PT2019941E

PT2019941E - Válvula de controlo para a remoção de líquido

Info

Publication number: PT2019941E
Application number: PT07727960T
Authority: PT
Inventors: Bernhard Kruehsel; Guenter Herbold
Original assignee: Gestra Ag
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2010-08-31
Also published as: ATE476619T1; NO20084710L; US20090152482A1; DE502007004653D1; EP2019941B1; US8132589B2; DE102006022931B4; CA2649963A1; EP2019941A1; DE102006022931A1; WO2007131842A1

Description

1

DESCRIÇÃO "VÁLVULA DE CONTROLO PARA A REMOÇÃO DE LÍQUIDO" A invenção refere-se a uma válvula de controlo para a remoção de líquido de um recipiente, com um corpo de válvula principal móvel para abrir e fechar uma abertura de saída para o líquido a ser removido, e com um corpo de válvula piloto móvel para o comando do corpo de válvula principal. A invenção refere-se além disso a um recipiente com uma válvula de controlo instalada no mesmo. Válvulas de controlo deste género para a remoção de líquido são conhecidas na generalidade. As mesmas são por exemplo aplicadas para a remoção de condensado de canalizações de gás. Para este efeito um recipiente é ligado com uma canalização de gás, de modo que o eventual condensado se concentre no recipiente. No recipiente está além disso instalada uma válvula para a remoção do condensador por uma abertura de saída. No recipiente existe simultaneamente uma sobrepressão, a qual também é denominada por pré-pressão e que é adequada para manter a válvula na sua posição fechada. Para este efeito actua a pressão diferencial entre pré-pressão e a pressão fora do recipiente sobre uma superfície, a qual corresponde ao corte transversal da abertura de saída, no corpo de válvula principal, pelo que a abertura de saída é fechada.

Quando o condensado no recipiente sobe, então é elevado um flutuador, o qual está mecanicamente acoplado com um corpo da válvula piloto, abrindo deste modo a válvula piloto. A válvula piloto está ligada através de um tubo com uma câmara no corpo da válvula principal, de modo que a abertura da válvula piloto resulta em simultâneo com a abertura da câmara do corpo da válvula principal. Devido à abertura da válvula piloto pode 2 deste modo ser baixada a pressão na câmara (pressão interna) no corpo da válvula principal. Conforme a posição de abertura da válvula piloto a pressão na câmara pode baixar tão acentuadamente que da diferença de pressão entre a pressão de admissão e a pressão interna resulta uma força na direcção da abertura no corpo da válvula principal e que conduz à abertura da abertura de saida pelo corpo da válvula principal, de modo que o condensado pode escoar.

Devido ao escoamento do condensado do recipiente, o flutuador desce novamente e fecha a válvula piloto. Deste modo a pressão na câmara do corpo da válvula principal aumenta novamente, a força de fecho prevalece então sobre a força de abertura e o corpo da válvula principal fecha a abertura de saida. A válvula de controlo de acordo com o estado da técnica abre portanto a válvula principal quando for ultrapassada uma determinada quantidade de condensado e fecha a válvula principal quando esta quantidade de condensado for inferior.

Precisamente nas grandes quantidades de condensado a serem escoadas verifica-se portanto a abertura da válvula principal quando um determinado nivel de condensado for excedido, a seguir um escoamento de uma parte do condensado, pelo que o nivel do condensado para o fecho é novamente inferior e a válvula principal fecha novamente. Devido à abertura e principalmente ao fecho comandado pela pressão, efectuam-se fortes processos de fecho no caso de elevadas pressões no recipiente. Neste caso, precisamente com grandes quantidades de condensado a serem escoadas, pode resultar um constante processo de abertura e fecho. Um constante abrir e fechar deste género com manobras de comando fortes podem ser de ruido intenso e representa em todo o caso um esforço mecânico para a disposição das válvulas. Acresce ainda que a disposição, 3 principalmente em tubos de gás metálicos ou similares tem por consequência uma boa contudo indesejada distribuição destes ruidos de comando. Uma válvula de controlo deste género é conhecida pela JP 60011 791. O objectivo da presente invenção é portanto reduzir as desvantagens descritas e apresentar principalmente uma válvula de controlo a qual evita o constante abrir e fechar do corpo da válvula principal.

De acordo com a invenção é portanto proposta uma válvula de controlo conforme o conceito genérico da reivindicação 1, na qual para o acoplamento do corpo da válvula principal com o corpo da válvula piloto esteja previsto um meio de acoplamento elástico, particularmente uma mola e o dispositivo de arrastamento para a transmissão de uma força do corpo da válvula piloto para o corpo da válvula principal seja configurado na direcção de abertura do corpo da válvula principal e/ou o meio de acoplamento elástico para a transmissão da força do corpo da válvula piloto para o corpo da válvula principal seja configurado na direcção do fecho do corpo da válvula principal. Neste caso o corpo da válvula piloto pode ser deslocado da sua posição inicialmente fechada, para deste modo comandar uma pressão. Na continuação do movimento o corpo da válvula piloto entra então por meio do dispositivo de arrastamento em contacto com o corpo da válvula principal, para transmitir uma força sobre o corpo da válvula principal na direcção da sua abertura. Na continuação do movimento do corpo da válvula piloto move-se então devido ao acoplamento também o corpo da válvula principal.

Na direcção do fecho o corpo da válvula piloto pode portanto através do meio de acoplamento elástico transmitir uma força sobre o corpo da válvula principal, sem que exista um 4 acoplamento directo do movimento de ambos os corpos de válvula. Simultaneamente neste caso o meio de acoplamento elástico actua ao contrário do movimento do corpo da válvula piloto.

Se o corpo da válvula principal estiver disposto no sentido vertical e a direcção de fecho indicar para baixo, então a força de gravidade exerce uma força sobre o corpo da válvula principal na direcção de fecho. Conforme o dimensionamento do equipamento pode deste modo o elemento de acoplamento elástico ser prescindível.

De preferência o corpo da válvula principal está mecanicamente, particularmente através de um dispositivo de alavanca e/ou através do corpo da válvula piloto, acoplado com um flutuador. Neste caso um dispositivo de alavanca pode atacar directamente no corpo da válvula principal e no flutuador e deste modo produzir o acoplamento ou então o corpo da válvula piloto está através de um dispositivo de alavanca ligado ao flutuador e o acoplamento efectua-se a partir do flutuador através do corpo da válvula piloto para o corpo da válvula principal. Neste caso podem para o acoplamento do corpo da válvula principal com o flutuador também ser aplicados o meio de acoplamento elástico e/ou o dispositivo de arrastamento. É favorável quando o flutuador estiver ligado de tal modo com o corpo da válvula principal, que uma eventual força de sustentação no flutuador actue na direcção da abertura do corpo da válvula principal sobre o corpo da válvula principal. Por conseguinte uma sustentação do flutuador conduziria a uma abertura da abertura de saída, desde que as outras forças que actuam sobre o corpo da válvula principal permitam este movimento. Dependente das outras forças que actuam sobre o 5 corpo da válvula principal e dependente da posição do flutuador, o corpo da válvula principal também pode adoptar posições intermédias entre completamente fechado e completamente aberto.

Além disso está de acordo com a invenção prevista uma válvula de controlo, a qual apresenta um fole para envolver uma câmara no corpo da válvula principal e em que o corpo da válvula principal apresenta uma abertura de comando, a qual pode ser fechada pelo corpo da válvula piloto. Neste caso uma câmara é envolvida pelo fole, para se alcançado um fechamento da câmara. 0 fole provoca neste caso uma estabilidade na direcção radial com uma simultânea mobilidade na direcção axial. De preferência um fole deste género é fabricado de um metal, particularmente um metal nobre. A abertura de comando no corpo da válvula principal pode ser fechada pelo corpo da válvula piloto e deste modo um movimento do corpo da válvula piloto para abrir ou fechar a abertura de comando é simultaneamente um movimento em relação ao corpo da válvula principal.

De preferência uma direcção de abertura e fecho da válvula piloto em relação à abertura de comando é também uma direcção de fecho respectivamente de abertura do corpo da válvula principal em relação à abertura de saída.

Num desenvolvimento favorável o fole envolve essencialmente o corpo da válvula principal como um revestimento cilíndrico. Favorável é além disso quando o fole forma uma parede da câmara, principalmente para o fecho da câmara para com o recipiente. Principalmente é neste caso previsto o fole como revestimento cilíndrico da câmara. A câmara é neste caso na direcção radial rematada por um fole. Para mais outro remate podem ser previstas duas secções de faces frontais, entre as quais o fole faz uma ligação. As duas secções de faces 6 frontais podem neste caso através do fole elástico ser movimentadas uma contra a outra na direcção axial, de modo a manter neste caso uma câmara essencialmente fechada.

De preferência neste caso uma câmara deste género não está prevista somente como uma parte da válvula principal, mas também esta câmara composta pelo fole e pelas secções de faces frontais limitadoras forma essencialmente o corpo da válvula principal. Para a abertura e o fecho da abertura de saída, uma das secções das faces frontais, que apresenta uma superfície de fecho para fechar a abertura de saída, é portanto deslocada em relação à abertura de saída. Aquando de um movimento deste género pode, ou a secção da face frontal com abertura de saída ser deslocada em relação à outra secção da face frontal do corpo da válvula principal, quando o fole for dilatado ou esticado, ou a totalidade do corpo da válvula principal inclusive as duas secções da face frontal e o fole serem deslocados em relação à abertura de saída. Correspondentemente também é de considerar um movimento combinado.

Conforme uma forma de realização preferencial a abertura de comando a ser fechada pelo corpo da válvula piloto está ligada com a câmara, de modo que pelo corpo da válvula piloto pode ser aberta a câmara, de modo a permitir uma redução de pressão na câmara. Por conseguinte um movimento de abertura da válvula piloto resulta na abertura da abertura de comando. Deste modo é simultaneamente aberta a câmara, de modo que a pressão na câmara possa reduzir-se conforme o grau de abertura da abertura de comando. Deste modo é influenciada a relação de pressão e de força que actuam sobre o corpo de válvula principal e que provocam uma abertura ou um fecho da abertura de saída pelo corpo da válvula principal. Deste modo através da abertura de comando no corpo da válvula principal, a pressão na câmara e com isto as pressões diferenciais entre a 7 pressão na câmara e a pressão de admissão e entre a pressão na câmara e a pressão exterior, que existe no exterior do recipiente, e com isto a abertura e o fecho da abertura de saida, podem ser comandadas pelo corpo da válvula principal.

De preferência a válvula de controlo é neste caso caracterizada por o corpo da válvula principal apresentar uma superfície frontal da câmara orientada para a câmara, para transformar uma primeira pressão diferencial entre a pressão na câmara e uma pressão exterior numa força na direcção do fecho do corpo da válvula principal, e uma superfície de abertura, oposta à superfície frontal da câmara, para transformar uma segunda força diferencial entre a pressão no recipiente e a pressão na câmara numa força na direcção de abertura do corpo da válvula principal. A pressão exterior especifica neste caso a pressão na abertura de saída e num sistema de tubos de escoamento ligado, em que a pressão exterior frequentemente pode ser adoptada como pressão atmosférica. A primeira pressão diferencial na câmara actua neste caso sobre a face frontal da câmara, a qual corresponde essencialmente à superfície do corte transversal da abertura de saída. A superfície do corte transversal da abertura de saída é designada por superfície de saída. A segunda pressão diferencial actua em princípio no lado oposto à face frontal da câmara na direcção para a câmara e portanto na direcção ao fole, recalcando este. A superfície sobre a qual actua a segunda pressão diferencial é denominada por superfície de abertura. A superfície de abertura corresponde essencialmente à superfície do corte transversal do fole menos a superfície de saída.

Num aperfeiçoamento também ainda favorável, a válvula de controlo é caracterizada por uma força que actua sobre o corpo 8 da válvula principal ser determinada essencialmente por uma força diferencial entre o produto da face frontal da câmara e a primeira pressão diferencial exercida sobre esta por um lado e o produto da superfície de abertura e a segunda pressão diferencial que actua sobre esta. Sobre a face frontal da câmara a primeira pressão diferencial actua na direcção do fecho e sobre a superfície de abertura a segunda pressão diferencial actua na direcção da abertura. Quando ambas as pressões diferenciais, por exemplo no estado estacionário, forem de dimensões iguais, a face frontal da câmara no entanto maior do que a superfície de abertura, resulta uma força na direcção do fecho. Supondo que a face frontal da câmara, a superfície de abertura, a pressão de admissão e a pressão exterior são constantes, o diferencial de força só pode ser influenciado pela alteração da pressão da câmara. Para obter uma força na direcção da abertura, a pressão da câmara deve portanto ser reduzida, até que o produto do primeiro diferencial de pressão e a face frontal da câmara se torne menor do que o produto do segundo diferencial de pressão e da superfície de abertura. Para este efeito a pressão na câmara é reduzida pelo corpo da válvula piloto por meio da abertura da abertura de comando. Através da relação dos dois produtos mencionados pode portanto ser comandado o corpo da válvula principal.

De preferência o corpo da válvula piloto está instalado pelo menos parcialmente no corpo da válvula principal.

Favorável é o aperfeiçoamento da válvula de controlo, no qual o corpo da válvula piloto e o corpo da válvula principal estão dispostos coaxialmente um com o outro e/ou pelo menos um dos dois corpos de válvula seja móvel ao longo do seu eixo longitudinal. De preferência o corpo da válvula principal apresenta neste caso essencialmente uma forma de manga. Assim 9 o corpo da válvula principal pode ser previsto como manga, no interior da qual o corpo da válvula piloto é móvel axialmente como aproximadamente um êmbolo cilíndrico, ao longo do seu eixo e simultaneamente do eixo do corpo da válvula principal. A abertura de comando pode neste caso estar prevista no centro da face frontal da câmara do corpo da válvula principal. 0 corpo da válvula piloto e o corpo da válvula principal podem neste caso ser construídos, excepto o fole, por elementos rotativos e a condução no interior do corpo da válvula principal igualmente ainda economiza espaço.

Ainda de forma preferencial o corpo da válvula principal apresenta numa extremidade um estreitamento essencialmente cónico ou esférico para fechar a abertura de saída. Deste modo obtém-se um efeito de fechamento favorável com uma configuração igualmente de uma construção tecnicamente simples.

De forma favorável a abertura de comando está disposta dentro do estreitamento cónico respectivamente esférico. Assim por este estreitamento cónico respectivamente esférico a abertura de saída também pode ser fechada em relação ao recipiente e simultaneamente a abertura de comando projectar-se na abertura de saída, de modo que a pressão da câmara pode, quando em princípio a abertura de saída estiver fechada, igualmente ser reduzida através da abertura de saída.

De preferência o fole para o fechamento da câmara está em um lado ligado com uma tampa ou o mesmo está equipado com uma tampa. Deste modo pode de forma simples ser alcançado o fechamento da câmara, em que a tampa forma opcionalmente uma componente do fole. 10

Neste caso, conforme um aperfeiçoamento, a tampa está disposta de forma móvel em relação à abertura de saída e/ou da superfície de abertura. Uma mobilidade deste género existe principalmente na direcção axial no sentido da abertura de saída respectivamente a afastar-se da abertura de saída. Neste caso o movimento pode efectuar-se em conjunto ou separadamente com a superfície de abertura. Se o movimento se efectuar separadamente da superfície de abertura ou parcialmente em separado da mesma, então isto significa que aquando do movimento o fole é expandido ou comprimido.

Num aperfeiçoamento favorável o corpo da válvula principal apresenta um encosto. Deste modo o seu movimento é limitado principalmente na direcção axial.

Um encosto deste género pode estar previsto por exemplo na tampa do fole, pelo que neste caso o encosto está ligado com uma extremidade do fole. A superfície de abertura pode neste caso mover-se em relação à tampa. Se neste caso for alcançado um determinado recalcamento do fole, o movimento alcança o encosto, de modo que já não se efectua mais outro recalcamento do fole.

Para um movimento da tampa em relação à abertura de saída pode estar prevista uma guia, como por exemplo um cilindro de guia que envolve o fole.

De acordo com uma realização favorável, a válvula de controlo é caracterizada por o corpo da válvula piloto sobressair através de uma abertura de passagem, que está disposta principalmente na tampa, para dentro da câmara e a abertura de passagem permitir um movimento axial do corpo da válvula piloto. Neste caso o corpo da válvula piloto está disposto no corpo da válvula principal, e sobressai simultaneamente 11 através da abertura de passagem para o exterior, onde o mesmo pode estar acoplado com o flutuador. No corpo da válvula principal e com isto na câmara o corpo da válvula piloto pode portanto ser movimentado, de modo a abrir ou fechar a abertura de comando. No exterior do corpo da válvula principal está previsto um acoplamento por exemplo com um flutuador. Neste caso o corpo da válvula piloto é movimentado do exterior pelo flutuador, de modo a abrir total ou parcialmente ou fechar a abertura de comando no corpo da válvula principal. É favorável quando para pelo menos uma estacionária compensação de pressão entre a câmara e o recipiente estiver prevista uma abertura de compensação, principalmente quando a abertura de compensação coincide com a abertura de passagem. Por meio de uma abertura de compensação deste género é alcançado que no estado estacionário e fechado do corpo da válvula principal a câmara apresentar essencialmente a mesma pressão como o recipiente. A pressão da câmara deve portanto então corresponder à pressão de admissão. A abertura de compensação deve neste caso ser mantida tão pequena quanto possível, de modo que no caso de uma abertura da válvula de comando não seja completamente oposto a uma redução da pressão na câmara pela abertura de comando. Não é necessário salvaguardar uma queda de pressão na câmara completamente para o valor da pressão no exterior, portanto para a pressão que existe na zona da abertura de saída. Deve somente ainda salvaguardar-se uma suficiente queda de pressão na câmara. Por exemplo poderia, relacionado à pressão atmosférica aquando de uma pressão exterior de 0 bar na zona da abertura de saída e aquando de uma pressão de admissão de 4 bar no recipiente, a pressão da câmara no recipiente com a abertura de comando aberta descer para 2 bar, em que então abre o corpo da válvula principal. 12

Uma abertura de compensação deste género é portanto realizável de forma simples, quando esta coincide com a abertura de passagem, em que o efeito pretendido só resulta em conjunto com um corpo de válvula piloto passado pela abertura de passagem. A abertura de compensação forma então um pequeno interstício à volta do corpo da válvula piloto na área da abertura de passagem.

Também para fechar a abertura de comando uma configuração cónica ou esférica é favorável, a qual deve portanto ser prevista na extremidade do corpo da válvula piloto.

De preferência a válvula de controlo de acordo com a invenção é instalada num recipiente e adaptada especialmente a este.

Uma forma de realização é a seguir descrita em pormenor com referência aos desenhos anexos. Mostram:

Figura 1 uma disposição de válvula conforme o estado da técnica, numa vista em corte,

Figura 2 uma disposição de válvula com flutuador num recipiente com a abertura de saída completamente aberta, numa vista em corte,

Figura 3 um corpo de válvula principal contendo um corpo de válvula piloto, numa vista em corte,

Figura 4 um corpo de válvula principal conforme a figura 3, numa representação em perspectiva seccionada,

Figura 5 uma válvula de controlo num estado completamente fechado, numa vista em corte, 13

Figura 6 o corte A conforme a figura 5,

Figura 7 uma representação em perspectiva da válvula de controlo com flutuador, conforme a figura 5,

Figura 8 uma válvula de controlo com flutuador com a abertura de comando aberta contudo a abertura de saída fechada, numa vista em corte,

Figura 9 uma válvula de controlo com flutuador com a abertura de comando e a abertura de saída abertas, numa vista em corte,

Figura 10 uma válvula de controlo com flutuador com a tampa do fole parcialmente levantada, numa vista em corte,

Figura 11 uma válvula de controlo com flutuador e com a tampa do fole completamente levantada, num vista em corte e

Figura 12 uma válvula de controlo conforme a figura 11, numa vista em corte em perspectiva.

Uma válvula conhecida conforme a figura 1 apresenta um corpo de válvula principal B com uma câmara C, um fole D e uma secção de fecho E. A secção de fecho E está prevista para o fechamento de uma abertura de saída F. O comando do corpo da válvula principal B efectua-se através da válvula piloto G com um corpo de válvula piloto H e uma abertura de comando I. Quando o flutuador J se levanta, o corpo de válvula piloto H abre a abertura de comando I e na válvula pilote G ocorre uma queda de pressão, que se transmite através do tubo de ligação K para a câmara C. Por conseguinte também desce a pressão na câmara C, e conforme a imagem, a pressão diferencial que actua da esquerda sobre a secção de fecho, entre o recipiente e a 14 câmara multiplicado com a superfície de ataque predomina sobre a pressão diferencial entra a câmara C e a abertura de saída F multiplicada com a superfície de corte transversal da abertura de saída F. Como consequência o corpo de válvula principal B move-se para fora da abertura de saída F, de modo a abrir a mesma para a entrega de condensado ou um outro líquido.

Quando o flutuador J baixar novamente, a abertura de comando é fechada e a pressão na válvula de comando G e assim também na câmara C aumenta novamente. Como consequência prevalece a força resultante das pressões e que actua na direcção de fechamento e a abertura de saída é fechada. A válvula piloto e a válvula principal estão nesta conhecida válvula de controlo localmente separadas uma da outra e não se realiza nenhum acoplamento mecânico, nem entre o corpo de válvula pilote H e o corpo de válvula principal B nem entre o flutuador J e o corpo de válvula principal K.

Conforme a figura 2 uma válvula de controlo 1 de acordo com a invenção encontra-se instalada num recipiente 2 em conjunto com um flutuador 4, que se encontra na sua posição final superior. No recipiente 2, que frequentemente também é designado por campânula, pode-se acumular líquido como por exemplo condensado. Por meio de um crescente nível de líquido é aplicada uma força sobre o flutuador 4, conforme a representação na direcção orientada para cima. 0 flutuador 4 transmite esta força através da haste 6 para o corpo de válvula piloto 8, de modo a iniciar finalmente um movimento de abertura para a secção de fechamento 10 do corpo de válvula principal 12. Aquando de um movimento de abertura deste género a secção de fechamento 10 liberta a abertura de saída 14. Este mecanismo de abertura será a seguir ainda descrito em pormenor. 15

Quando a abertura de saída estiver aberta o líquido pode então ser do recipiente 2 escoado ao lado da secção de fechamento 10 pela abertura de saída 14 através de um dispositivo de ligação 16 e finalmente um sistema de tubagem de escoamento 18 para fora do recipiente 2.

Quando devido à remoção do líquido para fora do recipiente 2 o nível do líquido descer, também o flutuador 4 baixa e a secção de fechamento 10 pode finalmente fechar a abertura de saída 14.

Nas figuras 3 e 4 é da válvula de controlo 1 representado somente o corpo de válvula principal 12 com o corpo de válvula piloto 8 inserido. O corpo de válvula piloto 8 apresenta, de acordo com a representação na sua extremidade superior, um elemento de ligação 20 com a abertura de ligação 22 para a ligação com um flutuador. O elemento de ligação 20 está neste caso atarraxado no corpo de válvula piloto 8. O corpo de válvula piloto sobressai através de uma abertura de passagem 24 para dentro da câmara 26 até à proximidade de uma abertura de comando 28 . Na abertura de passagem 24 existe ainda entre o corpo de válvula piloto 8 e a tampa 32 um pequeno interstício, 0 qual é utilizado como abertura de compensação de pressão. Esta abertura de compensação de pressão pode no entanto em comparação com a abertura de comando 28 ser considerada pequena.

Nas figuras 3 e 4 a abertura de comando 28 é representada numa posição aberta. A câmara 26 é essencialmente formada pelo fole 30, a tampa 32 e a secção de fecho 10. Na secção de fecho 10 encontra-se disposta uma guia piloto 34, a qual sobressai para dentro da câmara 26, não formando a sua delimitação. No 16 interior da guia piloto 34 encontra-se disposto um anel de arrastamento 36. 0 corpo da válvula piloto 8 ajusta-se com um disco de arrastamento 38, de acordo com a representação de baixo para cima, ao anel de arrastamento 36. 0 disco de arrastamento 38 está fixado por um anel de aperto 40 no corpo de válvula piloto 8. O anel de arrastamento 36 e o disco de arrastamento 38 são em conjunto um dispositivo de arrastamento. O corpo de válvula piloto 8 encontra-se portanto na sua posição completamente aberta em relação à abertura de comando 28, dado que o dispositivo de arrastamento impede a continuação da abertura. A câmara 26 está através da abertura de comando 28 aberta em comunicação com o meio ambiente. Neste caso entende-se sob meio ambiente, aquando de uma utilização de acordo com as regras, afinal o sistema de tubos de escoamento, o qual está referenciado com 18 conforme a figura 2 .

No interior da guia piloto 34, que neste caso é realizada essencialmente como revestimento cilíndrico, encontra-se instalada uma mola 42 como acoplamento elástico. A mola 42 está por um lado assente na secção de fecho 10 no lado voltado para a câmara 26 e por outro lado no disco de arrastamento 38. A mola 42 representa com isto um meio de acoplamento elástico entre o corpo de válvula piloto 8 e o corpo de válvula principal 12. Neste caso a mola 42 exerce a partir da secção de fecho 10 através do disco de arrastamento 38 uma força sobre o corpo de válvula piloto 8. Esta força é em relação à abertura de comando 28 orientada na direcção da abertura. O corpo de válvula piloto 8 e a abertura de comando 28 são portanto pela mola 42 pré-esforçadas na posição aberta. O corpo da válvula piloto 8 está, por um lado através dos meios de arrastamento, isto é o anel de arrastamento 36 e o disco de arrastamento 38 e por outro lado através de um 17 elemento de acoplamento elástico, isto é a mola 42 mecanicamente acoplado com o corpo de válvula principal 12. A secção de fecho 10 divide-se numa secção de fecho interior 44 e uma secção de fecho exterior 46. Estas duas secções de fecho 44 e 46 estão firmemente interligadas e principalmente por motivos técnicos de produção previstas e representadas como dois elementos. O fole 30 está neste caso firmemente ligado com a secção de fecho exterior 4 6 e a tampa 32. Frequentemente o elemento composto pela tampa 32, o fole 30 e eventualmente também ainda em conjunto com a secção de fecho exterior 46, é designado ao todo por fole.

Para explicar o funcionamento da válvula de controlo de acordo com a invenção, isto será explicado agora em pormenor na base de algumas posições da válvula. A figura 5 mostra a válvula de controlo 1 com um flutuador 4 na posição mais baixa possível. A válvula de controlo 1 está em conjunto com o flutuador 4 disposta num recipiente, como mostra a figura 2. Para uma melhor clareza, este recipiente no entanto não é representado nas figuras seguintes. Na posição conforme a figura 5 a posição baixa do flutuador 4 actua através da haste 6 e da barra transversal 48, a qual está apoiada na abertura de ligação 22, através do elemento de ligação 20 sobre o corpo de válvula piloto 8. A haste 6 do flutuador 4 está neste caso disposta de forma basculante numa secção de suporte 50. O corpo de válvula piloto 8 é assente e conduzido numa placa de comando 52. Um movimento basculante do flutuador 8 na haste 6 é portanto transformado num movimento axial do corpo de válvula piloto 8. Este movimento axial, de acordo com a figura 5, indica na direcção vertical. Uma direcção vertical de movimento deste género não é no entanto necessária, e sim também pode ser realizado um movimento 18 horizontal ou segundo outro eixo, quando a válvula de controlo estiver adequadamente montada.

Aquando desta posição baixa da válvula de controlo 1 a abertura de comando 28 está fechada pelo corpo de válvula piloto 8, isto é na sua secção configurada aproximadamente de forma cónica na zona da abertura de comando 28. Neste caso o dispositivo de arrastamento, formado pelo anel de arrastamento 36 e o disco de arrastamento 38, está livre. De igual modo a abertura de saída 14 está fechada pela secção de fecho 10. A válvula de controlo 1 encontra-se portanto no seu estado de repouso completamente fechada e a pressão na câmara 26 corresponde deste modo à pressão de admissão no recipiente. Somente a zona no dispositivo de ligação 16, portanto por baixo da abertura de saída 14, apresenta uma pressão diferente, isto é a pressão exterior, a qual em geral perfaz aproximadamente a pressão atmosférica. 0 corpo de válvula piloto 8, o corpo de válvula principal 12 bem como também a abertura de saída 14 estão essencialmente dispostos de forma concêntrica à volta do mesmo eixo. Para a representação pormenorizada da abertura de comando 28 e da abertura de saída 14 basta portanto uma ampliação de só um lado destas aberturas, como se mostra na figura 6. A ampliação mostra um contacto do bordo de abertura 54 da abertura de saída 14 na zona de um círculo de fecho 56. Dentro do círculo de fecho 56 situa-se a abertura de saída 14 e assim não havendo portanto no dispositivo de ligação 16 nenhuma pressão de admissão, mas sim pressão exterior. A secção de fecho 10 está até à zona da abertura de saída 14 envolta pela pressão de admissão e isto também pela fenda de abertura 58. Uma pressão diferencial entre a pressão de admissão e a 19 pressão exterior actua sobre uma superfície do tamanho da superfície de saída, a qual aqui está formada no círculo de fecho 56. A força de fecho resulta aqui do produto da pressão diferencial entre a pressão de admissão e a pressão exterior e da superfície de saída. A válvula de controlo na sua posição conforme as figuras 5 e 6 é mostrada na sua representação em perspectiva na figura 7. Segundo a mesma pode-se ver que a válvula de controlo 1 apresenta um dispositivo de ligação 16 com um bocal 60, para ser ligado a mais outro sistema de tubagem de escoamento. Uma ligação pode ser realizada por meio dos furos 62. Sobre o dispositivo de ligação 16 assenta uma guia principal 64 para o corpo de válvula principal 12. Esta guia principal 64 apresenta passagens 66, pelas quais por um lado o líquido pode chegar à abertura de saída 14, e por outro lado existe também uma ligação de pressão entre o corpo de válvula principal e o interior do recipiente e deste modo a pressão de admissão.

Sobre a guia principal 64 está disposta uma placa de guia 52, a qual além disso está com barras de retenção 68 sustentada sobre o dispositivo de ligação 16. Sobre a placa de guia 52 está disposta a secção de apoio 50, na qual está assente a haste 6. A haste 6 compreende duas travessas 7 0 que decorrem em paralelo. Entre as travessas 70 está instalada uma barra transversal 48, a qual sobressai através da abertura de ligação 22 para o elemento de ligação 20, para a partir do flutuador 4 transmitir uma força sobre o corpo de válvula principal 8. O flutuador 4 está conforme a figura 8,ligeiramente elevado em relação à posição conforme as figuras 5 até 7. Deste modo o corpo de válvula piloto 8 está devido ao acoplamento mecânico com o flutuador 4 de igual modo elevado. O corpo de válvula 20 piloto 8 ajusta-se com o seu disco de arrastamento 38 ao anel de arrastamento 36. Dado que o corpo de válvula principal 12 devido às condições de pressão é antes de tudo firmemente retido na sua posição fechada na abertura de saida 14, o corpo de válvula piloto 8 por agora não se pode deslocar mais, mesmo se ainda uma força de sustentação actue sobre o flutuador 4. Uma força de sustentação deste género é no entanto geralmente reduzida em comparação com a força de fecho causada pela pressão.

Na posição conforme a figura 8 a abertura de comando 28 está aberta pelo corpo de válvula piloto 8, de modo que desce a pressão na câmara. A abertura da abertura de comando 28 é relativamente grande em comparação com o interstício, o qual se forma na abertura de passagem 24 entre o corpo de válvula piloto 8 e a placa de guia 52. Este interstício é tão reduzido que este não é reconhecível na representação.

Quando a válvula piloto abrir a abertura de comando ocorre uma segunda pressão diferencial entre a pressão de admissão e a pressão da câmara e a primeira pressão diferencial entre a pressão da câmara e a pressão exterior é alterada. A primeira pressão diferencial multiplicada com a superfície de saída produz a força de fechamento. A segunda pressão diferencial multiplicada com a superfície de abertura, que aqui é configurada como superfície anular à volta do círculo de fechamento, produz a força de abertura. Quanto maior a abertura de comando 28 for aberta, tanto mais desce a pressão da câmara e tanto mais acentuada prevalece a força de abertura. Este primeiro estado de abertura da abertura de saída 14 é representado na figura 9. Quando a força de abertura prevalece, a secção de fecho 10 abre a abertura de saída 14, o fole 30 contrai-se e a tampa 32 apoia-se no seu assento 72. Deste modo o líquido pode do recipiente escoar 21 pela passagem 66 entre a secção de fecho 10 e o bordo de abertura 54 pela abertura de saída 14 e ainda pelo dispositivo de ligação 16.

Devido ao movimento de abertura da secção de fecho 10 o anel de arrastamento 36 moveu-se simultaneamente em direcção da abertura permitindo neste caso mais outro movimento do disco de arrastamento 38 e deste modo do corpo de válvula piloto 8. Correspondentemente foi possibilitado mais outro movimento do flutuador 4. Aquando do movimento do corpo de válvula principal 12 até agora realizado, a secção de fecho 10 moveu-se, calcando neste caso o fole 30. A tampa 32 manteve-se na sua posição.

Aquando de uma abertura grande da abertura de saída 14 e igualmente de um grande fluxo de agente principalmente de um fluxo de liquido pela abertura de saída 14, o fluxo para fora da câmara 26 pode ser perturbado pela abertura de comando 28 e a pressão na câmara 26 pode aumentar novamente. A segunda pressão diferencial diminui, até que o fole 30 devido à sua rigidez elástica esteja distendido. A tampa 32 pode então ser removida do seu assento 72, tal como é representado na figura 10. Neste caso não só a tampa 32 é removida do seu assento 72, como também a abertura de saída 14 está ainda mais aberta em comparação com a figura 9. Isto é nitidamente visível na posição igualmente mais elevada do flutuador 4.

Aquando de uma abertura de saída grandemente aberta, principalmente a força actuante sobre a força de fechamento na direcção da abertura não pode ser calculada de forma tão exacta como na posição fechada de repouso. Por um lado acrescem à pressão diferencial estática efeitos devido ao líquido que circula pela abertura de saída 14, por outro lado para uma pressão diferencial orientada na direcção da abertura 22 torna-se activa uma superfície maior do que a superfície de abertura. Acresce ainda que no estado grandemente aberto, como mostrado na figura 10, também existir um elevado nível de líquido e deste modo actuar uma força de sustentação mais elevada através do flutuador 4 sobre o corpo de válvula piloto 8 e assim sobre o corpo de válvula principal 12 na direcção da abertura.

As forças condicionadas pela pressão deixam em todo o caso folga para transmitir através do acoplamento mecânico, um movimento do flutuador 4 sobre o corpo de válvula principal. 0 acoplamento realiza-se neste caso do flutuador 4 através da haste 6 para o corpo de válvula piloto 8 e continuando a partir daí através do disco de arrastamento 38 para o anel de arrastamento 36 e com isto para a guia piloto 34 e deste modo para o corpo de válvula principal 12. Neste caso o movimento do corpo de válvula principal comandado pela pressão transformou-se num movimento mecânico guiado pelo flutuador 4. O corpo de válvula principal composto pela tampa 32 do fole, pelo fole 30 e pela secção de fecho 10 é neste caso, quando as forças condicionadas pela pressão já não forem dominantes, por um acoplamento mecânico com o flutuador 4 movimentado em princípio como um êmbolo rígido. Neste caso o corpo de válvula principal pode, em relação à figura 10, deslocar-se ainda mais na direcção da abertura, até a tampa 32 alcançar a placa guia 52, como está representado nas figuras 11 e 12. Dado que a tampa 32 se pode deslocar para fora do seu assento 72, é alcançado que aquando de uma grande abertura da abertura de saída 14 o fole 30 não seja calcado com força excessiva. Deste modo o fole 30 funciona por um lado não contra o movimento de abertura e por outro lado não é exposto a um calçamento excessivamente forte. Deste modo são evitados indícios de fadiga excessivamente fortes bem como também uma redução da duração de vida útil. 23

Mais outro efeito secundário positivo deste movimento em conjunto da tampa 32, do fole 30 e da secção de fecho 10 reside no facto de que aquando de pressões de admissão muito reduzidas no recipiente e assim com pressões diferenciais reduzidas, a abertura de saída 14 até exclusivamente ou pelo menos predominantemente pode ser aberta e fechada directamente pelo acoplamento mecânico entre o flutuador e o corpo de válvula principal. A posição do corpo de válvula principal depende então essencialmente da posição do flutuador 4.

Uma vantagem essencial em relação ao estado da técnica resulta na presente invenção também para elevadas pressões de admissão aquando do fechamento da abertura de saída 14. Um fechamento efectua-se então, quando o nível do líquido no recipiente descer e o flutuador se deslocar da sua posição conforme as figuras 11 e 12 pela posição conforme a figura 10 até à posição conforme a figura 9. Aquando deste movimento a tampa 32, o fole 30 e a secção de fecho 10 funcionam essencialmente em conjunto como um corpo rígido. Na posição conforme a figura 9 a tampa 32 atingiu contudo o seu assento 72 e portanto não pode mais ser deslocada em direcção do fechamento.

Agora o movimento do corpo de válvula principal 12 depende essencialmente do movimento do flutuador 4. Isto é, aquando do movimento descendente do flutuador 4 o movimento é antes de tudo transmitido ao corpo de válvula piloto 8. O corpo de válvula piloto 8 está fixado com o corpo de válvula principal 12 através dos dispositivos de arrastamento compostos pelo anel de arrastamento 36 e pelo disco de arrastamento 38 por um lado e através da mola 42 por outro lado. Aquando de um movimento do corpo de válvula piloto 8 na direcção do fecho, é então através da mola 42 transmitida uma correspondente força sobre o dispositivo de fecho 10 e com isto sobre o corpo de válvula principal 12, sendo este deslocado em direcção à 24 abertura de saída 14. Assim o corpo de válvula piloto 8 não se aproxima primeiro à abertura de comando 28, mas sim desloca-se em conjunto com a mesma na direcção para a abertura de saída. As forças aproximadamente equilibradas condicionadas pela pressão mantêm-se portanto no essencial devido à abertura de comando 28 aberta. Simultaneamente o disco de arrastamento 38 e o anel de arrastamento 3 6 impedem que o corpo de válvula principal se desloque sem também deslocar o corpo de válvula piloto para a abertura de saída 14. Assim o corpo de válvula principal 12 conforme a posição do flutuador 4 pode gradualmente ser deslocado em direcção à abertura de saída 14 portanto para a posição de fechamento. Devido ao acoplamento mecânico com o flutuador 4 as oscilações de pressão são atenuadas. Este movimento gradual implica também que o corpo de válvula principal 12 e com isto também a secção de fecho 10 possam conforme o nível de líquido ser mantidas numa posição intermédia entre uma abertura de saída completamente fechada e uma amplamente aberta. Deste modo uma constante alteração entre aberto e fechado é evitada na válvula de controlo de acordo com a invenção.

Quando o flutuador 4 devido o abaixamento do nível do líquido também descer da posição conforme a fiqura 9, então este pode atinqir qradualmente a posição conforme a figura 8, na qual a abertura de saída 14 está fechada e a abertura de comando 28 está ainda aberta. Neste caso ao contrário como nas válvulas de controlo convencionais é em princípio possível um movimento gradual para esta posição fechada.

Quando o flutuador 4 na sua posição conforme a figura 8 ainda descer mais, a secção de fecho 10 já não pode ser mais deslocada, dado que a mesma já se encontra em contacto com o bordo de abertura 54. Agora devido à descida do flutuador 4 o corpo da válvula piloto 8 desloca-se em direcção à abertura de 25 comando 28 e fecha-a finalmente. Agora a câmara 26 pode através do interstício na abertura de passagem 24 entre o corpo de válvula piloto 8 e a placa de guia 52 estabelecer novamente pressão. A força na direcção do fechamento, a qual resulta do produto da primeira pressão diferencial com a face frontal da câmara, prevalece nitidamente, conforme a pressão de admissão no recipiente, em relação à força que resulta do produto da segunda pressão diferencial com a superfície de abertura, e a abertura de saída 14 é firmemente fechada.

Deste modo é de acordo com a invenção produzida uma válvula de controlo, a qual por um lado é comandada pela pressão, por outro lado contudo principalmente em zonas de transição é comandada mecanicamente. Deste modo é possível para a abertura de saída principal 14 atingir posições parcialmente abertas respectivamente fechadas. Isto pode depender do nível do líquido, que actua sobre o flutuador 4. Principalmente aquando de grandes quantidades de líquido a serem escoadas, é evitado um constante abrir e fechar, particularmente violento, da válvula de controlo.

Lisboa, 24 de Agosto de 2010

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Válvula de controlo (1) para a remoção de líquido de um recipiente (2), com um corpo de válvula principal (12) móvel para abrir e fechar uma abertura de saída (14) para o líquido a ser removido, e um corpo de válvula piloto (8) móvel para o comando do corpo de válvula principal (12), em que o corpo de válvula principal (12) e o corpo de válvula piloto (8) estão pelo menos numa posição mecanicamente acoplados um com o outro e estar previsto um dispositivo de arrastamento (36, 38) para a transmissão de um movimento do corpo de válvula piloto (8) para o corpo de válvula principal (12) ou vice-versa, caracterizada por para o acoplamento do corpo de válvula principal com o corpo de válvula piloto estar previsto um dispositivo elástico de acoplamento (42), particularmente uma mola, e o dispositivo de arrastamento (36, 38) para a transmissão de uma força do corpo de válvula piloto (8) para o corpo de válvula principal (12) estar configurado na direcção de abertura do corpo de válvula principal (12) e/ou o dispositivo elástico de acoplamento (42) para a transmissão de uma força do corpo de válvula piloto (8) para o corpo de válvula principal (12) ser configurado na direcção de fechamento do corpo de válvula principal (12) .

2. Válvula de controlo (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o acoplamento se efectuar através de um contacto dos corpos.

3. Válvula de controlo (1) de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada por o corpo de válvula principal (12) ser acoplado mecanicamente com um 2 flutuador (4), particularmente através de um dispositivo de alavanca (6) e/ou através do corpo de válvula piloto (8) .

4. Válvula de controlo (1) de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada por o flutuador (4) estar ligado com o corpo de válvula principal (12) de tal modo que uma eventual força de sustentação no flutuador (4) actue sobre o corpo de válvula principal (12) na direcção de abertura do corpo de válvula principal (12) .

5. Válvula de controlo (1) de acordo com uma das reivindicações anteriores, com um fole (30) para circundar uma câmara (26) no corpo de válvula principal (12), caracterizada por o corpo de válvula principal (12) apresentar uma abertura de comando (28), a qual pode ser fechada pelo corpo de válvula piloto (8).

6. Válvula de controlo (1) de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por o fole (30) circundar essencialmente o corpo de válvula principal (12) como revestimento cilíndrico.

7. Válvula de controlo (D de acordo com uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizada por o fole (30) formar uma parede da câmara (26) , principalmente para o fechamento da câmara (26) para com o recipiente (2).

8. Válvula de controlo (1) de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a abertura de comando (28) a ser fechada pelo corpo de válvula piloto (8) estar ligada com a câmara (26), de modo que pelo corpo de válvula piloto (8) a câmara (26) possa ser 3 aberta para permitir uma redução da pressão na câmara (26) .

9. Válvula de controlo (1) de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada por o corpo de válvula principal (12) apresentar uma face frontal da câmara orientada para a câmara (26), para transformar uma primeira pressão diferencial entre uma pressão na câmara (26) e uma pressão exterior numa força na direcção do fechamento do corpo de válvula principal (12), e uma superfície de abertura, oposta à face frontal da câmara, para transformar uma segunda pressão diferencial entre a pressão no recipiente (2) numa força na direcção da abertura do corpo de válvula principal (12) .

10. Válvula de controlo (1) de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada por o corpo de válvula piloto (8) estar disposto pelo menos parcialmente no interior do corpo de válvula principal (12) e o corpo de válvula piloto (8) e o corpo de válvula principal (12) estarem dispostos de forma coaxial um para com o outro e/ou pelo menos um dos dois corpos de válvula (8, 12) ser deslocável ao longo do seu eixo longitudinal.

11. Válvula de controlo (1) de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada por o fole (30) para o fechamento da câmara (26) estar por um dos lados ligado com uma tampa (32), e a tampa (32) estar disposta de forma móvel em relação à abertura de saída (14) e/ou da superfície de abertura.

12. Válvula de controlo (1) de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada por o corpo de válvula principal (12) apresentar um encosto e o encosto 4 estar ligado com uma extremidade do fole (30).

13. Válvula de controlo (1) de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada por o corpo de válvula piloto (8) sobressair para dentro da câmara (26) através de uma abertura de passagem (24), a qual está disposta principalmente na tampa (32), e a abertura de passagem (24) permitir um movimento axial do corpo de válvula piloto (8).

14. Válvula de controlo (1) de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada por o corpo de válvula piloto (8) apresentar numa extremidade um estreitamento cónico ou esférico para o fecho da abertura de comando (28).

15. Recipiente (2) com uma válvula de controlo (1) disposta no mesmo de acordo com uma das reivindicações anteriores. Lisboa, 24 de Agosto de 2010 1/9

£ FiG. 1 2/9 α

η Ra 2 3/9

4/9

5/9

ί

6 Ο FIG, 7 6/9 f / /

7/9

Fia 9 8/9

9/9