BRPI0615918A2 - válvula de comando de escoamento de fluido - Google Patents

Abstract

VáLVULA DE COMANDO DE ESCOAMENTO DE FLUIDO Válvula de comando de escoamento de fluido que compreende:- uma entrada (E) destinada a ser conectada a um conduto de alimentação; - uma saída (S) destinada a ser conectada a um conduto de evacuação; - uma válvula móvel (1> que se apóia em repouso sobre uma sede de válvula (2), de maneira a isolar a entrada (E) da saída (S); - meios de acionamento (51 C) para deslocar a válvula móvel (1) , esses meios compreendendo: - uma câmara (C) que se comunica com a entrada (E) através de um orifício (11) de seção determinada, a câmara (C) sendo disposta em relação à válvula (1) do lado oposto à sede (2), de maneira a solicitar a válvula sobre sua sede e - um bypass (5), ligando a câmara (C) à saída (S), o bypass sendo comandável entre um estado aberto de passagem de fluido e um estadofechado, o bypass apresenta uma seção de passagem superior àquela do orifício (11), de maneira a fazer cair a pressão na câmara, abrindo o bypass, caracterizada pelo fato de integrar meios de detecção de escapamentos de fluido (4, 5, 6) aptos a detectarem um escapamento a jusante da válvula móvel.

Description

VÁLVULA DE COMANDO DE ESCOAMENTO DE FLUIDO

A presente invenção se refere a uma válvula de comandode escoamento de fluido destinada a ser montada sobre umalinha de alimentação de fluido. O fluido pode ser umlíquido ou um gás. A válvula é comandada, de maneira apermitir ou a parar o escoamento de fluido através daválvula. Essa válvula de comando de escoamento de fluidopode ser utilizada em numerosos domínios de aplicação ondeum fluido qualquer deve ser veiculado de um lugar para umoutro através de uma linha. Por linha, é preciso entenderqualquer meio de alimentação ou de encaminhamento, tal comocondutos, tubulações, etc.

Essa válvula de comando de escoamento de fluidocompreende geralmente uma entrada destinada a ser conectadaa um conduto de alimentação, uma saída destinada a serconectada a um conduto de evacuação, uma válvula móvel decomando que se apóia em repouso sobre uma sede de válvula,de maneira a isolar a entrada da saída e meios deacionamento para deslocar a válvula móvel e assimestabelecer uma comunicação de fluido entre a entrada e asaída. Trata-se da concepção inteiramente clássica para umaválvula de comando de escoamento de fluido. Dentre essasválvulas, são conhecidas há muito tempo as eletroválvulasdo tipo que compreende uma câmara que se comunica com aentrada através de um orifício de seção determinada, essacâmara sendo disposta em relação à válvula do lado oposto àsede, de maneira a solicitar a válvula sobre sua sede. Aeletroválvula compreende, por outro lado, um bypass,ligando a câmara à saída, o bypass sendo comandável entreum estado aberto de passagem de fluido e um estado fechado,o bypass apresenta então uma seção de passagem superioràquela do orifício, de maneira a fazer cair a pressão nacâmara, abrindo o bypass. A queda de pressão na câmara éproduzida devido ao fato de o fluido no interior da câmaraescoar mais rapidamente através do bypass, que o fluido nãopenetra no interior da câmara através do orifíciocalibrado. Assim, a válvula móvel que é também submetida àpressão de fluido da entrada se eleva, descolando-se de suasede e libera assim uma passagem de comunicação para ofluido que pode então ganhar a saída. Trata-se de umprincípio de funcionamento clássico para uma eletroválvula.Essa válvula de comando exerce assim uma função única queconsiste em um funcionamento binário de permissão ou decorte do escoamento de fluido.

A presente invenção tem por finalidade conferir a essaválvula de comando outras funções úteis para umfuncionamento confiável e seguro da linha sobre a qual aválvula de comando é montada.

De acordo com uma forma de realização da invenção, aválvula de comando integra, além disso, meios de detecçãode escapamentos de fluido, aptos a detectarem umescapamento de fluido a jusante da válvula móvel. Os meiosde detecção de escapamentos não são simplesmenteacrescentados a uma válvula de comando clássico, mas delafazem parte integrante, de maneira a constituírem apenasuma entidade única. Em outros termos, os meios de detecçãode escapamentos são indissociáveis da válvula de comando.Assim, essa válvula de comando, de acordo com a invenção,exerce uma dupla função, a saber: a função clássica decorte do escoamento de fluido e a função suplementar dedetecção de escapamento. Essa válvula de detecção deescapamento integrada pode servir para o encaminhamento epara a detecção de fluido em condutos, tubulações,canalizações, etc... Ela pode também servir para testar aestanqueidade de recipientes, cubas, cisternas,reservatórios, etc.

Conhece-se já pelo documento EP 964 235 Al um detectorde escapamento de fluido que compreende um obturadorelástico apto a se deslocar, quando submetido a umdiferencial de pressão. Em fim de curso, esse obturadorelástico estabelece um contato que ativa um bypass,permitindo reequilibrar a pressão entre a entrada e a saídado detector. Todavia, o detector desse documento europeunão pode, em nenhum caso, cortar o escoamento de fluido emcaso de detecção de um escapamento. Para isso, é precisomontar uma válvula auxiliar sobre a linha de alimentaçãoequipada com o detector. O detector de escapamentos não épor conseguinte de todo integrado à válvula auxiliar.

De acordo com um modo de realização vantajoso, osmeios de detecção são acoplados aos meios de acionamento daválvula móvel, de modo que os meios de acionamento fazemparte integrante dos meios de detecção, quando a válvulaestá em modo de detecção de escapamento. Assim, os meios deacionamento da válvula móvel são utilizados, por um lado,para comandar a válvula móvel e, por outro lado, paraparticipar da detecção de eventuais escapamentos de fluido.Essa dupla utilização dos meios de acionamento da válvulaconstitui um princípio vantajoso da invenção.

No caso de uma válvula de comando que utiliza meios deacionamento que compreende uma câmara e um bypass, tal comomencionado acima, é vantajoso que os meios de detecção deescapamento compreendam um elemento de detecção deslocável,móvel, deformável ou sensível em resposta a um diferencialde pressão entre a entrada e a saída, esse elemento sendosubmetido à pressão reinante na câmara e à pressão reinanteno nível da saída. De preferência, o elemento compreendeuma coroa de fixação solidária à válvula móvel, umamembrana elasticamente deformável e uma ponteira deextremidade oposta à coroa, essa ponteira sendo deslocávelaxialmente em relação à coroa por deformação da membrana, aponteira sendo provida de meios de detecção, aptos adestacar uma posição pré-determinada da ponteira e a enviarum sinal de acionamento ao bypass para levá-lo a seu estadoaberto. De acordo com uma característica particularmentevantajosa da invenção, o bypass é montado sobre a ponteira.De preferência, a ponteira define um orifício de passagem,fazendo comunicar a câmara com a saída, o bypasscompreendendo um núcleo ferromagnético deslocável emdeslizamento em um solenóide, o núcleo estando apto aobturar o orifício de passagem da ponteira, quando osolenóide não é alimentado, o núcleo sendo provido de meiosde detecção aptos a destacar uma posição pré-determinada donúcleo e a enviar um sinal de alimentação ao solenóide,para deslocar o núcleo em afastamento da ponteira e, assim,liberar o orifício de passagem.

De acordo com um outro aspecto da invenção, a válvulamóvel forma uma passagem atravessadora que faz com que asaída se comunique com o interior do elemento deslocáveldisposto na câmara.

De acordo com uma forma de realização prática, aválvula móvel compreende uma arruela elasticamentedeformável mantida fixamente sobre sua periferia externa,uma face da arruela ficando voltada para a entrada e asaída, e apoiando-se sobre a sede, enquanto que a outraface fica voltada para a câmara, o orifício atravessando aarruela de uma face à outra. Vantajosamente, a válvulamóvel compreende, além disso, uma bucha rígida que formauma passagem atravessadora que faz com que a saída secomunique com o interior do elemento deslocável, esseelemento deslocável sendo solidário à bucha, a bucha sendosolicitada por uma mola, de maneira a empurrar a arruelasobre sua sede.

De acordo com um outro aspecto interessante dainvenção, a válvula de comando compreende, além disso,meios de controle de vazão no nível da saída, os meios decontrole de vazão enviando um sinal de corte dos meios dedetecção de escapamento, quando a vazão atinge um valorpré-determinado.

Em resumo, pode-se dizer que um diferencial de pressãoentre a entrada e a saída é indicador de um escapamento nonível da saída, ou mais geralmente a jusante da válvula.

Esse diferencial de pressão age sobre o elemento dedetecção dos meios de detecção de escapamento,considerando-se que esse elemento é submetido, de um lado,à pressão de entrada e, do outro lado, à pressão de saída.

Em função da sensibilidade desse elemento, podem serdetectados diferenciais de pressão em faixas de pressãomuito variadas, correspondendo a escapamentos muitopequenos ou a escapamentos maiores. Podem-se mesmo utilizaresses meios de detecção de escapamento como medidor devazão, caso se considerem escapamentos muito grandes. Comefeito, um escapamento muito grande pode corresponder a umregime normal de escoamento da válvula. No caso de umelemento deslocável, quando este atinge uma posição pré-determinada, um sinal é dado por meio de acionamento parareequilibrar a pressão de ambos os lados da válvula. Isto éfeito, na prática, abrindo-se o bypass. Desde que a pressãoé reequilibrada de ambos os lados da válvula, o bypass sefecha. O equilíbrio de pressão permite, ao mesmo tempo, aoelemento voltar à sua posição inicial de repouso, na qualnão é submetido a nenhum diferencial de pressão. Se oescapamento persistir, o elemento deslocável vai de novoser deformado, devido ao fato de um novo diferencial depressão se desenvolver. De novo, desde quando o elementodeslocável atinge uma posição pré-determinada, o bypass seabre, a fim de reequilibrar as pressões, e o elemento voltaà sua posição de repouso. Assim, observando-se que o bypassé acionado sucessivamente e/ou periodicamente, pode-sededuzir daí que há um escapamento a jusante da válvula. Eem função da freqüência de funcionamento do bypass, ou maisgeralmente dos meios de acionamento da válvula, pode-sedeterminar a importância do escapamento, por exemplo emtermos de vazão. Ao cabo de um certo número de acionamentosdo bypass, pode-se, por exemplo, decidir que o bypass nãoresponda mais, quando o elemento deslocável tiver atingidosua posição pré-determinada, de modo que a válvula vaientão ser bloqueada em posição fechada. Pode-se, assim, nãosomente detectar um escapamento, mas também parar oescoamento através da válvula em caso de detecção de umescapamento persistente. No lugar do elemento deslocável,pode-se utilizar uma célula de detecção de pressãodiferencial.

Naturalmente, é preciso que o diferencial de pressãoao qual os meios de detecção de escapamento são sensíveisseja inferior ao diferencial de pressão, permitindo abrir aválvula móvel.

Comparativamente ao detector de escapamento de fluidodo documento EP 964 235 Al, os meios de detecção dapresente invenção são integrados ou incorporados a umaválvula de comando de escoamento de fluido clássico eutilizam mesmo os meios de acionamento. Nesse documentoeuropeu pré-citado, os meios de detecção são destinados aserem montados sobre uma linha de alimentação que pode,além disso, ser equipada com uma válvula de comando, demodo que os meios de detecção são totalmente dissociados daválvula de comando. Na presente invenção, a válvula decomando e os meios de detecção são integrados fundidos emuma só unidade, e pode se servir dos meios de detecção paracortar o escoamento de fluido em caso de detecção de umescapamento persistente.

A invenção será, então, mais amplamente descrita comreferência aos desenhos anexados, dando a título de exemplonão limitativo dois modos de realização da invenção.

Nas figuras:

- a figura 1 representa uma vista em seção transversalvertical, através de uma válvula de comando, de acordo comuma primeira forma de realização da invenção no estado derepouso;

- as figuras 2A, 2B, 2C, 2D, 2E e 2F representamvistas da válvula da figura 1 no decorrer de seis fases deciclo operacional e

- a figura 3 representa uma outra vista em seçãotransversal vertical através de uma válvula de comando, deacordo com um segundo modo de realização da invenção.

Referir-se-á inicialmente à figura 1 para explicar emdetalhes a estrutura da válvula de comando de escoamento defluido, de acordo com o primeiro modo de realização dainvenção. A válvula é uma válvula de tipo eletroválvula,isto é, alimentada eletricamente para comandar oacionamento da válvula. Trata-se mesmo de um tipoparticular de eletroválvula, cujo detalhe vai então serdescrito.

A válvula compreende, de maneira clássica, uma entradaE e uma saída S separadas por uma válvula móvel 1 que seapóia sobre uma sede 2. Em repouso, conforme representadona figura 1, a válvula 1 se apóia, de maneira estanque,sobre a sede 2 e corta assim qualquer comunicação de fluidoentre a entrada e a saída. A válvula está então no estadofechado. A entrada E é destinada a ser ligada a um condutode alimentação (não representado) , que pode ser dequaisquer naturezas. Da mesma forma, a saída é destinada aser conectada a um conduto de evacuação ou de escoamento(não representado), que pode também ser de quaisquernaturezas. A válvula móvel l é, no caso, fabricada em duaspeças, a saber uma arruela elasticamente deformável 10 euma bucha rígida 12. A arruela elasticamente deformável 10é mantida fixamente ao nível de sua periferia externa edefine em seu centro uma abertura delimitada por uma borda.A bucha 12 é presa com a borda da abertura da arruela 10, eapresenta também uma passagem atravessadora 13. A bucha 12se apóia, em grande parte, sobre a arruela 10: todavia, aarruela 10 é capaz de ser deformada elasticamente em suazona situada entre sua periferia externa e o local onde elaentra em contato com a bucha 12. A válvula móvel 1 ésolicitada por uma mola de comando 14 na posição derepouso, na qual a arruela 10 fica apoiada de maneiraestanque sobre a sede 2. De acordo com a invenção, aarruela 10 é atravessada por um orifício 11 de seçãoreduzida pré-determinada.

Assim, quando a válvula está em repouso, a faceinferior da arruela 10 fica voltada para a entrada E e paraa saída S: a face inferior da arruela estando em contatocom a entrada E ao nível de sua periferia externa, enquantoque a face interna da arruela está em contato com a saída Sao nível de sua parte central, onde é formada a passagematravessadora 13. A entrada é separada da saída pelocontato estanque feito entre a face inferior da arruela 10e a sede 2.

De acordo com a invenção, a saída S pode ser providade meios de detecção de vazão 3 que podem, por exemplo, seapresentar sob a forma de um flutuador solicitado emdireção à válvula 1 por uma mola de comando 31. A vazãopode ser medida em função da posição do flutuador 3. Ovalor de vazão medido pode ser utilizado para dar umaindicação da vazão, ou para acionar um funcionamentoparticular da válvula, conforme será visto a seguir.

Acima da válvula I1 a válvula define uma câmara C quese comunica com a entrada E através do orifício 11. Pode-sedizer que a face superior da arruela 10 fica voltada para acâmara C, da mesma forma que a bucha 12. Assim, a câmara Cé submetida em repouso à mesma pressão que a entrada E,devido ao fato do fluido se comunicar através do orifício11.

De acordo com a invenção, a câmara C contém umelemento de detecção 4 que se apresenta no caso sob a formageral de um fole deformável apto a se comprimir ou a seenrugar sobre si próprio. 0 elemento deformável 4compreende um ressalto de fixação 41 solidário à bucha 12,uma membrana elasticamente deformável 41, uma virola defixação superior 4 3 e uma ponteira de extremidade 44 que épresa na virola 43. A ponteira 44 pode também ser fabricadade maneira monobloco com a virola 43, a membrana 42 e acoroa 41. A ponteira 44 define internamente um conduto 45que termina em sua extremidade superior por um orifício depassagem 46. O elemento deformável 4 é disposto no interiorda câmara C e aí ocupa uma parte significativa. O interiordo elemento deformável 4 define um espaço 4 0 que secomunica com a saída S, através da passagem atravessadora13, definida pela válvula móvel 1. Em sua extremidadesuperior, o espaço 4 0 se comunica com a câmara C através doconduto 45 e o orifício de passagem 46. Todavia, em posiçãode repouso, conforme representado na figura 1, esseorifício de passagem 46 é obturado por uma bucha 54. Assim,em posição de repouso, o espaço 4 0 não se comunica com acâmara C. Considerando-se que a câmara C está à mesmapressão que a entrada E e que o espaço 4 0 está à mesmapressão que a saída S, o elemento deformável 4 constituiuma interface que é sensível ao diferencial de pressãoexistente entre a entrada Eea saída S. Em repouso, apressão ao nível da entrada E é normalmente igual à pressãoao nível da saída S, de modo que o diferencial de pressão énulo. Por conseguinte, o elemento deformável 4 não ésubmetido a nenhum diferencial de pressão. Ao contrário, seum diferencial de pressão existir entre a entrada e asaída, o elemento deformável 4 será submetido a essediferencial de pressão, e irá assim se deformar sob oefeito desse diferencial de pressão. Naturalmente, acapacidade de deformação do elemento deformável 4 édependente de sua rigidez: assim, quanto maior a rigidez doelemento 4, menos sensível será com pequenos diferenciaisde pressão e vice-versa. Dessa forma, quando a pressão nointerior da câmara C é superior à pressão no interior doespaço 40, o elemento deformável 4 vai se deformar,enrugando-se, o que leva a deslocar a ponteira deextremidade 4 5 para baixo em direção à passagem transversal13. Enrugando-se, o volume do espaço 40 diminui e o volumeda câmara C aumenta. 0 orifício de passagem 46 é obturado,enquanto o bujão 54 segue o deslocamento da ponteira deextremidade 45. Todavia, se o bujão 54 se descolar doorifício 46, então uma comunicação de fluido deverá serestabelecida entre o espaço 40 e a câmara C, e levará a umreequilíbrio das pressões entre a entrada Eea saída S. Emrelação a isso, é preciso notar que a seção do orifício 11é largamente inferior à seção de passagem do orifício depassagem 46 e à seção da passagem atravessadora 13.

No lugar do elemento deformável em forma de fole,pode-se também utilizar o pistão solicitado em direção auma posição de repouso por uma mola ou meios de comandoquaisquer. Assim, o elemento 4 pode ser deslocável oudeformável, segundo os casos de aplicação.Pode-se também utilizar uma célula de detecção depressão diferencial.

A válvula compreende também meios de comando 5 que seapresentam no caso sob a forma de um bypass, compreendendoum núcleo 51 encaixado no interior de uma bobina ousolenóide 52. O núcleo 51 é feito em um materialferromagnético sensível ao campo induzido no solenóide 52,quando este é alimentado. O bujão 54 é montado naextremidade inferior do núcleo 51, de modo que pode sedeslocar, quando se alimenta por solenóide 52. Uma mola decomando 53 solicita o núcleo 51 para baixo, e assim o bujão54 em apoio sobre o orifício de passagem 46 formado pelaponteira 45. Por conseguinte, em posição de repouso, obujão 54 é solicitado de maneira estanque sobre o orifíciode passagem 46, e isto mesmo quando o elemento deformável40 se enruga sobre ele próprio.

A câmara C, conjuntamente com os meios de comandoformam meios de acionamento da válvula mole 1. Com efeito,a abertura do orifício de passagem 46, ativando o solenóide52 tem por efeito fazer cair a pressão na câmara C, de modoque a pressão da entrada E pode descolar a válvula móvel 1.

A válvula, de acordo com a invenção, compreende tambémmeios de detecção 6 que permitem detectar a posição donúcleo 51 no interior do solenóide 52. Esses meios dedetecção são, por exemplo, meios de detecção de distânciaque determinam a distância a um ímã 61 montado naextremidade superior do núcleo 51. Esses meios de detecçãosão adaptados para detectar uma posição pré-determinada donúcleo 51 e, por conseguinte, do bujão 54 no interior dosolenóide 52. Desde que o núcleo 51 atinja essa posiçãopré-determinada, um sinal de acionamento ou de comando éenviado ao solenóide 52 que é alimentado com corrente, oque tem por efeito deslocar o núcleo 51 no interior dosolenóide 52 para cima ao encontro da força exercida pelamola de comando 53.

É preciso observar que a concepção geral dessa válvulade comando, de acordo com a invenção, é aquela de umaeletroválvula clássica, utilizando uma válvula móvel, umacâmara instalada atrás da válvula móvel e um bypass paracomandar o acionamento da válvula. É o que nós vamos ver aseguir, com referência às figuras 2A a 2F. A válvula dainvenção se distingue, todavia, de uma válvula clássica,pelo fato de integrar meios de detecção de escapamento quesão utilizados pelo elemento deslocável ou deformável 4associado aos meios de acionamento, a saber a câmara Ceobypass 5. É impossível dissociar os elementos constitutivosda válvula daqueles úteis para realizar os meios dedetecção. É por isso que se pode dizer que os meios dedetecção são integrados à válvula.

A figura 2A representa a válvula da figura 1 no estadode repouso, antes da abertura, com o produto fluido aonível da entrada E e da câmara C, e não de produto no níveldo espaço 40 e da saída S. 0 produto fluido à entrada E ena câmara C não está ainda sob pressão. Assim, não hádiferencial de pressão entre a entrada Eea saída Seoelemento deformável 4 não está sob esforço. Pode, portanto,permanecer no estado de repouso. 0 orifício de passagem 4 6pelo bujão 54 que é empurrado sobre o orifício pela mola decomando do núcleo 51. A válvula é fechada, apoiando-sesobre sua sede 2 de maneira estanque.Será feita então referência à figura 2B. Colocando-seo produto fluido sob pressão ao nivel da entrada E, essapressão ganha também a câmara C através do orifício 11. Dooutro lado, a saída S permanece à pressão atmosférica. Porconseguinte, cria-se um diferencial de pressão considerávelna câmara C, que tem por efeito deformar o elemento 4 quese comprime sobre ele próprio. O espaço 40 está então em umvolume mínimo. A ponteira do elemento 4 vem mesmo embatente sobre a válvula móvel. O orifício de passagem 46 éentão obturado pelo bujão 54 que é solicitado pelo núcleo51. A válvula está então sempre fechada.

Será feita referência então à figura 2C. Alimentando-se o solenóide 52, o núcleo 51 é deslocado para cima aoencontro da força exercida pela mola de comando 53. Istoaciona o botão 54 a se deslocar do orifício de passagem 46,de modo que uma comunicação de fluido é estabelecida entrea câmara Ceo espaço 40. O produto fluido pode, então,circular através do orifício de passagem 46, do espaço 40 eda passagem atravessadora 13. Todavia, considerando-se quea seção de passagem do orifício 46 e da passagem 13 élargamente superior àquela do orifício 11, segue-se que apressão cai brutalmente no interior da câmara C e do espaço40, o que tem por efeito elevar a válvula móvel emafastamento da sede 2.

Isto está representado na figura 2D, na qual se podeclaramente ver que a arruela 10 foi descolada da sede 2 eque o orifício de passagem 4 6 não é obstruído pelo bujão54. O fluido pode então escoar da entrada E em direção àsaída S, através da válvula aberta. Isto corresponde àposição normal aberta da válvula. Pode-se observar que oflutuador 3 se deslocou para baixo sob o efeito doescoamento de fluido proveniente da entrada Ε. 0 flutuador3 está mais baixo na figura 2D do que na figura 2C: isto seexplica pelo fato de a vazão ser maior, quando a válvulaestá aberta.

As figuras 2A a 2D são ilustrativas de um ciclooperacional de funcionamento normal da válvula de comando,de acordo com a invenção, e de qualquer válvula oueletroválvula clássica, utilizando uma câmara instaladaatrás da válvula móvel e um bypass para acionar a válvula.

Será feita referência então às figuras 2E e 2F paraexplicar o modo de funcionamento da válvula em modo dedetecção de escapamentos. A partir da figura 2D, aobturação da válvula é feita, colocando-se o solenóide 52fora de tensão. Isto tem por efeito liberar o núcleo 51,cujo bujão 54 vai se reposicionar sobre o orifício 4 6 parabujoná-lo. A partir desse instante, a pressão na câmara C éde novo igual à pressão no nível da entrada E, e a pressãono espaço 40 é igual à pressão no nível da saída S. Dessaforma, a mola de comando 14 solicita a válvula móvel em suaposição de repouso, na qual a arruela 10 entra em contatoestanque sobre a sede 2. Isto corresponde à figura 2E. Naausência de qualquer escapamento no nível da saída S, aválvula vai permanecer nesse estado fechado.

Ao contrário, se um escapamento for detectado no nívelda saída S (materializada por F na figura 2F), umdiferencial de pressão vai ser criado e o elementodeformável 4 vai diretamente ser submetido a essediferencial de pressão, como vimos anteriormente. Comoresultado, o elemento deformável 4 vai se enrugar, conformena figura 2B, considerando-se que a pressão na câmara C ésuperior à pressão no espaço 40. O elemento deformável 4vai assim se deformar até um certo estado pré-determinado.Esse estado pré-determinado pode facilmente ser medido emfunção da distância da qual se deslocou o orifício depassagem 46. Considerando que o solenóide 5 segue odeslocamento do orifício 46, o estado de deformação pré-determinado da membrana do elemento deformável 4 pode sermedido pelo deslocamento do solenóide 51. É nesse nível quese utilizam os meios de detecção 6 que vão medir umaposição pré-determinada do núcleo 51, detectando-se umadistância em relação ao ímã 61 montado sobre o núcleo 51.Assim, desde que o ímã é afastado de uma distância pré-determinada dos meios de detecção 6, um sinal de comando éenviado ao solenóide 52 que é então alimentado, o que tempor efeito descolar o bujão 54 do orifício 46, como é ocaso na figura 2C. Todavia, o diferencial de pressão criadopelo escapamento F é tão pequeno que não permite à válvulase deslocar de sua sede. A válvula permanece, portanto,fechada, e a compensação de pressão é unicamente feita pormeio do bypass, isto é, abrindo-se o orifício 46. Desde queo diferencial de pressão seja anulado, isto é, que aspressões no nível da entrada e da saída sejam equilibradas,a alimentação do solenóide 52 seja parada, e o bujão 54entre em contato estanque sobre o orifício 46. Chega-se,então, à posição representada na figura 2F. 0 solenóideterá sido alimentado durante um período da ordem de algunsmili-segundos. Se o escapamento F persistir, o elementodeformável 4 será de novo deformado, arrastando com ele onúcleo 51 e o ímã 61. Desde que o ímã 61 tenha atingido aposição pré-determinada de detecção, um novo sinal decomando será enviado ao solenóide 52, que irá entãodescolar o bujão 54 do orifício 46. O equilíbrio de pressãoé de novo feito, de modo que o diferencial de pressão éanulado. A alimentação do solenóide 52 vai assim serrepetida ciclicamente, tanto quanto o escapamento Fpersistir. Assim, pode-se detectar um escapamento F nonível da saída S, detectando-se uma ativação repetida ecíclica do bypass da válvula.

Pode-se mesmo prever que o bypas não seja maisalimentado após um certo número de ativações, por exemplo10 ou 20, a fim de não remeter toda vez à pressão na saídaS. Minimiza-se assim a extensão do escapamento F.

Também é considerável alimentar o solenóide durante umtempo superior a alguns mili-segundos, por exemplo algunssegundos. Pode-se, de qualquer forma, medir o tempo quesepara o fim de alimentação do solenóide do começo dapróxima alimentação. Isto dá uma indicação da freqüência defuncionamento de solenóide, que pode ser acoplada àvariação de volume do elemento deslocável, para fornecer umvalor de vazão de escapamento.

É preciso observar que, nessa válvula, de acordo com oprimeiro modo de realização da invenção, os meios deacionamento clássicos da válvula são utilizados tambémpelos meios de detecção de escapamento para equilibrar apressão, após um diferencial de pressão pequeno. Maisprecisamente, o bypass da válvula clássica faz parte dosmeios de detecção constituídos pelo elemento deformável 4posicionado na câmara C. Pode-se mesmo dizer que o bypassao mesmo tempo formado pela ponteira do elemento deformável4 e os meios de acionamento da válvula. Segue-se que osmeios de detecção são intimamente integrados na válvula, demaneira a não poder serem daí dissociados. É precisamentenesse aspecto que reside um princípio interessante dainvenção.

Será feita referência então à figura 3, que representaum segundo modo de realização, no qual o bypass não émontado sobre o elemento deformável 4. Com efeito, nessemodo de realização, a ponteira 44 do elemento deformável 4é diretamente provida dos meios de detecção de posição, porexemplo sob a forma de um ímã 61 detectado por uma unidadede detecção 6. A informação relativa ao posicionamento daponteira 44 é enviada ao bypass, que é, no caso, tambémformada por um núcleo 51 que desliza no interior de umsolenóide 52 contra a ação de uma mola 53. Assim, em casode detecção de escapamento no nível da saída S, o elementodeformável 4 vai se enrugar sobre ele próprio, o que tempor efeito fazer descer a ponteira e seu ímã associado 61.Desde que a posição pré-determinada da ponteira 44 sejadetectada pelos meios de detecção 6, a informação seráencaminhada ao bypass 5 que irá alimentar o solenóide 52,de maneira a deslocar o núcleo 51 e assim estabelecer umacomunicação entre a entrada e a saída. 0 modo de realizaçãoda figura 3 tem por finalidade fazer compreender que obypass ou meio de comando 5 da válvula não é forçosamenteacoplado ou montado diretamente sobre o elemento deformável4 dos meios de detecção. Todavia, o bypass 5 desse modo derealização faz também parte dos meios de detecção, já quepermite, por parte do seu acionamento repetitivo cíclico,determinar a presença de um escapamento.Compreende-se bem que os meios de detecção deescapamento só são eficazes para valores de diferenciais depressão relativamente baixos, até mesmo pequenos. Pode-seassim detectar um escapamento, ou mesmo microescapamentos,enquanto que a vazão de passagem normal da válvula é muitoelevada. A faixa de detecção de escapamento é determinada,por um lado, pela sensibilidade do elemento de detecção 4 epela rigidez da válvula móvel 1, e mais particularmente desua arruela elasticamente deformável 10. Com efeito, quandoo diferencial de pressão é muito considerável, como é ocaso nas figuras 2B e 2C, a válvula vai se abrir, e não émais necessário detectar esse esforço. Nesse caso, épreferível que os meios de detecção de posição pré-determinada da ponteira 44 não enviem sinal de comando aobypass, que é, de qualquer forma, alimentadopermanentemente para manter a válvula aberta. Pode-se, porexemplo, impedir o envio desse sinal, detectando-se umvalor pré-determinado de vazão por meio dos meios doflutuador 3 que exerce o papel de meio de controle devazão. Pode-se, por exemplo, montar um captador no nível doflutuador 3, cujo sinal é enviado ao bypass 5 para lheindicar que não é necessário que ele obedeça aos sinaisenviados pelos meios de detecção de escapamento. Assim, aválvula funciona como válvula clássica para valores dediferencial de pressão ou de vazão superior a um certolimite, e funciona como detector de escapamento paravalores de diferencial de pressão e de vazão baixa situadaabaixo de um certo limite. Obtém-se assim uma válvula commultifunções das quais certos elementos são divididos aomesmo tempo para realizar a função clássica deabertura/fechamento de válvula e a função adicional dedetecção de escapamento.

Uma válvula de válvula convencional é adaptada para seabrir a partir de um diferencial de pressão de 20 kPa. Porconseguinte, o elemento de detecção 4 pode ser escolhidopara ser sensível de 0 a 20 kPa no máximo.

Em toda a descrição, se serviu do diferencial depressão. Pode-se também utilizar o parâmetro de volume, porexemplo, no caso de um elemento deslocável, como a membranadeformável. O sinal de alimentação do solenóide pode serenviado, quando o volume da membrana diminuiu de um valorpré-determinado, por exemplo, alguns mm3. Isto permitemedir a vazão de escapamento, a partir da freqüência deacionamento do solenóide.

Claims (10)

1. Válvula de comando de escoamento de fluido quecompreende:- uma entrada (E) destinada a ser conectada a umconduto de alimentação;- uma saída (S) destinada a ser conectada a um condutode evacuação;- uma válvula móvel (1) que se apóia em repouso sobreuma sede de válvula (2) , de maneira a isolar a entrada (E)da saída (S) ;- meios de acionamento (5, C) para deslocar a válvulamóvel (1), esses meios compreendendo:- uma câmara (C) que se comunica com a entrada (E)através de um orifício (11) de seção determinada, a câmara(C) sendo disposta em relação à válvula (1) do lado opostoà sede (2), de maneira a solicitar a válvula sobre sua sedee- um bypass (5), ligando a câmara (C) à saída (S), obypass sendo comandável entre um estado aberto de passagemde fluido e um estado fechado, o bypass apresenta uma seçãode passagem superior àquela do orifício (11), de maneira afazer cair a pressão na câmara, abrindo o bypass,caracterizada pelo fato de integrar meios de detecçãode escapamentos de fluido (4, 5, 6) aptos a detectarem umescapamento a jusante da válvula móvel.

2. Válvula de comando, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de os meios de detecção seremacoplados aos meios de acionamento da válvula móvel (5, C),de modo que os meios de acionamento fazem parte integrantedos meios de detecção, quando a válvula está em modo dedetecção de escapamento.

3. Válvula de comando, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de os meiosde detecção de escapamento compreenderem um elemento dedetecção (4) sensível ao diferencial de pressão entre aentrada e a saída, esse elemento sendo submetido à pressãoreinante na câmara (C) e à pressão reinante no nível dasaída (S).

4. Válvula de comando, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2 ou 3, caracterizada pelo fato de oelemento (4) compreender uma coroa de fixação (41)solidária à válvula móvel (1) , uma membrana elasticamentedeformável (42) e uma ponteira de extremidade (44) oposta àcoroa, essa ponteira sendo deslocável axialmente em relaçãoà coroa por deformação da membrana, a ponteira sendoprovida de meios de detecção (6), aptos a destacar umaposição pré-determinada da ponteira (44) e a enviar umsinal de acionamento ao bypass (5) para levá-lo a seuestado aberto.

5. Válvula de comando, de acordo com a reivindicação-4, caracterizada pelo fato de o bypass (5) ser montadosobre a ponteira (44).

6. Válvula de comando, de acordo com a reivindicação-5, caracterizada pelo fato de a ponteira (44) definir umorifício de passagem (46), fazendo comunicar a câmara (C)com a saída (S) , o bypass (5) compreendendo um núcleoferromagnético (51) deslocável em deslizamento em umsolenóide (52), o núcleo (51) estando apto a obturar oorifício de passagem (46) da ponteira (44), quando osolenóide (52) não é alimentado, o núcleo (51) sendoprovido de meios de detecção (6) aptos a destacar umaposição pré-determinada do núcleo e a enviar um sinal dealimentação ao solenóide, para deslocar o núcleo emafastamento da ponteira e assim liberar o orifício depassagem.

7. Válvula de comando, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 3, 4, 5 ou 6, caracterizada pelo fato de aválvula móvel (1) formar uma passagem atravessadora (13)que faz com que a saída (S) se comunique com o interior doelemento (4) disposto na câmara (C).

8. Válvula de comando, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizada pelo fatode a válvula móvel (1) compreender uma arruelaelasticamente deformável (10) mantida fixamente sobre suaperiferia externa, uma face da arruela ficando voltada paraentrada (E) e a saída (S) , e apoiando-se sobre a sede(2) , enquanto que a outra face fica voltada para a câmara(C) , o orifício (11) atravessando a arruela de uma face àoutra.

9. Válvula de comando, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de a válvula móvel (1)compreender, além disso, uma bucha rígida (12) que formauma passagem atravessadora (13) que faz com que a saída (S)se comunique com o interior do elemento (4), esse elementosendo solidário à bucha (12), a bucha sendo solicitada poruma mola (14), de maneira a empurrar a arruela sobre suasede (2).

10. Válvula de comando, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizadapelo fato de compreender, além disso, meios de controle devazão (3) no nível da saída (S)i os meios de controle devazão enviando um sinal de corte dos meios de detecção deescapamento quando a vazão atinge um valor pré-determinado.