BR102012018475B1 - Válvula de assento e membros de acoplamento hidráulico femêa e macho - Google Patents

Abstract

MEMBRO DE ACOPLAMENTO HIDRÁULICO COM VÁLVULA DE ALÇA DE LIBERAÇÃO DE PRESSÃO A presente invenção se refere a uma válvula de alça para um membro de acoplamento hidráulico com uma válvula de segurança interna abastecida de mola (que pode ser a válvula de segurança de esfera) em comunicação de fluido com uma passagem de sangramento. A válvula de segurança pode ser configurada como a válvula de liberação de pressão que sangra o excesso de fluido de pressão hidráulica dentro do membro de acoplamento ao valor pré-selecionado. A válvula de alça de acordo com a presente invenção pode ser usada em membros de acoplamento fêmea e/ou membros de acoplamento macho. Determinadas modalidades da presente invenção podem ser retroadaptadas a membros de acoplamento da técnica anterior.

Description

Referência Cruzada aos Pedidos Relacionados: O presente pedido reivindica prioridade em relação ao pedido provisório U.S. No. 61/511 ,326, depositado em 25 de Julho de 2011. Determinações relativas à pesquisa ou desenvolvimento com patrocínio Federal: Não Aplicável Antecedentes Campo da Invenção

[001] A presente invenção se refere a membros de acoplamento hidráulico. Mais particularmente, se refere a membros de acoplamento hidráulico macho e fêmea equipados com válvulas de assento internas dotadas de mola para controlar o fluxo de fluido hidráulico.

[002] Descrição da Técnica Relacionada incluindo informação descrita sob 37 CFR 1.97 e 1.98.

[003] Uma grande variedade de acoplamentos hidráulicos inclui válvulas de assento interna para evitar a perda de fluido hidráulico quando o acoplamento é desconectado. Acoplamentos hidráulicos projetados para uso submarino também comumente empregam válvulas de assento para evitar que água do mar entre no sistema hidráulico quando os membros de acoplamento são desconjugados. Em muitas configurações, as válvulas de assento incluem atuadores de válvula mecânicos que fazem com que as válvulas que são acionadas por mola para a posição fechada se abram com o acoplamento.

[004] As patentes US Nos. 4,900,071 e 5,052,439 descrevem um acoplamento hidráulico submarino que inclui um membro macho e membro fêmea e um retentor de duas peças para restringir o movimento radial de uma vedação anular em forma de cunha dentro do orifício central do membro fêmea. O retentor de duas peças inclui um membro de manga de retentor cilíndrico que desliza dentro do orifício de membro fêmea, e um membro de travamento de retentor roscado que engata as roscas na parede do orifício central. O membro de travamento de retentor retém o membro de manga de retentor no lugar dentro do orifício de membro fêmea. A vedação anular é impedida a partir de movimento radial por um encaixe de interferência em forma de rabo de andorinha com uma porção de ressalto correspondente em pelo menos uma das mangas de retenção e os membros de travamento de retentor.

[005] A patente US No. 5,360,035 descreve um acoplamento hidráulico submarino tendo uma válvula de assento móvel entre uma posição aberta e uma fechada. A válvula de assento é equilibrada a pressão — isto é, a mesma opera sem pressão de fluido substancial exercida axialmente contra a face da válvula de assento. Quando a válvula de assento é aberta, passagens radiais são interconectadas através de uma cavidade anular entre o corpo da válvula de assento e o orifício de válvula.

[006] A patente US No. 5,692,538 descreve um membro de acoplamento hidráulico submarino tendo portas de fluxo anguladas para evitar o ingresso de resíduos nas linhas hidráulicas e tendo uma passagem de sangramento para permitir que fluido hidráulico aprisionado sangre quando os membros de acoplamento são desconectados. A válvula de assento em combinação com as portas de fluxo anguladas ajuda a manter o sistema hidráulico livre de resíduos quando os membros são desconectados.

[007] A patente US No. 6,085,785 descreve um acoplamento hidráulico submarino tendo uma seção de sonda estendida. O membro macho do acoplamento aloja uma mola de válvula tendo um maior diâmetro do que o diâmetro do corpo de válvula. A mola de válvula é configurada para fechar a válvula para evitar o ingresso de água do mar ou vazamento de fluido hidráulico a partir do sistema. Uma ou mais vedações engatam a seção de sonda estendida.

[008] A patente US No. 6,095,191 descreve um acoplamento hidráulico submarino tendo um membro macho com uma superfície frustocônica afunilada e um membro fêmea com um orifício frustocônico afunilado. Antes das vedações radiais engatarem as superfícies frustocônicas, a água do mar capturada é expelida ou deslocada a partir do orifício através do espaço entre os membros de acoplamento, deste modo evitando que a água do mar penetre nas linhas hidráulicas.

[009] A patente US No. 6,474,359 descreve um membro de acoplamento hidráulico submarino tendo uma válvula de sangramento que se abre para permitir que fluido hidráulico aprisionado no membro de acoplamento escape até que a pressão esteja abaixo de um nível predeterminado. O membro de acoplamento emprega a válvula de assento dentro de uma manga.

[010] A patente US No. 6,375, 153 descreve um acoplamento hidráulico submarino tendo um orifício interno escalonado dimensionado para aumentar o coeficiente de fluxo através do acoplamento. O acoplamento permite um maior coeficiente de fluxo sem aumentar o tamanho ou peso do acoplamento ao posicionar a válvula de assento na seção de corpo, em vez do que na seção de sonda, do membro de acoplamento macho.

[011] A patente US No. 6,237,632 descreve um membro de acoplamento hidráulico submarino tendo uma válvula de assento principal e uma válvula de assento secundária para aprimorar a confiabilidade contra vazamento quando os membros de acoplamento são separados. Uma mola se estende entre a primeira válvula de assento e o atuador para a segunda válvula de assento. A válvula de assento secundária permanece fechada a não ser que a primeira válvula de assento esteja completamente aberta, de modo que os resíduos ou outro material que possa evitar a vedação da primeira válvula de assento não ocasione vazamento de fluido hidráulico através da segunda válvula de assento.

[012] A patente US No. 6,357, 722 descreve um acoplamento hidráulico submarino tendo uma válvula de assento com um atuador que se estende a partir da válvula e um guia entre o atuador e orifício. O guia é um membro em forma de manga em torno do atuador com passagens de fluxo que garantem um fluxo suave de fluido hidráulico através do anel entre o acoplamento orifício e atuador. O guia também ajuda a evitar danos ao atuador, e alinha o atuador durante as conexões, desconexões e uso.

[013] A patente US No. 6,283,444 descreve um membro de acoplamento hidráulico submarino tendo um atuador de válvula que se estende através da seção de sonda e a face dianteira, e tem portas de fluxo anguladas em uma seção de sonda que ajudam a manter o sistema hidráulico livre de resíduos quando os membros de acoplamento são desconectados submarinos.

[014] A patente US No. 6,227,245 descreve um membro de acoplamento hidráulico submarino que tem portas de fluxo anguladas para evitar o ingresso de resíduos nas linhas hidráulicas. Um protetor de porta fixado a um atuador de válvula fecha as portas de fluxo a não ser que a válvula de assento seja aberta pelo mútuo engate com um membro de acoplamento oposto.

[015] A patente US No. 6,626,207 descreve um acoplamento hidráulico submarino com atuadores de válvula de assento de intertravamento. Os atuadores se estendem a partir das válvulas de assento de cada membro de acoplamento e intertravam para resistir à flexão e/ou outro deslocamento lateral ocasionado pelo fluxo de fluido hidráulico e turbulência nos orifícios de membro de acoplamento e na junção entre os membros de acoplamento.

[016] A patente US No. 6,631 ,734 descreve um membro de acoplamento hidráulico submarino fictício para proteger um membro de acoplamento oposto hidráulico submarino quando as linhas hidráulicas não estão operando. O membro de acoplamento hidráulico submarino fictício tem uma câmara de expansão de deslocamento de água com um pistão na mesma que permite que água elou ar aprisionado se mova a partir da câmara de recebimento para a câmara de expansão de deslocamento de água durante a conexão do membro de acoplamento fictício ao membro de acoplamento oposto. O membro de acoplamento fictício pode incluir uma válvula de assento normalmente fechada na câmara de expansão de deslocamento de água que impede que água elou ar se mova entre a câmara de recebimento e a câmara de expansão de deslocamento de água na posição fechada. A válvula de assento se abre em resposta a pressão de água elou ar agido sobre a mesma.

[017] A patente US No. 7,159,616 descreve um acoplamento hidráulico de trajeto duplo. Um membro de acoplamento hidráulico fêmea compreende uma primeira porta de fluxo; uma segunda porta de fluxo; uma terceira porta de fluxo em comunicação de fluido não só com a primeira porta de fluxo mas também com a segunda porta de fluxo; a primeira válvula de assento para abrir e fechar a primeira porta de fluxo; e a segunda válvula de assento para abrir e fechar a segunda porta de fluxo, a segunda válvula de assento sendo conectada à primeira válvula de assento de modo que a segunda válvula de assento se move para a posição fechada quando a primeira válvula de assento é aberta e se move para a posição aberta quando a primeira válvula de assento é fechada.

[018] A patente US No. 7,913,974 descreve membros de acoplamento hidráulico macho e fêmea que são dotados de uma válvula de assento interna que é mantida em uma posição fechada por uma mola de compressão helicoidal de fio plano. A mola é configurada de modo que quando a válvula de assento é movida para a sua posição completamente aberta, as helicoides da mola são completamente comprimidas deste modo formando um tubo de orifício substancialmente liso para o fluxo de fluido hidráulico. A mola de compressão helicoidal de fio plano pode também agir como um batente de válvula, limitando o movimento da válvula de assento e proporcionando a resistência necessária para mover um atuador de válvula de uma válvula correspondente em um membro conjugado.

[019] Nos acoplamentos hidráulicos submarinos da técnica anterior, danos podem ocorrer quando um membro de acoplamento é elevado a partir da profundidade em virtude da mudança no diferencial de pressão entre o fluido hidráulico dentro do acoplamento e a pressão ambiente - isto é, a pressão em virtude da coluna de água elou pressão atmosférica. A presente invenção soluciona este problema.

Breve Sumário da Invenção

[020] Uma válvula de assento acionada por mola para um membro de acoplamento hidráulico tem uma válvula de retenção interna acionada por mola (que pode ser uma válvula de retenção tipo esfera) em comunicação de fluido com uma passagem de sangramento. A válvula de retenção pode ser configurada para sangrar a pressão do fluido hidráulico dentro do membro de acoplamento a um valor pré- selecionado. A válvula de assento de acordo com a presente invenção pode ser usada em membros de acoplamento fêmea elou membros de acoplamento macho. Determinadas modalidades da presente invenção podem ser retroadaptadas em membros de acoplamento da técnica anterior. Breve Descrição das Diversas Vistas do(s) Desenho(s) A figura 1 é uma vista em seção transversal de um acoplamento hidráulico fêmea equipado com uma válvula de assento de acordo com a técnica anterior. A figura 2 é uma vista em seção transversal de um membro de acoplamento hidráulico fêmea equipado com uma válvula de assento de alívio de pressão de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção mostrada na posição fechada. A figura 3 é uma vista ampliada da porção indicada na figura 2. A figura 4 é uma vista em seção transversal de uma válvula de assento de alívio de pressão de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção mostrada com a sua válvula de alívio na posição fechada. A figura 5A é uma vista em perspectiva de uma válvula de assento de alívio de pressão de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção. A figura 5B é uma vista em perspectiva de uma válvula de assento de alívio de pressão de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção. A figura 6 é uma vista em seção transversal de um membro de acoplamento hidráulico fêmea equipado com uma válvula de assento de alívio de pressão de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção mostrada na posição fechada. A figura 7A é uma vista em perspectiva de uma válvula de assento de alívio de pressão de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção. A figura 7B é uma vista em perspectiva de uma válvula de assento de alívio de pressão de acordo com uma quarta modalidade da presente invenção. A figura 8A é uma vista em seção transversal de um membro macho de acoplamento hidráulico equipados com uma válvula de assento de alívio de pressão de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção (mostrada na figura 7A). A figura 8B é uma vista em seção transversal tomada ao longo da linha 8B na figura 8A.

Descrição Detalhada da Invenção

[021] Como mostrado na figura 1, um membro de acoplamento fêmea 20 da técnica anterior compreende corpo 21, haste 48 que pode ser fixada a uma placa de tubo ou semelhante, e orifício central 32 que tem diversas variações em seu diâmetro na medida em que se estende através do membro fêmea. A primeira extremidade do orifício pode ser internamente roscada para conexão a uma linha hidráulica. Outro meio de conexão conhecido na técnica pode ser utilizado incluindo soldagem, estampagem, encaixe de compressão, e semelhante. Uma passagem cilíndrica se estende longitudinalmente dentro do corpo de membro fêmea e termina na sede da válvula 27. Sede da válvula adjacente 27 é porção de ressalto 33 que forma uma extremidade da câmara de recebimento 34.

[022] No acoplamento ilustrado na figura 1, a câmara de recebimento que recebe a sonda do membro macho tem um diâmetro interno escalonado com porções de ressalto internas 33, 35 e 63. A câmara de recebimento tem um primeiro diâmetro menor 43 e um segundo diâmetro maior 47.

[023] O membro fêmea 20 inclui válvula de assento 28 que é dimensionada para deslizar dentro da passagem cilíndrica. A válvula de assento pode ser de formato cônico e é lançada pela mola de válvula 41 em uma posição assentada contra sede da válvula 27. Quando a válvula de assento está em uma posição fechada contra a sede da válvula, a mesma evita que o fluido flua entre o membro macho e o membro fêmea. Sede de válvula oca 42 ancora a mola de válvula 41 e é mantida no lugar por um grampo 45. O atuador 44 se estende a partir do ápice da válvula de assento.

[024] A vedação em forma de anel 50 é posicionada na câmara de recebimento do membro fêmea. A vedação em forma de anel pode ser um elastômero ou outra vedação de polímero que é flexível e elástica. Em outros acoplamentos da técnica anterior, a vedação 50 é fabricada a partir de um plástico trabalhado por engenharia tal como poliéteretercetona (PEEK). A vedação 50 tem uma primeira superfície de ressalto inclinada 52 e uma segunda superfície de ressalto inclinada 51. A espessura axial da vedação elastomérica em sua circunferência externa (adjacente ao elemento 69 na figura 1) é maior do que a espessura axial da vedação na circunferência interna 67. A vedação assim tem uma seção transversal geralmente em forma de cunha. A vedação 50 pode ter uma ou mais superfícies de vedação radial 55, 56 que se estendem internamente a partir da circunferência interna da vedação 67. Cada uma das superfícies de vedação radial se estende internamente a partir da circunferência interna de modo a engatar a sonda do membro macho quando a sonda é inserida através da vedação. As superfícies de vedação radial podem ser elasticamente deformadas por uma sonda quando a mesma é inserida através da vedação. As superfícies de vedação radial 55 e 56 proporcionam pontos guia para ajudar a alinhar e guiar a sonda do membro macho quando a mesma é inserida através da vedação e dentro da câmara de recebimento 34.

[025] Na técnica anterior um membro de acoplamento fêmea ilustrado na figura 1, vedação de sonda 50 tem ranhuras em sua circunferência externa. Anéis no 57, 58 ou vedações similares podem ser posicionados em cada uma das ranhuras. Alternativamente, a vedação 50 pode ter uma pluralidade de projeções de vedação integral que se estendem a partir de sua circunferência externa.

[026] No membro de acoplamento fêmea mostrada na figura 1, implosão da vedação na câmara de recebimento em virtude de baixa pressão ou vácuo é resistida pelo fato da vedação ter um encaixe de intertravamento com superfície de ressalto inclinada reversa 62 do retentor de vedação 29 e superfície de ressalto inclinada reversa 61 do membro de travamento 30. Um retentor de vedação pode ser uma manga cilíndrica que desliza para o segundo diâmetro 47 da câmara de recebimento. Alternativamente, um retentor de vedação pode ser roscado ao membro fêmea ou engatado ao membro fêmea por outro meio. No acoplamento ilustrado, quando um retentor de vedação é completamente engatado com o membro fêmea, primeira extremidade 46 do retentor de vedação entra em contato com a porção de ressalto 63. Um retentor de vedação retém vedação de metal radial oca 31 na porção de ressalto interna 35.

[027] No membro de acoplamento fêmea ilustrado na figura 1, um retentor de vedação tem uma primeira superfície circunferencial interna 59 adjacente à primeira extremidade da mesma e uma segunda superfície circunferencial interna 69 adjacente a segunda extremidade da mesma. O diâmetro interno da primeira superfície circunferencial interna é menor do que o diâmetro interno da segunda superfície circunferencial interna. Porção de ressalto inclinada reversa 62 é situada entre as primeiras e segunda superfícies circunferenciais internas. A porção de ressalto inclinada reversa tem um encaixe de intertravamento com vedação 50 para impedir que a vedação se mova internamente em uma direção radial. O anel no 49 é posicionada em uma ranhura na primeira extremidade 46 do retentor de vedação para proporcionar uma vedação do tipo de face entre um retentor de vedação e porção de ressalto 63.

[028] No acoplamento ilustrado da técnica anterior, o membro de travamento 30 engata o membro de acoplamento fêmea com roscas 53. Outro meio de engate conhecido na técnica pode ser usado. Quando o membro de travamento é completamente fixado ao membro de acoplamento fêmea, a primeira extremidade 64 entra em contato com o retentor de vedação 29 e retém um retentor de vedação no lugar. O membro de travamento 30 tem uma abertura central com um diâmetro interno 54 que permite a inserção da sonda do membro macho. A superfície de ressalto inclinada reversa 61 retém a vedação 50 no lugar e impede que a vedação se mova para dentro em uma direção radial.

[029] A presente invenção proporciona uma configuração alternativa de válvula de assento para um acoplamento hidráulico e pode ser melhor entendido por referência às várias modalidades exemplificativas mostradas nos desenhos das figuras em que elementos correspondentes compartilham os dois mínimos dígitos significantes de seus números de referência.

[030] As válvulas de assento de alívio de pressão da presente invenção são equipadas com uma válvula de retenção acionada por mola configurada para permitir que fluido hidráulico pressurizado dentro do acoplamento ventile a partir do acoplamento até que um diferencial de pressão pré-selecionado entre a pressão interna e externa seja alcançado.

[031] A válvula de retenção ("válvula de não retorno" ou "válvula de uma via") é um dispositivo mecânico que normalmente permite que o fluido (líquido ou gás) flua através do mesmo em apenas em uma direção.

[032] Válvulas de retenção são válvulas de duas portas, significando que as mesmas têm duas aberturas no corpo, uma para fluido entrar e a outra para fluido sair. Há diversos tipos de válvulas de retenção usadas em uma grande variedade de aplicações. Válvulas de retenção são com frequência parte de itens domésticos comuns. Oferecidas em uma grande range de tamanhos e custos, as válvulas de retenção podem ser muito pequenas, simples, elou econômicas. Válvulas de retenção trabalham automaticamente e a maioria não é controlada por uma pessoa ou qualquer controle externo; de acordo, a maioria não tem qualquer válvula haste ou suporte.

[033] Um importante parâmetro de qualquer válvula de retenção é a sua pressão de ruptura - a pressão a montante mínima na qual a válvula irá operar. Tipicamente a válvula de retenção é projetada para e pode, portanto, ser especificada para uma pressão de ruptura específica.

[034] Embora os membros de esfera de válvulas de retenção tipo esfera sejam em sua maioria produzidos de metal, os mesmos podem ser produzidos de outros materiais. Em determinados casos especializados, os mesmos são fabricados de rubi artificial. Bombas de alta pressão e aplicações similares comumente usam pequenas válvulas de retenção tipo esfera de entrada e saída não só com as esferas, mas também com as sedes produzidas de rubi artificial em virtude de sua dureza e resistência química. Após uso prolongado, as referidas válvulas de retenção podem se desgastar ou a sede pode desenvolver uma rachadura, necessitando de substituição. Portanto, as referidas válvulas podem ser produzidas para serem substituíveis, algumas vezes dispostas em um corpo separado apertadamente encaixado dentro de um encaixe de metal que pode resistir a alta pressão e que é aparafusado na cabeça da bomba.

[035] Há válvulas de retenção similares onde a parte móvel não é uma esfera, mas algum outro formato, tal como um cabeçote móvel energizado por uma mola. Válvulas de retenção tipo esfera não devem ser confundidas com "válvulas de esfera", que são um diferente tipo de válvula na qual a esfera atua como um rotor controlável para parar ou direcionar fluxo de fluido.

[036] A figura 2 ilustra um membro de acoplamento hidráulico fêmea 120 equipado com uma válvula de assento de alívio de pressão 170 de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção. Ambas as válvulas de assento 170 e a válvula de retenção tipo esfera de alívio de pressão dentro do corpo da válvula de assento são mostradas na posição fechada.

[037] Um membro de acoplamento fêmea 120 tem um corpo em geral cilíndrico 121 com um orifício axial central 132 que passa a partir de uma primeira extremidade do mesmo para uma segunda extremidade oposta que forma a câmara de recebimento 134 para receber a sonda de um membro macho correspondente (por exemplo, membro macho 322 como ilustrado na figura 8). O orifício central 132 pode ter diversas seções de diâmetros internos diferentes. Uma seção frustocônica (isto é, uma seção tendo o formato de um frustocônico) pode formar a sede da válvula de assento 127. Como nas válvulas de assento da técnica anterior, a válvula de assento 170 pode ter uma vedação radial 140 configurada para engate de vedação com sede cônica da válvula 127, atuador de válvula 144 que move a válvula de assento 170 em afastamento a partir da sede 127 deste modo abrindo a válvula para o fluxo de fluido hidráulico quando a mesma entra em contato com um atuador correspondente em um membro de acoplamento macho assentado na câmara de recebimento 134 e mola de válvula 141 que é configurada para lançar o cabeçote móvel 170 para a posição fechada ao agir contra a sede de válvula oca 142 que pode ser fixada no orifício 132 com um grampo de retenção 145. A vedação radial 140 pode ser retida entre a peça de nariz 176 e a seção principal do corpo da válvula de assento 171. A vedação radial 140 pode ser uma vedação de polímero. O polímero pode ser um elastômero.

[038] Será observado por aqueles versados na técnica que a válvula de assento 170 se abre e fecha ao deslizar longitudinalmente dentro do orifício 132. A válvula de assento 170 pode ser mantida em alinhamento dentro do orifício 132 por um primeiro espaçador radial 173 e um segundo espaçador radial 174. Como pode ser melhor visto na figura 5A, o espaçador radial 174 pode ter uma pluralidade de fendas longitudinais 193 as quais, quando a válvula de assento é aberta, permitem que o fluido hidráulico flua através de uma passagem de fluxo anular 195, através da passagem de fluxo radial 177 e para dentro do orifício central 172 que está em comunicação de fluido com o orifício central 132 de acoplamento 120 por meio da passagem central da sede de válvula oca 142. Deste modo, um trajeto para o fluxo de fluido hidráulico através do acoplamento é proporcionado.

[039] Na modalidade ilustrada, a válvula de assento 170 é equipada com a válvula de retenção tipo esfera configurada de modo a liberar pressão hidráulica excessiva dentro do acoplamento 120. A válvula de retenção ilustrada compreende alojamento 190, esfera 181, carcaça de válvula 180, mola de válvula 185 e sede de mola 186.

[040] A válvula de assento 170 tem um corpo em geral cilíndrico 171 com um orifício axial central 172 que pode ter uma pluralidade de seções com diferentes diâmetros internos. Uma ou mais passagens de fluido radiais 177 proporcionam comunicação de fluido entre o orifício axial central 172 e a superfície cilíndrica externa do corpo do cabeçote móvel 171.

[041] A válvula de alívio de pressão é alojada dentro do orifício 172 de válvula de assento 170. A válvula de assento 170 pode ser considerada ter duas seções — uma primeira seção que se estende a partir de vedação 140 (ou sua equivalente) em direção do atuador 144 (para baixo nas figuras 2 e 4) e uma segunda seção que se estende a partir de vedação 140 em afastamento a partir do atuador de válvula 144 (para cima nas figuras 2 e 4). A válvula de alívio de pressão 180 de acordo com a presente invenção é contida substancialmente dentro da segunda seção de válvula de assento 170. Isto permite que a válvula de alívio seja maior e que tenha uma mola de orientação 185 maior (e consequentemente mais forte). Isto, por sua vez, permite a provisão de uma válvula de alívio tendo um maior coeficiente de pressão — isto é, uma maior pressão de ruptura — do que seria possível com a válvula de alívio localizada na primeira seção de válvula de assento 170.

[042] Com referência à figura 4, pode ser visto que a válvula de alívio compreende um membro em geral tubular 190 tendo um orifício axial central que pode ter uma pluralidade de seções com diferentes diâmetros internos. A porção de ressalto 182 separa duas das referidas seções e pode proporcionar uma sede da válvula para esfera 181. O diâmetro externo do membro tubular 190 pode ser dimensionado para permitir um encaixe de deslize dentro do orifício axial central 172 de cabeçote móvel 170. A carcaça de válvula 180 se apoia contra a esfera 181 em uma primeira extremidade e se encaixa dentro de uma porção de sede de mola 186 em uma segunda extremidade oposta. A mola de válvula de alívio 185 é uma mola de compressão que se apoia contra a extremidade interior da sede de mola 186 em uma extremidade e contra a porção de ressalto na superfície cilíndrica externa da carcaça de válvula 180 na extremidade oposta. Passagens de fluxo anguladas 184 na carcaça de válvula 180 permitem que o fluido hidráulico flua além da válvula de retenção tipo esfera 181 (quando aberta), para dentro da passagem central 183, e em seguida através da passagem de nariz 188 e para fora através da ventilação de alívio de pressão 189 que é aberta para a câmara de recebimento 134 de um membro de acoplamento fêmea 120 (vide a figura 2).

[043] A válvula de alívio pode ser montada ao inserir a esfera 181, a carcaça de válvula 180, a mola de válvula 185 e a sede de mola 186 em uma extremidade da cavidade central do membro de invólucro 190. A solda 187 é usada na modalidade ilustrada para fixar a sede de mola 186 ao invólucro 190. Em outras modalidades, o batente de mola 186 pode estar em engate roscado com invólucro 190. Em ainda outras modalidades, o batente de mola 186 pode engatar o invólucro 190 com um encaixe de interferência.

[044] Também mostrado nas figuras 2 e 4 é um filtro opcional 179 disposto em uma passagem central da válvula alojamento 190. O filtro 179 pode ajudar a evitar que qualquer matéria estranha no fluido hidráulico interfira com a operação da válvula de alívio. O filtro 179 pode compreender um filtro concrecionado. O filtro 179 pode ser fixado dentro do alojamento 190 com plugue de expansão 178 que pode também ser usado para fixar o alojamento 190 dentro do orifício central 172 de válvula de assento 170. Como pode ser melhor visto na vista ampliada da figura 3, a superfície cilíndrica externa do alojamento 190 pode incluir a vedação 192 e prendedores mecânicos 191 e 191' que engatam a superfície interna do orifício 172 com a inserção do plugue de expansão 178.

[045] Como será observado por aqueles versados na técnica, a pressão de ruptura da válvula de alívio é determinada em grande parte pela constante de mola da mola de válvula 185.

[046] A figura 5B ilustra uma segunda modalidade da presente invenção em que válvula de assento 270 compreende o espaçador radial 274 tendo uma pluralidade de orifícios perfurados longitudinais 294 que permitem a passagem de fluido hidráulico para dentro (ou para fora) do espaço anular definido pela superfície externa em geral cilíndrica do corpo de válvula 271 e a superfície interna do orifício central 132 do acoplamento 120.

[047] A figura 6 ilustra um membro de acoplamento hidráulico fêmea 320 equipado com a válvula de assento 370 de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção cuja válvula de assento incorpora uma válvula interna de alívio de pressão.

[048] Um membro de acoplamento fêmea 320 tem um corpo em geral cilíndrico 321 com um orifício axial central 332 que passa a partir de uma primeira extremidade do mesmo para uma segunda extremidade oposta que forma a câmara de recebimento 334 para receber a sonda de um membro macho correspondente (por exemplo, membro macho 322 como ilustrado na figura 8). O orifício central 332 pode ter uma seção frustocônica que forma a sede da válvula de assento 327. Como nas válvulas de assento da técnica anterior, a válvula de assento 370 pode ter uma vedação radial 340 configurada para engate de vedação com a sede cônica da válvula 327, o atuador de válvula 344 que move a válvula de assento 370 em afastamento a partir de sede 327 deste modo abrindo a válvula para o fluxo de fluido hidráulico quando a mesma entra em contato com o atuador correspondente em um membro de acoplamento macho assentado na câmara de recebimento 334 e a mola de válvula 341 que é configurada para lançar cabeçote móvel 370 para a posição fechada ao agir contra a sede de válvula oca 342 que pode ser fixada no orifício 332 com grampo de retenção 345 que engata uma ranhura na superfície de orifício 332. A vedação radial 340 pode ser retida entre a peça de nariz 336 e a seção principal de corpo da válvula de assento 371. A vedação radial 340 pode ser a vedação de polímero. O polímero pode ser um elastômero.

[049] Será observado por aqueles versados na técnica que a válvula de assento 370 se abre e se fecha ao deslizar longitudinalmente dentro do orifício 332. A válvula de assento 370 pode ser mantida em alinhamento dentro do orifício 332 pelo primeiro espaçador radial 373 e pelo segundo espaçador radial 374. Como pode ser melhor visto na figura 7A, os espaçadores radiais 373 e 374 podem ter uma pluralidade de fendas longitudinais 393' e 393, respectivamente, as quais, quando a válvula de assento está aberta, permitem que o fluido hidráulico flua através das passagens de fluxo anulares 395 e 395' e para dentro do orifício central 332 de acoplamento 320. Fluido hidráulico pode entrar (ou sair) do acoplamento 320 por meio da passagem central de sede de válvula oca 342. Deste modo, um trajeto para o fluxo de fluido hidráulico através do acoplamento é proporcionado.

[050] Na modalidade ilustrada, a válvula de assento 370 é equipada com a válvula de retenção tipo esfera configurada de modo a liberar pressão hidráulica excessiva dentro do acoplamento 320. A referida válvula de alívio de pressão compreende a sede da válvula 380, esfera esférica 381, atuador de esfera 397 e mola de válvula 385 alojados dentro do orifício central 372 do cabeçote móvel 370.

[051] A válvula de assento 370 tem um corpo em geral cilíndrico com um orifício axial central 372 que pode ter uma pluralidade de seções com diferentes diâmetros internos. Na modalidade ilustrada, a peça de nariz 336 que compreende atuador de válvula 344 está em engate roscado com uma extremidade de corpo do cabeçote móvel 371. A extremidade oposta do corpo do cabeçote móvel 371 está em engate roscado (em 316) com a sede de válvula de alívio 380. A vedação 318 (que pode ser um anel em O sem vedação) pode ser proporcionada para garantir uma vedação hermética a fluido entre o corpo do cabeçote móvel 371 e a sede de válvula de alívio 380. Como mostrado na figura 7A, um ou mais pares de planos de torção 399 podem ser proporcionados próximos à primeira extremidade 375 da válvula de assento 370 para instalar (ou remover) a sede roscada da válvula 380.

[052] O membro de válvula 380 tem um orifício axial central compreendido de uma primeira seção que termina na porção de ressalto 310 e contra a qual a mola de válvula de assento 341 se apoia e passagem de fluido 312 que é aberta em uma extremidade para a porção de ressalto 310 e tem uma seção frustocônica 314 na extremidade oposta que serve como a sede para a esfera 381.

[053] O atuador de válvula 397 é configurado para deslizar dentro do orifício central 372 do cabeçote móvel 370. O mesmo compreende uma ou mais passagens longitudinais 398 para permitir que o fluido hidráulico flua a partir de um lado da mesma para o outro. O atuador 397 é lançado contra a esfera 381 pela mola de válvula de alívio 385. Quando a pressão hidráulica do fluido no interior do acoplamento 320 excede um valor pré-selecionado com relação à pressão externa, a esfera 381 irá se deslocar e o fluido hidráulico pode ventilar por meio das passagens 312 e 398 para dentro do orifício central 372 e então para fora e para dentro da câmara de recebimento 334 por meio da passagem de nariz 388 e conectando, a ventilação de alívio de pressão angulada 389.

[054] A válvula de alívio de pressão compreendida dos elementos 380, 381, 397 e 385 é substancialmente contida dentro do orifício 372 da válvula de assento 370. A válvula de assento 370 pode ser considerada ter duas seções — uma primeira seção que se estende a partir de vedação 340 (ou sua equivalente) em direção do atuador 344 (para baixo na figura 6) e uma segunda seção que se estende a partir de vedação 340 em afastamento a partir do atuador de válvula 344 (para cima na figura 6). A válvula de alívio de pressão de acordo com a presente invenção é contida substancialmente dentro da segunda seção de válvula de assento 370. Isto permite que a válvula de alívio seja maior e tenha uma mola de orientação 385 maior (e consequentemente mais forte). Isto, por sua vez, permite a provisão da válvula de alívio tendo um maior coeficiente de pressão — isto é, uma maior pressão de ruptura do que seria possível com a válvula de alívio dimensionada para se adaptar dentro da primeira seção de válvula de assento 370.

[055] A figura 7B ilustra uma quarta modalidade da presente invenção em que válvula de assento 470 compreende espaçadores radiais 473 e 474 tendo uma pluralidade de orifícios perfurados longitudinais 494' e 494, respectivamente, os quais permitem a passagem de fluido hidráulico para dentro (ou para fora) do espaço anular definido pela superfície externa em geral cilíndrica do corpo de válvula 471 e a superfície interna de orifício central 132 de acoplamento 120 (ou orifício central 332 de acoplamento 320).

[056] As Figuras 8A e 8B ilustram um membro macho de acoplamento hidráulico 322 equipado com uma válvula de assento de alívio de pressão 370 de acordo com a modalidade da presente invenção ilustrada nas figuras 6 e 7A. Deve ser observado que as outras modalidades de uma válvula de assento de alívio de pressão de acordo com a presente invenção descritas acima e ilustradas nas figuras 4, 5A, 5B e 7B podem também ser usadas nos membros de acoplamento macho hidráulico.

[057] Como é convencional na técnica, o membro macho de acoplamento hidráulico 322 compreende um corpo em geral cilíndrico 323 tendo a haste 348 em uma extremidade da mesma para conexão a uma placa de tubo ou semelhante e um membro de sonda 324 na extremidade oposta adaptado para inserção na câmara de recebimento de um membro correspondente de acoplamento fêmea. O corpo 323 tem um orifício axial central 325 dentro do qual a válvula de assento de alívio de pressão 370 pode ser inserida. O orifício central 325 pode compreender uma seção frustocônica que forma a sede da válvula de assento 327. Como nas válvulas de assento da técnica anterior, a válvula de assento 370 pode ter uma vedação radial 340 configurada para engate de vedação com a sede cónica da válvula 327, o atuador de válvula 344 move a válvula de assento 370 em afastamento a partir de sede 327 deste modo abrindo a válvula ao fluxo de fluido hidráulico quando a mesma entra em contato com um atuador correspondente na câmara de recebimento de um membro correspondente de acoplamento fêmea. A mola de válvula 341 é configurada para lançar o cabeçote móvel 370 para a posição fechada ao agir contra sede de válvula oca 342 que pode ser fixada em orifício 325 com grampo de retenção 345.

[058] Será observado por aqueles versados na técnica que a válvula de assento 370 se abre e se fecha ao deslizar longitudinalmente dentro do orifício 325. A válvula de assento 370 pode ser mantida em alinhamento dentro do orifício 325 pelo primeiro espaçador radial 373 e pelo segundo espaçador radial 374. Como pode ser melhor visto na figura 7A, os espaçadores radiais 373 e 374 podem ter uma pluralidade de fendas longitudinais 393' e 393, respectivamente, as quais, quando a válvula de assento é open, permitem que o fluido hidráulico flua através das passagens de fluxo anulares 395 e 395' e dentro do orifício central 325 de acoplamento 322. Fluido hidráulico pode entrar (ou sair) do acoplamento 322 por meio da passagem central de sede de válvula oca 342. Deste modo, um trajeto para o fluxo de fluido hidráulico através do acoplamento é proporcionado.

[059] Na modalidade ilustrada, a válvula de assento 370 é equipada com a válvula de retenção tipo esfera configurada de modo a liberar a pressão hidráulica excessiva dentro de acoplamento 322. A referida válvula de alívio de pressão compreende a sede da válvula 380, a esfera esférica 381, atuador de esfera deslizante 397 e mola de válvula 385 alojada dentro do orifício central 372 do cabeçote móvel 370.

[060] A válvula de assento 370 tem um corpo em geral cilíndrico 371 com um orifício axial central 372 que pode ter uma pluralidade de seções com diferentes diâmetros internos. Na modalidade ilustrada, a peça de nariz 336 que compreende o atuador de válvula 344 está em engate roscado com uma extremidade de corpo do cabeçote móvel 371. A extremidade oposta do corpo do cabeçote móvel 371 está em engate roscado (em 316) com a sede de válvula de alívio 380. A vedação 318 (que pode ser um anel em O sem vedação) pode ser proporcionada para garantir a vedação hermética a fluido entre corpo do cabeçote móvel 371 e sede de válvula de alívio 380. Como mostrado na figura 7A, um ou mais pares de planos de torção 399 podem ser proporcionados próximos à primeira extremidade 375 da válvula de assento 370 para instalar (ou remover) a sede roscada da válvula 380.

[061] O membro de válvula 380 tem um orifício axial central compreendido de uma primeira seção que termina na porção de ressalto 310 e contra a qual a mola de válvula de assento 341 se apoia e a passagem de fluido 312 é aberta em uma extremidade para a porção de ressalto 310 e tem a seção frustocônica 314 na extremidade oposta que serve como a sede para a esfera 381.

[062] O atuador de válvula 397 é configurado para deslizar dentro do orifício central 372 do cabeçote móvel 370. O mesmo compreende uma ou mais passagens longitudinais 398 para permitir que o fluido hidráulico flua a partir de um lado da mesma para o outro. O atuador 397 é lançado contra a esfera 381 pela mola de válvula de alívio 385. Quando a pressão hidráulica do fluido no interior de acoplamento 322 excede um valor pré-selecionado com relação à pressão externa, a esfera 381 irá se deslocar e o fluido hidráulico pode ventilar por meio das passagens 312 e 398 dentro do orifício central 372 e então para fora do membro de acoplamento por meio da passagem de nariz 388 e conectando, a ventilação de alívio de pressão angulada 389.

[063] A válvula de alívio de pressão compreendida de elementos 380, 381, 397 e 385 é substancialmente contida dentro do orifício 372 da válvula de assento 370. A válvula de assento 370 pode ser considerada ter duas seções — uma primeira seção que se estende a partir de vedação 340 (ou sua equivalente) em direção do atuador 344 (para cima na figura 8A) e uma segunda seção que se estende a partir da vedação 340 em afastamento a partir do atuador de válvula 344 (para baixo na figura 8A). A válvula de alívio de pressão de acordo com a presente invenção é contida substancialmente dentro da segunda seção de válvula de assento 370. Isto permite que a válvula de alívio seja maior e que tenha uma maior (e consequentemente mais forte) mola de orientação 385. Isto, por sua vez, permite a provisão de uma válvula de alívio tendo um maior coeficiente de pressão — isto é, uma maior pressão de ruptura — do que seria possível com a válvula de alívio dimensionada para se encaixar dentro da primeira seção de válvula de assento 370.

[064] Embora a presente invenção tenha sido descrita em detalhes com referência à determinadas modalidades preferidas, variações e modificações existem dentro do âmbito e espírito da presente invenção como descrita e definida nas reivindicações a seguir.

Claims (18)

1. Válvula de assento (170, 270, 370, 470) para um acoplamento hidráulico, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: um corpo de válvula de assento (171, 271, 371, 471) tendo uma primeira porção de vedação (176, 276, 376, 476) no formato de um frustocônico e uma segunda porção em geral cilíndrica adjacente à primeira porção (176, 276, 376, 476); um primeiro espaçador radial anular (173, 273, 373, 473) se projetando a partir da porção cilíndrica do corpo de válvula de assento (171, 271, 371, 471); um segundo espaçador radial anular (174, 274, 374, 474) se projetando a partir da porção cilíndrica do corpo de válvula de assento (171, 271, 371, 471) em relação espaçada ao primeiro espaçador (173, 273, 373, 473), em que o segundo espaçador (174, 274, 374, 474) compreende uma pluralidade de fendas axiais (193, 294, 393, 494); uma cavidade axial central (172, 272, 372, 472) no corpo de válvula de assento (171, 271, 371, 471) que é fechada em uma primeira extremidade da mesma e aberta em uma segunda extremidade oposta e tendo uma porção roscada na mesma; uma válvula de alívio de pressão (381) dentro daquela porção da cavidade axial central (172, 272, 372, 472) que é situada na segunda porção em geral cilíndrica do corpo de válvula de assento (171, 271, 371, 471); e uma sede de mola (380) em engate roscado com a cavidade axial central (172, 272, 372), em que a sede de mola (380) compreende uma primeira extremidade configurada para receber uma mola de atuador de válvula de assento (341) e uma segunda extremidade oposta tendo uma sede de válvula esfera (314) e uma passagem de fluido (312) conectando a primeira extremidade à sede de válvula esfera (314).

2. Válvula de assento (170, 270, 370, 470), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a válvula de alívio de pressão (381) é uma válvula de retenção tipo esfera.

3. Válvula de assento (170, 270, 370, 470), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que a válvula de alívio de pressão (381) é uma válvula de retenção tipo esfera acionada por mola.

4. Válvula de assento (170, 270, 370, 470), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a válvula de alívio de pressão (381) é configurada para abrir em um predeterminado diferencial de pressão de fluido entre a primeira extremidade do corpo de válvula de assento (171, 271, 371, 471) e a segunda extremidade de corpo de válvula de assento (171, 271, 371, 471).

5. Válvula de assento (170, 270, 370, 470), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que adicionalmente compreende um atuador de válvula (144, 244, 344, 444) conectado à primeira extremidade do corpo de válvula de assento (171, 271, 371, 471) e tendo uma passagem de fluido (188, 189, 389) através do atuador de válvula (144, 244, 344, 444) à cavidade axial central (172, 272, 372, 472).

6. Válvula de assento (170, 270, 370, 470), de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADA pelo fato de que o atuador de válvula (144, 244, 344, 444) é cilíndrico e a passagem de fluido (188, 189, 389) é aberta para a superfície lateral cilíndrica do atuador de válvula (144, 244, 344, 444).

7. Válvula de assento (170, 270, 370, 470), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a porção de vedação de válvula (176, 276, 376, 476) do corpo de válvula de assento (171, 271, 371, 471) compreende uma vedação metal-a-metal.

8. Válvula de assento (170, 270, 370, 470), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a porção de vedação de válvula (176, 276, 376, 476) compreende uma vedação anular de polímero (140, 340) retida no exterior da primeira seção do corpo de válvula (171, 271, 371, 471).

9. Válvula de assento (170, 270, 370, 470), de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADA pelo fato de que a vedação de polímero (140, 340) compreende um elastômero.

10. Válvula de assento (170, 270, 370, 470), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o corpo de válvula de assento (171, 271, 371, 471) é configurado para engate deslizante dentro de uma cavidade central de um membro de acoplamento hidráulico (120) contra uma mola de compressão helicoidal (141) retida entre o corpo de válvula de assento (171, 271, 371, 471) e uma sede de mola (142) retida dentro do membro de acoplamento hidráulico (120).

11. Válvula de assento (370, 470), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que os primeiro (373, 473) e segundo (374, 474) espaçadores radiais anulares se projetando do corpo de válvula de assento (371, 471) compreendem uma pluralidade de fendas axiais (393, 494).

12. Válvula de assento (170, 270, 370, 470), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a sede de válvula esfera (314) compreende uma seção frustocônica da passagem de fluido (312).

13. Válvula de assento (170, 270, 370, 470), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que adicionalmente compreende um atuador de esfera acionado por mola (397) dimensionado e configurado para deslizar longitudinalmente dentro da cavidade axial central (172, 272, 372, 472) e se apoiar contra uma esfera (381) na sede da válvula esfera (314).

14. Válvula de assento (170, 270, 370, 470), de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADA pelo fato de que adicionalmente compreende pelo menos uma passagem de fluido conectando uma extremidade axial do atuador (144, 244, 344, 444) a uma extremidade axial oposta do atuador.

15. Válvula de assento (170, 270, 370, 470), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que adicionalmente compreende uma vedação (318) adjacente à porção roscada (316).

16. Válvula de assento (170, 270, 370, 470), de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADA pelo fato de que a vedação (318) é uma vedação de anel em O.

17. Membro de acoplamento hidráulico fêmea (120, 320), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um corpo em geral cilíndrico (121, 321) tendo um orifício axial central (132, 332); uma câmara de recebimento (134, 334) em uma primeira extremidade do orifício axial central (132, 332) configurado para receber um membro de sonda (324) de um membro de acoplamento hidráulico macho (322) correspondente; meios de conexão fluida em uma segunda extremidade oposta do orifício axial central (132, 332) configurados para se conectarem a um conduto de fluido hidráulico; e uma válvula de assento de alívio de pressão (370), conforme definida na reivindicação 1, dentro do orifício axial central (132, 332) intermediária à primeira extremidade e à segunda extremidade do mesmo.

18. Membro de acoplamento hidráulico macho (322), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um corpo em geral cilíndrico (323) tendo um orifício axial central (325); um membro de sonda (324) em uma primeira extremidade do corpo em geral cilíndrico (323) configurado para engatar um câmara de recebimento (134, 334) de um membro de acoplamento hidráulico fêmea (120, 320) correspondente; meios de conexão fluida em uma segunda extremidade oposta do corpo em geral cilíndrico (323) e em comunicação de fluido com o orifício axial central (325) configurados para se conectarem a um conduto de fluido hidráulico; e uma válvula de assento de alívio de pressão (370), conforme definida na reivindicação 1, dentro do orifício axial central (325) intermediária à primeira extremidade e à segunda extremidade do mesmo.