BRPI1000687B1

BRPI1000687B1 - conjunto de válvula

Info

Publication number: BRPI1000687B1
Application number: BRPI1000687-7A
Authority: BR
Inventors: Robert H. Neff; Jeffrey Simmonds
Original assignee: Mac Valves, Inc.
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2021-01-05
Also published as: PT2236876T; EP2236876A3; TW201043815A; CN101893099B; MX2010003473A; ZA201002348B; AU2010201044B2; CA2697748A1; US20100252132A1; JP5624789B2; BRPI1000687A2; KR20100109879A; US8453678B2; CA2697748C; JP2010242969A; TWI412677B; NZ584069A; EP2236876A2; EP2236876B1; CN101893099A

Abstract

CONJUNTO DE VÁLVULA É descrito um conjunto de válvula que inclui um corpo de válvula que tem um furo de vál-vula. Um membro de válvula é disposto deslizavelmente dentro do furo de válvula entre primeira e segunda posições de parada. O primeiro e segundo elementos de válvula do membro de válvula têm primeira e segunda superfícies de vedação anguladas igualmente com relação a um eixo longitudinal do membro de válvula. Cada uma da primeira e se-gunda superfícies de vedação é orientada paralela com primeira e segunda superfícies de sede configuradas cônicas. Tanto a primeira quanto a segunda superfícies de sede são anguladas igualmente com relação ao eixo longitudinal e têm um espaçamento ajustável de tal modo que a primeira superfície de vedação contacta a primeira superfície de sede e a segunda superfície de vedação contacta a segunda superfície de sede simultanea-mente na primeira posição de parada.

Description

CAMPO

[0001] A presente descrição se refere a válvulas de gatilho axial tendo um membro de válvula deslizante com múltiplas vedações de membro de válvula.

ANTECEDENTES

[0002] Esta seção provê informação de antecedentes relacionada com a presente descrição que não é necessariamente arte anterior.

[0003] Conjuntos de válvula pneumáticos são bem conhecidos na arte para controlar o fluxo de ar comprimido ou de líquidos. Um tipo de válvula pneumática empregada atualmente em inúmeras aplicações na arte pertinente é geralmente conhecido como uma válvula de gatilho axial. Válvulas de gatilho axial encontram uso particular em conexão com válvulas pneumáticas operada por piloto como uma parte de um sistema global alimentado por fluido. Um arranjo axial de válvula de gatilho comum inclui um membro de válvula suportado de forma móvel dentro de um corpo de válvula entre predeterminadas posições. Essas posições são tipicamente definidas pela colocação dos gatilhos ou sedes dentro do furo de válvula. O membro de válvula tem um elemento de válvula que engata nas sedes.

[0004] Uma consideração para manter um curso membro de válvula consistente e assim longevidade de válvula é a natureza da interação entre sede e membro de válvula. Sedes de válvula comumente empregadas na arte pertinente tipicamente incluem um corte quadrado ou superfície de canto de 90°. O elemento de válvula correspondente usualmente inclui uma superfície de vedação de válvula relativamente cônica ou formada angularmente. Mais frequentemente, o elemento de válvula é sobremoldado, ou encapsulado. Com um material resiliente para melhorar o efeito de vedação e prover um ligeiro acolchoamento do membro de válvula quando ele interage com a sede de válvula configurada quadrada. O canto de corte quadrado por 90° da sede de válvula pode penetrar profundamente no elemento de válvula de gatilho axial durante a operação da válvula. Quando ele penetra, a força sendo aplicada ao elemento de válvula é espalhada através da superfície de vedação de válvula. Esta interação de vedação inicialmente tende a criar uma boa vedação quando o material sobremoldado sobre a superfície de vedação do elemento de válvula se deflete ligeiramente para dentro quando ele repousa sobre a borda da sede, criando assim uma vedação anular em torno da sede. Todavia, este efeito de vedação cria desgaste quando a válvula é repetitivamente ativada por fazer com que o material de vedação seja repetitivamente deformado e finalmente danificado, por exemplo, por ser cortado quando o membro de válvula se move para sua posição assentada contra a sede de válvula corte quadrado durante cada e todo evento de fechamento de válvula.

[0005] Quando o material de vedação começa a se deformar permanentemente e então finalmente se rompe, o atuador tem que fazer um curso cada vez mais longo para vedar a válvula. Este alongamento em curso do curso de válvula introduz uma variação dinâmica no comando de atuação da válvula, que prejudica a operação sendo realizada. Modificações na atuação de comando de válvula devidas às modificações em um curso de válvula se traduzem em imprecisões e inconsistências de processo que finalmente requerem a substituição da válvula. Em segundo lugar, a deformação e corte do material de vedação de válvula pode causar vazamento e frequentemente introduz peças do material de vedação no trajeto de escoamento a jusante.

SUMÁRIO

[0006] Esta seção provê um sumário geral da descrição, e não é uma descrição compreensiva de seu escopo total ou de todas de suas características.

[0007] De acordo com várias formas de concretização de uma válvula de gatilho axial da presente descrição, um conjunto de válvula inclui um corpo de válvula que tem um furo de válvula. Um membro de válvula é disposto deslizavelmente dentro do furo de válvula entre primeira e segunda posições de parada. Primeiro e segundo elementos de válvula que se estendem radialmente conectados ao membro de válvula têm primeira e segunda superfícies de vedação orientadas no mesmo ângulo com relação a um eixo longitudinal do membro de válvula. Cada uma da primeira e segunda superfícies de vedação é orientada substancialmente paralela com a primeira e segunda superfícies de sede configuradas cônicas, tanto a primeira quanto a segunda superfícies de sede orientadas no mesmo ângulo com relação ao eixo longitudinal e tendo um espaçamento ajustável de forma que a primeira superfície de vedação contacte a primeira superfície de sede e a segunda superfície de vedação contacte a segunda superfície de sede simultaneamente na primeira posição de parada do membro de válvula.

[0008] De acordo com outras formas de concretização, um conjunto de válvula inclui um corpo de válvula tendo um orifício de entrada em comunicação fluida com uma fonte de fluido, um furo de válvula que se estende axialmente dentro do corpo de válvula, e primeiro e segundo orifícios de saída. Um membro de válvula é disposto deslizavelmente dentro do furo de válvula entre primeira e segunda posições de parada. Primeiro e segundo elementos de válvula resilientes que se estendem radialmente são conectados ao membro de válvula, o primeiro elemento de válvula tendo uma primeira superfície de vedação e o segundo elemento de válvula tendo uma segunda superfície de vedação. A primeira e segunda superfícies de vedação são orientadas no mesmo ângulo com relação a um eixo longitudinal do membro de válvula. A primeira superfície de vedação é adaptada para contactar uma primeira superfície de sede configurada cônica, e a segunda superfície de vedação adaptada para contactar uma segunda superfície de sede configurada cônica. A primeira e segunda superfícies de sede são orientadas substancialmente paralelas à primeira e segunda superfícies de vedação. Um espaçamento entre a primeira e segunda superfícies de sede é igual a um espaçamento entre a primeira e segunda superfícies de vedação provendo for contato simultâneo entre o primeiro elemento de válvula e a primeira superfície de sede e entre o segundo elemento de válvula e a segunda sede na primeira posição de parada.

[0009] De acordo com outras formas de concretização, um conjunto de válvula inclui um corpo de válvula que tem um furo de válvula. Um membro de válvula é disposto deslizavelmente dentro do furo de válvula entre primeira e segunda posições de parada. Primeiro e segundo elementos de válvula resilientes são conectados ao membro de válvula. O primeiro elemento de válvula na primeira superfície de vedação e o segundo elemento de válvula tem uma segunda superfície de vedação. A primeira e segunda superfícies de vedação são orientadas no mesmo ângulo com relação a um eixo longitudinal do membro de válvula. O primeiro elemento de válvula tem ainda tem uma terceira superfície de vedação e o segundo elemento de válvula tem ainda uma quarta superfície de vedação. A terceira e quarta superfícies de vedação são orientadas como uma imagem de espelho da primeira e segunda superfícies de vedação. Cada uma da primeira e segunda superfícies de vedação é orientada substancialmente paralela com a primeira e segunda superfícies de sede configuradas cônicas. Tanto a primeira quanto a segunda superfícies de sede são orientadas no mesmo ângulo com relação ao eixo longitudinal e têm um espaçamento ajustável de forma que a primeira superfície de vedação contacte a primeira superfície de sede e a segunda superfície de vedação contacta a segunda superfície de sede simultaneamente na primeira posição de parada do membro de válvula. Cada uma da terceira e quarta superfícies de vedação é orientada substancialmente paralela com terceira e quarta superfícies de sede configuradas cônicas. Tanto a terceira quanto quarta superfícies de sede são orientadas no mesmo ângulo com relação ao eixo longitudinal de forma que a terceira superfície de vedação contacte a terceira superfície de sede e a quarta superfície de vedação contacta a quarta superfície de sede simultaneamente na segunda posição de parada do membro de válvula.

[00010] Outras áreas de aplicabilidade serão aparentes da descrição provida aqui. A descrição e exemplos específicos neste sumário são destinados somente para finalidades de ilustração e não são destinados a limitar o escopo da presente descrição.

DESENHOS

[00011] Os desenhos descritos aqui são somente para finalidades ilustrativas das formas de concretização selecionadas e não todas as implementações possíveis, e não são destinadas a limitar o escopo da presente descrição: A figura 1 é uma vista em elevação frontal em seção transversal de uma válvula de gatilho axial operada por piloto da presente descrição, tomada na seção 1 da figura 5; a figura 2 é uma vista em elevação frontal em seção transversal do conjunto de válvula da figura 1; a figura 3 é uma vista em elevação frontal em seção transversal similar à figura 1, modificada para mostrar uma segunda posição de parada do membro de válvula; a figura 4 é uma vista em elevação frontal em seção transversal da área 4 da figura 2; a figura 5 é uma vista em perspectiva esquerda frontal da válvula de gatilho axial operada por piloto da presente descrição; e a figura 6 é uma vista em elevação frontal em seção transversal de um conjunto de válvula modificada da figura 2 para ainda incluir vedações de centralização sobremoldadas.

[00012] Números de referência correspondentes indicam partes correspondentes através de todas das várias vistas dos desenhos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00013] Formas de concretização de exemplo serão agora descritas mais completamente com referência aos desenhos anexos.

[00014] Formas de concretização de exemplo são providas de modo que esta descrição será completa, e transportará completamente o escopo para aqueles que são especializados na arte. Inúmeros detalhes específicos são descritos, tais como exemplo de componentes, dispositivos, e métodos específicos, para prover uma compreensão completa das formas de concretização da presente descrição. Será aparente para aqueles especializados na arte que detalhes específicos não precisam ser empregados, que formas de concretização de exemplo podem ser incorporadas em muitas formas diferentes e que não devem ser entendidas para limitar o escopo da descrição. Em algumas formas de concretização de exemplo, processos bem conhecidos, estruturas de dispositivo bem conhecidas e tecnologias bem conhecidas não são descritos em detalhe.

[00015] A terminologia usada aqui é somente para a finalidade de descrever formas de concretização de exemplo particulares e não é destinada a ser limitativa. Quando usadas aqui, as formas singulares "um", "uma" e "o", “a” podem ser destinadas a incluir também as formas plurais, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Os termos "compreende”, "compreendendo”, "incluindo”, e "tendo”, são inclusivas e, por conseguinte especificam a presença características, integradores, etapas, operações, elementos, e/ou componentes, mencionados, mas não excluem a presença ou adição de uma ou mais outras características, integradores, etapas, operações, elementos, componentes, e/ou grupos dos mesmos. O método etapas, processos, e operações descritos aqui não são para ser entendidos como requerendo necessariamente seus desempenhos na ordem particular discutida ou ilustrada, a menos que especificamente identificados como uma ordem de desempenho. Deve ser também entendido que etapas alternativas adicionais podem ser empregadas.

[00016] Quando um elemento ou camada é referido como estando "sobre", "engatado em", "conectado a" ou "acoplado com" um outro elemento ou camada, ele pode estar diretamente sobre, engatado, conectado ou acoplado com o outro. Elemento ou camada, ou elementos ou camadas interferentes podem estar ser presentes. Em contraste, quando um elemento é referido como estando "diretamente sobre”, "diretamente engatado a", "diretamente conectado a" ou "diretamente acoplado com" um outro Elemento ou camada, pode não existir elementos ou camadas presentes. Outras palavras usadas para descrever a relação entre elementos devem ser interpretadas de uma mesma maneira (por exemplo, "entre" versus "diretamente entre”, "adjacente" versus "diretamente adjacente”, etc.). Quando usados aqui, o termo "e/ou" inclui qualquer e todas as combinações de um ou mais dos itens listados associados.

[00017] Embora os termos primeiro, segundo, terceiro, etc. possam ser usados aqui para descrever vários elementos, componentes, regiões, camadas e/ou seções, estes elementos, componentes, regiões, camadas e/ou seções não devem ser limitados por esse termos. Esses termos podem ser somente usados para distinguir um elemento, componente, região, camada ou seção a partir de uma outra região, camada ou seção. Termos tais como "primeiro”, "segundo”, e outros termos numéricos, quando usados aqui, não implicam em uma sequência ou ordem a menos que claramente indicado pelo contexto. Assim, um primeiro elemento, componente, região, camada ou seção discutido abaixo poderia ser denominado um segundo elemento, componente, região, camada ou seção sem fugir dos ensinamentos das formas de concretização de exemplo.

[00018] Termos espacialmente relativos, tais como "interno”, "externo”, "debaixo", "abaixo", "inferior", "acima", "superior" e similares, podem ser usados aqui para facilidade de descrição para descrever um elemento ou relações de característica com um outro elemento(s) ou característica(s) como ilustradas nas figuras. Termos espacialmente relativos podem ser destinados a abranger diferentes orientações do dispositivo em uso ou operação em adição à orientação representada nas figuras. Por exemplo, se o dispositivo nas figuras é invertido, os elementos descritos como "abaixo" ou "debaixo" de outros elementos ou características seriam então orientados "acima" dos outros elementos ou características. Assim, o termo de exemplo "abaixo" pode abranger tanto uma orientação de acima quanto abaixo. O dispositivo pode ser orientado de outra maneira (girado por 90 graus ou em outras orientações) e os descritores espacialmente relativos usados aqui correspondentemente interpretados.

[00019] Com referência à figura 1, uma válvula de 4 direções 10 tem uma válvula piloto de solenóide 11 tendo um operador de solenóide 12 conectado a um corpo de solenóide 14, a válvula piloto de solenóide 11 corpo de solenóide conectado liberavelmente a um conjunto de válvula 15. A descrição não é limitada a válvulas de 4 direções e pode também incluir 3 direções e outras configurações de válvulas. O corpo de solenóide 14 inclui uma primeira abertura de escape 16, um furo axial 18, um primeiro orifício 20, um segundo orifício 22, um terceiro orifício 24, e uma segunda abertura de escape 26. O terceiro orifício 24 atua como uma entrada para receber ar comprimido na válvula piloto de solenóide 11. Em uma condição desenergizada do operador de solenóide 12, um membro de solenóide 28 que é disposto deslizavelmente no furo axial 18 é alinhado para fornecer ar comprimido recebido no terceiro orifício 24 através do primeiro orifício 20 para uma primeira porção de orifício 30 de um furo de válvula 32 de um corpo de válvula 34, que induz um movimento deslizante de um membro de válvula 36 em uma primeira direção de deslocamento de membro de válvula "A". Também na condição desenergizada, o segundo orifício 22 é alinhado com primeira abertura de escape 16 para ventilar uma segunda porção de orifício 38 para a atmosfera. Para transladar o membro de válvula 36 em uma segunda direção de deslocamento oposta "B", o operador de solenóide 12 é energizado para mover deslizavelmente o membro de solenóide 28 em uma direção de deslocamento de membro solenóide "e" para alinhar o terceiro orifício 24 com o segundo orifício 22 para direcionar ar comprimido para dentro da segunda porção de orifício 38, forçando o membro de válvula 36 a deslizar na segunda direção de deslocamento de membro de válvula "B". Também quando o operador de solenóide 12 é energizado, a segunda abertura de escape 26 é alinhada com o primeiro orifício 20 para ventilar a primeira porção de orifício 30 para a atmosfera.

[00020] Uma bobina de solenóide 40 pode ser energizada para deslocar axialmente uma armadura 42 que contacta e translada um membro de contato 44 que desloca o membro de solenóide 28 na direção de deslocamento de membro solenóide "C". Quando a bobina de solenóide 40 é desenergizada, a força de mola de um membro de solicitação 46 retorna o membro de solenóide 28, o membro de contato 44, e armadura 42 em uma direção de retorno"D". Uma peça de pólo 48 deslizavelmente recebe o membro de contato 44 e pode deslocar contra a força de solicitação de um membro de solicitação 50 para absorver energia de deslocamento da armadura 42 e/ou membro de contato 44.

[00021] Uma primeira extremidade de corpo de válvula 52 pode ser usada para acoplar o corpo de válvula 34 ao corpo de solenóide 14. Uma segunda extremidade de corpo de válvula 54 é conectada liberavelmente a uma extremidade oposta do corpo de válvula 34, usada durante o ajuste de válvula para o acesso, e removida e depois do conjunto de válvula, se requerido, para acessar o membro de válvula 36 no furo de válvula 32 para fazer os ajustes necessários para o comando e a operação da válvula 10. O primeiro orifício 20 é conectado a uma primeira passagem de fluxo 56 do corpo de válvula 34, um primeiro furo de duas direções 58 da segunda extremidade de corpo de válvula 54, e uma primeira passagem de transferência 59 da primeira extremidade de corpo de válvula 52 para direcionar ar comprimido para dentro ou para fora da primeira porção de orifício 30. O terceiro orifício 24 é conectado a uma segunda passagem de transferência 60 da primeira extremidade de corpo de válvula 52 e uma segunda passagem de fluxo 62 do corpo de válvula 34 para direcionar ar comprimido recebido via um orifício de entrada de fluido 64 para dentro da válvula piloto de solenóide 11.

[00022] A válvula 10 inclui ainda o corpo de válvula 34 tendo orifício de entrada de fluido 64 em comunicação fluida com uma fonte provendo um gás ou fluido, tal como ar comprimido 65 tanto para a válvula piloto de solenóide 11 quando o conjunto de válvula 15, o furo de válvula 32 estendendo-se axialmente dentro do corpo de válvula 34, e pelo menos um orifício de saída. Ar comprimido 65 pode também ser qualquer líquido ou gás adaptado para operação da válvula piloto de solenóide 11 e conjunto de válvula 15, tal como ar comprimido, gases inertes, e similares. O pelo menos um orifício de saída pode incluir primeiro e segundo orifícios de saída 66, 68. Primeiro e segundo orifícios de escape 70, 72 são também providos com o corpo de válvula 34. O membro de válvula 36 é axialmente disposto deslizavelmente dentro do furo de válvula 32 coaxial com um eixo longitudinal 74 do corpo de válvula 34 entre primeira e segunda posições de parada predeterminadas, adaptadas para seletivamente direcionar um fluido de ar comprimido 65 do orifício de entrada 64 através do furo de válvula 32 para um do primeiro ou do segundo orifícios de saída 66 ou 68.

[00023] Os primeiro e segundo elementos de válvula que se estendem radialmente 76, 78 conectados ao membro de válvula 36, por exemplo, como elementos de material resiliente sobremoldados, têm primeira e segunda superfícies de vedação 80, 82 orientadas no mesmo ângulo com relação ao eixo longitudinal 74 do membro de válvula 36. O primeiro e segundo elementos de válvula que se estendem radialmente 76, 78 são axialmente espaçados um do outro para permitir que ambos contatem simultaneamente uma primeira sede 84 e uma segunda sede 86 estendendo-se para dentro do furo de válvula 32 definindo a primeira posição de parada. A primeira sede 84 integralmente se estende de um primeiro adaptador 88 axialmente posicionado dentro do furo de válvula 32 usando uma primeira conexão rosqueada 90. A segunda sede 86 integralmente se estende de um segundo adaptador 92 axialmente posicionado dentro de furo de válvula 32 usando uma segunda conexão rosqueada 94. A primeira e segunda conexões rosqueadas 90, 94 permitem o ajuste axial das posições da primeira e segunda sedes 84, 86. O primeiro e segundo elementos de válvula que se estendem radialmente 76, 78 podem também contactar uma terceira sede 96 que é integralmente conectado a corpo de válvula 34, e uma quarta sede 98 integralmente estendendo-se a partir do segundo adaptador 92, como será discutido mais detalhadamente com referência às figuras 2 e 3.

[00024] Com referência à figura 2, o primeiro e segundo adaptadores 88, 92 são axialmente ajustavelmente posicionados dentro do furo de válvula 32 entre o membro de válvula 36 e o corpo de válvula 34 e são adaptados para deslizavelmente receber o membro de válvula 36. Pelo menos uma de e de acordo com várias formas de concretização, ambos o primeiro e segundo adaptadores 88, 92 são axialmente móveis para ajustar axialmente a posição da primeira sede 84 com relação uma segunda sede 86, ou para ajustar axialmente a posição da quarta 98 com relação à posição fixa da terceira sede 96. Cada um do primeiro e segundo adaptadores 88, 92 pode incluir um ou mais membros de vedação 99 posicionados entre um perímetro externo do primeiro e segundo adaptadores 88, 92 e paredes internas do corpo de válvula 34. De acordo com várias formas de concretização, os membros de vedação 99, 99' são providos com primeiro adaptador 88, e os membros de vedação 99", 99''', e 99"" são providos com segundo adaptador 92. Os membros de vedação 99 podem ser anéis em O ou gaxetas, adaptados para criar limite fluido entre ar comprimido 65 em primeira e segunda porções de orifício 30, 38 e furo de válvula 32.

[00025] O conjunto de válvula 15 inclui primeira e segunda extremidades de corpo de válvula 52, 54 conectadas liberavelmente ao corpo de válvula 34, por exemplo, usando fixadores (não mostrados). O primeiro e segundo pistões 100, 102 podem ser criados em extremidades opostas do membro de válvula 36. Para minimizar a fricção por deslizamento do membro de válvula 36. O contado deslizante é somente feito entre primeiro e segundo pistões 100, 102 e cada uma de uma primeira e segunda parede de cilindro 104, 106 criadas no primeiro e segundo adaptadores 88, 92. Para minimizar ainda mais a fricção por deslizamento do membro de válvula 36, cada um do primeiro e segundo pistões 100, 102 tem somente uma única vedação de furo, designada como primeira e segunda vedações de furo 108, 110 posicionadas em ranhuras 109, 111 circunferencialmente criadas em torno de cada um do primeiro e segundo pistões 100, 102. A primeira e segunda vedações de furo 108, 110 são cada uma adaptadas para criar uma vedação deslizante com a primeira e segunda parede de cilindros 104, 106. De acordo com várias formas de concretização, a primeira e segunda vedações de furo 108, 110 podem ser anéis em O, todavia, outros tipos de vedações podem ser usados, tal como gaxetas ou diafragmas. A primeira e segunda vedações de furo 108, 110 contactam deslizantemente a primeira e segunda paredes de cilindro 104, 106 para prover um limite de pressão para o ar comprimido 65 recebido na primeira ou segunda porções de orifício 30, 38 de modo que ar comprimido 65 pode entrar em uma da primeira ou segunda vedações de furo 108, 110 e furo de válvula 32, embora seja permitido ventilar de outra uma da primeira ou segunda vedações de furo 30, 38, permitindo o deslocamento forçado do membro de válvula 36.

[00026] A primeira e segunda superfícies de vedação 80, 82 do primeiro e segundo elementos de válvula 76, 78 são adaptadas para contactar a primeira e a segunda superfícies de sede 112, 114 da primeira e da segunda sedes 84, 86. Similarmente, o primeiro e segundo elementos de válvula 76, 78 também incluem terceira e quarta superfícies de vedação 116, 118 adaptadas para contactar as terceira e quarta superfícies de sede configuradas cônicas 120, 122 da terceira e quarta sedes 96, 98. A primeira e a segunda superfícies de sede 112, 114 são orientadas substancialmente paralelas à primeira e segunda superfícies de vedação 80, 82 do primeiro e segundo elementos de válvula 76, 78 de forma que a primeira superfície de vedação 80 do primeiro elemento de válvula 76 contacte a primeira superfície de sede 112 da primeira sede 84, e a segunda superfície de vedação 82 do segundo elemento de válvula 78 contacta a segunda superfície de gatilho 114 da segunda sede 86 simultaneamente. Pela mesma razão, a terceira e quarta superfícies de assentamento 116, 118 são orientadas substancialmente paralelas à terceira e quarta superfícies de vedação 120, 122 da terceira e quarta sedes 96, 98 de forma que a terceira superfície de vedação 116 do primeiro elemento de válvula 76 contacte a terceira superfície de vedação 120 da terceira sede 96, e a quarta superfície de vedação 118 do segundo elemento de válvula 78 contacta a quarta superfície de vedação 122 da quarta vedação 98 simultaneamente definindo a segunda posição de parada.

[00027] De acordo com várias formas de concretização, uma área de superfície do primeiro elemento de válvula 76 em contato com a primeira superfície de vedação 112 é substancialmente igual a uma área de superfície do segundo elemento de válvula 78 em contato com a segunda superfície de vedação 114 na primeira posição de parada. Similarmente, uma área de superfície do primeiro elemento de válvula 76 em contato com a terceira superfície de sede 120 é substancialmente igual a uma área de superfície do segundo elemento de válvula 78 em contato com a quarta superfície de gatilho 122 na segunda posição de parada. A manutenção de áreas de superfície de contato iguais mantém uma força substancialmente igual aplicada pelo primeiro elemento de válvula 76 e pelo segundo elemento de válvula 78 às suas respectivas superfícies de gatilho. A manutenção de uma força substancialmente igual do contato do elemento de válvula provê várias vantagens incluindo equalização da efetividade de vedação e equalização de desgaste entre os elementos de válvula e suas superfícies de gatilho de modo que o deslocamento linear do membro de válvula 36 entre posições de gatilho substancialmente não se altera ao longo do tempo e altera a saída da válvula 10.

[00028] Com referência a ambas as figuras 1 e 2, para posicionar o membro de válvula 36 na primeira posição de parada, o membro de válvula 36 é transladado para a esquerda, como mostrado nas figuras 1 e 2 na primeira direção de deslocamento de membro de válvula “A”. Para transladar o membro de válvula 36 na primeira direção de deslocamento de membro de válvula “A”, a bobina de solenóide 40 é desenergizada, permitindo que uma força de solicitação do membro de solicitação 46 desloque o membro de solenóide 28, o membro de contato 44, e armadura 42 na direção de retorno “D” do membro de solenóide. Este deslocamento do membro de solenóide 28 permite que ar comprimido 65 escoe para dentro da válvula piloto de solenóide 11 desde o orifício de entrada 64 através de cada uma da segunda passagem de fluxo 62 e terceiro orifício 24, e para fora através de cada um dentre primeiro orifício 20, a primeira passagem de transferência 59 da primeira extremidade de corpo de válvula 52, a primeira passagem de fluxo 56, o primeiro furo de duas direções 58 e para dentro da primeira porção de orifício 30. Ao mesmo tempo, o segundo orifício 22 é alinhado com a primeira abertura de escape 16 para ventilar um volume de ar residual 128 a partir da segunda porção de orifício 38, através de uma terceira passagem de transferência 61 da primeira extremidade de corpo 52, e através do segundo orifício 22 para a atmosfera via a primeira abertura de escape 16. O membro de válvula 36 translada-se axialmente com relação ao eixo longitudinal 74 na primeira direção de deslocamento de membro de válvula "A" até que o primeiro elemento de válvula 76 contate a primeira sede 84 e simultaneamente o segundo elemento de válvula 78 contacta a segunda sede 86 na primeira posição de parada.

[00029] Com referência à figura 3 e novamente à figura 1, o conjunto de válvula 15 é mostrado com membro de válvula 36 na segunda posição de parada, transladado para a direita, como mostrado na figura 3, na segunda direção de deslocamento de membro de válvula "B". Para transladar o membro de válvula 36 na segunda direção de deslocamento de membro de válvula "B", a bobina de solenóide 40 é energizada deslocando a armadura 42 na direção de deslocamento de membro solenóide "C". Este deslocamento empurra o membro de contato 44 e membro de solenóide 28 para baixo, como observado na figura 3, na direção de deslocamento de membro solenóide “C”, que permite que ar comprimido 65 escoe através do segundo orifício 22, terceira passagem de transferência 61 da primeira extremidade de corpo de válvula 52, e para dentro da segunda porção de orifício 38. Simultaneamente, o primeiro orifício 20 é alinhado com a segunda abertura de escape 26 para ventilar ar residual 128 a partir da primeira porção de orifício 30 através do primeiro furo de duas direções 58, a primeira passagem de fluxo 56, a primeira passagem de transferência 59 da primeira extremidade de corpo de válvula 52, e através de primeiro orifício 20 para a atmosfera via a segunda abertura de escape 26. A válvula piloto de solenóide 11 e a primeira extremidade de corpo de válvula 52 podem também ser conectadas a uma extremidade oposta do corpo de válvula 34 (em lugar da segunda extremidade de corpo de válvula 54), revertendo assim a primeira e segunda posições de parada.

[00030] Ar comprimido 65 em contato com o primeiro pistão 100 força o membro de válvula 36 a se deslocar na segunda direção de deslocamento de membro de válvula "B" até que a terceira superfície de vedação 116 do primeiro elemento de válvula 76 contate a terceira superfície de sede 120 da terceira sede 96, enquanto, simultaneamente, a quarta superfície de vedação 118 do segundo elemento de válvula 78 contacta a quarta superfície de gatilho 122 do quarto gatilho 98 na segunda posição de parada. Na segunda posição de parada do conjunto de válvula 15, ar comprimido 65 flui através do orifício de entrada 64, para dentro do furo de válvula 32, e descarrega a partir do segundo orifício de saída 68. Também na segunda posição de parada, o primeiro orifício de saída 66 é alinhado através de uma primeira porção 124 do furo de válvula 32 com primeiro orifício de escape 70 para ventilar a primeira porção 124 e o primeiro orifício de saída 66 para a atmosfera. Em adição, o segundo orifício de escape72 ventila uma segunda porção 126 do furo de válvula 32 próximo ao segundo pistão 102 para a atmosfera.

[00031] Com referência à figura 4, de acordo com várias formas de concretização, a primeira superfície de vedação 80 define um ângulo α com relação ao eixo longitudinal 74, e a segunda superfície de vedação 82 define um ângulo β com relação ao eixo longitudinal 74. Os ângulos α e β são ângulos substancialmente iguais com relação ao eixo longitudinal 74 de forma que primeira e segunda superfícies de vedação 80, 82 sejam orientadas substancialmente paralelas uma à outra. A primeira e a segunda sedes 84, 86 têm um espaçamento de sede "E" uma da outra igual a um espaçamento de elemento "F" de características equivalentes (tal como os cantos à esquerda mostrados) do primeiro e segundo elementos de válvula 76, 78. Como previamente notado aqui, o espaçamento de sede "E" é ajustável para ser mantido igual ao espaçamento de elemento "F" de forma que o primeiro elemento de válvula 76 contacte a primeira sede 84 simultaneamente com o segundo elemento de válvula 78 contactando a segunda sede 86. A primeira e a segunda superfícies de sede 112, 114 da primeira e da segunda sedes 84, 86 são orientadas substancialmente paralelas à primeira e segunda superfícies de vedação 80, 82 do primeiro e segundo elementos de válvula 76, 78.

[00032] A terceira e quarta superfícies de vedação 116, 118 definem orientações de imagem de espelho com relação à primeira e segunda superfícies de vedação 80, 82. A terceira e quarta superfícies de vedação 116, 118 são orientadas substancialmente paralelas uma à outra e são orientadas em substancialmente os mesmos ângulos y, Δ com relação ao eixo longitudinal 74 do membro de válvula 36. Os ângulos y e Δ são ângulos substancialmente iguais para orientar a primeira e segunda superfícies de vedação 80, 82 paralelas uma à outra.

[00033] A primeira superfície de sede 112 define um ângulo ε com relação ao eixo longitudinal 74 e a segunda superfície de gatilho 114 define um ângulo Z com relação ao eixo longitudinal 74. De acordo com várias formas de concretização, os ângulos ε e Z são substancialmente iguais aos ângulos α e β para orientar a primeira superfície de sede 112 paralela com a primeira superfície de vedação 80 e a segunda superfície de gatilho 114 paralela com a segunda superfície de vedação 82. A terceira superfície de sede 120 e quarta superfície de gatilho 122 são também similarmente orientadas paralelas com relação à terceira e quarta superfícies de vedação 116, 118. A configuração angular do gatilho e superfícies de vedação da presente descrição é similar àquelas mostradas na Patente Norte-Americana No. 6.668.861 de Williams, de co-propriedade da Cessionária da presente invenção, cuja matéria é incorporada aqui para referência.

[00034] Com referência novamente às figuras 1 e 3, o primeiro e segundo elementos de válvula 76, 78 podem ser formados ou usinados e podem também ser sobremoldados de um material resiliente elasticamente flexível, tal como borracha ou um material sintético, sobre moldado a um material de metal do membro de válvula 36. O membro de válvula 36 é disposto deslizavelmente dentro do furo de válvula 32 entre primeira e segunda posições de parada predeterminadas e móvel em cada da primeira e segunda direções de deslocamento de membro de válvula "A" e "B". A primeira posição de parada mostrada na figura 1 é adaptada para permitir fluxo de ar comprimido 65 do orifício de entrada 64 através do furo de válvula 32 para o primeiro orifício de saída 66. A segunda posição de parada mostrado na figura 3 é adaptada para permitir fluxo de ar comprimido 65 do orifício de entrada 64 através do furo de válvula 32 para o segundo orifício de saída 68.

[00035] Com referência novamente às figuras 2 e 3, uma primeira área de superfície de contato periférica "G" da primeira superfície de vedação 80 em contato com a primeira superfície de sede 112 é substancialmente igual a uma segunda área de superfície de contato periférica "H" da segunda superfície de vedação 82 em contato com a segunda superfície de gatilho 114 para equalizar uma força de gatilho tanto do primeiro quanto do segundo elementos de válvula 76, 78 e para equalizar desgaste do primeiro e segundo elementos de válvula 76, 78. Pelas mesmas razões, uma terceira área de superfície de contato periférica "J" da terceira superfície de vedação 116 em contato com a terceira superfície de sede 120 é substancialmente igual a uma quarta área de superfície de contato periférica "K" da quarta superfície de vedação 118 em contato com a quarta superfície de gatilho 122. Porque a primeira, segunda, terceira, e quarta sedes 84, 86, 96, 98 são circulares em formato, as áreas de superfície de contato "G", "H", "J", e "K" definem porções configuradas circulares e cônicas das sedes quando contactadas pelas superfícies de vedação do primeiro e segundo elementos de válvula 76, 78.

[00036] Com referência à figura 5, uma largura "L" pode ser mantida para cada um dentre a válvula piloto de solenóide 11, corpo de válvula 34, a primeira extremidade de corpo de válvula 52, e segunda extremidade de corpo de válvula 54. A largura "L" da válvula 1 a pode ser menor que um comprimento "M" para permitir que múltiplos conjuntos de válvula 1 sejam empilhados ou posicionados em configuração lado a lado, permitindo folga dimensional de ajuste para tubulação ou conexões de tubulação aos orifícios de válvula (somente o orifício de entrada 64 e o primeiro e segundo orifícios de escape 70,72 são mostrados).

[00037] Quando usados aqui, os termos "paralelo a", "paralelo com", "substancialmente paralelo", "substancialmente anguladas igualmente", "ângulos substancialmente iguais" e similares incluem variações de tolerância de fabricação até mais ou menos 1,5 graus, inclusive. Por exemplo, e com referência à figura, 80, 82 são substancialmente paralelos uma à outra dentro de mais ou menos 1.5°, e os ângulos α e β são ângulos substancialmente iguais dentro de mais ou menos 1,5°.

[00038] Com referência à figura 6, para reduzir o desgaste do primeira e segunda vedações de furo 108, 110, uma primeira vedação de centralização130 pode ser sobremoldada a partir de um material resiliente sobre o primeiro pistão 100 próximo à primeira vedação de furo 108, e uma segunda vedação de centralização 132 pode ser sobremoldada a partir de um material resiliente sobre o segundo pistão 102 próximo à segunda vedação de furo 110. Cada uma da primeira e segunda vedações de centralização 130, 132 inclui uma porção periférica elevada ou pontiaguda de forma cônica 134. A porção periférica 134 da primeira vedação de centralização 130 contacta a primeira parede de cilindro 104 para centrar o primeiro pistão 100 com relação ao eixo longitudinal 74, e a porção periférica 134 da segunda vedação de centralização 132 contacta a segunda parede de cilindro 106 para centrar o segundo pistão 102 com relação ao eixo longitudinal 74. O uso de um material mais duro para a primeira e a segunda vedações de centralização 130, 132 que o material da primeira e segunda vedações de furo 108, 110 pode reduzir a deflexão e, por conseguinte, o desgaste da primeira e segunda vedações de furo 108, 110.

[00039] Os conjuntos de válvula da presente descrição oferecem várias vantagens. Válvulas operadas por piloto são comumente usadas em lugar de válvulas operadas diretamente em aplicações que requerem maior deslocamento de membro de válvula axial e/ou vazões volumétricas de válvula, e podem, por conseguinte, ter maior sede e espaçamento de membro de válvula e características de comando. Pela manutenção de um espaçamento igual/ajustável entre o primeiro e o segundo elementos de válvula 76, 78 com relação a superfícies de gatilho do conjunto de válvula 15, e a manutenção de uma área igual de superfície do contato entre o primeiro e segundo elementos de válvula 76, 78 com relação às superfícies de gatilho tanto na primeira quanto na segunda posições de parada do conjunto de válvula 15, cada um do primeiro e segundo elementos de válvula 76, 78 simultaneamente contactará uma respectiva superfície de sede com força igual e resultará em mesmo desgaste do primeiro e segundo elementos de válvula 76, 78 e sedes de válvula. Isto permite que a fricção por deslizamento do primeiro e segundo pistões 101, 102 seja minimizada pelo uso de somente um único elemento de vedação em cada pistão, embora use um fluido pressurizado, tal como ar comprimido, para mover rapidamente em vaivém o membro de válvula 36 entre primeira e segunda posições de parada.

[00040] Ainda pelo uso das superfícies de sede configuradas cônicas inteiramente, que são substancialmente paralelas com as superfícies de vedação do primeiro e segundo elementos de válvula 76, 78, cada um dos primeiro e segundo elementos de válvula se desgasta a uma taxa equivalente e torna o ajuste do comando de válvula mais fácil e consistente que com os conjuntos de válvula que têm superfícies de elemento de válvula e/ou superfícies de sede diferentemente configuradas. Em adição, o uso de duas superfícies de sede configuradas cônicas contactadas simultaneamente por dois elementos de válvula configurados cônicos 76, 78 ainda mantém uma posição de válvula fechada repetível com substancialmente igual força de contato e área de contato dos elementos de válvula 76, 78 com suas respectivas sedes. "repetível", quando usado aqui, é definido como forças de gatilho e áreas de superfície substancialmente iguais sendo mantidas quando os elementos de válvula 76, 78 se desgastam com o uso. Elementos de sede e de válvula configurados cônicos da presente descrição ainda reduzem ou impedem desgaste com ação de corte dos elementos de válvula quando a válvula é repetitivamente ativada, que é associada com as conhecidas sedes com cantos agudos e causada pelo material de vedação sendo repetitivamente deformado e finalmente danificado, por exemplo, por ser cortado quando o membro de válvula se move para sua posição assentada contra a sede de válvula de corte quadrado durante cada e todo evento de fechamento de válvula.

[00041] A presente descrição também não é limitada ao uso de material resiliente e/ou sobre moldado para os elementos de válvula 76, 78. Esses elementos podem também ser feitos de metal ou outro material não resiliente, incluindo serem usinados ou formados do mesmo material do membro de válvula 36, tendo suas superfícies configuradas cônicas substancialmente se ajustando ao ângulo ou orientação das superfícies de sede associadas para prover contato simultâneo dos dois elementos de válvula com as sedes configuradas cônicas.

[00042] A descrição precedente das formas de concretização foi providas para finalidades de ilustração e descrição. Não é pretendido ser exaustiva ou limitar a invenção. Elementos ou características individuais de uma forma de concretização particular geralmente não são limitados àquela particular forma de concretização aplicável, mas, onde aplicáveis, são intercambiáveis e podem ser usados em uma forma de concretização selecionada, mesmo se não especificamente mostrados ou descritos. Os mesmos podem também ser variados em muitas maneiras. Tais variações não devem ser consideradas como uma fuga da invenção, e todas de tais modificações são destinadas a serem incluídas no escopo da invenção.

Claims

1. Conjunto de válvula (15) compreendendo: um corpo de válvula (34) que tem um furo de válvula (32); um membro de válvula (36) disposto deslizavelmente dentro do furo de válvula entre primeira e segunda posições de parada; primeiro e segundo elementos de válvula (76, 78) que se estendem radialmente conectados ao membro de válvula tendo primeira e segunda superfícies de vedação (80, 82) orientadas no mesmo ângulo com relação a um eixo longitudinal (74) do membro de válvula, em que a primeira e a segunda superfícies de vedação são orientadas em paralelo com a primeira e a segunda superfícies de sede (112, 114), conicamente configuradas, posicionadas no corpo de válvula, sendo tanto a primeira quanto a segunda superfícies de sede orientadas no mesmo ângulo com relação ao eixo longitudinal e tendo um espaçamento ajustável de forma que a primeira superfície de vedação contate a primeira superfície de sede e a segunda superfície de vedação contate a segunda superfície de sede simultaneamente na primeira posição de parada do membro de válvula; e, um primeiro e um segundo pistões (100, 102) posicionados em extremidades opostas do membro de válvula, cada um tendo somente uma única vedação de furo (108, 110) em cada um do primeiro e segundo pistões, adaptadas para criar uma vedação deslizante, caracterizado pelo fato de que: o primeiro elemento de válvula (76) inclui uma terceira superfície de vedação (116) e o segundo elemento de válvula (78) inclui uma quarta superfície de vedação (118), em que a terceira e a quarta superfícies de vedação definem orientações de imagem em espelho com relação à primeira e à segunda superfícies de vedação (80, 82), sendo a terceira e a quarta superfícies de vedação orientadas paralelas uma à outra e cada uma orientada com os mesmos ângulos com relação ao eixo longitudinal (74) do membro de válvula (36); uma terceira e uma quarta superfícies de sede são conicamente configuradas (120, 122), cada uma adaptada para ser contatada por uma da terceira e da quarta superfícies de vedação (116, 118), sendo tanto a terceira quanto a quarta superfícies de sede orientadas no mesmo ângulo com relação ao eixo longitudinal (74) e orientadas paralelas às terceira e quarta superfícies de vedação dos elementos de válvula (76, 78), de forma que a terceira superfície de vedação contate a terceira superfície de sede simultaneamente com a quarta superfície de vedação que contata a quarta superfície de sede em uma segunda posição de parada do membro de válvula (36); e, um primeiro e um segundo adaptadores (88, 92), é cada um seletivamente posicionado coaxialmente com relação ao eixo longitudinal (74), e cada um inclui uma da primeira e da segunda superfícies de sede (112, 114).

2. Conjunto de válvula (15) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de inclui ainda: um conjunto de solenóide (11) conectado ao corpo de válvula (34) e adaptado para se comunicar com ar comprimido; e, um membro de solenóide (28) posicionado deslizavelmente no conjunto de solenoide, adaptado para alterar alinhamento de fluxo daqueles selecionados dentre o primeiro, o segundo e o terceiro orifícios (20, 22, 24) do conjunto de solenoide, para direcionar o ar comprimido para ou o primeiro ou o segundo pistão (100, 102), para transladar axialmente o membro de válvula (36) para a primeira posição de parada ou opostamente para uma segunda posição de parada do membro de válvula.

3. Conjunto de válvula (15) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo elementos de válvula (76,78) são sobremoldagens de um material resiliente moldado sobre o membro de válvula (36), sendo o primeiro elemento de válvula (76) adaptado para vedar contra a primeira superfície de sede (112) que define uma primeira área de superfície de contato periférica e o segundo elemento de válvula (78) adaptado para vedar contra a segunda superfície de sede (114) criando uma segunda área de superfície de contato periférica igual à primeira área de superfície de contato periférica.

4. Conjunto de válvula (15) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o corpo de válvula (34) inclui ainda um orifício de entrada de fluido (64) em comunicação fluida com uma fonte de fluido, com o primeiro e o segundo orifícios de saída (66, 68), e com o primeiro e o segundo orifícios de escape (70, 72), onde o primeiro e o segundo orifícios de saída se comunicam com o orifício de entrada via o furo de válvula 932) de forma que o orifício de entrada esteja em comunicação fluida com o primeiro orifício de saída na primeira posição de parada do membro de válvula (36) e o orifício de entrada está em comunicação fluida com o segundo orifício de saída em uma segunda posição de parada do membro de válvula.

5. Conjunto de válvula (15) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que uma área de superfície do primeiro elemento de válvula (76) em contato com a primeira superfície de sede (112) é igual a uma área de superfície do segundo elemento de válvula (78) em contato com a segunda superfície de sede (114) na primeira posição de parada.

6. Conjunto de válvula (15) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a terceira superfície de vedação (116) é adaptada para contatar a terceira superfície de sede (120) definindo uma terceira área de superfície de contato periférica, e a quarta superfície de vedação (118) é adaptada para contatar a quarta superfície de sede (122) definindo uma quarta área de superfície de contato periférica para a terceira área de superfície de contato periférica.

7. Conjunto de válvula (15) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo adaptadores (88, 92) são posicionado deslizavelmente dentro do furo de válvula (32) entre o membro de válvula (36) e o corpo de válvula (34) e são adaptados para receber deslizavelmente o membro de válvula (36), sendo o primeiro e o segundo adaptadores axialmente móveis para ajustar um espaçamento entre a primeira superfície de sede (112) e a segunda superfície de sede (114).

8. Conjunto de válvula de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o corpo de válvula (34) inclui ainda um orifício de entrada (64) e o primeiro e o segundo orifícios de saída (66, 68), onde na primeira posição de parada o membro de válvula (36) é adaptado para direcionar seletivamente fluxo de um fluido do orifício de entrada através do furo de válvula (32) para o primeiro orifício de saída, e em uma segunda posição de parada o membro de válvula é adaptado para direcionar seletivamente fluxo do fluido do orifício de entrada através do furo de válvula para o segundo orifício de saída.

9. Conjunto de válvula (15) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o contato entre a primeira superfície de vedação 980) e a primeira superfície de sede (112) define uma primeira área de superfície de contato periférica, e o contato entre a segunda superfície de vedação (82) e a segunda superfície de vedação(114) define uma segunda área de superfície de contato periférica igual à primeira área de superfície de contato periférica.

10. Conjunto de válvula (15) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o contato entre a terceira superfície de vedação 9116) e a terceira superfície de sede (120) define uma terceira área de superfície de contato periférica, e o contato entre a quarta superfície de vedação (118) e a quarta superfície de vedação (122) define uma quarta área de superfície de contato periférica igual à terceira área de superfície de contato periférica.

11. Conjunto de válvula (15) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um espaçamento entre a terceira e a quarta superfícies de vedação (116, 118) é igual a um espaçamento entre a primeira e a segunda superfícies de vedação (80, 82).