BRPI0922594B1

BRPI0922594B1 - Regulador de carga

Info

Publication number: BRPI0922594B1
Application number: BRPI0922594-3A
Authority: BR
Inventors: James Chester Hawkins; David E. Woollums; Tung Kim Nguyen; Gregory Lawrence Foust
Original assignee: Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc.
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2019-09-17
Also published as: CN102257449A; CA2917479A1; BRPI0922594A2; EP2376991A2; US20100147400A1; CA2745242A1; CN102257449B; US8485213B2; WO2010077472A2; AR074740A1; WO2010077472A3; CA2745242C; EP2376991B1; RU2011127084A; JP5615841B2; JP2015008013A; RU2521739C2; JP5922734B2; CA2917479C; JP2012512488A

Abstract

regulador de pressão, e, aparelho de válvula de alívio interna um regulador de pressão exemplar com um aparelho de válvula de alívio interna compreende um corpo com uma membrana de pressão disposta entre uma primeira carcaça e uma segunda carcaça. a primeira carcaça e um primeiro lado do diafragma de pressão definem uma primeira câmara e uma segunda carcaça e um segundo lado do diafragma de pressão definem uma segunda câmara. um conjunto de válvula de alívio é acoplado ao diafragma de pressão. o conjunto de válvula de alívio compreende um assento da válvula de alívio com uma abertura que forma uma passagem para acoplar fluidicamente a primeira câmara e a segunda câmara e um bujão da válvula de alívio acoplado de modo movível ao assento da válvula de alívio. o bujão da válvula de alívio é para afastar-se do assento da válvula de alívio para uma posição de sangramento para permitir o fluxo de fluido entre a primeira câmara e a segunda câmara em resposta a uma pressão de saída substancialmente maior do que uma pressão na qual o regulador de pressão entra em uma condição de travamento.

Description

“REGULADOR DE CARGA”

CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A presente invenção refere-se, em geral, os reguladores de fluido e, mais particularmente, a aparelhos de válvula de alívio interna para utilização com reguladores de pressão.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [0002] Sistemas de controle de processo utilizam uma variedade de dispositivos de campo para controlar parâmetros de processo. Reguladores de fluido são normalmente distribuídos em todos os sistemas de controle de processo para controlar as pressões de fluidos diversos (por exemplo, fluidos, gases, etc.). Reguladores de fluido são tipicamente usados para regular a pressão de um fluido para um valor menor e/ou substancialmente constante. Especificamente, um regulador de fluido tem uma entrada que normalmente recebe um suprimento de fluido a uma pressão relativamente elevada e fornece uma pressão relativamente menor e/ou substancialmente constante em uma saída.

[0003] Na medida em que o fluido de processo a alta pressão se movimenta através do sistema de controle de processo, o regulador reduz a pressão do fluido de processo em um ou mais pontos para fornecer um fluido de processo com uma pressão menor ou reduzida a um subsistema ou outros pontos de transferência de custódia. Por exemplo, um regulador de gás associado com uma peça de equipamento (por exemplo, uma caldeira) pode receber um gás com uma pressão relativamente elevada de uma fonte de distribuição de gás e pode regular o gás para uma pressão menor, substancialmente constante, apropriada para o uso seguro e eficiente pelo equipamento.

[0004] Para evitar que a pressão a jusante (ou seja, pressão de saída) alcance níveis perigosos, reguladores de fluido normalmente incluem dispositivos de proteção contra sobrepressão. Dispositivos de proteção contra sobrepressão são operacionalmente acoplados ao regulador de fluido e ativados (por exemplo, quando a pressão a jusante do fluido atinge um valor predeterminado) para evitar acúmulo indesejável (por exemplo, inseguro) de pressão na fonte a jusante. Alguns

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2/37 dispositivos de proteção contra sobrepressão (por exemplo, dispositivos de corte) cortam o fluxo de fluido de processo para a fonte a jusante até que o dispositivo de proteção contra sobre pressão seja reajustado manualmente.

[0005] No entanto, em alguns casos, um aumento na pressão de fluido devido a, por exemplo, variações de temperatura, pode causar uma ativação indesejável ou não desejada do dispositivo de proteção contra sobrepressão. Para evitar uma ativação não desejada do dispositivo de proteção contra sobrepressão, alguns reguladores de fluido tensionados por mola conhecidos podem ter uma válvula de alívio interna que é integralmente formada com o regulador de fluido. A válvula de alívio interna sangra fluido de processo para, por exemplo, a atmosfera quando a pressão do fluido de processo aumenta devido a, por exemplo, variações de temperatura. Se a pressão a jusante do fluido de processo excede a regulagem da válvula de alívio interna, a válvula de alívio interna se abre para sangrar o fluido para a atmosfera. O dispositivo de proteção contra sobrepressão é ativado quando a pressão de saída excede a pressão pré-determinada, apesar do sangramento de fluido através de processo através da válvula de alívio interna. Fisher Internacional, séries S201 e S202, são exemplos de tais reguladores de fluido tensionados por mola conhecidos que incluem uma válvula de segurança interna.

[0006] Alguns reguladores conhecidos, tais como reguladores carregados por pressão, não descarregam para a atmosfera e, assim, uma válvula de segurança interna não pode ser integrada ao regulador. Nestes reguladores carregados por pressão conhecidos, uma válvula de alívio externa adicional é utilizada para prevenir a ativação indesejada ou disparo dos dispositivos de proteção contra sobrepressão devido a, por exemplo, variações de temperatura do fluido de processo. No entanto, tal válvula de segurança externa muitas vezes exige um trabalho de instalação adicional, tubagem, trabalho de produção, estoques, manutenção, e, assim, custos aumentados.

[0007] A patente norte-americana US 3.032.054 é o documento da técnica anterior mais relevante e que descreve um regulador de carga do tipo definido no preâmbulo da reivindicação 1 do presente pedido.

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SUMÁRIO [0008] Em um exemplo, um regulador de carga com um aparelho de válvula de alívio interna compreende um corpo com uma membrana de carga disposta entre uma primeira carcaça e uma segunda carcaça. A primeira carcaça e um primeiro lado do diafragma de carga definem uma primeira câmara e uma segunda carcaça e um segundo lado do diafragma de carga definem uma segunda câmara. Um conjunto de válvula de alívio é acoplado ao diafragma de carga. O conjunto de válvula de alívio compreende um assento da válvula de alívio com uma abertura que forma uma passagem para acoplar fluidicamente a primeira câmara e a segunda câmara e um plugue da válvula de alívio acoplado de modo movível ao assento da válvula de alívio. O plugue da válvula de alívio é para afastar-se do assento da válvula de alívio para uma posição de sangramento para permitir o fluxo de fluido entre a primeira câmara e a segunda câmara em resposta a uma pressão de saída substancialmente maior do que uma pressão na qual o regulador de carga entra em uma condição de travamento [0009] Em outro exemplo, um regulador de carga, com um aparelho de válvula de alívio interna, compreende um diafragma disposto dentro de um corpo de um regulador entre uma primeira câmara e uma segunda câmara para se mover entre pelo menos uma primeira posição, uma segunda posição e uma terceira posição em resposta a uma pressão de fluido de processo sentida pela segunda câmara. Um assento da válvula de alívio é acoplado ao diafragma para que o assento da válvula de alívio e o diafragma se movam entre a primeira posição, a segunda posição e a terceira posição, em que o assento da válvula de alívio inclui uma abertura para formar uma passagem para acoplar fluidicamente a primeira câmara e a segunda câmara. Um plugue da válvula de alívio é acoplado de modo deslizante ao assento da válvula de alívio para fazer com que a abertura evite o fluxo de fluido entre a primeira câmara e a segunda câmara quando o diafragma e o assento da válvula de alívio se moverem entre a primeira e segunda posições, e em resposta a uma pressão de saída substancialmente maior do que uma pressão na qual o regulador de carga entra em uma condição de travamento, o plugue da válvula de alívio se

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4/37 afasta do assento da válvula de alívio para a terceira posição para permitir o fluxo de fluido entre a primeira câmara e a segunda câmara.

[0010] Ainda em outro exemplo, um aparelho de válvula de alívio interna para uso com reguladores de pressão, compreende um assento da válvula de alívio com um corpo cilíndrico e uma primeira porção de flange. A primeira porção de flange inclui uma superfície de assentamento para acoplar um primeiro lado de um diafragma quando o aparelho de válvula de alívio está em uma posição fechada e se afastar do primeiro lado do diafragma quando o regulador de carga está em uma condição de sangramento. Um elemento de tensionamento disposto entre uma segunda porção de flange do assento da válvula de alívio e uma porção do regulador de carga. O elemento de tensionamento tensiona o primeiro lado do diafragma em direção à superfície de assentamento. Um batente é disposto dentro de pelo menos uma porção do regulador de carga para acoplar o assento da válvula de alívio de modo que o acoplamento do batente e do assento da válvula de alívio faz com que a superfície de assentamento se afaste do primeiro lado do diafragma quando o diafragma se movimenta em direção ao batente [0011] Ainda em outro exemplo, um aparelho de válvula de alívio interna para uso com reguladores de pressão, compreende meios para fornecer comunicação de fluido entre uma primeira câmara e uma segunda câmara de um atuador, em que a segunda câmara deve ser acoplada fluidicamente a uma saída de um regulador de carga. O aparelho de válvula de alívio interna ainda inclui meios para controlar os meios para fornecer comunicação de fluido para permitir o fluxo de fluido entre a primeira câmara e a segunda câmara em resposta a uma pressão do fluido na saída substancialmente maior do que uma pressão associada com o início do travamento do regulador.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0012] A FIG. 1 ilustra um conhecido regulador de fluido carregado por pressão aplicado com um conhecido regulador de carga exemplar.

[0013] A FIG. 2 é uma vista de uma seção transversal do conhecido regulador de carga da FIG. 1.

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5/37 [0014] A FIG. 3 ilustra uma porção de outro conhecido regulador de carga aplicado com um conhecido aparelho de válvula de alívio interna.

[0015] A FIG. 4A ilustra um regulador de carga exemplar com um aparelho de válvula de alívio interna exemplar aqui descrito.

[0016] A FIG. 4B ilustra uma vista de uma seção transversal do regulador de carga exemplar da FIG. 4A.

[0017] A FIG. 5A ilustra uma vista de uma seção transversal de um regulador de carga exemplar com outro aparelho de válvula de alívio interna exemplar aqui descrito.

[0018] A FIG. 5B ilustra outra vista de uma seção transversal do regulador de carga exemplar da FIG. 5A.

[0019] A FIG. 50 ilustra um plugue da válvula exemplar usado no regulador de carga exemplar das FIGs. 5A e 5B.

[0020] A FIG. 6A ilustra uma vista de uma seção transversal de um regulador de carga exemplar com outro aparelho de válvula de alívio interna exemplar aqui descrito.

[0021] A FIG. 6B ilustra outra vista de uma seção transversal do regulador de carga exemplar da FIG. 6A.

[0022] A FIG. 7 ilustra uma vista de uma seção transversal de um regulador de carga exemplar com mais um aparelho de válvula de alívio interna exemplar aqui descrito.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0023] Em geral, os reguladores de fluido modulam o fluxo de fluido de acordo com uma pressão a jusante sentida para manter as pressões do sistema de processo dentro de limites aceitáveis e/ou constantes de pressão. Os reguladores de fluido normalmente incluem um diafragma operativamente acoplado a um plugue da válvula através de um enlace (por exemplo, uma alavanca) para mover o plugue da válvula em relação a um assento da válvula para evitar ou permitir o fluxo de fluido entre uma entrada e uma saída. Os reguladores de fluido tipicamente regulam o fluxo e a pressão do fluido de processo com uma força de controle predefinida ou

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6/37 carga aplicada a um primeiro lado do diafragma para impulsionar o plugue da válvula em uma primeira direção. Um segundo lado do diafragma é acoplado de forma fluida à saída do fluido para aplicar uma força para impulsionar o diafragma em uma segunda direção oposta à primeira direção. Assim, o diafragma move o plugue da válvula em resposta a uma diferença entre a pressão do fluido na saída (ou seja, a força aplicada para o segundo lado do diafragma) e a força de controle predefinido (isto é, a força aplicada ao primeiro lado do diafragma) para variar o fluxo através do regulador para atingir uma pressão de saída substancialmente constante.

[0024] Em um exemplo, um regulador de mola inclui um elemento de pressão na forma de um elemento de tensionamento (por exemplo, uma mola) para aplicar uma força de controle predefinida para um primeiro lado de um diafragma. Em outro exemplo, um regulador de carga carregada inclui um elemento de pressão na forma de pressão de pressão fornecida por um regulador de carga para aplicar uma força de controle predefinida para um primeiro lado de um diafragma. Os reguladores de pressão carregados normalmente fornecem uma regulação da pressão mais precisa na saída em níveis de fluxo mais altos e pressões de saída mais altas que reguladores de mola. Assim, os reguladores de pressão são preferidos a reguladores de mola quando for necessária uma maior precisão de pressão a jusante (por exemplo, em aplicações de medição).

[0025] Além disso, os reguladores de fluido que possuem uma capacidade de pressão máxima de saída de fluido menor do que a capacidade de pressão mínima de saída de fluido normalmente exigem proteção contra sobrecarga de pressão. Em outras palavras, dispositivos de proteção contra excesso de pressão são muitas vezes necessários para aplicações de processo com pressões de entrada que excedem as pressões de saída para evitar que as pressões de fluido a jusante ultrapassem um valor predeterminado (por exemplo, uma pressão de risco) ou se tomem maior do que a pressão de entrada. Aparelhos de desligamento de segurança e dispositivos de monitoramento reais são dois dispositivos exemplo de proteção contra excesso de pressão sobre os equipamentos de proteção individuais utilizados com os reguladores de fluido. Um dispositivo de desligamento de

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7/37 segurança normalmente sente a pressão de saída (pressão a jusante) e fecha o regulador de fluido para impedir o fluxo de fluido através do regulador quando a pressão a jusante atingir uma pressão predeterminada. Um dispositivo de monitoramento real geralmente inclui um regulador primeiro ou em funcionamento instalado em série com um segundo regulador. O segundo regulador geralmente sente a pressão a jusante (ou seja, a pressão de controle) e assume o controle da pressão a jusante quando o regulador de carga em funcionamento deixa de controlar a pressão a jusante.

[0026] Em funcionamento, um regulador de carga se move para uma posição fechada para evitar o fluxo de fluido através do regulador quando a demanda a jusante do processo de fluidos diminui e/ou a fonte a jusante é fechada (ou seja, resultando na demanda a jusante substancialmente inexistente). Por exemplo, quando a demanda da fonte a jusante é reduzida substancialmente ou é desligada (por exemplo, uma condição de fluxo zero), um plugue de válvula dentro do regulador de fluido impermeabiliza uma sede de válvula para impedir o fluxo de fluido através do regulador (ou seja, move-se para uma condição fechada). No entanto, em alguns casos, devido à corrosão, danos aos componentes do regulador, resíduos, escala de tubulação etc., o plugue da válvula não poderá lacrar de forma correta a sede da válvula, permitindo fluxo contínuo de fluido entre a entrada e a saída do regulador e causando a pressão a jusante (por exemplo, a pressão de controle) para aumentar. Os dispositivos de proteção contra excesso de pressão são ativados quando a pressão aumenta a jusante de um nível de pressão não desejado (por exemplo, um nível de risco) para evitar o acúmulo excessivo de pressão na fonte a jusante. Assim, os dispositivos de proteção contra excesso de pressão muitas vezes fornecem pressão de alívio ou controles de limitação de pressão para evitar a falha de um componente do sistema de processo resultante de uma condição de excesso de pressão.

[0027] Quando o plugue da válvula sela corretamente (por exemplo, envolve firmemente) a sede da válvula e a pressão do fluido entre a saída e a fonte a jusante está abaixo do nível predeterminado de segurança de pressão, o dispositivo de

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8/37 proteção contra excesso de pressão não é ativado. No entanto, o fluido de processo tipicamente permanece preso entre o lado da saída do plugue da válvula do regulador e a fonte a jusante. Em alguns casos, a pressão do fluido entre a saída e a fonte a jusante pode ser submetida a aumentos de pressão devido, por exemplo, ao aumento da temperatura ambiente. Um aumento na pressão do fluido preso na saída pode fazer com que o dispositivo de proteção contra excesso de pressão seja ativado. Para evitar uma ativação indesejada do dispositivo de proteção contra excesso de pressão devido a variações de temperatura, os reguladores de mola geralmente incluem uma válvula de segurança interna que ventila ou libera a pressão de saída para a atmosfera. O dispositivo de proteção contra excesso de pressão geralmente possui configuração de pressão maior que a configuração de pressão da válvula interna de alívio e é ativada quando a pressão do fluido de saída substancialmente supera as configurações de pressão da válvula interna de alívio.

[0028] No entanto, os reguladores de pressão não são ventilados e, assim, uma válvula de segurança interna não pode ser integrada ao regulador principal. Essa falta de uma válvula interna de alívio pode causar uma ativação indesejada de um dispositivo de proteção contra excesso de pressão em casos em que a pressão de saída do fluido de processo aumenta, devido, por exemplo, variações de temperatura, quando o regulador se encontrar na posição fechada. Assim, os reguladores de pressão normalmente não são utilizados com mais dispositivo de proteção contra excesso de pressão porque os dispositivos de proteção contra excesso de pressão são sensíveis à ativação indesejável em tais aplicações. Para evitar uma ativação indesejada dos dispositivos de proteção sobre a pressão, uma válvula de alívio externa é tipicamente associada a um regulador de carga. No entanto, isso requer equipamentos adicionais, manutenção, instalação, fabricação e, assim, um aumento de custos. Reguladores direcionados por pilotos são normalmente usados como uma alternativa aos reguladores de pressão e, portanto, a válvulas de alívio externo. No entanto, reguladores direcionados por pilotos são mais complexos e, assim, relativamente caros.

[0029] Alguns reguladores de pressão conhecidos incluem um dispositivo de

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9/37 válvula interna de alívio que descarrega ou esvazia o fluido de processo quando o fluido na saída do regulador principal tem uma pressão predeterminada, que provoca a ativação do bloqueio do regulador de carga. Uma condição de ocorre quando o fluido é impedido de fluir através do regulador de carga (por exemplo, quando a demanda a jusante é substancialmente zero). No entanto, a ventilação ou liberação do fluido de processo para a atmosfera cada vez que o regulador de carga entra ou está em condição de bloqueio pode ser indesejável, pois uma condição de bloqueio pode ocorrer com frequência e, assim, uma grande quantidade de fluido de processo pode ser liberada para a atmosfera. Por exemplo, esses reguladores de pressão conhecidos geralmente não são adequados para aplicações em processos envolvendo produtos perigosos (por exemplo, gás natural), pois a válvula de alívio de pressão do regulador começa a descarregar ou liberar o fluido de processo para a atmosfera mediante ou na ativação de uma condição de bloqueio do regulador de carga. Assim, para aplicações que envolvam produtos perigosos, uma válvula de alívio que não comece a ser descarregada na ativação do bloqueio seria vantajosa. Em outras palavras, um aparelho de válvula de alívio com uma pressão de deslocamento para fornecer uma banda morta substancial ou separação operacional substancial entre a condição de bloqueio do regulador de carga e uma condição de liberação da válvula de alívio seria vantajoso.

[0030] Na prática, os reguladores de pressão são operativamente acoplados a um regulador principal de fluido. Como mencionado acima, reguladores de pressão fornecem pressão para fornecer uma força de controle predeterminada para o regulador principal. No entanto, o regulador principal geralmente entra em uma condição de bloqueio (ou seja, fluxo substancialmente inexistente através do regulador principal) em uma pressão de saída de fluido que é maior do que uma saída de carga do fluido que faz com que o regulador de carga entre em condição de bloqueio. No entanto, como já foi referido, os reguladores de pressão conhecidos com válvulas internas de alívio normalmente começam a descarga ou liberação de fluidos na ativação da condição de bloqueio do regulador de carga. Como resultado, em uma situação de excesso de pressão, o regulador de carga começa a

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10/37 descarregar ou liberar o fluido de processo antes da ativação da condição de bloqueio do regulador principal. Além disso, tais reguladores de pressão conhecidos não possuem meios para controlar a pressão nos quais o regulador de carga comece o descarregamento ou liberação para que a ativação da condição de bloqueio possa ser configurada para ser ativado quando a pressão de saída do fluido exceder ou for maior do que a pressão do fluido que faz com que o regulador principal seja bloqueado.

[0031] Como resultado, a incapacidade de controlar o ponto de pressão para o início da descarga ou configuração do regulador de carga (ou seja, a pressão na qual o regulador de carga é liberado), faz com que o regulador de carga para descarregue ou libere a uma pressão de saída do fluido menor que uma saída de carga de fluido que provoque uma condição de bloqueio ao regulador principal. A ventilação ou liberação do fluido de processo para a atmosfera cada vez que o regulador de carga entrar em uma condição de bloqueio faz com que uma grande quantidade de fluido de processo seja liberado na atmosfera. Por exemplo, o fluido de processo pode ser liberado na atmosfera por um longo período de tempo se a demanda a jusante faz com que a pressão de saída esteja a uma pressão que faz com que o regulador de carga de bloqueio (e, portanto, a liberação), mas abaixo de uma pressão que faça com que o regulador principal seja bloqueado. Como resultado, os reguladores de pressão normalmente não são adequados para aplicações em processos envolvendo produtos perigosos (por exemplo, gás natural). Assim, é desejável que um regulador de carga seja descarregado quando a pressão de saída do fluido estiver a uma pressão que faz com que o regulador de carga e o regulador principal sejam bloqueados. Além disso, a configuração do regulador de carga para o bloqueio em uma pressão que seja maior do que uma pressão que faça com que o regulador principal seja bloqueado é indesejável, porque o regulador de carga vai tentar regular o fluido e tomar o controle da pressão a jusante, proporcionando assim um controle de pressão a jusante indesejável e/ou inadequado.

[0032] O dispositivo de válvula de alívio interna exemplo aqui descrito fornece

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11/37 uma pressão de ativação de válvula de alívio através do fornecimento de uma banda morta substancial ou separação substancial entre o regulador principal de pressão de saída no qual uma condição de bloqueio de um regulador de carga ocorre ou é ativada e uma pressão de saída de regulador principal na qual uma condição de liberação ou ponto de início de descarga da válvula de alívio interna ocorre ou é ativada. Além disso, o exemplo de aparelho de válvula de alívio interna aqui descrito fornece uma pressão de deslocamento entre uma pressão de saída do regulador principal na qual uma condição de bloqueio de um regulador principal ocorre ou é ativada e uma pressão de saída do regulador principal na qual uma condição de liberação da válvula interna de alívio do regulador de carga ocorre ou é ativada. Em outras palavras, o exemplo de dispositivo de válvula interna de alívio aqui descrito controla uma pressão de deslocamento entre uma pressão de saída do fluido que provoca o início de uma condição de liberação interna do dispositivo de válvula de alívio de pressão e uma saída de fluido que provoca a ativação do bloqueio do regulador de carga e/ou regulador principal. No exemplo aqui descrito, a pressão de deslocamento é configurada de modo que a pressão a que a válvula interna de alívio do regulador de carga é descarregada é substancialmente maior do que a pressão de saída em que o regulador principal é bloqueado e a pressão de saída na qual o regulador de carga PE bloqueado.

[0033] Assim, o exemplo de dispositivo de válvula de alívio aqui descrito fornece uma força de ajuste predefinido para a válvula de alívio para que a válvula de alívio possa ser configurada para ser ativada em diferentes pressões de saída do fluido predeterminadas. Além disso, o exemplo de dispositivo de válvula interna de alívio aqui descrito é vantajosamente integrado com reguladores de pressão de pressão para fornecer maior precisão através da minimização substancial de ventilação ou liberação indesejadas de fluido de processo na atmosfera e/ou a ativação indesejada da pressão dos dispositivos de proteção operativamente acoplados aos reguladores de pressão e/ou aos reguladores principais. Assim, o exemplo de dispositivo de válvula de alívio aqui descrito permite a pressão sobre os dispositivos de proteção para serem usados com os reguladores de pressão sem a necessidade de uma

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12/37 válvula externa de alívio.

[0034] Antes de discutir os detalhes do exemplo de dispositivo de válvula interna de alívio interna aqui descrito, a descrição de um exemplo conhecido de regulador de carga de fluido 100 é fornecida na FIG. 1. Como mostrado na FIG. 1, o exemplo mais conhecido de regulador de carga 100 inclui um exemplo conhecido de regulador de carga 102 para fornecer um controle de pressão ou carga para um regulador principal 104. Uma válvula de alívio externa 106 é acoplada com fluidez ao regulador principal 104 para que o exemplo de regulador de carga 100 possa ser usado com fluido de processo perigoso como, por exemplo, o gás natural. Um dispositivo de proteção contra excesso de pressão 108 também pode ser acoplado com fluidez ao exemplo de regulador de carga 100. A válvula de alívio externa 106 pode ser acoplada com fluidez entre o regulador de carga 104 e o dispositivo de proteção contra excesso de pressão 108 para evitar uma ativação indesejada do dispositivo de proteção contra excesso de pressão 108. No entanto, a válvula de alívio externa 106 requer montagem, estoque, produção, manutenção etc. adicionais, o que aumenta os custos. Alternativamente, um regulador de piloto pode ser usado em vez do regulador de carga 102 e válvula externa 106. No entanto, tais reguladores de piloto conhecidos são mais complexos e mais caros.

[0035] Como mostrado na FIG. 1, o exemplo de regulador principal 104 inclui um atuador 110 que é operativamente acoplado a uma válvula 112 com uma entrada 114 e uma saída 116. O atuador 110 inclui uma montagem de diafragma principal 118 disposta entre uma primeira estrutura de atuador 120 e uma segunda estrutura de atuador 122. A primeira estrutura de atuador 120 define uma câmara de pressão 124 e a segunda estrutura de atuador 122 define uma câmara de controle 126. O regulador de carga 102 inclui uma entrada de carga 128 acoplada com fluidez na entrada 114 da válvula 112 e uma saída de carga 130 em comunicação fluida com a câmara de pressão 124 para fornecer uma pressão de pressão na câmara de pressão 124.

[0036] A válvula 112 inclui um corpo de válvula 132 que é acoplado à parte inferior da estrutura do atuador 122. Uma sede de válvula 134 é montada no corpo

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13/37 da válvula 132 e define um orifício 136 através do qual o fluido pode fluir entre a entrada 114 e a saída 116. Um plugue da válvula 138 anexado a uma primeira extremidade 140 da haste da válvula 142 inclui um disco de vedação 144 (por exemplo, um disco de vedação elastomérica) que sela a sede da válvula 134 para impedir o fluxo de fluido entre a entrada 114 e a saída 116. Uma haste guia 146 alinha a haste da válvula 142 e o disco de vedação 144 com pelo menos uma das estruturas de atuador 122 menores, o corpo da válvula 132, ou a sede da válvula 134. Embora não seja mostrado, o guia da haste 146 inclui pelo menos uma passagem para acoplar com fluidez a saída 116 e da câmara de pressão de controle 126.

[0037] A montagem de diafragma 118 inclui um diafragma 148 apoiado por uma placa de diafragma 150 e com um primeiro lado ou superfície 152 exposto à câmara de pressão 124 e um segundo lado ou superfície 154 exposto à câmara de pressão de controle 126. O diafragma 148 é operacionalmente acoplado ao plugue da válvula 138 através da válvula 142 e uma alavanca 156 e faz com que o plugue da válvula 138 se mova em direção à sede da válvula 134 para impedir o fluxo de fluido entre a entrada 114 e a saída 116 quando o diafragma 148 se mover em direção à câmara de pressão de controle 126. As alavancas 156 são acopladas ao diafragma 148 através da placa do diafragma 150 e uma montagem de impulso posterior 160. Uma primeira extremidade 162 da uma montagem de impulso posterior 160 envolve o segundo lado 154 do diafragma 148 através da placa do diafragma 150 e uma segunda extremidade 164 da uma montagem de impulso posterior 160 é operativamente acoplada a uma mola de fechamento 166 através de uma sede de mola ajustável ou parafuso 168. A mola de fechamento 166 está disposta dentro de uma estrutura de mola 170 entre a sede da mola ajustável 168 e uma segunda sede de mola 172 (por exemplo, uma parte do corpo da estrutura de mola 170). A mola de fechamento 166 fornece uma carga ou força pré-ajustada que inclina o diafragma 148 em direção à câmara de pressão 124 através da montagem de impulso posterior 160 que, por sua vez, faz com que o plugue da válvula 138 se mova em direção à sede da válvula 134 para impedir o fluxo de fluido através da válvula 112 (por

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14/37 exemplo, uma condição fechada). A quantidade de força exercida pela mola de fechamento 166 pode ser ajustada (por exemplo, aumentada ou diminuída) através da sede de mola ajustável 168. Além disso, a placa do diafragma 150 inclui uma passagem ou um orifício de liberação 174 para acoplar com fluidez a câmara de pressão 124 e a câmara de pressão de controle 126 e, por isso, acoplar com fluidez a saída de carga 130 do regulador de carga 102 e a saída 116 do regulador principal 104.

[0038] A FIG. 2A ilustra uma vista transversal do conhecido regulador de carregamento 102 exemplar da FIG. 1. Referindo-se às Figs. 1 e 2, o exemplo de regulador de carregamento 102 inclui um corpo superior 202 e um corpo inferior 204 que estão acoplados juntos através de uma pluralidade de prendedores 206. Um diafragma de carregamento 208 é disposto entre o corpo superior 202 e o corpo inferior 204. A parte superior do corpo 202 e um primeiro lado 210 do diafragma de carregamento 208 definem uma primeira câmara 212. Uma mola de carregamento 214 é disposta entre um primeiro assento de mola 216 e um segundo assento de mola 218 ajustável. No exemplo, a primeira câmara 212 é acoplada de forma fluida, por exemplo, na atmosfera.

[0039] O primeiro assento da mola 216 é acoplado a uma placa de diafragma de carregamento 220 que suporta o diafragma de carregamento 208. Um ajustador da mola de carregamento 222 (por exemplo, um parafuso) se encaixa no segundo assento da mola 218 para ajustar o comprimento da mola de carregamento 214 (por exemplo, comprimindo ou descomprimindo a mola de carregamento 214) e, assim, ajustando (por exemplo, aumentando ou diminuindo) uma quantidade de força préestabelecida ou uma carga que a mola de carregamento 214 exerce sobre o primeiro lado 210 do diafragma de carregamento 208.

[0040] O corpo inferior 204 e um segundo lado 224 do diafragma de carregamento 208, define pelo menos parcialmente uma segunda câmara 226, a entrada de carregamento 128, e a saída de carregamento 130. A segunda câmara

226 é acoplada de forma fluida na saída de carregamento 130 através de um canal

228 e, portanto, está em comunicação fluida com a câmara de pressão 124 (FIG.1),

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15/37 do regulador principal 104. Um assento da válvula de carregamento 230 é disposto dentro do corpo inferior 204 e define um orifício 232 entre a entrada de carregamento 128 e a saída de carregamento 130. Um plugue de válvula de carregamento 234 é operacionalmente acoplado ao diafragma de carregamento 208 através de uma haste da válvula de carregamento 236 e da placa de diafragma de carregamento 220. Uma segunda mola 238 é disposta entre um segundo assento de mola 240 e o plugue de válvula de carregamento 234 para inclinação do plugue de válvula de carregamento 234 em direção ao assento da válvula de carregamento 230. A taxa de mola da segunda mola 238 é normalmente substancialmente menor em relação à taxa de mola da mola de carregamento 214. No exemplo ilustrado, uma segunda extremidade 242 da haste da válvula de carregamento 236 inclui um assento macio ou compatível 244 que engata em um assento de acoplamento 246 acoplado ao diafragma de placa 220.

[0041] Referindo-se à fig. 1 e 2, em operação, a entrada 114 está em comunicação fluida com, por exemplo, uma fonte de distribuição de gás que fornece fluido com uma pressão relativamente elevada. A saída 116 da válvula 112 está em comunicação fluida com uma fonte de demanda à jusante ou outro ponto de custódia, que exige o fluido de processo com a pressão desejada (por exemplo, menor).

[0042] O regulador de carga 102 normalmente regula a pressão de entrada do fluido na entrada 114 oferecendo ou criando criar uma pressão de pressão desejada para a câmara de pressão 124 do regulador principal 104. Para atingir uma carga de pressão desejada, as posições da mola de carregamento 214 do plugue de válvula de carregamento 234 em relação ao assento da válvula de carregamento 230 restringem o fluxo do fluido entre a entrada de carregamento 128 e a saída de carregamento 130. Assim, a carga de pressão depende da quantidade de força exercida pela posição da mola de carregamento 214 do diafragma de carregamento 208 e, portanto, o plugue de válvula de carregamento 234 em relação ao assento da válvula de carregamento 230. O ponto de ajuste da carga de pressão desejada pode ser configurado ajustando a força exercida pela mola de carregamento 214 no

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16/37 primeiro lado do diafragma 210 208, através do parafuso de ajuste 222.

[0043] Quando se aumenta a demanda na saída 116, a pressão do fluido na saída 116 momentaneamente diminui. A segunda câmara 226 do regulador de carga 102 detecta a diminuição da pressão do fluido na saída 116, através do canal 228 e 174 do orifício de sangria. Assim, quando a pressão do fluido de processo na saída de carregamento 130 diminui para reduzir a força exercida sobre o outro lado 224 do diafragma 208 é menor que a força pré-estabelecidos exercida pela mola de carregamento 214 no primeiro lado 210 do diafragma 208, a mola de carregamento 214 faz com que o diafragma de carga 208 avance para a segunda câmara 226. Quando o diafragma de carregamento 208 se move em direção a segunda câmara 226, o plugue de válvula de carregamento 234 afasta-se do assento da válvula de carregamento de 230 permitindo a passagem de fluido através do orifício 232 entre a entrada de carregamento 128 e 130 da saída de carregamento (por exemplo, uma posição em aberto), fazendo com que a pressão na saída de carregamento 130 aumente.

[0044] A carga de pressão é fornecida para a câmara de pressão 124 do principal regulador 104. Por sua vez, a carga de pressão aplica uma força para o primeiro lado 152 do diafragma 148 para fazer com que o diafragma 148 avance em direção a câmara de controle de pressão 126 (por exemplo, em um sentido descendente na orientação da FIG 1.). Quando o diafragma 148 se move em direção à câmara de controle de pressão 126, o diafragma 148 faz com que a alavanca 156 mova o plugue de válvula 138 para longe do assento da válvula 136 para permitir o fluxo do fluido através do orifício 136 entre a entrada 114 e a saída 116 satisfazendo a demanda à jusante.

[0045] Por outro lado, como a saída ou a demanda à jusante diminui ou é interrompida, a pressão do fluido na saída 116 aumenta. O aumento da pressão na saída 116 é registrado para a segunda câmara 226 do regulador de carga 102 através do orifício da sangria 174 da placa do diafragma 150 e do canal 228. A pressão de saída exerce uma força sobre o outro lado 224 do diafragma de carregamento 208. A força aplicada no segundo lado 224 supera a força exercida

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17/37 pela mola de carregamento 214 no primeiro lado 210 quando a pressão do fluido na saída de carregamento 130 exerce uma força sobre o outro lado 224 do diafragma de carregamento 208 que excede uma força pré-estabelecida exercida pela mola de carregamento 214 no primeiro lado 210 do diafragma de carregamento 208. Quando isso ocorre, o diafragma de carregamento 208 se move em direção à primeira câmara 212, que faz com que o plugue de válvula de carregamento 234 seja direcionado para o assento da válvula de carregamento de 230 restringindo fluxo de fluido através do orifício 232. A segunda mola 238 inclina o plugue de válvula de carregamento 234 envolvendo com vedação o assento da válvula de carregamento 230 (por exemplo, em uma posição fechada) para impedir substancialmente o fluxo do fluido através do orifício 232 entre a entrada de carregamento 128 e a saída de carregamento 130 e, assim, reduzir a oferta da carga de pressão para a câmara de pressão 124.

[0046] Uma condição bloqueio acima do regulador de carga 102 ocorre quando o plugue de válvula de carregamento 234 envolve de forma vedada o assento da válvula de carregamento 230 proporcionando uma vedação perfeita e impedindo o fluxo de fluido através do orifício 232 entre a entrada de carregamento 128 e a saída de carregamento 130. Como resultado, a pressão de pressão na câmara de carregamento 126 diminui. Assim, na condição de bloqueio a força exercida pelo aumento da pressão do fluido na saída 116 no segundo lado 154 do diafragma 148 através da segunda câmara 126 faz com que o diafragma 148 se direciona para a câmara de pressão 124 (ou seja, em um sentido ascendente). O movimento do diafragma 148 em direção da primeira câmara 124 faz com que a alavanca 156 mova o plugue de válvula 138 em direção ao assento da válvula 134 da válvula 112. A mola de fechamento 166 desvia do diafragma 148 em direção à primeira câmara 152 (por exemplo, para cima) para fazer com que o plugue de válvula 138 envolva de forma vedada o assento da válvula 134 para impedir o fluxo de fluido entre a entrada 114 e a saída 116. Uma condição bloqueio de regulador principal 104 ocorre quando o plugue de válvula 138 envolve de forma vedada o assento da válvula 134 para proporcionar uma condição de fluxo substancialmente zero através do

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18/37 regulador principal 104 (ou seja, da entrada 114 até saída 116). O regulador de carga 102 bloqueia em uma pressão de saída de fluido que é menor que a pressão do fluido de saída que faz com que o regulador principal 104 bloqueie. Caso contrário, o regulador de carga 102 tentará regular o fluido e assumir o controle da pressão à jusante, se o regulador principal 104 for bloqueado com uma pressão de fluidos que é menor que a pressão do fluido em que o regulador de carga 102 é bloqueado, proporcionando assim um controle de pressão à jusante indesejável e/ou inadequada. Quando o plugue de válvula 138 envolve de forma vedada o assento da válvula 134 de fluido pressurizado permanece preso entre a saída 116 e a fonte à jusante (não mostrados).

[0047] Em alguns casos, devido à corrosão, aos danos dos componentes do regulador, grãos, a escala de tubulação, etc., o plugue de válvula 138 do regulador principal 104 a vedação pode falhar quanto contra o assento da válvula 134. Como resultado, o fluido de processo de alta pressão da entrada 114 continua a fluir para a saída 116. Consequentemente, a pressão a jusante na saída 116 aumenta (apesar do fato de que a válvula 112 está em uma condição fechada) porque a demanda da fonte a jusante é substancialmente reduzida (por exemplo, demanda substancialmente zero). O dispositivo de proteção de sobre pressão 108 é ativado quando a pressão do fluido na saída 116 aumenta para um nível de pressão predeterminado (por exemplo, um nível de pressão predeterminado de segurança).

[0048] Além disso, em alguns casos, quando o regulador principal 104 está em uma posição fechada, o fluido de processo remanescente entre a saída 116 e fonte à jusante pode ser submetido a um aumento da temperatura, fazendo com que a pressão do fluido na saída 116 aumente. Esse aumento de pressão do fluido na saída 116 devido a um aumento da temperatura também pode fazer com que o dispositivo de proteção de sobre pressão 108 seja ativado. Como dito acima, porque a câmara de pressão 124 não é ventilada, a válvula de alívio externo 106 é tipicamente associada ao regulador carregado por pressão 100 para evitar uma ativação indesejada da pressão sobre o dispositivo de proteção 108. No entanto, pode ser indesejável e/ou mais caro usar a válvula de alívio externo 106 com o

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19/37 regulador de carga carregada 102 e sobre o dispositivo de proteção da pressão 108. [0049] A FIG. 3 ilustra um conhecido exemplo de regulador de carga 300, que inclui uma válvula de alívio 302 integrada internamente. Esses componentes do exemplo do regulador de carga 300 que são substancialmente semelhantes ou idênticos aos componentes do regulador de carga 102 do exemplo descrito acima têm números de referência correspondentes aos componentes da FIG. 1 de que são idênticos ou semelhantes e não será descrito em detalhes mais abaixo. Em vez disso, o leitor interessado pode consultar as descrições correspondentes supracitadas em conexão com as Figs. 1 e 2.

[0050] A válvula de alívio interna 302 inclui um assento da válvula de alívio 304 que é operativamente acoplado no diafragma 208 através da placa do diafragma 220. O assento da válvula de alívio 304 inclui uma abertura 306 que se acopla de forma fluida na primeira câmara 212 e na segunda câmara 226. O assento macio 244 da haste da válvula de carregamento 236 engata a abertura de 306 do assento da válvula de alívio 304 para impedir (por exemplo, bloquear) o fluxo de fluido entre a primeira 212 e segunda câmara 226, respectivamente.

[0051] Na operação, quando a pressão do fluido na saída de carregamento 130 exerce uma força sobre o outro lado 224 do diafragma de carregamento 208 que é menor que a força exercida sobre o primeiro lado 210 pela mola de pressão 214, o assento macio 244 engata a abertura 306 do assento da válvula de alívio 304 para evitar vazamento indesejado de fluido entre a primeira 212 e a segunda câmara 226. O diafragma de carregamento 208 se move em direção a primeira câmara 212 (por exemplo, uma direção para cima contra a força exercida pela mola de carregamento 214 na orientação da FIG. 3) quando a pressão do fluido na saída de carregamento 130 exerce uma força sobre o segundo lado 224 do diafragma de carregamento 208 que iguala ou excede a carga exercida pela mola de carregamento 214. O assento da válvula de alívio 304, que é acoplado no diafragma de carregamento 208, através da placa do diafragma de carregamento 220, afasta-se do assento macio 244 a se acopla com fluidez na segunda câmara 226 e na primeira câmara 212 para escoar ou descarregar a pressão, por exemplo, na atmosfera. Assim, o regulador de carga

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300 proporciona uma condição de descarga quando a pressão do fluido na segunda câmara 226 exerce uma força que faz com que o regulador de carga 300 se mova para uma condição de travamento (ou seja, no início do bloqueio).

[0052] Assim, o exemplar regulador de carga 300 é normalmente usado com fluido de processo não-perigosos, tais como, por exemplo, ar, e não é adequado para aplicações de risco como, por exemplo, o gás natural. Mais especificamente, o exemplar regulador de carga 300 não é adequado para aplicações perigosas porque a válvula de alívio 302 descarga ou sangra o fluido em cima ou na condição de travamento, que pode ocorrer com frequência. Assim, o regulador de carga exemplar 300 não é adequado para aplicações perigosas porque aplicações perigosas de fluido normalmente requerem uma válvula de alívio de que não começa a descarregar ou sangrar fluido para a atmosfera mediante bloqueio do regulador de carga 300.

[0053] Além disso, quando acoplado em um regulador, como, por exemplo, o regulador principal 104 da FIG. 1, o regulador de carga 300 começa a descarregar ou sangrar fluido a uma pressão de saída do produto que é menor do que uma pressão de saída do fluido em que o regulador principal 104 entra em bloqueio. Além disso, essa relação não pode ser corrigida, porque o regulador de carga 300 carece de meios para controlar a pressão de deslocamento entre a pressão do fluido de saída que causa o início da condição de sangria da válvula de alívio interna 302 e a pressão de saída do fluido que causa o início da condição de bloqueio do regulador principal 104.

[0054] A FIG. 4A ilustra uma vista transversal de um exemplo de carregamento 400 normal que pode ser utilizados com o regulador principal 104 da FIG. 1. O exemplo de regulador de carga 400 inclui um dispositivo ou montagem de uma válvula de alívio interna 402 que fornece um substancial deslocamento (por exemplo, uma pressão de deslocamento) ou zona morta substancial entre uma pressão de saída do regulador no qual uma condição de bloqueio de segurança ou condição de fechamento do regulador de carga 400 ocorre ou inicia e uma pressão de saída do regulador em que uma condição de sangramento interno do aparelho de válvula de

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21/37 alívio 402 ocorre ou inicia. Além disso, quando operativamente acoplado a um regulador principal (por exemplo, o regulador principal 104 da FIG. 1), o exemplo de aparelho de válvula de alívio interna 402 entra em uma condição de sangramento em uma pressão de saída do fluido que é substancialmente maior do que uma pressão de saída do fluido em que a condição de bloqueio do regulador principal 104 ocorre ou inicia. Em outras palavras, o exemplo de aparelho de válvula de alívio interno 402 controla um deslocamento de pressão entre uma pressão de saída do fluido que provoca o início de uma condição de sangramento do aparelho da válvula de alívio interna 402 e uma pressão de saída de fluido que causa o início do bloqueio do regulador de carga e/ou do regulador principal. A FIG. 4B é outro exemplo de vista transversal do regulador de carga 400 da FIG. 4A mostrando o aparato da válvula de alívio interna 402 em uma condição de sangramento.

[0055] Referindo-se às Figs. 4A e 4B, o regulador de carga 400 inclui um corpo 404 tendo um diafragma de carregamento 406 disposto entre um primeiro compartimento 408 e um segundo compartimento 410. O primeiro compartimento 408 e um primeiro lado 412 do diafragma de carregamento 406 definem uma primeira câmara 414. Uma mola de carregamento 416 é disposta dentro do primeiro compartimento 408 entre um assento de primeira mola 418 e um segundo assento de mola ajustável 420. A mola de carregamento 416 aplica ou exerce uma força sobre o primeiro lado 412 do diafragma de carregamento 406 para fazer com que o diafragma de carregamento 406 se mova para o segundo compartimento 410 (por exemplo, em um sentido descendente na orientação de figos. 4A e 4B). A primeira câmara 414 inclui um orifício ou abertura 422 para acoplar com fluidez a primeira câmara 414, por exemplo, na atmosfera.

[0056] O segundo compartimento 410 define uma passagem entre uma entrada de carregamento 424 e uma saída de carregamento 426. A entrada de carregamento 424 se acopla com fluidez em uma entrada (por exemplo, a entrada 114 da FIG. 1) de um regulador (por exemplo, o regulador 104) e na saída de carregamento 426 acoplando com fluidez em uma câmara de pressão (por exemplo, a câmara de pressão 126) de um regulador principal (por exemplo, o regulador

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22/37 principal 104). O segundo compartimento 410 e um segundo lado 428 do diafragma de carregamento 406 define uma segunda câmara 430. A segunda câmara 430 tem comunicação fluida com a saída de carregamento 426 através de um canal 432 para sentir as alterações na pressão do fluido de processo em uma saída (por exemplo, a saída 116 da FIG. 1) de um regulador principal (por exemplo, o regulador principal 104). Um assento da válvula de carregamento 434 é disposto dentro de um segundo compartimento 410 e define um orifício 437 através do qual fluido pode fluir entre a entrada de carregamento 424 e a saída de carregamento 426. Uma haste da válvula de carregamento 436 é operativamente acoplada no diafragma de carregamento 406 em uma primeira extremidade 438 e inclui um plugue de válvula de carregamento 440 a uma segunda extremidade 442. O plugue de válvula de carregamento 440 é operacionalmente acoplado ao diafragma de carregamento 406 e se move em direção o assento da válvula de carregamento 434 para impedir o fluxo de fluido através do orifício 437 e move-se para longe do assento da válvula de carregamento 434 para permitir que o fluxo do fluido passe através do orifício 437. Uma mola de fechamento 444 está disposta entre o plugue da válvula de carregamento 440 e um assento da mola de plugue da válvula 446 para inclinar o plugue da válvula de carregamento 440 em direção ao assento da válvula de carregamento 434.

[0057] O dispositivo de válvula de alívio interna 402 está configurado para passar de um assento da válvula de alívio 448 em uma posição de sangramento para permitir o fluxo de fluidos entre a primeira câmara 414 e a segunda câmara 430 em resposta a uma pressão superior a uma pressão na que o regulador de carregamento entra em uma condição de bloqueio. Neste exemplo, o assento da válvula de alívio 448 é acoplado ao diafragma de carga 406 através de uma placa do diafragma 450. O assento da válvula de alívio 448 inclui um corpo cilíndrico 452 que se estende ao longo de um eixo longitudinal 454 e uma porção de flange 456. O corpo cilíndrico 452 inclui uma primeira cavidade ou abertura 458, uma segunda cavidade ou abertura de 460 tendo um diâmetro menor que o diâmetro da primeira abertura 458, uma segunda cavidade ou abertura 460 com um diâmetro menor que o diâmetro da primeira abertura 458, e uma terceira abertura 462 tendo um diâmetro

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23/37 menor que o diâmetro da primeira e da segunda abertura 458 e 460. A primeira, segunda e terceira aberturas 458, 460 e 462 formam uma passagem para acoplar com fluidez a primeira câmara 414 e a segunda câmara 430. Um plugue de válvula de alívio 464 é deslizantemente acoplado ao assento da válvula de alívio 448 para se mover rumo à terceira abertura 462 para impedir o fluxo de fluido entre as primeira e segunda câmaras 414 e 430, e afastar-se da terceira abertura 462 para permitir o fluxo de fluido entre a primeira e a segunda câmaras 414 e 430. O plugue de válvula de alívio 464 encaixa ou obstrui a terceira abertura 462, quando uma primeira porção 466 do plugue de válvula de alívio 464 é disposta dentro da segunda abertura 460 do assento da válvula de alívio 448.

[0058] Um membro restritivo ou friccional 468 (por exemplo, anel de vedação) é disposto entre pelo menos uma porção do plugue de válvula de alívio 464 e uma porção do assento da válvula de alívio 448. No exemplo, o membro restritivo ou friccional 468 está disposto dentro de um canal ou sulco anelar 470 formado na válvula de alívio macho 464. No entanto, em outros exemplos, o membro restritivo ou friccional 468 pode ser eliminado dentro de um canal ou ranhura anular formado na segunda abertura 460 do assento da válvula de alívio 448 ou eliminado em qualquer outro local adequado entre o plugue de válvula de alívio de 464 e o assento de válvula de alívio 448. Como alternativa ou adicionalmente, embora não seja mostrado, uma pluralidade de anéis em “O” e/ou anéis em “O” de tamanhos diferentes podem ser eliminados entre pelo menos uma porção do plugue da válvula de alívio 464 e o assento da válvula de alívio 448 para fornecer mais ou menos resistência ou atrito de forma que o dispositivo da válvula de alívio interna 402 possa ser configurado para ativar a diferentes pressões de saída desejadas predeterminadas de fluido.

[0059] Em outros exemplos, pelo menos uma porção do plugue da válvula de alívio 464 pode ser feita de, por exemplo, borracha, Teflon ®, ou qualquer outro material adequado para exercer fricção do assento da válvula de alívio 448 para fornecer um deslocamento de pressão substancial entre uma pressão de fluido que causa o aparecimento de uma condição de bloqueio e uma pressão de fluido que

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24/37 causa o aparecimento de uma condição de sangramento. Ainda em outros exemplos, o plugue da válvula de alívio 464 podem incluir cristas anulares, relevos, saliências, ou qualquer outras geometrias adequadas e/ou materiais para que o plugue da válvula de alívio 464 encaixe o assento da válvula de alívio 448 para fornecer o deslocamento de pressão substancial. Ainda em outros exemplos, o assento da válvula de alívio 448 pode incluir ranhuras anulares que recebem de anéis em “O”, um revestimento feito de, por exemplo, borracha, saliências e/ou outras geometrias e/ou material para que o plugue da válvula de alívio 464 encaixe, com atrito, o assento da válvula de alívio 448 para fornecer o deslocamento de pressão substancial.

[0060] O plugue da válvula de alívio 464 encaixa a terceira abertura 462 do assento da válvula de alívio 448 em uma posição fechada (Fig. 4A) para impedir o fluxo de fluidos entre a primeira câmara 414 e a segunda câmara 430 e se afasta da segunda abertura 460 e da terceira abertura 462 em uma posição de sangria (Fig. 4B) para permitir o fluxo de fluidos entre a primeira câmara 414 e a segunda câmara 430. O membro restritivo ou friccional 468 oferece uma resistência (por exemplo, uma força de atrito) para impedir que o assento da válvula de alívio de 448 se afaste do plugue da válvula de alívio 464 (ou seja, a condição de sangramento da FIG. 4B), quando o exemplo de regulador de carga 400 é em uma condição de bloqueio (ou seja, a posição fechada da FIG. 4A). Em outras palavras, uma pressão em uma saída (por exemplo, a saída 116) de um regulador principal, por exemplo, o regulador principal 104) que provoca uma condição de bloqueio do regulador de carga 400 não faz com que o dispositivo de válvula de alívio 102 se abra ou sangre no início ou a partir do bloqueio. Entretanto, um acúmulo adicional de pressão substancialmente maior do que a pressão do fluido para causar a condição de bloqueio é necessário para superar a resistência (por exemplo, resistência ao atrito) exercida pelo membro restritivo 468 para mover o dispositivo da válvula de alívio 402 à condição de sangramento.

[0061] Além disso, quando operativamente acoplado ao regulador principal 104, uma condição de bloqueio do regulador principal 104 não faz com que o dispositivo

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25/37 de válvula de alívio 102 se abra ou sangre imediatamente ou após bloqueio do regulador principal 104. Em vez disso, um acúmulo adicional de pressão substancialmente maior do que a pressão para fazer com que a condição de bloqueio do regulador principal 104 é necessário para superar a resistência (por exemplo, resistência ao atrito) exercida pelo membro restritivo 468 para mover o dispositivo de válvula de alívio 402 à condição de sangramento. Como mostrado na FIG. 4B, na condição de sangramento, o assento da válvula de alívio 448 é afastado do plugue da válvula de alívio 464 para permitir o fluxo de fluidos entre a primeira câmara 414 e a segunda câmara 430.

[0062] No exemplo ilustrado, o plugue da válvula de alívio 464 inclui uma porção de haste 472 e uma porção de flange 474. Um elemento de inclinação de alívio 476 como, por exemplo, uma mola de alívio é disposto entre um ressalto 478 do assento da válvula de alívio 448 e a porção de flange 474 do plugue de válvula alívio 464 para inclinar o plugue da válvula de alívio 464 até a primeira extremidade 438 da haste da válvula de carregamento 436. No exemplo, a primeira extremidade 438 da haste de válvula de carregamento 436 inclui um assento macio ou compatível 480 para fazer com que a válvula de alívio 464 acople operacionalmente o plugue de válvula de carregamento 440 ao diafragma de carregamento 406. Desta forma, o plugue da válvula de alívio 464 pode flutuar em separado a partir da haste de válvula de alívio 436 para reduzir o desalinhamento entre a haste de válvula de carregamento 436, o plugue da válvula de carga 440, o diafragma de carga 406, corpo 404, etc. Como resultado, a haste de válvula de carregamento 436, do plugue da válvula de carregamento 440, o diafragma de carregamento 406 e o corpo 404 podem ser fabricados com tolerâncias maiores, reduzindo assim o custo de produção e simplificando a montagem.

[0063] Na operação, a o diafragma de carregamento 406 pode se mover entre pelo menos uma primeira posição, uma segunda posição, e uma terceira posição em resposta à pressão do fluido de processo detectado na saída de carregamento 426.

Na primeira posição, a mola de carregamento 416 exerce uma força de mola no primeiro lado 412 do diafragma de carregamento 406 para fazer o diafragma de

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26/37 carregamento 406 rumo à segunda câmara 430. O diafragma 406 se move para a primeira posição quando a pressão do fluido de processo na saída de carregamento 426 exerce uma primeira força no segundo lado 428 do diafragma de carregamento 406 através da segunda câmara 430 que é menor que a força da mola exercida pela mola de carregamento 416 no primeiro lado 412 do diafragma de carregamento 406. Por sua vez, o diafragma de carregamento 406 move o plugue da válvula de carregamento 440 a uma primeira posição através da haste de válvula de carregamento 436. Na primeira posição, o plugue da válvula de carregamento 440 se afasta do assento da válvula de carga 434 para permitir o fluxo de fluido entre a entrada de carregamento 424 e a saída de carregamento 426 (por exemplo, uma condição aberta).

[0064] Na condição aberta, o dispositivo de válvula de alívio interna 402 está em uma condição fechada para impedir o fluxo de fluidos entre a primeira câmara 414 e a segunda câmara 430. A mola de alívio 476 inclina o plugue da válvula de alívio 464 em direção ao assento macio ou compatível 480. Fluido de alta pressão na entrada de carregamento 424 reduz a uma pressão de carregamento (por exemplo, uma pressão de carregamento desejada) quando o fluxo de fluido através do orifício de 437 para a saída de carregamento 426 com base na posição do plugue da válvula de carregamento 440 em relação ao assento da válvula de carregamento 434. A pressão de carregamento deve ser fornecida a, por exemplo, uma câmara de pressão (por exemplo, a câmara de pressão 124 da FIG. 1) de um regulador principal (por exemplo, o regulador principal 104 da FIG. 1). A mola de pressão 416 pode ser ajustada (por exemplo, comprimida ou descomprimida) através de um parafuso de ajuste 482 para aumentar ou diminuir a força exercida sobre o primeiro lado 412 do diafragma de carregamento 406.

[0065] A segunda câmara 430 detecta a pressão do fluido na saída de carregamento 426 através do canal 432. O diafragma de carregamento 406 se move para uma segunda posição (Fig. 4A), quando a pressão do fluido de processo na saída de carregamento 426 exerce uma segunda força no segundo lado 428 do diafragma de carregamento 406 que é maior (por exemplo, um pouco maior que) à

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27/37 força da mola exercida pela mola de carregamento 416 ao primeiro lado 412 do diafragma de carregamento 406. Por sua vez, na segunda posição, o diafragma de carregamento 406 faz com que o plugue da válvula de carregamento 440 se mova em direção ao assento da válvula de carregamento 434. A mola de fechamento 444 inclina o plugue da válvula de carregamento 440 em direção ao assento da válvula de carregamento 434 para encaixar, com vedação, o assento da válvula de carregamento 434 para impedir o fluxo de fluido entre a entrada de carregamento 424 e a da saída de carregamento 426 (ou seja, uma condição de sangramento). Uma condição de bloqueio ocorre quando o regulador de carregamento 400 impede o fluxo de fluido entre a entrada de carregamento 424 e a saída de carregamento 426. Na condição de bloqueio, a fonte de alívio 476 continua a influenciar o plugue da válvula de alívio 464 para a primeira extremidade 438 da haste da válvula de carregamento 436 para impedir o fluxo de fluidos entre a primeira câmara 414 e a segunda câmara 430.

[0066] O membro restritivo 468 oferece uma resistência friccional para restringir ou impedir que o assento da válvula de alívio 448 se afaste do plugue de válvula de alívio 464 quando o diafragma de carregamento 406 entra na segunda posição e/ou do regulador de carregamento 400 entra em condição de bloqueio (Fig. 4A). Assim, ao chegar ou entrar (ou seja, no início de) na condição de bloqueio acima, o dispositivo de válvula de alívio 402 não está na condição de um sangramento, ou seja, não permite o fluxo de fluidos entre a primeira câmara 414 e segunda câmara 430.

[0067] Quando acoplado a um regulador, como o regulador principal de 104 da FIG.1, a pressão do fluido na saída 116 continua a aumentar quando o regulador de carga 400 entra na condição de bloqueio. Esse aumento na pressão de saída de fluido faz com que o regulador principal 104 introduza uma condição de bloqueio (ou seja, fornecer substancialmente fluxo zero entre a entrada 114 e a saída 116). Assim, o regulador principal 104 entra em uma condição de bloqueio quando a pressão do fluido na saída 116 é maior do que a pressão do fluido na saída 116, que faz com que o regulador de carregamento 400 entre no estado de bloqueio. Como

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28/37 resultado, o dispositivo de válvula de alívio interna exemplar 402 impede a comunicação fluida entre a primeira câmara 414 e a segunda câmara 430 no início do bloqueio do regulador principal 104. Assim, o dispositivo da válvula de alívio interna 402 está configurado (por exemplo, através do membro restritivo 468) para sangrar em uma maior pressão de fluido que a pressão de fluido que provoca o início do bloqueio do regulador principal.

[0068] Para superar a força (por exemplo, uma força de atrito) exercida pelo membro restritivo 468, a pressão do fluido na saída de carregamento 426 aplica ou exerce uma força para o segundo lado 428 do diafragma de carregamento 406 através da segunda câmara 430 que é substancialmente maior do que a força aplicada pelo fluido para causar uma condição de bloqueio do regulador de carga 400 (e também maior do que a força da mola aplicada pela mola de carregamento 416 ao primeiro lado 412 do diafragma de carregamento 406).

[0069] Conforme a pressão do fluido de processo na saída de carregamento 426 aumenta (e faz com que o regulador principal 104 a introduza uma condição de bloqueio), o diafragma de carga 406 e o assento da válvula de alívio 448 passa para a terceira posição (FIG. 4B) para a primeira câmara 414, fazendo com que o plugue da válvula de alívio 464 separe ou se afaste do assento da válvula de alívio 448 para permitir que o fluido de fluxo entre as primeira e segunda câmaras 414 e 430. Em outras palavras, o dispositivo da válvula de alívio interna 402 não permite ventilação ou sangramento do fluido de processo após ou no início de uma condição de bloqueio do regulador de carregamento 400 e/ou do regulador principal 104. Em vez disso, o dispositivo da válvula de alívio interna 402 se abre ou libera o fluido se uma pressão de saída for substancialmente maior do que uma pressão de saída que causa tal condição de bloqueio, mas menos do que uma pressão de saída que faz com que um dispositivo de proteção de pressão (por exemplo, pressão sobre o dispositivo de proteção 108 da FIG. 1) operativamente acoplado ao regulador de carga exemplar 400 seja ativado.

[0070] Assim, quando o diafragma de carga 406 e o assento da válvula de alívio

448 passam da segunda posição (ou seja, correspondente a uma condição de

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29/37 bloqueio) da FIG. 4A para a terceira posição (ou seja, correspondente a uma posição de sangria) mostrada na FIG. 4B, o dispositivo da válvula de alívio interna 402 permite o fluxo de fluidos entre a primeira câmara 414 e segunda câmara 430. Como resultado, o membro restritivo exemplar 468 oferece uma banda morta substancial ou separação substancial entre uma condição de bloqueio do regulador de carga 400 e/ou do regulador principal 104 e uma condição de sangria do dispositivo de válvula de alívio. Em uma aplicação de gás natural em que um controle de pressão de 2 psi (pressão, por exemplo, a jusante ou de saída) é desejado, a condição de sangria interna do dispositivo de válvula de alívio 402 pode ser definida ou configurada para ser ativado quando a pressão do fluido de saída chegar a 3 psi. Tal configuração é maior do que a pressão do fluido que causa bloqueio do regulador de carga 400 (por exemplo, 2,2 psi), e maior do que a pressão do fluido que causa bloqueio do regulador principal 104 (por exemplo, 2,8 psi), mas menor do que a pressão necessária para ativar mais de um dispositivo de pressão (por exemplo, 4,5 psi).

[0071] Em outras palavras, o membro restritivo 468 controla a pressão de deslocamento entre uma saída de carga do fluido que provoca o início de uma condição de sangramento interna do dispositivo de válvula de alívio 402 e uma pressão de saída de fluido que causa o início de bloqueio do regulador de carregamento e/ou regulador principal. Assim, o dispositivo de válvula de alívio exemplar 402 permite que um dispositivo de proteção sobre a pressão seja utilizado com os reguladores carregados por pressão sem a necessidade de uma válvula de alívio externa (por exemplo, a válvula de alívio externa 108 da FIG. 1).

[0072] A FIG. 5A ilustra uma vista transversal de um regulador de carga exemplar 500 aplicado com outro dispositivo de válvula de alívio interna exemplar ou montagem 502 aqui descritos. A FIG. 5B ilustra outro ponto de vista de seção transversal do regulador de carga exemplar 500 das FIG. 5A mostrando o dispositivo de válvula de alívio interna exemplar ou montagem 502 em uma condição de sangria. A FIG. 5C ilustra um exemplo do plugue da válvula de alívio 504 que pode ser utilizado com o dispositivo de válvula de alívio interna exemplar 502. Os

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30/37 componentes do regulador de carregamento exemplar 500 que são substancialmente semelhantes ou idênticas às dos componentes do regulador de carregamento exemplar 400 acima descritas têm números de referência correspondentes aos componentes das Figuras 4A e 4B às quais são idênticas ou semelhantes e não serão descritos em detalhes novamente abaixo. Em vez disso, o leitor interessado pode consultar as descrições correspondentes descritas acima em relação às Figuras 4A e 4B.

[0073] Referindo-se às Figuras 5A e 5B, o dispositivo de válvula de alívio interna exemplar ou montagem 502 inclui o plugue da válvula de alívio 504 deslizantemente acoplado a um assento da válvula de alívio 506 e tem pelo menos um membro restritivo ou friccional 508 (por exemplo, um anel de vedação) disposto entre o plugue de válvula de alívio 504 e o assento da válvula de alívio 506. O assento da válvula de alívio 506 inclui um corpo cilíndrico 510 tendo um flange 512. O corpo cilíndrico 510 inclui uma abertura ou passagem 514 para acoplar com fluidez a primeira e segunda câmaras 414 e 430 quando o regulador de carga exemplar 500 estiver na condição de sangramento (Fig. 5B). O flange 512 encaixa o segundo lado 428 do diafragma de carregamento 406 para acoplar o assento da válvula de alívio 506 ao diafragma 406. Uma haste de válvula de carregamento 516 é acoplada a um primeiro plugue ou plugue da válvula de carregamento 518 em uma primeira extremidade 520 e à válvula de plugue de alívio 504 em uma segunda extremidade 522. O plugue da válvula de carregamento 518 encaixa o assento da válvula de carga 434 para impedir o fluxo de fluido entre a entrada de carga 424 e da saída de carga 426 e se afasta do assento da válvula de carregamento 434 para permitir o fluxo de fluido entre a entrada de carregamento 424 e à saída de carregamento 426. No exemplo, o membro restritivo 508 é disposto em um sulco 524 do plugue da válvula de alívio 504 para fornecer uma vedação para impedir o fluxo de fluidos entre a primeira câmara 414 e a segunda câmara 430, quando uma primeira porção 526 do plugue da válvula de alívio 504 é posicionada dentro de uma primeira porção 528 da passagem 514.

[0074] Como mostrado mais claramente na FIG. 5C, no exemplo ilustrado, o

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31/37 plugue da válvula de alívio 504 inclui uma porção de corpo cilíndrico 530 possuindo uma cavidade 532 para receber a segunda extremidade 522 da haste da válvula de carga 516. A cavidade 532 pode ter uma forma que é complementar à forma da segunda extremidade 522 da haste da válvula de carga 516. Conforme demonstrado, a segunda extremidade de 522 a haste de válvula de carga exemplar 516 é ajustada no interior da cavidade 532 do plugue da válvula de alívio 504. No entanto, em outros exemplos, a haste da válvula de carga 516 pode ser acoplada de forma trançada ao plugue válvula de alívio 504 e/ou pode ser acoplada ao plugue da válvula de alívio 504 através de qualquer mecanismo de fixação adequado. Acoplamento da haste de válvula de carga 516 para o plugue de válvula de alívio 504 elimina a necessidade de fornecer uma fonte de alívio (por exemplo, a mola de alívio 476 das Figs. 4A e 4B).

[0075] Na operação, um acúmulo de pressão do fluido na saída de carregamento 426 exerce uma força sobre a segunda extremidade 428 do diafragma de carregamento 406 para tender o diafragma de carregamento 406 em direção à primeira câmara 414. A pressão do fluido na saída de carregamento 426 que é maior do que a força exercida sobre o primeiro lado 412 do diafragma de carregamento 406 pela mola de pressão 416 faz com que o diafragma de carregamento 406 avance em direção à primeira câmara 414. Por sua vez, a mola de fechamento 444 inclina o plugue da válvula de carga 518 em direção à assento da válvula de carga 434. O engajamento do plugue da válvula de carga 518 com o assento da válvula de carga 434, como mostrado na FIG. 5A (ou seja, uma condição de travamento), impede novo deslocamento retilíneo do plugue da válvula de carga 518 em direção à primeira câmara 414. Como resultado, o plugue da válvula de alívio 504 é também impedido de deslocar-se linearmente ou mover-se para a primeira câmara 414. No entanto, o elemento restritivo 508 oferece resistência, exigindo força adicional aplicada para o segundo lado 428 do diafragma de carregamento 406 pelo fluido de processo para mover o assento da válvula de alívio 506 para longe do plugue de válvula de alívio de 504. Assim, os elementos restritivos 508 controlam uma pressão de deslocamento entre a saída do regulador de carga do fluido que provoca o início

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32/37 de uma condição de sangramento do dispositivo interna de válvula de alívio 502 e um regulador de carga de saída do produto que causa o início de bloqueio de regulador da pressão.

[0076] A pressão do fluido na saída de carregamento 426 maior do que a pressão do fluido para provocar uma condição de bloqueio (Fig. 5A) faz com que o diafragma de carregamento 406 rumo à primeira câmara 414, quando aumenta a pressão para vencer a resistência (por exemplo, resistência ao atrito) fornecida pelo elemento restritivo 508. À medida que aumenta a pressão do fluido para vencer a resistência do elemento restritivo 508, o assento da válvula de alívio 506, acoplado ao diafragma de carregamento 406 através da placa do diafragma 450, também se afasta do plugue de válvula de alívio 504 como o diafragma de carga se move para a terceira posição 406 mostrada na FIG. 5B para acoplar com fluidez a primeira e segunda câmaras 414 e 430. Apesar de apenas um elemento restritivo 508 ser mostrado, uma pluralidade de elementos restritivos pode ser disposta entre o plugue de válvula de alívio de 504 e os assentos da válvula de alívio 506 para aumentar ou diminuir a força necessária para mover o dispositivo da válvula de alívio interna 502 a uma condição de sangramento conforme mostrado na FIG. 5B.

[0077] Em outros exemplos, pelo menos uma porção do plugue de válvula de alívio de 504 pode ser feita de, por exemplo, borracha, Teflon ®, ou qualquer outro material adequado para acoplar com fricção o assento da válvula de alívio 506 para fornecer um deslocamento substancial de pressão entre uma pressão de fluido que causa o início de uma condição de bloqueio acima descrita e uma pressão de fluido que causa o aparecimento de uma condição de sangramento. Ainda em outros exemplos, a plugue de válvula de alívio 504 podem incluir ranhuras anulares, deformações, saliências, ou quaisquer outras geometrias adequadas e/ou materiais para que o plugue da válvula de alívio 504 acople com o assento da válvula de alívio 506 para fornecer a deslocamento substancial de pressão. Em ainda outros exemplos, o assento da válvula de alívio 506 pode incluir sulcos anulares que recebem anéis de vedação, um revestimento feito de, por exemplo, borracha, saliências e/ou outras geometrias e/ou materiais para que o plugue da válvula de

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33/37 alívio 504 acople com fricção nos assentos da válvula de alívio 506 para fornecer a deslocamento substancial de pressão.

[0078] Além disso, semelhante ao exemplo de regulador de carregamento 400 das Figs. 4A e 4B, o regulador de carregamento exemplar 500 pode ser operacionalmente acoplado a um regulador principal (por exemplo, o regulador principal 104). Similar ao regulador de carregamento exemplar 400 acima descrito em conexão com Figs. 4A e 4B, o exemplo de dispositivo interno de válvula de alívio 502 do regulador de carregamento 500 pode ser configurado ou definido para ativar a uma pressão de saída do fluido que seja maior que uma pressão de saída do fluido que provoca um bloqueio de regulador principal.

[0079] A FIG. 6A ilustra outro exemplo de regulador de carregamento 600 aplicado com outro dispositivo ou montagem interna de válvula de alívio de exemplo 602 aqui descrita. FIG. 6B é uma vista transversal do regulador de carregamento exemplar da FIG. 6A mostrando o dispositivo interna da válvula de alívio 602 em uma condição de sangramento. Esses componentes do regulador de carregamento exemplar 600 que são substancialmente semelhantes ou idênticos aos componentes do regulador de carregamento exemplar 400 acima descrito têm números de referência correspondente aos componentes de Figs. 4A e 4B de que são idênticos ou semelhantes e não serão descritos em detalhes abaixo. Em vez disso, o leitor interessado pode consultar as descrições correspondentes descritas acima em conexão com Figs. 4A e 4B.

[0080] Referindo-se aos figos. 6A e 6B, a dispositivo interna de válvula de alívio de exemplo 602 inclui um assento da válvula de alívio 604, um elemento de tensionamento 606 (por exemplo, uma mola de alívio), e uma parada de deslocamento 608. O assento da válvula de alívio 604 inclui uma porção de haste 610, uma porção de flange 612, e uma porção superior 614. O assento da válvula de alívio 604 é acoplado ao diafragma de carregamento 406 através da placa do diafragma 450. A porção de flange 612 inclui uma superfície de assento 616 para receber um disco de metal, um disco elastomérico, e/ou qualquer outro disco ou elemento de vedação. A superfície do assento 616 da porção de flange 612 acopla o

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34/37 segundo lado 428 do diafragma de carregamento 406 para impedir o fluxo de fluido entre a primeira e segunda câmara 414 e 430 quando o dispositivo interno de válvula de alívio 602 está em uma posição fechada (Fig. 6A). Os elementos de tensionamento 606 estão dispostos entre um segundo flange ou a superfície 618 do assento da válvula de alívio 604 e uma primeira superfície do invólucro 408 ou, como mostrado, no primeiro assento da mola 418. Os elementos de tensionamento de 606 tendem a superfície do assento 618 do assento da válvula de alívio 604 para (por exemplo, para acoplar) o segundo lado 428 do diafragma de carregamento 406. A parada de deslocamento 608 é acoplada à carcaça do primeiro 408 e tem pelo menos uma porção disposta dentro da primeira câmara 414. A parte superior 614 é acoplada de modo removível à porção de haste 610 através de um dispositivo de fixação 620.

[0081] Na operação, a pressão do fluido de processo na saída de carregamento 426, que exerce uma força sobre o segundo lado 428 do diafragma de carregamento 406 que seja maior do que a força exercida sobre o primeiro lado 412 do diafragma de carregamento 406 pela mola de carregamento 416 provoca uma condição de bloqueio (Fig. 6A), no qual o plugue da válvula de carga 440 acopla o assento da válvula de carga 434 para impedir o fluxo de fluido entre a entrada de carregamento 424 e a saída de carregamento 426. Quando o regulador de carregamento de exemplo 500 é operativamente acoplado a um regulador principal (por exemplo, o regulador principal 104), o dispositivo interno da válvula de alívio 602 pode ser configurado ou definido para ativar a uma saída de carga do fluido sendo maior que uma saída de carga do fluido que inicia um bloqueio do regulador principal.

[0082] Fluido na saída de carregamento 426 com uma pressão que é maior do que a pressão do fluido de iniciar a condição de bloqueio faz com que o diafragma de carregamento 406 continue a mover-se em direção à primeira câmara 414 (por exemplo, a mola de carregamento 416 comprimindo). Como resultado, a parte superior 614 do assento da válvula de alívio 604 acoplado à parada de deslocamento 608 para limitar ou impedir o movimento linear ou ainda o deslocamento do assento da válvula de alívio 604 ao longo de um eixo 622 em

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35/37 direção à primeira câmara 414. No entanto, à medida que aumenta ainda mais a pressão de saída, o diafragma de carregamento 406 continua a se mover em direção à primeira câmara 414, fazendo com que o elemento restritivo 606 comprima e o diafragma de carregamento 406 se afaste da superfície de assentamento 616 (ou seja, a porção de flange 612) do assento da válvula de alívio 604. Como resultado, os fluidos fluem entre a primeira câmara 414 e a segunda câmara 430 (ou seja, uma condição de sangramento) e, por exemplo, a atmosfera através do orifício 422. Assim, o dispositivo da válvula de alívio interna 602 controla ou fornece meios para controlar a pressão de deslocamento entre um regulador de saída de carga do fluido associados com o início de uma condição de sangramento do dispositivo interna de válvula de alívio 602 e a pressão de saída do regulador de fluidos associada ao início do bloqueio do regulador de carregamento.

[0083] A FIG. 7 ilustra um exemplo de regulador de carga 700 tendo ainda outro exemplo de dispositivo ou montagem da válvula de alívio interna 702 aqui descrito. Esses componentes do exemplo de regulador de carga 700 que são substancialmente semelhantes ou idênticos aos componentes do regulador de carga exemplar 400 acima descritas têm números de referência correspondente aos componentes Figs. 4A e 4B que são idênticos ou semelhantes e não serão descritos em detalhes abaixo. Em vez disso, o leitor interessado pode consultar as descrições correspondentes descritas acima em conexão com Figs. 4A e 4B.

[0084] O exemplo de dispositivo de válvula de alívio interna 702 inclui um assento da válvula de alívio 704 acoplado ao diafragma de carregamento 406. O assento da válvula de alívio 704 inclui um corpo cilíndrico 706 que se estende ao longo de um eixo longitudinal 708 e uma porção de flange 710. O corpo cilíndrico 706 inclui uma cavidade 712 dimensionada para acoplar e receber a primeira extremidade 438 da haste da válvula de carregamento 436 (por exemplo, o assento suave 480). O corpo cilíndrico 706 também inclui uma câmara 714 com um plugue da válvula de alívio 716 disposto nele e tem uma primeira abertura 718 para acoplar com fluidez a cavidade 712 e a câmara 714. No exemplo ilustrado, o plugue da válvula de alívio 716 é descrito como uma válvula de retenção. A válvula de controle

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36/37 inclui uma bola 720 que é tende para a primeira abertura 718 através de um elemento de tensionamento 722 (por exemplo, uma mola). O elemento de tensionamento 722 está disposto entre um assento de mola 724 e a bola 720.

[0085] Na operação, o assento da válvula de alívio 704 e o diafragma de carregamento 406 movem para uma condição de bloqueio (Fig. 7a), quando a pressão do fluido de processo na saída de carregamento 426 exerce uma força para o segundo lado 428 do diafragma de carregamento 406 que é maior do que a força exercida sobre o primeiro lado 412 do diafragma de carregamento 406 até à mola de carregamento 416. Na condição de bloqueio, o plugue da válvula de carregamento 440 envolve o assento da válvula de carregamento 434 para impedir o fluxo de fluido entre a entrada de carregamento 424 e da saída de carregamento 426. Quando o exemplo de regulador de carregamento 500 é operativamente acoplado a um regulador principal (por exemplo, o regulador principal 104), o dispositivo da válvula de alívio interna 602 pode ser configurado ou definido para ativar a uma pressão de saída do fluido maior que uma pressão de saída do fluido que inicia um bloqueio de regulador principal. Como a pressão do fluido na saída de carregamento aumenta 426 para uma pressão de fluidos maior do que uma pressão na qual o regulador de carga 700 e/ou um regulador principal inicia a condição de bloqueio, o diafragma de carregamento 406 e o assento da válvula de alívio 704 continuam a se mover em um deslocamento linear ao longo do eixo 708 em direção à primeira câmara 414. Como resultado, o assento da válvula de alívio 704 afasta-se da primeira extremidade 438 da haste da válvula de carregamento 436 para expor ou acoplar de modo fluido com a primeira abertura 718 para o fluido na segunda câmara 430 e, assim, o fluido na saída de carregamento 426 através do canal 432.

[0086] Para acoplar fluidamente a primeira e segunda câmara 414 e 430, a pressão do fluido exerce uma força sobre um primeiro lado 726 da bola 720, através da primeira abertura 718 que é maior do que a força exercida pelo elemento da tensionamento 722 em um segundo lado 728 da bola 720. Quando a pressão do fluido supera a força exercida pelo elemento restritivo 722, a bola 720 se afasta da

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37/37 primeira abertura 718 em direção à primeira câmara 414. Como resultado, os fluxos de fluido entre a primeira e segunda câmara 414 e 430 (ou seja, a condição de sangramento da Fig. 7B) e para a abertura 422. Assim, o dispositivo da válvula de alívio interna 702 controla um deslocamento de pressão entre a saída do regulador de carga do fluido associados com o início de uma condição de sangramento interno do dispositivo de válvula de alívio 702 e uma saída do regulador de carga de fluidos associados com o início do bloqueio do regulador de carregamento.

[0087] Embora certos exemplos de dispositivos tenham sido descritos aqui, o escopo da cobertura desta patente não limitado pela mesma. Pelo contrário, esta patente abrange todos os dispositivos e artigos de fabricação abrangidos pelo escopo das reivindicações anexas na íntegra ou sob a doutrina de equivalentes.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Regulador de carga (400) tendo um aparelho de válvula de alívio interna (402) compreendendo:

um corpo (404) tendo uma membrana de carga (406) disposta entre uma primeira carcaça (408) e uma segunda carcaça (410), em que a primeira carcaça (408) e um primeiro lado (412) do diafragma de carga (406) definem uma primeira câmara (414) e a segunda carcaça (410) e um segundo lado (428) do diafragma de carga (406) definem uma segunda câmara (430); e um conjunto de válvula de alívio acoplado ao diafragma de carga (406), caracterizado pelo fato de que o conjunto de válvula de alívio compreende:

um assento da válvula de alívio (448) tendo um corpo cilíndrico (452) e uma porção de flange (456) em uma extremidade do corpo cilíndrico (452), o corpo cilíndrico (452) tendo uma primeira abertura (458), uma segunda abertura (460) e uma terceira abertura (462), a segunda abertura (460) tendo um diâmetro que é menor que um diâmetro da primeira abertura (458) e a terceira abertura (462) tendo um diâmetro que é menor que o diâmetro da primeira abertura (458) e menor que um diâmetro da segunda abertura (460), as primeira, segunda e terceira aberturas (458, 460, 462) formando uma passagem que acopla fluidamente a primeira câmara (414) e a segunda câmara (430);

um plugue da válvula de alívio (464) tendo uma porção de haste (472) e uma porção de flange (456), o plugue de válvula de alívio sendo acoplado de modo movível ao assento da válvula de alívio (448);

um elemento de inclinação de alívio (476) disposto entre a porção de flange (456) e um ressalto (478) do assento de válvula de alívio (448); e um membro friccional (468) disposto entre o plugue de válvula de alívio (464) e o assento de válvula de alívio (448), o membro friccional (468) produzindo fricção entre o plugue de válvula de alívio (464) e o assento de válvula de alívio (448) quando o plugue de válvula de alívio (464) desliza dentro do assento de válvula de alívio (448), em que o plugue da válvula de alívio (464) é deslizável para afastar-se do

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2/4 assento da válvula de alívio (448) para uma posição de sangramento para permitir o fluxo de fluido entre a primeira câmara (414) e a segunda câmara (430) em resposta a uma pressão de saída substancialmente maior do que uma pressão na qual o regulador de carga entra em uma condição de travamento como resultado da fricção produzida pelo membro friccional (468).

2. Regulador de carga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de válvula de alívio é para mover-se para a condição de sangramento em resposta a uma pressão de saída substancialmente maior do que uma pressão na qual um regulador principal operacionalmente acoplado ao regulador de carga entra em uma condição de travamento, em que o regulador principal entra em uma condição de travamento a uma pressão substancialmente maior do que a pressão de saída na qual o regulador de carga entra na condição de travamento.
3. Regulador de carga, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o membro friccional (468) faz com que a válvula de alívio se mova para a posição de sangramento em resposta à pressão de saída substancialmente maior do que a pressão na qual o regulador de carga entra na condição de travamento ou na pressão na qual o regulador principal entra na condição de travamento.
4. Regulador de carga, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o membro friccional (468) é um selo ou uma mola.
5. Regulador de carga, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o membro friccional compreende pelo menos um anel O-Ring.
6. Regulador de carga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma haste de válvula de carga (436) operacionalmente acoplada ao diafragma de carga (406) e tendo um plugue de válvula de carga (440) em uma primeira extremidade para engatar um assento de válvula de carga (434) disposto em um orifício do corpo (404) entre uma entrada de carga (424) e uma saída de carga (426) para impedir o fluxo de fluido através do orifício e para afastar-se do assento da válvula de carga (434) para permitir o fluxo

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3/4 do fluido através do orifício.
7. Regulador de carga, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um assento compatível (480) acoplado a uma segunda extremidade da haste de válvula de carga (436) para engatar o plugue da válvula de alívio (464) para operacionalmente acoplar o plugue da válvula de carga (440) e o diafragma de carga (406).
8. Regulador de carga, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o elemento de inclinação de alívio (476) é uma mola.
9. Regulador de carga, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que uma segunda extremidade da haste da válvula de carga (436) é rigidamente acoplada ao plugue da válvula de alívio (464).
10. Regulador de carga, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a porção de haste (472) do plugue da válvula de alívio (464) inclui uma cavidade (532) formatada para receber a segunda extremidade da haste da válvula de carga (436).
11. Regulador de carga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma primeira posição do diafragma fornece uma condição aberta na qual o regulador de carga permite que fluido de processo flua entre uma entrada de carga e uma saída de carga.
12. Regulador de carga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma segunda posição do diafragma está associada a uma condição de travamento do regulador de carga na qual o fluxo de fluido de processo entre a entrada de carga e a saída de carga é impedido.
13. Regulador de carga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma terceira posição do diafragma está associada com uma condição de sangramento na qual o fluxo de fluido entre a primeira câmara e a segunda câmara é permitido.
14. Regulador de carga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o assento da válvula de alívio (448) compreende uma cavidade.
15. Regulador de carga, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado

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4/4 pelo fato de que o plugue da válvula de alívio (464) compreende uma válvula de retenção (716) disposta dentro de pelo menos uma porção da cavidade.