BRPI0406909B1

BRPI0406909B1 - atuador de pressão aperfeiçoado para válvula de comando, método para impedir que um diafragma de um atuador de pressão de uma válvula de comando do tipo de pressão para fechar venha a vedar em uma posição aberta e caixa de diafragma superior

Info

Publication number: BRPI0406909B1
Application number: BRPI0406909A
Authority: BR
Inventors: M Engle Chad; Dean Mahncke Lynn
Original assignee: Fisher Controls Int Llc
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2017-03-21
Also published as: US6827001B2; CA2507231A1; WO2004072488A1; CN1748087A; US20040154467A1; CN100365291C; JP2006517279A; CA2507231C; EP1599676A1; EP1599676B1; BRPI0406909A; JP4425907B2

Abstract

"atuador de pressão aperfeiçoado para válvula de comando, método para impedir que um diafragma de um atuador de pressão de uma válvula de comando do tipo de pressão para fechar venha a vedar em uma posição aberta e caixa de diafragma superior". atuador de pressão (10) para válvula de comando do tipo de pressão para fechar que é munido de um alojamento em que uma caixa de diafragma superior do mesmo inclui um ou mais canais de passagem de ar (34, 36). cada um dos canais de passagem de ar facilita a circulação de ar acima de um diafragma (20) no interior do atuador de pressão (10) todo o tempo, inclusive quando o diafragma (20) está em uma posição plenamente aberta. permitindo a circulação de ar acima do diafragma (20) mesmo quando em uma posição plenamente aberta, adjacente a uma superfície interna ao topo da caixa de diafragma superior (14), inexiste uma tendência para o diafragma (20), compelido no sentido da posição aberta pelas molas (26), vir a aderir à superfície interna do topo da caixa de diafragma superior (14).

Description

“ATUADOR DE PRESSÃO APERFEIÇOADO PARA VÁLVULA DE COMANDO, MÉTODO PARA IMPEDIR QUE UM' DIAFRAGMA DE UM ATUADOR DE PRESSÃO DE UMA VÁLVULA DE COMANDO DO TIPO DE PRESSÃO PARA FECHAR VENHA A VEDAR EM UMA POSIÇÃO ABERTA E CAIXA DE DIAFRAGMA SUPERIOR” FUNDAMENTOS Campo da Invenção A presente invenção refere-se geralmente a válvulas de comando e, mais específicamente, a atuadores de pressão do tipo de pressão para fechar e ao uso de passagens de ar na caixa de diafragma superior, Descrição da Técnica Precedente Atuadores de pressão para válvulas de comando do tipo de pressão para fechar são projetados para falhar de tal maneira que o diafragma da válvula de comando permaneça em uma posição aberta, no topo da superfície interna da caixa de diafragma superior, na eventualidade de uma perda de pressão do ar. O diafragma é compelido no sentido da posição aberta por uma pluralidade de molas e ar é introduzido através de um suspiro, ou orifício de ar, previsto no topo da caixa de diafragma superior sob uma alta pressão para compelir o diafragma para a posição fechada, afastada da caixa de diafragma superior.

Devido à alta força elástica exercida sobre o diafragma na direção da caixa de diafragma superior, pode se apresentar o problema do diafragma permanecer selado contra a caixa superior, Como resultado, o diafragma pode aderir na sua posição superior, isto é, posição aberta falhada. Embora alguns tenham tentado superar este problema através do emprego de materiais adicionais montados acima do diafragma e/ou abaixo da superfície interna da caixa de diafragma superior, seria conveniente se este e outros problemas nos atuadores de pressão de válvula de comando do tipo de pressão para se fechar pudessem ser reduzidos ou completamente eliminados sem recorrer a materiais adicionais, que prejudicialmente aumentam o custo e o tempo de fabricação, e que não obstante podem não impedir por completo que o diafragma venha a aderir na posição aberta, partículannente após o uso em longo prazo, pois com o passar do tempo, tais materiais podem tender a degradar-se.

SUMÁRIO

Um atuador de pressão para válvulas de comando do tipo de pressão para se fechar é munido de um alojamento que inclui uma caixa de diafragma superior e uma caixa de diafragma inferior. No interior do alojamento, um diafragma constituído de uma borracha reforçada por material têxtil, tal como borracha nitrilica (Nitrila), é montado sobre uma placa de diafragma, que por sua vez é montada sobre uma ou mais molas, A mola ou molas serve para compelir o diafragma no sentido de uma posição aberta, isto é, no sentido do topo da superfície interna da caixa de diafragma superior, de tal modo que o atuador de pressão da válvula de comando falha com o diafragma na posição aberta na eventualidade de uma perda de pressão de ar.

Para impedir que o diafragma venha a vedar contra a superfície interna da caixa de diafragma superior, há conveniência em permitir que o ar circule em uma região entre o diafragma e a superfície interna da caixa de diafragma superior todo o tempo, mesmo quando o diafragma se apresenta na sua posição mais alta, isto é, a posição falhada. De modo a permitir a dita circulação de ar, verificou-se que canais definindo passagens de ar podem, ser conferidos à caixa de diafragma superior.

Passagens de ar deste tipo não somente aumentam a área efetiva para pressurizaçâo sobre o diafragma, e desse oiodo superam o problema do diafragma vir a vedar-se contra a superfície interna da caixa de diafragma superior, porém também vantajosamente conferem enrijecimento adicional à caixa de diafragma superior, Este enrijecimento adicional habilita o atuador de pressão da válvula de comando a operar sob pressões ainda mais altas que nas caixas de diafragma convencionais antes de atingir uma condição de sobrepressão.

As passagens de ar de preferência são conferidas à caixa de diafragma superior por ocasião da estampagem da caixa de diafragma superior porém altemativamente poderíam ser moldadas no interior de uma caixa de diafragma superior* Verificou-se que um número variado em quantidade e em configurações das passagens de ar é possível e pode ser selecionado pelo fabricante da caixa de diafragma conforme a conveniência para uma caixa de diafragma de dímensionamento específico. Por exemplo, embora caixas de diafragma superiores relativamente pequenas possam carecer de área superficial suficiente para imprimir muitas das ditas passagens enquanto ainda proporcionando superfícies planas suficientes sobre as quais imprimir as ditas marcações necessárias ou desejadas, tal como número de modelo, especificações da válvula de comando,, valores, data de fabricação, e semelhantes, caixas de diafragma relativamente maiores podem ter área superficial suficiente para um número de passagens de ar comparativamente maior.

As passagens de ar são suscetíveis de impedir que o diafragma venha a se vedar na caixa de diafragma superior, pelo menos em parte, devido ao fato de que aumentam a área efetiva disponível para pressurizar o diafragma. Estas e outras vantagens das passagens de ar para a caixa de diafragma superior serão mais bem esclarecidas pela Descrição Detalhada das Modalidades Preferenciais que se segue e das várias vistas do desenho, em que: DESCRICÂQ SUCINTA DAS VÁRIAS VISTAS DO DESENHO A fig. 1 é uma vista em perspectiva de um. atuador de pressão de uma válvula de comando; A fig. 2 é uma vista em seção transversal tomada ao longo das linhas 2-2 da fig. I; e A fig. 3 é uma vista em perspectiva de uma modalidade alternativa do atuador de pressão de uma válvula de comando;

DESCRICÂO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS

Reportando-se às figs. 1 e 2, um atuador de uma válvula de comando 10 é mostrado tendo uma caixa de diafragma superior 14 e uma caixa de diafragma inferior 16, Um suspiro ou abertura de ar 18 é previsto na caixa de diafragma superior 14, de preferência no seu centro, para facilitar a aplicação de condutos de pressão (não mostrados). O atuador de pressão da válvula de comando 10 é do tipo de pressão para fechar, significando que um diafragma 29 no interior da caixa de diafragma superior 14 falha em uma posição aberta, adjacente à superfície interna 22 da caixa de diafragma superior 14, na ocorrência de uma ausência de pressão de ar, O diafragma 20 é montado sobre uma placa de diafragma 24, A placa de diafragma 24 é montada sobre uma ou mais molas 26, que servem para compelir o diafragma 20 no sentido da posição aberta, Uma pluralidade de parafusos 28 e porcas 30 é empregada em posições periódicas em. tomo da caixa de diafragma superior 14 e caixa de diafragma inferior 16, com o diafragma 20 entre elas fixado.

Uma superfície superior 32 da caixa de diafragma superior 14 é vista na fig. 1 incluir duas partes salientes sobre a mesma, que de preferência sã dirigidas radialmente para o exterior do centro da caixa de diafragma superior 14, Diretamente abaixo destas partes salientes existem canais 34, 36, que definem passagens de ar no interior da caixa de diafragma superior 1.4, Estes canais de passagem de ar 34, 36 de preferência são produto de estampagem no interior da caixa de diafragma superior 14, e proporcionam uma região acima do diafragma 30 que permite a circulação de ar acima do diafragma 20 mesmo quando o diafragma 20 está na sua posição completamente aberta adjacente à superfície interna. 22 da caixa de diafragma superior 14. Altemativamente, os canais de passagem de ar 34, 36 podem ser moldados na caixa de diafragma superior 14. A caixa de diafragma superior 14 é estampada.» ou altematívamente moldada» usando um molde munido de uma estria sobre uma sua superfície superior para cada canal de passagem de ar 34» 36 a ser impresso à caixa de diafragma superior 14, Os canais de passagem de ar 34, 36 cada um tem uma superfície interna extrema superior 38» 40, que é mais alta que a superfície interna 22 da caixa de diafragma superior 14, Os canais de passagem de ar 34, 36 de preferência comunicam-se com a abertura de ar 18. Os canais de passagem de ar 34» 36 também vantajosamente aumentam a rigidez da caixa de diafragma superior 14, habilitando o atuador de pressão de válvula de comando 10 a operar mesmo sob as pressões mais altas que aquelas das caixas de diafragma carecedoras dos ditos canais para passagem de ar.

Reconhece-se que o número e orientação dos canais de passagem dar 34, 36 podem ser variados conforme desejado pelo fabricante. Por exemplo, reportando-se à ftg. 3, um atuador de pressão de válvula de comando 50 é mostrado munido de uma caixa de diafragma superior 54, Se estendendo radialmente para o exterior do orifício de ar 56, que de preferência é previsto no centro da caixa de diafragma superior 54, existem quatro canais de passagem de ar 58, 60» 62, 64, Os quatro canais de passagem de ar 58, 60, 62, 64 são como os canais de passagem de ar 34» 36 descritos na modalidade precedente» pelo fato de cada um ter uma superfície interna extrema superior (não mostrada) que é mais alta que a superfície interna (também nâo mostrada) da caixa de diafragma superior 54. Os canais de passagem de ar 58» 60, 62, 64 permitem a circulação de ar acima do diafragma 68 (a borda externa do qual é mostrada interposta entre a caixa de diafragma superior 54 e uma caixa de diafragma inferior 70), mesmo quando o diafragma 68 está na sua posição completamente aberta, adjacente a uma superfície interna do topo da caixa de diafragma superior 54. Esta circulação de ar acima do diafragma 68 previne que o diafragma 68 venha a se vedar contra a superfície interna da caixa de diafragma superior 54 quando o diafragma está na sua posição plenamente aberta» e também aumenta a rigidez da caixa de diafragma superior 54» habilitando o atuador de pressão da válvula de comando 50 a operar sob pressões mais altas que os atuadores de pressão comparáveis desprovidos de canais de passagem de ar deste tipo, Embora a primeira modalidade da caixa de diafragma superior 14 mostrada nas figs. 1 e 2 tenha dois canais de passagem de ar 34» 36, e a segunda modalidade da caixa de diafragma superior 54 mostrada, na fig, 3 tenha quatro canais de passagem, de ar 58, 60, 62, 64, poderiam haver um número maior de canais de passagem de ar adicionais previstos na caixa de diafragma superior. De preferência» o número de canais de passagem de ar está na faixa de um a seis» porém o seu número é somente limitado pela faculdade para estampar ou moldar os canais de passagem de ar. Devido a existência a espaço limitado sobre a superfície superior 32» 66 das caixas de diafragma superiores 14» 54. é importante para o fabricante poder aplicar marcações sobre a superfície superior 32, 66, tais como número do modelo» especificações,, valores, data de fabricação, e semelhantes» amadores de pressão de válvula de comando podem acomodar ainda canais de passagem de ar adicionais na caixa de diafragma superior enquanto ainda proporcionando área suficiente sobre a superfície superior para exibir as marcações necessárias» e/ou desejadas, Por exemplo, uma caixa de diafragma superior pode ser munida de seis canais de passagem de ar radialmente dispostos, distribuídos em um padrão em asterisco (*) em tomo do orifício para ar.

Como uma alternativa, reconhece-se que os canais de passagem, de ar podem ser previstos pela formação de esfrias sobre a placa de diafragma, em lugar de, ou serem complementares (contanto que não sejam alinhados com) os canais de passagem previstos sobre a caixa de diafragma superior. Em uma modalidade dessa natureza» a topografia da placa de diafragma devido às esfrias sobre a mesma, resulta em uma superfície irregular sobre a qual o diafragma se assenta, Os canais de passagem de ar sâo desse modo formados entre o topo do diafragma e a superfície interna do topo da caixa de diafragma superior, resultando em uma área aumentada disponível abaixo do topo da caixa de diafragma superior para pressurização do diafragma, de uma maneira similar aos canais de passagem de ar localizados na caixa de diafragma superior, conforme descrito nas modalidades prévias.

Embora determinadas modalidades preferenciais tenham sido descritas, reconhece-se que variações podem ser introduzidas nas mesmas que ainda se enquadram dentro do âmbito das reivindicações apensas.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Atuador de pressão aperfeiçoado para válvula de comando tendo uma caixa de diafragma superior munida de uma abertura para ar no seu interior, uma caixa de diafragma inferior, um diafragma posicionado entre as caixas de diafragma superior e inferior, o diafragma sendo montado sobre uma placa de diafragma e compelido no sentido de uma posição plenamente aberta adjacente a uma superfície interna em. uma extremidade do topo da caixa de diafragma superior por uma ou mais molas, em que a abertura para ar define uma área efetiva do diafragma de tal modo que uma pressão de ar transmitida através da abertura para ar cria uma força operatória ao largo da área efetiva para se opor a uma força gerada pelas molas durante a operação do atuador de pressão para válvula de comando, caracterizado pelo fato de que compreende: um ou mais canais de passagem de ar no interior da caixa de diafragma superior em que os canais de passagem de ar aumentam substancialmente a área efetiva do diafragma gerando deste modo uma força de operação adicional sobre o diafragma quando o diafragma é movido a partir da posição to tal mente aberta.

2. Atuador de pressão aperfeiçoado para válvula de comando de acordo com a reivindicação 1, ainda caracterizado pelo fato de que compreende um ou mais canais de passagem de ar que se estendem radialmente para o exterior da abertura de ar.

3. Atuador de pressão aperfeiçoado para válvula de comando de acordo com a reivindicação 1, ainda caracterizado pelo fato de que o número de um ou mais canais de passagem de ar está na faixa de 1 a 6.

4. Atuador de pressão aperfeiçoado para válvula de comando de acordo com a reivindicação 1, ainda caracterizado pelo fato de que cada um dos um ou mais canais de passagem de ar se estende para cirna de uma superfície geralmente plana no topo da caixa de diafragma superior.

5. Método para impedir que um diafragma de um atuador de pressão de uma válvula de comando do tipo de pressão para fechar venha a vedar em uma posição aberta, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) formar um molde para uma caixa de diafragma superior tendo uma u mais estrias sobre uma superfície superior do mesmo; (b) usar o molde formado para estampar ou moldar uma caixa de diafragma superior para um atuador de pressão de válvula de comando, pelo que aquela uma ou mais estrias correspondentemente, imprimem um ou mais canais de passagem de ar no interior da caixa de diafragma superior; e (c) montar um atuador de pressão para válvula de comando usando a caixa de diafragma superior estampada, de tal maneira que os canais de passagem de ar são orientados acima de um diafragma posicionado entre a caixa de diafragma superior e uma caixa de diafragma inferior para facilitar a circulação de ar acima do diagrama quando o diafragma é inícíafmente movido a partir de uma posição totalmente aberta adjacente a uma superfície interna em uma extremidade do topo da caixa de diafragma superior.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que na formação do molde, aquela uma ou mais estrias se estendem radialmente para o exterior de um centro da sua superfície superior.

7. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que na formação do molde, o molde é munido de um número de estrias em uma faixa de 1 a 6.

8. Caixa de diafragma superior para um atuador de pressão para válvula de comando, caracterizada pelo fato de que compreende: (a) uma parte inferior apropriada para ser fixada a um diafragma e uma caixa de diafragma inferior; e (b) uma parte superior dotada de uma superfície geralmente plana sobre mesma, a parte superior incluindo uma ou mais saliências correspondentes a um ou mais canais de passagem de ar previstos em um interior da parte superior, aquele um ou mais canais de passagem de ar facilitando a circulação de ar entre a parte superior da caíx.a de diafragma e o diafragma quando o diafragma é substancialmente adjacente a uma superfície interior da parte superior da caixa de diafragma superior.

9. Caixa de diafragma superior de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que incluí ainda uma abertura de ar prevista na superfície superior, a abertura de ar estando em. comunicação com cada um dos um ou mais canais de passagem de ar.

10. Caixa de diafragma superior de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que cada um ou mais dos canais de passagem de ar se estende radialmente para o exterior da parte do topo da caixa de diafragma, superior.

11. Caixa de diafragma superior de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a abertura de ar é centralmente disposta na parte do topo da caixa de diafragma superior e cada um dos um ou mais canais de passagem de ar se estende radialmente para o exterior da abertura de ar.

12. Caixa de diafragma superior de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o número da um ou mais canaís de passagem de ar está em uma faixa de 1. a 6.