ajustado. O acesso à peça de polo ajustável é provido através de umaextremidade aberta do conjunto de válvula, conseqüentemente, a peça de polopode ser ajustada axialmente ao longo da vida da válvula para controlar umcurso, ou sobrecurso, do conjunto de solenóide, mesmo quando a válvula estáenergizada. As vedações externas providas sobre o corpo de válvula permitemque o corpo de válvula seja inserido ou removido como um conjunto decartucho a partir de uma posição instalada em um bloco de corpo de válvulaou estrutura similar.

Claims (14)

1. Conjunto de válvula operada por solenóide, caracterizadopelo fato de compreender:uma caixa do solenóide;um corpo de válvula conectado à caixa do solenóide;uma peça de polo conectada à caixa do solenóide operávelpara transferir um fluxo magnético;um membro/armadura de válvula homogêneo disposto demodo deslizante no corpo e móvel de uma posição de válvula fechada parauma posição de válvula aberta na presença do fluxo magnético; euma porção de embuchamento encaixável com a caixa dosolenóide tendo um comprimento adaptado para predeterminar uma posiçãoda peça de polo em relação ao membro/armadura de válvula em uma posiçãodesenergizada do membro/armadura de válvula.

2. Conjunto de válvula operada por solenóide de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender umabobina recebida na caixa do solenóide adaptada para, quando energizada,prover o fluxo magnético à peça de polo para mover o membro/armadura deválvula da posição desenergizada em direção à peça de polo para uma posiçãoenergizada.

3. Conjunto de válvula operada por solenóide de acordo com areivindicação 2, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender umelemento da válvula tendo um primeiro lado adaptado para contatar a porçãode embuchamento na posição energizada do membro/armadura de válvula.

4. Conjunto de válvula operada por solenóide de acordo com areivindicação 3, caracterizado pelo fato do elemento de válvula ser ummaterial resiliente permitindo a compressão do elemento de válvula e sobre-alcance do membro/armadura de válvula quando o elemento de válvulacontatar a porção de embuchamento, onde a posição da peça de polo permiteo sobre-alcance sem permitir contato entre o membro/armadura de válvula e aparte de polo.

5. Conjunto de válvula operada por solenóide de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato da peça de polo incluir umapluralidade de roscas adaptadas para ser recebida por roscas na caixa dosolenóide para permitir que a peça de polo seja ajustável axialmente, onde oajuste axial da peça de polo é operável para pelo menos aumentar um vão defolga entre a peça de polo e o membro/armadura de válvula acima de umvalor mínimo na posição energizada ou desenergizada do membro/armadurade válvula.

6. Conjunto de válvula operada por solenóide de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato da porção de embuchamento incluiruma superfície de assento criada próximo de uma extremidade livre.

7. Conjunto de válvula operada por solenóide de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender umabucha do solenóide localizada dentro da caixa do solenóide, a bucha dosolenóide tendo uma luva de embuchamento adaptada para receber de mododeslizante o membro/armadura de válvula, onde a porção de embuchamento éadaptada para reter a bucha do solenóide.

8. Conjunto de válvula operada por solenóide de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato da posição da peça de polo em relaçãoao membro/armadura de válvula definir um vão de folga tendo um valor não-zero para todas as condições de operação do conjunto de válvula.

9. Conjunto de válvula operada por solenóide, caracterizadopelo fato de adicionalmente compreender:uma caixa do solenóide;um corpo de válvula conectado à caixa do solenóide tendo umassento de válvula;uma peça de polo conectada por roscas à caixa do solenóideoperável para transferir um fluxo magnético;um membro/armadura de válvula disposto de modo deslizanteno corpo de válvula e móvel a partir de uma posição de válvula fechada parauma posição de válvula aberta na presença do fluxo magnético, omembro/armadura de válvula tendo um elemento de válvula de materialresiliente;uma porção de embuchamento encaixável com a caixa dosolenóide tendo um comprimento predeterminado adaptado para criar um vãode folga de largura não-zero entre a peça de polo e o membro/armadura deválvula em uma posição energizada ou desenergizada do membro/armadurade válvula para impedir o contato entre o membro/armadura da válvula e apeça de polo; eum membro de solicitação posicionado no corpo de válvulaoperável para solicitar continuamente o membro/armadura de válvula para longe da peça de polo e em direção à posição de válvula fechada onde oelemento de válvula está em contacto com o assento de válvula.

10. Conjunto de válvula operada por solenóide de acordo coma reivindicação 9, caracterizado pelo fato do membro/armadura de válvulaincluir uma primeira passagem de equalização de pressão se estendendo através de todo um comprimento do membro/armadura de válvula.

11. Conjunto de válvula operada por solenóide de acordo coma reivindicação 10, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreenderuma segunda passagem de equalização de pressão se estendendo através detoda a peça de polo e alinhada axialmente com a primeira passagem de equalização de pressão.

12. Conjunto de válvula operada por solenóide de acordo coma reivindicação 9, caracterizado pelo fato do elemento de válvula domembro/armadura de válvula compreender um elastômero sobremoldado.

13. Conjunto de válvula operada por solenóide de acordo coma reivindicação 9, caracterizado pelo fato da peça de polo incluir umapluralidade de roscas adaptadas para serem recebidas por roscas na caixa dosolenóide para permitir que a peça de polo seja ajustável axialmente emrelação ao membro/armadura de válvula, onde o ajuste axial da peça de polo éoperável para pelo menos aumentar o vão de folga entre a peça de polo e omembro/armadura de válvula na posição energizada ou desenergizada domembro/armadura de válvula.

14. Conjunto de válvula operada por solenóide de acordo coma reivindicação 13, caracterizado pelo fato do ajuste axial da peça de polo seroperável para mover a peça de polo para mais perto do membro/armadura deválvula para ajustar inicialmente o vão de folga em um valor mínimo entre apeça de polo e o membro/armadura de válvula definido na posição energizadado membro/armadura de válvula.