BRPI0418422B1

BRPI0418422B1 - conjunto conectores de barras e de haste da válvula, método para reduzir o atrito entre um conjunto de haste da válvula e um conjunto de gaxeta da válvula, e, conjunto de válvula de controle

Info

Publication number: BRPI0418422B1
Application number: BRPI0418422A
Authority: BR
Inventors: Michael Wildie Mccarty
Original assignee: Fisher Controls Int
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2017-01-24
Also published as: CN100543316C; CA2551949A1; NO339104B1; EP1706651A1; EP1706651B1; AU2004314831A1; NO20063497L; RU2376504C2; US20040155219A1; CA2551949C; RU2006129022A; BRPI0418422A; JP2007523297A; US6935615B2; JP4948179B2; EP1706651B9; WO2005073567A1; CN1906420A; AU2004314831B2

Abstract

conjuntos conectores de barras e de haste da válvula, método para reduzir o atrito entre um conjunto de haste da válvula e um conjunto de gaxeta da válvula, e, conjunto de válvula de controle um conjunto conector de barras melhorado e método para prender mecanicamente duas hastes uma na outra. em geral, superfícies conjugadas planas de um primeiro conjunto de barra e de um segundo conjunto de barra são acopladas de forma compressiva por meio de uma união de barras. a carga compressiva pela união de barras é derivada de uma surperfície afilada que fornece um encaixe de interfêrencia com uma superfície afilada correpondente no primeiro conjunto de barra. dispositivos de folga providos na união de barras acomodam desalinhamento axial do primeiro conjunto de barra e do segundo conjunto de barra. o segundo conjunto de barra inclui um adaptador da barra ajustável para fornecer acoplamento às barras de vários comprimentos. o primeiro conjunto de barra inclui uma cavidade interna para receber uma parte da segunda barra que pode se salientar a partir do adaptador da barra ajustável. superfícies conjugadas modeladas dos adaptadores de barra são recebidas em uma cavidade modelada correspondente da união para impedir rotação dos adaptadores.

Description

“CONJUNTOS CONECTORES DE BARRAS E DE HASTE DA VÁLVULA, MÉTODO PARA REDUZIR O ATRITO ENTRE UM CONJUNTO DE HASTE DA VÁLVULA E UM CONJUNTO DE GAXETA DA VÁLVULA, E, CONJUNTO DE VÁLVULA DE CONTROLE” Este é uma continuação em parte do pedido U.S. no. de série 10/360.668, depositado em 7 de fevereiro de 2003, que está aqui incorporado pela referência.

CAMPO TÉCNICO

Um conjunto conector de barras aqui descrito faz saber um aparelho e método para prender mecanicamente duas barras uma na outra. Mais especificamente, são revelados um conector da haste de válvula e método para prender uma barra do atuador em uma haste da válvula de controle. O presente conjunto conector de barras reduz significativamente as forças assimétricas exercidas pela haste da válvula na gaxeta da válvula por causa do desalinhamento axial da barra do atuador e da haste da válvula. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO Válvulas de controle são tipicamente operadas por atuadores pneumáticos, tais como atuadores de mola e diafragma, que são acoplados diretamente na válvula. O atuador pneumático fornece a força necessária para mover um tampão da válvula para controlar um fluido que escoa através da válvula. Conforme é do entendimento dos versados na técnica, aumentando ou diminuindo a pressão de ar no interior de uma chapa de aperto de pressão definida pelo diafragma oposto à mola e o revestimento do atuador, cria-se uma força motriz que move o diafragma. Uma barra do atuador é anexada no centro do diafragma e é guiada ao longo de seu eixo geométrico longitudinal através do alojamento do atuador por um mancai de apoio. Com a anexação da barra do atuador no diafragma, mudanças diretas na pressão de ar do atuador criam mudanças correspondentes na posição axial da barra do atuador. A barra do atuador é anexada em uma haste da válvula que se salienta a partir do corpo da válvula através do tampo da válvula. Acoplando-se mecanicamente a barra do atuador na haste da válvula, a posição do tampão da válvula anexado pode controlar o fluido que passa pela válvula. Tipicamente, o conector da haste da válvula consiste de um conector rígido que inclui duas cavidades rosqueadas para receber a barra do atuador e a haste da válvula. Conectores de haste de válvula convencionais apresentam certas desvantagens de fabricação e limitações de projeto, conforme descrito a seguir. A figura 1 mostra uma vista seccional transversal de um conector da haste de válvula típico 10 prendendo mecanicamente a barra do atuador 30 na haste da válvula 40 do conjunto da válvula 100. O atuador 48 (representado parcialmente pelas pernas da forquilha do atuador) é anexado no corpo da válvula 50 conectando de forma rosqueada a porca de trava da forquilha 70 no tampo da válvula 64. Quando a pressão de ar suprida ao atuador 48 muda, a barra do atuador 30 move correspondentemente ao longo de um eixo geométrico longitudinal 90. O conector da haste da válvula 10 acopla o movimento axial da barra do atuador 30 na haste da válvula 40 e no tampão da válvula 46, ajustando assim a posição do tampão da válvula-46 na sede da válvula 60. Por exemplo, quando o tampão da válvula 46 é posicionado fora da sede da válvula 60, fluidos podem passar da entrada da válvula 52 para a saída da válvula 54, conforme indicado pelas setas mostradas. O conjunto da válvula 100 usa gaxeta da válvula 58 para selar fluidos dentro do corpo da válvula 50, e também fornece uma superfície de guia que é substancialmente paralela à haste da válvula 40. A gaxeta da válvula 58 é carregada compressivamente dentro da caixa da gaxeta da válvula 61 no tampo da válvula 64 por meio de um flange da gaxeta 72, pinos da gaxeta 69a-b e porcas da gaxeta 66a-b. A carga compressiva exercida na gaxeta da válvula 58 expande circunferencialmente a gaxeía da válvula 58 para criar a vedação de fluido e a superfície de guia para a haste da válvula 40.

Dessa maneira, qualquer força assimétrica apresentada pela haste da válvula 40 na gaxeta da válvula 58 pode aumentar a força de empacotamento através da região de força assimétrica, causando degradação e erosão da gaxeta da válvula 58, e reduz substancialmente sua vida útil. Conectores de haste de válvula convencionais 10 não podem eliminar essas forças assimétricas. A presença dessas forças assimétricas pode aumentar os custos de manutenção e podem aumentar o risco de acidentes ambientais se fluidos escaparem para a atmosfera em volta.

Referindo-se à figuras 1 e 2, o conector da haste da válvula convencional 10 é composto de duos meios conectores 12a-b que são presas por parafusos 14a-b inseridos em furos passantes 13a-b e nos furos de parafuso 15a-b para formar um conector rígido. O conector da haste da válvula 10 tem uma cavidade superior rosqueada 20 para “conter” a barra do atuador 30, conforme será descrito a seguir. A cavidade inferior rosqueada 22 do conector da haste da válvula 10 “contém” a haste da válvula 40. A barra do atuador 40 e a haste da válvula 40 são unidas quando as roscas superiores 562 e as roscas inferiores 68 encaixarem mecanicamente nas roscas externas correspondentes 32 e 38 na barra do atuador 30 e na haste da válvula 40, respectivamente. A superfície interna afilada 18, resultante da operação de fabricação e afilada em aproximadamente 45 graus, conecta a cavidade superior 20 na cavidade inferior 22. A barra do atuador 30 é tipicamente de maior diâmetro do que a haste da válvula 40, conforme mostrado na figura 1.

Por causa de técnicas de projeto convencionais, o conector da haste da válvula 10 pode somente acomodar pequenas variações no comprimento da barra do atuador 30 e da haste da válvula 40. Conforme versados na técnica desses tipos de conectores percebem, fabricantes de válvula e atuadores em geral solucionam esta limitação projetando e mantendo uma ampla linha de produtos com inúmeras combinações de válvulas e atuadores para atender uma aplicação particular, Para completar o conjunto da válvula 100, a barra do atuador 30 e a haste da válvula 40 são rosqueadas em sentidos contra-rotação nas cavidades 20 e 22 até que o comprimento desejado seja obtido. O comprimento de deslocamento do conjunto da válvula 100 tem que ser estabelecido antes da operação, e tipicamente é obtido pelo ajuste no conector da haste da válvula 10. A ajustabilidade do conector da haste da válvula 10 é limitada em uma direção quando a superfície de extremidade 44 da haste da válvula 40 faz contato com a superfície de extremidade 24 da barra do atuador 30. Na direção oposta, a limitação de ajuste se baseia em um número mínimo de roscas que têm que ser encaixadas para criar uma conexão mecânica firme e segura. Conectores de haste da válvula convencionais 10 oferecem uma faixa de ajuste axial de aproximadamente 0,25 a 0,50 polegada (0,635 - 1,25 cm). Entretanto, a rotação tanto do atuador como da haste da válvula 30, 40, como de ambos, é possível durante o uso, o que afeta a faixa de ajuste axial. Finalmente, parafusos 14a-b são apertados ainda mais para criar carga compressiva adicional entre as roscas 32, 38, 62 e 68 para garantir uma conexão segura entre a barra do atuador 30 e a haste da válvula 40.

Uma vez que a haste da válvula 40 e a barra do atuador 30 são acopladas rosqueando-se ambas em um único conector rígido 10, tolerâncias de fabricação rígidas do conector da haste da válvula 10 têm que ser mantidas. Qualquer desalinhamento por causa de meios conectores abaixo da tolerância 12a-b pode aumentar ainda mais as forças assimétricas e, portanto, o atrito por que passa a gaxeta da válvula 58. As tolerâncias de fabricação rígidas resultam em maiores custos de fabricação e maior dificuldade de montagem. De forma mais significativa, durante o uso de um conector da haste da válvula convencional 10, a conexão entre a barra do atuador 30 e a haste da válvula 40 é rígida. A rigidez da conexão exige que a barra do atuador 30 e a haste da válvula 40 sejam perfeitamente alinhadas ao longo de um eixo geométrico longitudinal comum 90 para eliminar desgaste da gaxeta da válvula 58. Conforme é de entendimento dos versados na técnica, as tolerâncias de fabricação padrões da indústria e métodos de montagem típicos para o atuador 48 e o corpo da válvula 50 não podem proporcionar o alinhamento preciso da barra do atuador 30 e da haste da válvula 40.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Dessa maneira, é um objetivo do presente conjunto conector de barras fornecer um dispositivo conector que possa acomodar desalinhamento axial entre duas barras, compensar convenientemente os vários comprimentos de barras e que possa impedir substancial rotação de duas barras em tomo de seus respectivos eixos geométricos comuns. Adicionalmente, o presente conector de barras reduz significativamente o atrito criado por cargas laterais assimétricas exercidas por uma haste da válvula na gaxeta da válvula que de outra forma ocorrería em um conjunto de válvula de controle.

De acordo com um aspecto do presente conjunto conector de barras, um primeiro conjunto de barra que tem uma superfície de fixação afilada e um segundo conjunto de barra, ambos tendo superfícies de extremidade no geral planas, são presos por uma união de barras que carrega a superfície de fixação afilada para acoplar mecanicamente o primeiro e segundo conjuntos. Uma cavidade interna modelada dentro da união de barras forma um aro superior e inferior para encaixar superfícies conjugadas modeladas correspondentemente nos conjuntos de barra uma na outra. A cavidade modelada forma adicionalmente superfícies de folga que acomodam desalinhamento axial da pnmeira e segunda barras e impede rotação dos conjuntos de barras um em relação ao outro.

De acordo com um outro aspecto do presente conjunto conector de barras, um conjunto de haste da valvula e um conjunto de barra do atuador são presos um no outro. O conjunto da haste da válvula inclui um adaptador da haste da válvula que proporciona o ajuste do deslocamento da válvula. O conjunto da barra do atuador inclui um adaptador da barra do atuador que também proporciona o ajuste do deslocamento da válvula. O adaptador da haste da válvula e o adaptador da barra do atuador são conectados um no outro por uma união de hastes que inclui uma cavidade interna modelada, por exemplo, pentagonal, hexagonal, octogonal, etc., que recebe flanges modelados de apoio dos adaptadores de barra do atuador e da haste da válvula e acopla-os entre si.

De acordo com um outro aspecto do presente conjunto conector de barras, a barra do atuador é modificada diretamente com um recorte que fornece as superfícies conjugadas à união de haste que acopla mecanicamente o adaptador da haste da válvula na barra do atuador.

Em uma modalidade adicional, é estabelecido um método para reduzir o atrito entre um conjunto da haste da válvula e uma gaxeta da válvula.

Também em uma outra modalidade, um conjunto de válvula de controle compreende uma válvula de controle, um mecanismo de atuação e o presente conjunto conector de barras. O mecanismo de atuação é afixado diretamente na válvula de controle. Adicionalmente, o mecanismo de atuação inclui um conjunto da barra do atuador preso em um conjunto da haste da válvula por uma união de haste que carrega compressivamente superfícies afiladas correspondentes que acoplam mecanicamente o conjunto da barra do atuador e o conjunto da haste da válvula. A união de haste fornece superfícies de folga que acomodam desalinhamento axial do conjunto da barra do atuador e do conjunto da haste da válvula. Adicionalmente, o adaptador da barra do atuador contém uma cavidade interna para acomodar um comprimento predeterminado da haste da válvula que pode se salientar a partir do adaptador da haste da válvula para facilitar o ajuste do deslocamento axial da válvula. A união da haste, conjunto da barra do atuador e conjunto da haste da válvula são projetados para impedir rotação axial substancial tanto da barra do atuador como da haste da válvula em tomo de seus eixos, ou de um eixo comum a ambas as barras.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os dispositivos e métodos revelados de uso podem ser mais bem entendidos pela referência à descrição seguinte considerada em conjunto com os desenhos anexos nos quais números de referência iguais identificam elementos iguais nas diversas figuras, e em que: A figura 1 é uma vista seccional transversal de um conector da haste da válvula da tecnologia anterior incorporado em um conjunto de válvula de controle. A figura 2 é uma vista em perspectiva do conector da haste da válvula da tecnologia anterior mostrado na figura 1. A figura 3 A é uma vista explodida em perspectiva da união de haste do presente conjunto conector de barras. A figura 3B é uma vista plana frontal de uma metade da união de haste mostrada na figura 3A. A figura 4A é uma vista seccional transversal ilustrando o presente conjunto conector de barras acoplando mecanicamente uma haste do atuador desalinhada em uma haste da válvula. A figura 4B é uma vista explodida do conjunto conector de barras mostrado na figura 4A. A figura 5A é uma vista seccional transversal de uma haste do atuador modificada para incluir os recursos do presente conjunto conector de barras. A figura 5B é uma vista explodida do conjunto conector de barras mostrado na figura 5 A. A figura 6 é uma vista lateral de uma modalidade alternativa do presente conjunto conector de barras usando um arranjo de fixação vertical na união de barras. A figura 7 é uma vista lateral de uma outra modalidade alternativa do presente conjunto conector de barras usando um arranjo de fixação vertical na união de barras.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES ATUALMENTE

PREFERIDAS

Para entender completamente as vantagens do conjunto conector de barras revelado, suas funções e recursos estão descritos com relação a uma barra do atuador e haste da válvula. Entretanto, versados na técnica percebem que o presente conjunto conector de barras podería ser usado em outras aplicações de conector de barras.

Referindo-se agora às figuras 3A e 3B, um componente fundamental do conector da haste da válvula melhorado, uma união de haste 204, é ilustrado separadamente. A união de haste 204 é modelada prendendo duos meios conectores aproximadamente iguais 205a-b uma na outra, formando um conector para ligar mecanicamente a barra do atuador 230 na haste da válvula 260 (mostrados em seção transversal na figura 4). Quando unidas, os meios conectores 250a-b criam uma cavidade interna modelada 211 que tem duas aberturas 203a-b. A cavidade interna modelada 211 inclui uma pluralidade de paredes verticais 210 e tem uma maior seção transversal do que as aberturas 203a-b para fornecer um flange superior 206a e um flange inferior 206b dentro da união de haste 204. Conforme descrito com mais detalhes a seguir, quando os meios conectores 205a-b forem presos um no outro, o flange superior 206a e o flange inferior 206b criarão um efeito de soldagem dentro da cavidade interna modelada 211 que liga a barra do atuador 230 na haste da válvula 260. Os meios conectores 250a-b são presos inserindo dois parafusos 219a-b nos furos passantes 214a-b no primeiro meio conector 205a nos furos de parafuso de recebimento 215a-b na segunda meio conector 205b. Os furos passantes 214a-b não encaixam de forma rosqueada os parafusos 219a-a tal como os furos de parafuso de recebimento 215a-b, permitindo assim que os meios conectores 250a-b sejam extraídos juntos para produzir o efeito de acunhamento. Outros mecanismos para conectar os meios conectores 250a-b entre si são possíveis, conforme é de entendimento dos versados na técnica.

Conforme previamente descrito, conjuntos de válvula de controle convencionais fornecem seções rosqueadas na barra do atuador e na haste da válvula para acoplar mecanicamente uma na outra usando um conector convencional. A conexão rígida provida pelo conector da haste da válvula convencional entre as seções rosqueadas não pode acomodar nenhum desalinhamento axial entre a barra do atuador e a haste da válvula. As figuras 4A-4B representam vistas seccional transversal e explodida o conjunto conector da haste da válvula melhorado 200. O conjunto conector da haste da válvula 200 inclui a união da haste da válvula 204, um adaptador da haste da válvula 240, uma contraporca da haste da válvula 241, um adaptador da barra do atuador 235 e uma contraporca da barra do atuador 250. O adaptador da haste da válvula 240 e o adaptador da barra do atuador 235 criam superfícies conjugadas correspondentes que, quando usadas em conjunto com a união de haste 204, podem acomodar desalinhamento axial da maneira descrita a seguir. O adaptador da haste da válvula 240 contém uma superfície cilíndrica interior rosqueada 244 para conjugar com a seção rosqueada 262 da haste da válvula 260. O adaptador da haste da válvula 240 contém adicionalmente um flange modelado 247 que é recebido na cavidade interna modelada 211 e que sobrepõe o aro inferior 206b da união de haste 204, mostrado melhor na figura 4B. O adaptador da barra do atuador 235 inclui adicionalmente um recorte cônico 221, definido por três superfícies exteriores 239, 238 e 209, para encaixar o aro superior 206a da união de haste 204, conforme mostrado. 0 conjunto conector da haste da válvula 200 é inicialmente montado anexando-se o adaptador da barra do atuador 235 na barra do atuador 230. Primeiramente, a contraporca da barra do atuador 250 é rosqueada na extensão da seção rosqueada 237 da barra do atuador 230. O adaptador da barra do atuador 235 é subseqüentemente rosqueado na barra do atuador 230 até um ponto na superfície de extremidade 265 da barra do atuador 230 fazer contato forçado com a borda de avanço de uma superfície afilada interna 213 no adaptador da barra do atuador 235, conforme mostrado nas figuras 4A e 4B. Finalmente, a contraporca da barra do atuador 250 é apertada na superfície superior do adaptador da barra do atuador 252 para travar o adaptador da barra do atuador 235 na posição na barra do atuador 230. A etapa de montagem seguinte exige a anexação do adaptador da haste da válvula 240 na haste da válvula 260.

Para anexar o adaptador da haste da válvula 240, a contraporca da haste da válvula 241 é rosqueada na extensão da seção rosqueada 262 da haste da válvula 260. O adaptador da haste da válvula 240 é então aparafusado na seção rosqueada 262 da haste da válvula 260. Conforme ilustrado na figura 4A, o presente conjunto conector da haste da válvula 200 proporciona melhor ajustabilidade para acomodar uma ampla variabilidade no comprimento da haste da válvula 260. O adaptador da haste da válvula 240 é ajustado rosqueando-se o adaptador da haste da válvula 240 na posição desejada na seção rosqueada 262 da haste da válvula 260. Uma cavidade interna 236 formada dentro do adaptador da barra do atuador 235 pode receber uma parte da haste da válvula 260. O diâmetro da cavidade 236 é aproximadamente 0,060 polegada (0,152 cm) maior do que o diâmetro da haste da válvula 260 para acomodar uma quantidade substancial de desalinhamento entre eixos longitudinais 291 da haste da válvula 260 e o eixo longitudinal 290 da barra do atuador 230. A haste da válvula 260 pode ser rosqueada através do adaptador da haste da válvula 240 até que a extremidade da haste da válvula 264 faça contato com a extremidade da barra do atuador 265. Dependendo da combinação do atuador e da válvula de controle, a haste da válvula 260 pode se salientar através da superfície superior 248 do adaptador da haste da válvula 240 (conforme ilustrado melhor na figura 4A). Além disso, o comprimento da haste da válvula pode também ser efetivamente estendido, se a haste da válvula 260 for curta e não se salientar através da superfície superior 248 do adaptador da haste da válvula 240. A extensão é obtida deixando um número mínimo de roscas para encaixar seguramente (tipicamente cerca de 6-8) as superfícies conjugadas 244 e 262. Esses elementos tomam o presente conjunto conector de haste 200 vantajoso em termos de custo, uma vez que uma única parte pode acomodar hastes de válvula de comprimentos variáveis. O conjunto conector da haste da válvula 204 pode fornecer ajustabilidade da haste da válvula de aproximadamente ± 1,5 polegada (±3,81 cm).

Conforme é do entendimento de versados na técnica, para ajustar o deslocamento da válvula usando o presente conjunto conector de barras 200, primeiramente, as paradas de deslocamento do conjunto da válvula de controle são selecionadas (não ilustradas). Subsequentemente, o adaptador da haste da válvula 240 é rosqueado em direção ao adaptador da barra do atuador 235 até que a superfície superior 248 do adaptador da haste da válvula 240 faça contato com a superfície inferior 234 do adaptador da barra do atuador 235. Colocando-se essas superfícies no geral planas 234,248 em contato imediato uma com a outra, qualquer jogo no conjunto é substancialmente eliminado. Adicionalmente, as superfícies de extremidade 234 e 248 podem formar uma superfície de contato de atrito entre a barra do atuador 230 e a haste da válvula 260, quando a união de haste 204 é conectada e apertada (descrito a seguir). Esta superfície de contato de atrito criará uma resistência substancial à rotação da haste da válvula 260 durante operação. Os diâmetros da superfície cilíndrica de avanço 239 e do flange 247 são substancialmente iguais, e assim as bordas externas das superfícies de extremidade 234 e 248 se alinharão, se a barra do atuador 230 e o adaptador da haste da válvula 240 forem alinhados axialmente. Entretanto, se a barra do atuador 230 e o adaptador da haste da válvula 240 ficarem desalinhados, conforme mostrado na figura 4A, a união de haste 204 pode vantajosamente tolerar o desalinhamento (descrito com mais detalhes a seguir).

Uma vez que o deslocamento da válvula seja devidamente ajustado, a contraporca da haste da válvula 241 é apertada na superfície inferior 242 do adaptador da haste da válvula 240, travando efetivamente o adaptador da haste da válvula 240 na posição na haste da válvula 260. Conforme é do entendimento dos versados na técnica, tanto o adaptador da haste da válvula 240 como o adaptador da barra do atuador 235 podería ser anexado na haste usando um mecanismo alternativo, tal como um parafuso de montagem e rasgo de chaveta, sem fugir do presente conjunto conector da haste da válvula 200 reivindicado. Por exemplo, este método de anexação alternativo podería ser usado para afixar os adaptadores em uma barra que não tenha seção transversal circular. Adicionalmente, na presente modalidade, a haste da válvula 260 tem um diâmetro menor do que da barra do atuador 230, conforme é de entendimento dos versados na técnica, o diâmetro da haste da válvula 260 podería ser substancialmente igual ao diâmetro da barra do atuador 230.

Em seguida, ambas os meios conectores 205a-b são posicionadas para encerrar o adaptador da barra do atuador 235 e o adaptador da haste da válvula 240, da maneira representada na figura 3A, e em seção transversal na figura 4A. As aberturas 203a-b da união de haste 204 têm um diâmetro aproximadamente 0,060 polegada (0,152 cm) maior do que o diâmetro da superfície de encaixe 238 do adaptador da barra do atuador 235 e da superfície de encaixe 249 do adaptador da haste da válvula 240, respectivamente. Adicionalmente, a cavidade 211 (delimita pela superfície 210 e definida entre uma superfície afilada 208 e uma superfície horizontal 212) tem um maior diâmetro do que o diâmetro da superfície cilíndrica de avanço 239 do adaptador da barra do atuador 235 e o diâmetro do flange 247 do adaptador da haste da válvula 240. As folgas resultantes supradescritas acompanham a cavidade interna superdimensionada 236 do adaptador da barra do atuador 235 de forma a acomodar qualquer desalinhamento axial entre a barra do atuador 230 e a haste da válvula 260. Por exemplo, se o eixo longitudinal da barra do atuador 290 fosse deslocado para a esquerda do eixo longitudinal da haste da válvula 291 cerca de 0,030 polegada (0,0762 cm), conforme mostrado na figura 4A, a haste da válvula 260 faria contato com a parede esquerda da cavidade interna 236. Também, a borda esquerda do flange 247 faria contato com a parede esquerda 210a da cavidade 211 da união de haste 204, enquanto que a borda direita do adaptador do atuador 235 faria contato com a parede direita 210b da cavidade da união de haste 211. Versados na técnica percebem que o diâmetro real da cavidade de união de haste 211 pode variar de forma a acomodar várias magnitudes de desalinhamento axial.

Adicionalmente, para a união de haste 204 se encaixar devidamente em tomo do adaptador da barra do atuador 235 e do adaptador da haste da válvula 240, o comprimento vertical da superfície axial 210 da cavidade 211 tem que ser aproximadamente igual ao comprimento vertical combinado do flange 247 do adaptador da haste da válvula 240 e da superfície cilíndrica de avanço 239 do adaptador da barra do atuador 235. Adicionalmente, o comprimento vertical do aro superior 206a tem que ser menor do que o comprimento vertical da superfície de encaixe 238 do adaptador da barra do atuador 235. Similarmente, o comprimento vertical do aro inferior 206b tem que ser menor do que o comprimento vertical da superfície de encaixe 249 do adaptador da haste da válvula 240. Conforme é do entendimento dos versados na técnica, os relacionamentos geométricos previamente descritos entre a cavidade modelada 211 e os adaptadores 235 e 240 garantem o devido carregamento dos componentes do conector da haste da válvula. O devido carregamento dos componentes do conector da haste da válvula cria o efeito de acunhamento desejado para fornecer uma barra do atuador 230 e haste da válvula 260 firmemente acopladas.

Continuando, uma vez que os meios conectores 205a-b estejam devidamente montados em tomo dos adaptadores 235 e 2240, os parafusos 219a-b são apertados de maneira tal que os meios conectores 205 ab são comprimidas ainda mais uma contra a outra, fazendo com que a barra do atuador 230 e o adaptador da barra do atuador 235 se movam ligeiramente para baixo em relação à união de haste 204 e em direção ao adaptador da haste da válvula 240. Isto ocorre em decorrência de um ponto de contato ser formado na superfície afilada 208 na cavidade modelada 211 à medida que ela é assentada na superfície de contato afilada 209 do adaptador da barra do atuador 235. A superfície afilada 208 está em um ângulo de aproximadamente 47 graus em relação à superfície de encosto superior 218a. A superfície de contato afilada 209 está em um ângulo de aproximadamente 45 graus em relação à superfície de extremidade 234 do adaptador da barra do atuador 235. O ângulo de interferência, definido pela diferença do ângulo das duas superfícies afiladas 208-209, é de aproximadamente dois graus. Conforme é de entendimento dos versados na técnica, um ângulo de interferência maior do que zero fornece um encaixe de interferência entre duas superfícies afilada 208-209, quando colocadas sob compressão pela união de haste 204. O encaixe de interferência produz o efeito de acunhamento dentro do conjunto conector de barras 200 que liga e retém o adaptador da haste da válvula 240 e o adaptador da barra do atuador 235 tanto sob carga compressiva como de tração durante operação da válvula. Entretanto, outros ângulos (tais como na faixa de 40 a 60 graus) ou outra geometria (tal como uma superfície esférica com um raio) poderíam ser usados para criar o mesmo método de aperto. O efeito de acunhamento ocorre à medida que os meios conectores 205a-b são comprimidos ainda mais, puxando a superfície de extremidade do adaptador da barra do atuador 234 para baixo para o adaptador da haste da válvula 240. O movimento descendente cria uma linha de contato entre a superfície de contato horizontal interna 212 e a união de haste e a superfície de contato horizontal 246 do adaptador da haste da válvula 240 formando uma segunda superfície de atrito. Esta segunda superfície de atrito formada na superfície de contato horizontal 212 também ajuda impedir rotação indesejável da barra da haste da válvula 260. Nesta modalidade, as superfícies horizontais 212 e 246 são substancialmente horizontais e formam ângulos retos com as superfícies cilíndricas 210 e o flange 247, respectivamente. Entretanto, versados na técnica percebem que outros ângulos (tais como menos do que 10 graus) poderíam ser usados para criar a linha de contato. As superfícies exteriores afiladas de ambos os adaptadores 217 e 243 são anguladas arbitrariamente para criar folga de montagem adequada das superfícies de encosto superior e inferior 218a-b na união de haste 204. Adicionalmente, as superfícies de encosto superior e inferior 218a-b fornecem convenientemente um local de encosto para atuação manual da válvula em ambas as direções de deslocamento. O presente conjunto conector de barras fornece um conector da haste da válvula melhorado que é tolerante a desalinhamento axial entre a barra do atuador e a haste da válvula, para conjuntos de válvulas de controle convencionais.

Referindo-se agora às figuras 5A-5B, está representada uma outra modalidade. Esta modalidade particular se baseia nos mesmos componentes de montagem e procedimentos de montagem previdamente descritos, exceto pelos especificamente pertinentes ao adaptador da barra do atuador 235. Esta modalidade incorpora os recursos geométricos descritos no adaptador da barra do atuador 235 diretamente na barra do atuador 330, resultando em redução de custo de componentes adicionais e simplificando ainda mais o processo de montagem. No adaptador da barra do atuador 330, um recorte 321 com uma superfície afilada 308 encaixa o aro superior 206a da união de haste 204. Conforme descrito previamente, mediante montagem e aperto da união de haste 204, a superfície afilada 308, contendo uma conicidade de 45 graus para estabelecer o encaixe de interferência desejado, produz um efeito de acunhamento que liga a superfície de extremidade da barra do atuador 334 de encontro à superfície de extremidade 248 do adaptador da haste da válvula 240. Adicionalmente, uma cavidade interna 336 com um diâmetro aproximadamente 0,060 polegada (0,152 cm) maior do que o diâmetro da haste da válvula 260 foi provido dentro da barra do atuador 330 ao longo de seu eixo longitudinal 390. A cavidade interna acomoda qualquer comprimento saliente da haste da válvula 260 uma vez que o deslocamento da válvula tenha sido ajustado. A superfície afilada 337 da cavidade interna 336 limita o comprimento da protuberância da haste da válvula 260 em aproximadamente 1,5 polegada (3,81 cm). Conforme é do entendimento dos versados na técnica, comprimentos de cavidade adicionais podem ser considerados sem fugir do espírito e escopo do presente conjunto conector da haste da válvula 300.

Conforme mostrado na figura 5B, os flanges 339 e 247 da barra do atuador 330 e adaptador da haste da válvula 240 são modelados de forma ortogonal ou poligonal para se encaixarem na cavidade modelada 211 da união de haste 240 que impede que a haste 330 e o adaptador 240 girem um em relação ao outro. A descrição detalhada apresentada foi dada apenas por questão de clareza de entendimento, e não deve ser entendida nenhuma limitação desnecessária da mesma, já que modificações ficarão óbvias aos versados na técnica. Por exemplo, versados na técnica podem perceber que a geometria e a orientação dos elementos físicos que ligam o conector da haste da válvula e o conjunto da barra do atuador podem ser invertidos sem fugir das formas particuladas reveladas. Além disso, referindo-se às figuras 6 e 7, versados na técnica podem perceber ainda mais modalidades adicionais do presente conjunto conector de barras que pode acomodar desalinhamento axial de uma barra do atuador e de uma haste da válvula (não mostrado). O conjunto conector de barras 400 representado na figura 6 emprega as vantagens técnicas do adaptador da barra do atuador 235 e do adaptador da haste da válvula 240, previamente ilustrados nas figuras 4A e 4B, com uma união de barras alternativa 404. Conforme previamente descrito, uma linha de contato na superfície afilada 209 do adaptador da barra do atuador 235 fornece a força compressiva para a ligação mecânica do adaptador da barra do atuador 235 no adaptador da haste da válvula 240. Nesta modalidade alternativa, a força compressiva exercida pela união de haste alternativa 404 é provida prendendo-se verticalmente as meias uniões de haste 405a-b com parafusos de anexação 417a-b. Finalmente, é preferível que os flanges 539, 247 sejam modelados de forma poligonal para ser recebidos de forma conjugada nas meias cavidades modeladas de forma correspondente 411a, 41 lb, respectivamente.

Adicionalmente, a figura 7 representa uma outra modalidade de um conjunto conector de barras 500 que acomoda desalinhamento axial da barra do atuador e da haste da válvula (não mostrado). Esta modalidade particular se baseia na folga substancial pelas aberturas 503a-b na união de haste 4040 para acomodar desalinhamento axial do adaptador da barra do atuador 535 e do adaptador da haste da válvula 240. Conforme ilustrado, o arranjo de fixação vertical pode acomodar desalinhamento axial entre duas hastes sem usar uma superfície conjugada afilada no adaptador da barra do atuador 535 para fomecer o encaixe compressivo. Novamente, os flanges 239, 247 são preferivelmente modelados de forma poligonal para ser recebidos de forma conjugada nas meias cavidades modeladas de forma poligonal 411a, 411b, conforme mostrado.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Conjunto conector de barras, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro adaptador da barra que tem um recorte adjacente a um primeiro elemento conjugado modelado; um segundo adaptador da barra que tem um recorte adjacente a um segundo elemento conjugado modelado; e uma união de barras para encerrar e conjugar a primeira e segunda superfície conjugadas do primeiro e segundo adaptadores de barra nos recortes, a união de barras tendo uma cavidade interna modelada para receber e reter de forma conjugada o primeiro e segundo elementos conjugados e impedir a rotação do primeiro e segundo adaptadores de barra.

2. Conjunto conector de barras de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a cavidade interna modelada é grande o bastante para acomodar desalinhamento axial da primeira e segunda barras.

3. Conjunto conector de barras de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o recorte do primeiro adaptador da barra tem um ângulo agudo em relação ao primeiro elemento conjugado para criar efeito de acunhamento quando a união de barras encerrar a primeira e segunda superfície conjugadas.

4. Conjunto conector de barras de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo adaptador da barra inclui uma parte rosqueada através dela, em que o ajuste do segundo adaptador da barra e uma segunda barra permite que um comprimento predeterminado da segunda barra se saliente através do segundo adaptador da barra.

5. Conjunto conector de barras de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o primeiro adaptador da barra compreende adicionalmente uma segunda cavidade interna formada para receber pelo menos uma parte da segunda barra.

6. Conjunto conector de barras de acordo cora a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro adaptador da barra é compreendido de uma barra do atuador.

7. Conjunto conector de barras de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro adaptador da barra inclui adicionalmente uma barra do atuador e um adaptador da barra do atuador, o adaptador da barra do atuador tendo um mecanismo para anexar a barra do atuador, o adaptador da barra do atuador também tendo um recorte entre uma superfície de extremidade do adaptador da barra do atuador e a barra do atuador que é substancialmente paralela ao eixo longitudinal definido pela barra do atuador, o adaptador da barra do atuador tendo adicionalmente a segunda cavidade interna formada para receber pelo menos uma parte da segunda barra.

8. Conjunto conector de barras de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a segunda barra é uma haste de válvula.

9. Conjunto conector de barras de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o mecanismo para anexar o adaptador da barra do atuador na barra do atuador compreende uma parte rosqueada para rosquear de forma ajustável o adaptador da barra do atuador em uma extremidade rosqueada da barra do atuador e uma porca presa contra o adaptador da barra do atuador na extremidade rosqueada para prender o adaptador da barra do atuador na barra do atuador.

10. Conjunto conector de barras de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o diâmetro da segunda cavidade interna é maior do que o diâmetro da segunda barra para acomodar desalinhamento axial entre o primeiro adaptador da barra e o segundo adaptador da barra.

11. Conjunto conector de barras de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a cavidade interna modelada da união de barras inclui uma superfície afilada em que uma linha de contato é formada entre o recorte e a superfície afilada em um primeiro ângulo maior do que 40 graus em relação à superfície de extremidade do primeiro adaptador da barra.

12. Conjunto conector de barras de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a superfície afilada da união de barras é afilada em um ângulo igual ou maior do que o primeiro ângulo em não mais do que 5 graus.

13. Conjunto conector de barras de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a linha de contato é formada em uma superfície substancialmente esférica que tem um raio.

14. Conjunto conector de barras de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a união de barras inclui uma superfície de apoio superior e inferior aproximadamente perpendiculares ao eixo longitudinal do primeiro adaptador da barra.

15. Conjunto conector de barras de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita cavidade interna modelada da união de barras é modelada de forma poligonal, e o primeiro e segundo elementos conjugados do primeiro e segundo adaptadores de barra compreendem flanges modelados de forma poligonal que são recebidos de forma conjugada dentro da cavidade interna modelada de forma poligonal da união de barras.

16. Conjunto conector de barras de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o recorte do primeiro adaptador da barra tem um ângulo agudo em relação ao primeiro elemento conjugado para criar efeito de acunhamento quando a união de barras encerrar a primeira e segunda superfícies conjugadas.

17. Conjunto conector de haste da válvula, caracterizado pelo fato de que o conjunto conector de haste da válvula compreende: um conjunto de barra do atuador, o conjunto de barra do atuador tendo uma superfície de extremidade substancialmente plana no geral perpendicular ao eixo longitudinal definido pela barra do atuador, o conjunto da barra do atuador tendo também um recorte adjacente à superfície de extremidade para fornecer uma primeira superfície conjugada inclinada posicionada em um ângulo agudo em relação à superfície de extremidade e que termina em um primeiro flange modelado de forma poligonal disposto entre a superfície conjugada inclinada e a superfície de extremidade; um conjunto de haste da válvula, o conjunto de haste da válvula sendo compreendido de uma haste da válvula e um adaptador da haste da válvula, o adaptador da haste da válvula tendo um mecanismo para anexação na haste da válvula, o adaptador da haste da válvula tendo adicionalmente uma superfície de extremidade substancialmente plana no geral perpendicular a um eixo longitudinal definido pela haste da válvula, o adaptador da haste da válvula também tendo um recorte adjacente à superfície de extremidade para fornecer uma segunda superfície de flange modelada de forma poligonal; uma união de barras para encerrar o primeiro conjunto de barra e o segundo conjunto de barra, a união de barras compreendendo duas metades no geral iguais que fornecem uma primeira cavidade interna modelada de forma poligonal com um primeiro diâmetro, a primeira cavidade interna incluindo adicionalmente duas aberturas com um segundo diâmetro, em que o segundo diâmetro é menor do que o primeiro diâmetro para fornecer um primeiro flange e um segundo flange para receber o primeiro e segundo flanges conjugados modelados de forma poligonal do conjunto de barra do atuador e adaptadores de haste da válvula; e um mecanismo de anexação para unir as duas metades da união de barras para acoplar mecanicamente o conjunto atuador no conector da haste da válvula, em que a superfície de extremidade do conjunto atuador e a superfície de extremidade do conjunto da haste da válvula são colocados em contato substancialmente plano.

18. Conjunto de barra de atuador de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o conjunto de barra de atuador é compreendido de uma barra do atuador e um adaptador da barra do atuador, o adaptador da barra do atuador tendo um mecanismo para anexar a barra do atuador, o adaptador da barra do atuador tendo adicionalmente o recorte para criar a primeira superfície conjugada inclinada e primeiro flange modelado de forma poligonal, o adaptador da barra do atuador incluindo adicionalmente uma segunda cavidade interna formada para receber pelo menos uma parte da haste da válvula.

19. Conjunto de barra de atuador de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o diâmetro da segunda cavidade interna é maior do que o diâmetro da haste da válvula de forma a acomodar desalinhamento axial entre o conjunto da barra do atuador e conjunto da haste da válvula.

20. Conjunto de barra de atuador de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o conjunto de barra do atuador é compreendido de uma barra do atuador, a barra do atuador incluindo adicionalmente uma segunda cavidade interna formada para receber pelo menos uma parte da haste da válvula.

21. Conjunto de barra do atuador de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o diâmetro da segunda cavidade interna é maior do que o diâmetro da haste da válvula de forma acomodar desalinhamento entre o conjunto de barra do atuador e o conjunto de haste da válvula.

22. Conjunto de barra do atuador de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o primeiro diâmetro é maior do que o diâmetro da primeira e segunda superfícies conjugadas de forma a acomodar desalinhamento axial entre o conjunto da barra do atuador e o conjunto da haste da válvula.

23. Método para reduzir o atrito entre um conjunto de haste da válvula e um conjunto de gaxeta da válvula criado pelo desalinhamento axial de um conjunto de barra do atuador e o conjunto de haste da válvula, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: fabricar um conjunto de barra do atuador para ter uma superfície de extremidade substancialmente plana no geral perpendicular a um eixo longitudinal definido pela barra do atuador, o conjunto de barra do atuador tendo também um recorte adjacente com uma primeira superfície conjugada modelada de forma poligonal posicionada entre o recorte e a superfície de extremidade; anexar um adaptador da haste da válvula em uma haste da válvula, o adaptador da haste da válvula tendo uma superfície de extremidade substancialmente plana no geral peqpendicular a um eixo longitudinal definido pela haste da válvula, o adaptador da haste da válvula tendo também um recorte adjacente à superfície de extremidade com um segundo flange modelado de forma poligonal posicionado entre o recorte e a superfície de extremidade; modelar uma união de barras compreendida de duas metades no geral iguais contendo uma primeira cavidade interna modelada de forma poligonal para fornecer superfícies conjugadas correspondentes para a primeira superfície conjugada do conjunto de barra do atuador e a segunda superfície conjugada do adaptador da haste da válvula, em que a primeira cavidade interna modelada de forma poligonal é arranjada para receber o primeiro flange modelado de forma poligonal do conjunto de barra do atuador e o segundo flange modelado de forma poligonal do adaptador da haste da válvula, a pnmeira cavidade modelada de forma poligonal tendo dimensões suficientes para acomodar desalinhamento substancial do conjunto de barra do atuador e da haste da válvula; e prender a união de barras em tomo do conjunto atuador e do adaptador da haste da válvula, em que a superfície de extremidade do conjunto atuador e a superfície de extremidade do adaptador da haste da válvula são colocados em contato substancialmente plano.

24. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que fabricar o conjunto de barra do atuador inclui modelar um recorte na barra do atuador que é substancialmente paralelo ao eixo longitudinal definido pela barra do atuador e adjacente à superfície de extremidade substancialmente plana da barra do atuador.

25. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que fabricar o conjunto de barra do atuador inclui prover uma segunda cavidade interna para receber pelo menos uma parte da haste da válvula, a segunda cavidade interna tendo um diâmetro maior do que o diâmetro da haste da válvula.

26. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que arranjar o conjunto de barra do atuador inclui anexar o adaptador da barra do atuador em uma barra do atuador, o adaptador da barra do atuador tendo também o recorte para criar a primeira superfície conjugada que é substancialmente paralela ao eixo longitudinal definido pela barra do atuador, o adaptador da barra do atuador tendo adicionalmente a segunda cavidade interna formada para receber pelo menos uma parte da haste da válvula.

27. Método de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que anexar o adaptador da barra do atuador em uma barra do atuador compreende prover uma parte rosqueada interna dentro do adaptador da barra do atuador para rosquear de forma ajustável o adaptador da barra do atuador em uma extremidade rosqueada da barra do atuador e uma porca presa contra o adaptador da barra do atuador na extremidade rosqueada para prender o adaptador da barra do atuador na barra do atuador.

28. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que anexar o adaptador da barra do atuador na haste da válvula compreende prover uma parte rosqueada dentro do adaptador da barra do atuador para rosquear de forma ajustável o adaptador da barra do atuador em uma extremidade rosqueada da haste da válvula e uma porca presa contra o adaptador da barra do atuador na extremidade rosqueada para prender o adaptador da barra do atuador na haste da válvula.

29. Conjunto de válvula de controle, caracterizado pelo fato de que compreende: uma válvula, a válvula tendo um corpo da válvula incluindo uma entrada de fluido e uma saída de fluido, a entrada de fluido e a saída de fluido sendo conectadas por meio de uma passagem de fluido; um operador móvel contido no corpo da válvula para controlar o fluxo de fluido através da passagem de fluido, o operador móvel incluindo um conjunto da haste do operador que se salienta a partir do corpo da válvula; um mecanismo de atuação anexado diretamente no corpo da válvula para fornecer força motriz ao operador móvel, o mecanismo de atuação incluindo um conjunto da barra do atuador; e um conjunto do conector da haste para conectar axialmente o conjunto da haste do operador no conjunto da barra do atuador, em que o conjunto da haste do operador inclui um adaptador ajustável anexado no conjunto da haste do operador para acomodar o comprimento do conjunto da haste do operador variável, o adaptador ajustável tendo adicionalmente um primeiro flange modelado de forma poligonal, o conjunto da barra do atuador tendo um segundo flange modelado de forma poligonal incluindo uma primeira cavidade interna para aceitar uma parte da haste do operador, e uma união com uma segunda cavidade interna modelada de forma poligonal para encaixar de forma correspondente o primeiro e segundo flanges modelados de forma poligonal, em que a primeira cavidade interna do conjunto da barra do atuador e a segunda cavidade interna modelada de forma poligonal da união fornecem espaçamento de folga para acomodar desalinhamento axial do conjunto da haste do operador e o conjunto da barra do atuador.