BRPI1001183B1

BRPI1001183B1 - aperfeiçoamento em mecanismo redundante de acionamento de válvulas

Info

Publication number: BRPI1001183B1
Application number: BRPI1001183-8A
Authority: BR
Inventors: Oskar Hans Wolfgang Coester
Original assignee: Oskar Hans Wolfgang Coester
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2021-01-12
Also published as: WO2011123917A1; BRPI1001183A2; US20130025384A1; EP2557342A1

Abstract

APERFEIÇOAMENTO EM MECANISMO REDUNDANTE DE ACIONAMENTO DE VÁLVULAS. A invenção referese ao aperfeiçoamento em mecanismo para acionamento de válvulas ou outros dispositivos de controle que pode ser manual ou através de um atuador elétrico/eletrônico, pneumático ou hidráulico, de forma independente e sem que seja necessário qualquer comando específico. O mecanismo de acionamento redundante compreende um redutor (1) com sistema epicicloidal de engrenagens, o qual é acoplado no topo do eixo (2) do elemento obturador (3) e fixado no corpo da válvula (4). Sobre a carcaça do redutor (1) é montada uma tampa (5). O redutor (1) possui um eixo sem-fim (11) com um volante (12) na sua extremidade para acionamento manual da válvula, sendo que o sem-fim (11) é engrenado tangencialmente pelo lado externo da coroa (13) do sistema epicicloidal. Pelo interior da coroa (13) giram três pinhões (14) que se comunicam por uma engrenagem central (15). Os eixos (16) dos pinhões (14) são mancalizados inferiormente no cubo (7), que é dotado de uma sede que acolhe a extremidade sextavada do eixo da válvula (2), e em uma chapa superior (17) que faz o fechamento do sistema epicicloidal de engrenagens. O cubo (7) desliza angularmente no interior da carcaça do redutor (1), enquanto que a coroa (13) desliza angularmente em um degrau existente na abertura superior da carcaça (...).

Description

Setor tecnológico da invenção

[01] A presente invenção refere-se ao aperfeiçoamento desenvolvido em mecanismo para acionamento de válvulas ou outros dispositivos de controle que pode ser manual ou através de um atuador elétrico/eletrônico, pneumático ou hidráulico, de forma independente e sem que seja necessário qualquer comando específico.

[02] Em instalações, tais como usinas, refinarias, complexos petroquímicos e outras unidades similares, a segurança é uma preocupação permanente. Não raro, são dispostos meios redundantes de controles, de modo que a falha de um sistema é automaticamente compensada pelo acionamento imediato de outro. Entretanto, em alguns casos, essa cadeia de controles pode ser rompida, ou ainda, ser equivocadamente comandada por falha humana, representando risco de danos às instalações e aos operadores. Como conseqüência desses acidentes podem ocorrer agressões ao meio-ambiente, como por exemplo, vazamentos de petróleo ou outras matérias-primas em refinarias ou complexos químicos.

[03] Por outro lado, a instrumentação industrial, por excelência, emprega meios elétricos pneumáticos ou hidráulicos, que por sua vez são controlados por dispositivos eletroeletrônicos, programáveis ou não.

[04] A instrumentação industrial, de um modo geral, se ressente da falta de um sistema de controle que permita a remoção do atuador, mas que possibilite ainda o controle manual do dispositivo em questão. Quando se remove o atuador elétrico ou pneumático os mecanismos de movimentação do eixo ficam soltos, não sendo possível a sua operação manual. Tal situação é desejável durante a inoperância do atuador, mesmo que em curto espaço de tempo para fins de manutenção, por exemplo, durante a substituição de um atuador avariado por outro em condições.

[05] Também em situações em que ocorre interrupção do fornecimento de energia elétrica pode ser exigida a movimentação de uma válvula ou dispositivo de controle, cujo atuador fica inoperante.

Estado da técnica conhecido

[06] Um exemplo de acionamento manual e também por meio de atuador elétrico é descrito no documento de patente PI 0304095-0, cuja válvula é do tipo angular, sendo dotada de um castelo onde sobressai um eixo com um volante em sua extremidade superior e com um elemento obturador fixado na extremidade inferior do eixo. Para a operação da válvula o eixo do elemento obturador deve realizar diversas voltas, aproximando ou afastando o elemento obturador da sede da válvula. No eixo obturador, acima do castelo, é fixada uma coroa na qual engrena-se um pinhão acionado por um motor elétrico. Por conseqüência, a válvula angular pode ser acionada eletricamente, através do motor elétrico, e manualmente, por meio do volante. Esse sistema redundante de acionamento é limitado somente àquelas válvulas cujo eixo desloca-se axialmente e que deve realizar diversas voltas, pois emprega um atuador elétrico do tipo coroa e pinhão. Esse sistema redundante de acionamento não é aplicável nas válvulas cujo elemento obturador executa um giro máximo de 90°, como ocorre com as válvulas borboleta.

[07] O documento de patente PI 0405271-4 também exemplifica um sistema redundante de acionamento de válvula que emprega um volante manual e um atuador elétrico. Esse sistema não é aplicável diretamente no eixo da válvula, exigindo um redutor de 90° para a conexão do eixo do atuador elétrico. Além disso, as formas de acionamento são interdependentes, de modo que ao movimentar uma a outra é simultaneamente movimentada, visto que ambas estão acopladas a um eixo comum.

Novidades e objetivos da invenção

[08] É, portanto, objetivo da presente invenção um aperfeiçoamento em mecanismo de acionamento redundante de válvulas e outros dispositivos de controle que é capaz de resolver eficazmente as referidas limitações do estado da técnica. O aperfeiçoamento em mecanismo de acionamento redundante compreende um redutor com sistema epicicloidal de engrenagens, o qual é acoplado diretamente no topo do eixo do elemento obturador e fixado no corpo da válvula. Sobre a carcaça do redutor é montado o atuador elétrico. O redutor possui um eixo sem-fim com um volante na sua extremidade para acionamento manual da válvula, sendo que o sem-fim é engrenado pelo lado externo da coroa do sistema epicicloidal. Pelo interior da coroa giram três pinhões que se comunicam por uma engrenagem central que é executada na extremidade do eixo de saída do atuador elétrico.

[09] O aperfeiçoamento em mecanismo de acionamento redundante de válvulas e outros dispositivos de controle resultam nas seguintes vantagens sobre os sistemas integrantes do estado da técnica: é montado diretamente do eixo da válvula em arranjo axial, simplificando a montagem; é acoplável em qualquer tipo de válvula ou dispositivo de controle, independente do número de voltas exigido no seu eixo de acionamento; devido ao sistema epicicloidal de engrenagens os acionamentos manual e elétrico são independentes e não exigem qualquer mecanismo de acoplamento ou desacoplamento; torna a montagem e a retirada do atuador muito prático, facilitando a manutenção e a substituição do atuador, mesmo com a retirada do atuador o mecanismo de acionamento manual permanece operante, sendo necessária somente a montagem de uma engrenagem central no sistema epicicloidal de engrenagens.

Descrição dos desenhos anexos

[010] O aperfeiçoamento em mecanismo de acionamento redundante de válvulas e outros dispositivos de controle, objeto da presente invenção, pode ser melhor compreendido através da seguinte descrição detalhada, que é baseada nos desenhos em anexo, abaixo listados, que não devem ser considerados limitativos à invenção:

[011] Figura 1 representa perspectiva do mecanismo de acionamento montado em uma válvula borboleta.

[012] Figura 2 representa perspectiva explodida do mecanismo de acionamento.

[013] Figura 3 representa perspectiva parcial e em corte do redutor montado no atuador.

[014] Figura 4 perspectiva parcial e em corte do redutor com acionamento manual.

Descrição detalhada da invenção

[015] As figuras 1 e 2 ilustram uma concretização preferida do mecanismo de acionamento redundante que compreende um redutor (1) com sistema epicicloidal de engrenagens, o qual é acoplado no topo do eixo (2) do elemento obturador (3) e fixado no corpo da válvula (4). Sobre a carcaça do redutor (1) é montada uma tampa (5) com furação para a passagem do eixo (61) do atuador elétrico (6) e dos parafusos de fixação. O redutor (1) possui um eixo sem-fim (11) com um volante (12) na sua extremidade para acionamento manual da válvula, sendo que o sem- fim (11) é engrenado tangencialmente pelo lado externo da coroa (13) do sistema epicicloidal. Pelo interior da coroa (13) giram três pinhões (14) os quais se comunicam por uma engrenagem central (15) que é executada na extremidade do eixo de saída (61) do atuador elétrico (6). Os eixos (16) dos pinhões (14) são mancalizados inferiormente no cubo (7), que é dotado de uma sede que acolhe a extremidade sextavada do eixo da válvula (2), e em uma chapa superior (17) que faz o fechamento do sistema epicicloidal de engrenagens. O cubo (7) desliza angularmente no interior da carcaça do redutor (1), enquanto que a coroa (13) desliza angularmente em um degrau existente na abertura superior da carcaça do redutor (1).

[016] O funcionamento da válvula (4) quando acionada pelo atuador (6) pode ser acompanhado também pela figura 3 e é o seguinte: a engrenagem central (15) da extremidade do eixo do atuador (61) se engrena precisamente entre os três pinhões (14); quando o eixo (61) é acionado, os três pinhões (14) giram simultaneamente passeando pelo interior da coroa (13), visto estarem engrenados nos seus dentes internos; o deslocamento angular dos pinhões (14) faz o cubo (7) deslizar angularmente no interior da carcaça do redutor (1), fazendo o eixo da válvula (2) girar e, assim, mover angularmente o elemento obturador (3) da válvula (4).

[017] A válvula (4) pode ser acionada manualmente quando o atuador (6) é retirado, cujo funcionamento pode ser acompanhado também através da figura 4: a furação da tampa (5) da carcaça do redutor (1) é fechada através de discos (51 e 52); a engrenagem central (15) é fixada na chave de travamento (8), cuja extremidade é aparafusada na chapa superior (17); quando o volante (12) é acionado o sem-fim (11) rotaciona, obrigando a coroa (13) a deslizar angularmente sobre o degrau da carcaça do redutor (1); o movimento angular da coroa (13) faz os pinhões (14) caminharem nos seus dentes internos e também na engrenagem central (15); o deslocamento dos pinhões (14) faz o cubo (7) deslizar angularmente no interior da carcaça do redutor (1), fazendo o eixo da válvula (2) girar e, assim, mover angularmente o elemento obturador (3) da válvula (4).

[018] Apesar dos desenhos e da descrição da invenção se referir sempre a movimentação de eixo de válvula, o aperfeiçoamento em mecanismo de acionamento redundante pode ser empregado para a movimentação angular de qualquer outro dispositivo de controle, não se limitando somente ao comando de válvula.

Claims

1 - APERFEIÇOAMENTO EM MECANISMO REDUNDANTE DE ACIONAMENTO DE VÁLVULAScaracterizado por compreender: - um redutor (1) com sistema epicicloidal de engrenagens compreendendo três pinhões (14), uma engrenagem central (15) e uma coroa (13), o qual é acoplado no topo do eixo (2) do elemento obturador (3) e fixado no corpo da válvula (4); - uma tampa (5) que é montada sobre a carcaça do redutor (1); - um eixo sem-fim (11) que é engrenado tangencialmente pelo lado externo da coroa (13), a qual desliza angularmente em um degrau existente na abertura superior da carcaça do redutor (1); - os três pinhões (14) que se comunicam pela engrenagem central (15), sendo que os três pinhões (14) estão engrenados nos dentes do interior da coroa (13) e sendo os eixos (16) dos pinhões (14) mancalizados inferiormente em um cubo (7) e em uma chapa superior (17) que faz o fechamento do sistema epicicloidal de engrenagens; - o cubo (7) que desliza angularmente no interior da carcaça do redutor (1) e que é dotado de uma sede que acolhe a extremidade sextavada do eixo da válvula (2).

2 - APERFEIÇOAMENTO EM MECANISMO REDUNDANTE DE ACIONAMENTO DE VÁLVULAS de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser a engrenagem central (15) fixada na extremidade do eixo do atuador (61).

3 - APERFEIÇOAMENTO EM MECANISMO REDUNDANTE DE ACIONAMENTO DE VÁLVULAS de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor ser a engrenagem central (15) fixada na chave de travamento (8), cuja extremidade é aparafusada na chapa superior (17).