PT1442242E

PT1442242E - Válvula de pressão diferencial

Info

Publication number: PT1442242E
Application number: PT02782782T
Authority: PT
Inventors: Ole Jorgensen
Original assignee: Frese As
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2007-08-20
Also published as: DK1442242T3; ES2288564T3; DE60220535D1; EA005880B1; CN1575390A; US20050121082A1; US7128087B2; ATE364149T1; EA200400418A1; EP1442242A1; EP1442242B1; CN100378383C; WO2003036143A1; DE60220535T2

Description

ΕΡ 1 442 242 /PT DESCRIÇÃO "Válvula de pressão diferencial" 0 invento refere-se a um inserto de regulação, principalmente para inserção num alojamento de válvula ou semelhante num meio que se escoa, que compreende um dispositivo de pré-ajustamento ajustável ou substituível para a regulação e/ou ajuste das quantidades de liquido em instalações com meio que se escoa para limitar o escoamento do meio a uma quantidade máxima pré-ajustada, independentemente de uma pressão diferencial que trabalha através da válvula, compreendendo ainda o referido inserto um elemento de regulação tubular o qual é deslocável num alojamento na direcção longitudinal do inserto de regulação e assenta contra um elemento de mola, de modo que, quando deslocado, o elemento de regulação tubular abre ou respectivamente fecha um número de aberturas ao longo da circunferência do alojamento, sendo o referido elemento de regulação tubular influenciado por uma membrana para efectuar a regulação. Já são conhecidas válvulas de regulação de várias construções para inserção em alojamentos de válvula num meio que se escoa para vários fins. Por exemplo, é conhecida uma válvula de regulação a partir da US 3 422 842, onde um elemento de regulação rígido tapa ou destapa aberturas num alojamento exterior. 0 elemento de regulação é movido por pressão sobre uma membrana que está colocada entre o alojamento e o elemento de uma tal maneira que a porção central da membrana é fixa ao elemento de regulação e a parte exterior da membrana é fixa ao alojamento de válvula. Esta válvula tem um dispositivo de pré-ajustamento que trabalha por uma mola ser comprimida por meio de um parafuso de ajustamento, pelo que a pressão de mola constitui uma contra pressão em relação à pressão a partir do meio que se escoa na válvula.

Este tipo de dispositivo de pré-ajustamento sofre das desvantagem de serem necessárias forças maiores em escoamentos maiores, sendo as referidas forças de necessidade uma perda para a bomba. Em forças de mola maiores a partir do 2

ΕΡ 1 442 242 /PT dispositivo de pré-ajustamento, a bomba tem assim de ser fornecida com uma quantidade maior de energia de modo a que o inserto de regulação regule de uma maneira normal.

Em, por exemplo, instalações de aquecimento central, que é um dos locais onde se utilizam válvulas desse tipo, as válvulas para a regulação do aquecimento deverão encontrar-se em diferentes salas. Para esse fim, também pode ser implicado o arrefecimento em ligação com o ar condicionado. Quando da operação destas válvulas, ou na situação em que estas válvulas se regulam em uma ou mais das salas, a pressão na totalidade da instalação é mudada, o que torna desejável ter uma válvula de auto-regulação inserida no circuito.

Uma concretização preferida de uma válvula de regulação de acordo com o invento terá um dispositivo de pré-ajustamento do escoamento através da válvula, compreendendo a referida concretização um disco substituível com uma abertura, em que a abertura está adaptada a um certo escoamento desejado. Se for desejado outro escoamento através da válvula, é inserido um dispositivo de pré-ajustamento na forma de um disco com uma abertura, que permite precisamente aquela quantidade de escoamento que é desejada através da válvula.

Na extremidade de saída de escoamento do inserto de regulação encontra-se formado um número de aberturas com uma configuração que, em conjunto com um elemento de regulação que pela sua configuração em conjunto com um alojamento, uma membrana em rolo e uma parte de guia, tornam possível que o inserto de regulação efectue uma regulação precisa sobre uma vasta gama de pressão diferencial. Não é suficiente, contudo, poder efectuar uma regulação precisa. Também é importante evitar a oscilação desnecessária do elemento de regulação em relação ao alojamento. Desta maneira, é alcançada uma regulação mais estável do escoamento que passa através do inserto de regulação.

Isto é conseguido pela membrana ser uma membrana em rolo, sendo a referida membrana em rolo fixa ao longo de um diâmetro externo para a superfície interna do alojamento, e 3

ΕΡ 1 442 242 /PT fixa ao longo de um diâmetro interno em relação à superfície externa do elemento de regulação, de modo que as forças resultantes que surgem a partir da pressão diferencial através da membrana se encontram sobre a mesma superfície cilíndrica que se prolonga através de uma superfície de deslizamento entre o diâmetro maior do elemento de regulação e o diâmetro mais pequeno do alojamento.

Isto é alcançado pelo diâmetro maior do elemento de regulação ser maior do que o diâmetro mais pequeno da membrana em rolo, e por o diâmetro mais pequeno do alojamento ser mais pequeno do que o diâmetro maior da membrana em rolo. A superfície de deslizamento entre o diâmetro maior do elemento de regulação e o diâmetro mais pequeno do alojamento irá assim ter um diâmetro que vem assentar no intervalo entre o diâmetro maior e o mais pequeno da membrana em rolo.

As aberturas que se encontram no alojamento, e as quais se destinam a ser abertas ou fechadas pelo elemento de regulação, podem ser configuradas como orifícios com diâmetros idênticos ou diferentes, ou como fendas de comprimentos idênticos ou diferentes.

Ao configurar as aberturas tal como descrito, é possível ajustar o comprimento de curso do elemento de regulação, de modo que seja alcançada uma precisão de regulação maior, e também que seja reduzido o risco de oscilação pelo elemento de regulação.

As aberturas que se encontram no alojamento e que se destinam a ser abertas ou fechadas pelo elemento de regulação, podem ser configuradas como aberturas redondas de tamanhos diferentes ou como aberturas alongadas, por exemplo, formadas como fendas. Estas fendas podem vantajosamente ser formadas de uma tal maneira que as mesmas tenham secção transversal decrescente ou crescente na direcção do escoamento. Finalmente, as aberturas no alojamento podem consistir numa distribuição de aberturas com secções transversais decrescentes e crescentes, respectivamente, possivelmente em conjunto com aberturas alongadas ordinárias ao longo da circunferência do alojamento. 4

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Ao ter estas aberturas com tamanhos diferentes consegue-se que a regulação do próprio escoamento assuma um curso bastante mais regular de flutuação ou regulação, independentemente da pressão diferencial, uma vez que de outro modo existe o risco de o elemento de regulação oscilar para a frente e para trás devido às mudanças na pressão as quais iriam de outro modo surgir, pelo facto de o elemento de regulação começar então a abrir ou fechar estas aberturas sobre uma distância que é demasiado curta para alcançar uma regulação regular.

Esta oscilação do elemento de regulação durante a regulação também é amortecida ao criar uma fenda entre o elemento de regulação e a guia para o referido elemento, fenda através da qual o meio pode escoar-se quer para atingir a cavidade sobre a membrana quer para deixar a cavidade sobre a membrana, tudo dependendo de se o elemento de regulação se encontra em vias de abrir ou fechar para o escoamento. 0 amortecimento pode ser aumentado ou reduzido ao aumentar ou reduzir a fenda entre o elemento de regulação e a guia para o elemento de regulação.

Nos desenhos

Serão descritas a seguir concretizações preferidas do invento com referência aos desenhos, onde: a FIG. 1 mostra um inserto de regulação de acordo com o invento visto em secção; a FIG. 2 mostra um inserto de regulação montado num alojamento de válvula visto em secção. É descrita a seguir uma concretização preferida de uma válvula de regulação na forma de um inserto de regulação 1 para inserção numa forma de alojamento de válvula num tubo numa instalação de tubagem, válvula essa que se destina a regular um meio que se escoa através da instalação, onde a válvula de regulação ou inserto de regulação 1 compreende um elemento de regulação na forma de um elemento tubular 2 que é colocado de uma maneira a deslocar-se num alojamento 3. De preferência, naquela extremidade que está de frente contra a 5

ΕΡ 1 442 242 /PT direcção de escoamento, o alojamento 3 pode ser proporcionado com uma forma de dispositivo de pré-ajustamento ou disco, e por substituição do disco e uma escolha entre várias aberturas de disco pode ser assegurado que seja alcançado um certo escoamento através da válvula. 0 elemento tubular 2 é formado mais ou menos como um cilindro que na sua extremidade inferior está provido de uma espessura de material maior, de modo que uma parte mais baixa do diâmetro externo do elemento tubular 2 é maior do que o diâmetro externo do lado exterior restante do elemento tubular 2.

Na parte superior do elemento tubular 2 ou elemento de regulação está colocado um dispositivo de pré-ajustamento o qual pode ter várias configurações convenientes, mas que na sua forma mais simples consiste num disco substituível 4 com uma abertura fixa 5. Colocando um disco 4 no elemento de regulação, tendo o referido disco 4 uma abertura 5, que corresponde a um escoamento predeterminado, o inserto de regulação 1 fica assim adaptado a um certo escoamento num sistema no qual a regulação terá lugar. 0 disco 4 assenta contra uma projecção sobre a parte interna do elemento de regulação naquela extremidade do elemento de regulação 2 que está de frente contra a direcção de escoamento, e com o seu lado exterior o disco 4 pode apertar contra o elemento de regulação 2 com um vedante 6. 0 disco 4 é seguro por um anel de bloqueio 7 ou semelhante. Se for desejado um outro escoamento através da válvula 1 é inserido um dispositivo de pré-ajustamento na forma de um disco 4 com uma abertura 5 que é apropriado para precisamente aquela quantidade de escoamento que é desejada através da válvula 1. 0 elemento de regulação 2 é movido num alojamento 3, tendo o referido alojamento 3 uma parte de fundo 8 a partir da qual os lados do alojamento 3 se prolongam numa direcção contra a direcção de escoamento e envolvem a parte inferior do elemento de regulação 2. Entre a parte superior do alojamento 3 e a parte de fundo 8 do alojamento 3 encontra-se colocado um número de aberturas 9 ao longo da periferia do alojamento 3, aberturas 9 através das quais o meio que se escoa vai escoar-se para fora da válvula. A parte superior do 6

ΕΡ 1 442 242 /PT alojamento 3 está ligada a uma parte de guia 10 gue, em conjunto com o alojamento 3, forma superfícies de deslizamento 11, 12 para um movimento estável do elemento de regulação 2 no alojamento 3 e na parte de guia 10, respectivamente. A parte de guia 10 também forma um batente para o elemento de regulação 2, de modo que o elemento de regulação não é pressionado para fora do alojamento 3. Um elemento de mola 13 trabalha entre o alojamento 3 e o elemento de regulação 2 de uma tal maneira que a força de mola a partir deste elemento de mola trabalha numa direcção contra a direcção de escoamento, pelo que o elemento de regulação 2 pode assumir um género de equilíbrio.

Nas superfícies de deslizamento 11, 12 pode passar uma pequena quantidade de líquido entre a parte de guia 10 e o elemento de regulação 2 e entre o alojamento 3 e o elemento de regulação 2. Com a construção de uma tal válvula, ao aumentar ou reduzir a fenda que é formada pela superfície de deslizamento superior 11 é possível ajustar o amortecimento do elemento de regulação 2. Isto pode possivelmente também ser feito ao substituir a parte de guia 10, mudando assim com isto o diâmetro interno na parte superior da parte de guia 10 que constitui a superfície de deslizamento superior 11. Sobre o elemento de regulação 2, entre as áreas onde as superfícies de deslizamento 11, 12 suportam o elemento de regulação 2, é fixa a uma extremidade de uma membrana 14 em rolo. A fixação pode ser efectuada com uma forma de anel de aperto 15 ou, por exemplo, por meio de um certo número de elementos de segurar puntiformes dispostos ao longo da periferia da membrana 14 em rolo sobre o lado de fora do elemento de regulação 2. A outra extremidade da membrana 14 em rolo está segura entre o alojamento 3 e a parte de guia 10. Essa quantidade de água que encontra acesso entre o elemento de regulação 2 e a parte de guia 10 na superfície de deslizamento superior 11 exerce uma pressão sobre o lado superior da membrana 14, provindo a referida pressão da pressão no meio antes da abertura 5 no disco 4, e exerce uma força sobre o elemento de regulação 2 na direcção de escoamento. A força de mola e a força que provem da pressão depois da abertura 5 no disco 4, que trabalha sobre o diâmetro maior do elemento de regulação 2, exerce uma pressão no sentido oposto, que cria uma diferença 7

ΕΡ 1 442 242 /PT constante em pressão através da abertura 5 no disco 4, pelo que é mantido um escoamento constante.

De modo a assegurar que o escoamento através da válvula 1 não corra em torno do alojamento 3, o alojamento 3 é proporcionado ao longo da sua periferia com um vedante 16 para vedar contra uma parede num alojamento de válvula 18. A parte de fundo 8 do alojamento 3 está provida de uma projecção anular 17 ao longo desse bordo da parte de fundo 8 que está voltada para fora a partir do alojamento 3. Este bordo 17 serve como uma flange de segurar num recesso correspondente 19 numa parte de bujão 20. A FIG. 2 mostra um alojamento de válvula 18 que, como unidade, destina-se a ser construído numa tubagem numa instalação de aquecimento ou arrefecimento. O alojamento de válvula 18 tem uma entrada com uma cavidade cilíndrica 21 que está ligada a uma saída 23 por meio de um canal 22, canal 22 no qual está colocado um inserto ou inserto de regulação 1. O canal 22, o qual acomoda o inserto de regulação 1, está provido naquela extremidade que está voltada para fora a partir da entrada 21 e a saída 23 com um fecho na forma de uma parte de bujão 20 que pode ser aberta para inserção do inserto de regulação 1. No alojamento de válvula 18 podem existir mais aberturas 24 as quais estão fechadas na situação de operação. O meio que se escoa é conduzido para a válvula e para dentro da cavidade cilíndrica 21 onde o meio encontra a parte superior do inserto montado 1, que compreende um elemento de regulação tubular interno ou êmbolo 2 com secção transversal redonda, e um alojamento externo 3 em forma de taça, tendo o referido alojamento 3 um número de aberturas 9 dispostas ao longo da periferia da parte inferior do alojamento 3.

Quando o inserto de válvula 1 tem como destino ser inserido no alojamento de válvula 18, a parte de fundo 8 do inserto 1 é levada para engate com uma parte projectada 19 sobre uma parte de bujão 20, agarrando a referida parte projectada 19 à volta de um bordo 17 sobre a parte de fundo 8 do inserto e envolvendo este bordo 17 ao longo de uma parte 8

ΕΡ 1 442 242 /PT da periferia da parte de fundo 8, sendo esta parte mais pequena ou igual a uma meia parte da periferia.

Ao utilizar uma parte em forma de disco como dispositivo de pré-ajustamento 4 é conseguido um elemento de regulação 2 de curta extensão. Ao fazer uso desta concretização, são conseguidas algumas dimensões distintamente mais pequenas para a construção do inserto de regulação 1, o que também coloca menos exigências restritivas no que diz respeito ao tamanho do alojamento de válvula 18 no qual o inserto de regulação 1 pode ser inserido. 0 inserto de regulação 1 também pode ser inserido directamente dentro de uma peça direita de tubagem. Neste caso a peça de tubo é de uma tal dimensão que é possível que o meio que se escoa passe entre a parede interna da peça de tubo e a periferia exterior do inserto de regulação. Entre o lado interno da peça de tubo e o lado exterior do inserto de regulação 1 encontra-se colocada uma forma comummente conhecida de vedante 16, de modo que o meio que se escoa não tem permissão de passagem sem passar através do inserto de regulação 1. 0 inserto de regulação 1 está dividido em três componentes principais: um alojamento 3, um elemento de regulação na forma de um elemento tubular 2 e um dispositivo de pré-ajustamento 4. Encontra-se colocado entre um fundo no alojamento 3 e o elemento de regulação 2 um elemento de mola 13 (mostrado na FIG. 1), que pressiona o elemento de regulação 2 contra o sentido de escoamento, e que assim trabalha em oposição à pressão a partir do meio que se escoa. Encontra-se colocada entre o alojamento 3 e o elemento de regulação 2, i.e., entre a parte superior do alojamento 3 e uma área sobre a superfície cilíndrica do elemento de regulação 2, uma membrana 14 em rolo que forma uma separação entre uma pressão do lado de fora (antes) da válvula e uma pressão no lado de dentro da válvula (no elemento de regulação 2, depois do dispositivo de pré-ajustamento 4). A partir da FIG. 1 será entendido que um meio a partir da área imediatamente antes do dispositivo de pré-ajustamento 4 irá pressionar contra a área de trabalho proporcionada pela 9

ΕΡ 1 442 242 /PT membrana 14 no alojamento 3, e por este meio através do elemento de regulação 2 pressionar o elemento de mola 13 conjuntamente, de modo que o bordo aberto do elemento de regulação 2 virá a fechar gradualmente as aberturas de saida 9 formadas no alojamento 3.

Como regra, e por razões de uma natureza técnica, num cálculo das forças que trabalham através da membrana 14, é levado em conta o diâmetro médio da membrana 14 em rolo, o qual pode ser expresso como metade da soma do diâmetro maior da membrana em rolo e o diâmetro mais pequeno da membrana em rolo, mas na prática as forças trabalham sobre toda a "bolsa" da membrana 14 em rolo, que consiste naquela parte da membrana 14 em rolo que se prolonga entre o alojamento 3 e o elemento de regulação 2.

De modo a assegurar um escoamento constante em pressão diferencial crescente, em adição à mudança da caracteristica da mola para o elemento de mola 13 e a abertura 5, também é possível no fabrico da válvula ter em conta a área de êmbolo do elemento de regulação 2, e desta maneira produzir uma válvula com um curso regular de flutuação e um escoamento constante numa pressão diferencial crescente quando é atingida uma pressão operacional ou uma pressão de bomba minima.

As aberturas de saida 9 no alojamento 3 podem ser configuradas como aberturas redondas dispostas em intervalos iguais ao longo da periferia na uma extremidade do alojamento. As aberturas de saida 9 também podem estar dispostas de modo que as mesmas se prolonguem ao longo da periferia de acordo com o tamanho crescente ou decrescente.

Numa concretização preferida das aberturas de saida 9, estas estão configuradas de modo parcialmente parabólico com o ponto culminante a apontar para fora a partir da abertura de entrada.

Numa outra concretização, as aberturas de saida 9 no alojamento 3 podem ser configuradas como aberturas longitudinais, em forma de fenda com uma secção transversal que diminui na direcção do escoamento. 10

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Além do mais, as aberturas de saída 9 podem ter uma secção transversal que está em crescente vista na direcção de escoamento no início de um movimento de regulação do elemento tubular 2, e uma secção transversal decrescente vista na direcção de escoamento na extremidade do movimento de regulação do elemento tubular 2.

Numa concretização não mostrada, as aberturas de saída 9 uniformes podem estar formadas no alojamento 3, onde o bordo do elemento de regulação 2 pode ser formado de uma maneira irregular de modo a evitar um fecho demasiado abrupto da secção transversal das aberturas de saída 9, e com isto um curso parcialmente instável de regulação.

Lisboa,

Claims

ΕΡ 1 442 242 /PT 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Inserto de regulação principalmente para inserção num alojamento de válvula ou semelhante num meio que se escoa, que compreende um dispositivo de pré-ajustamento para regulação e/ou ajuste de quantidades de liquido em instalações com meio que se escoa para limitação do meio a uma quantidade máxima pré-ajustada, independentemente da pressão diferencial que trabalha através da válvula, compreendendo ainda o referido inserto um elemento de regulação tubular (2) que, num alojamento (3), se pode deslocar na direcção longitudinal do inserto de regulação (1) e assenta contra um elemento de mola (13) de modo que, quando do deslocamento do elemento de regulação tubular (2) através do seu bordo exterior, abre ou fecha respectivamente um número de aberturas (9) no alojamento (3), sendo o referido elemento de regulação tubular (2) influenciado para regulação por uma membrana (14), em que a membrana é uma membrana (14) em rolo, em que a referida membrana em rolo (14) é fixa ao longo de um diâmetro externo em relação à superfície interna do alojamento (3), e ao longo de um diâmetro interno é fixa à superfície externa do elemento de regulação (2), caracterizado por forças resultantes que provêm da pressão diferencial através da membrana (14) assentarem sobre a mesma superfície cilíndrica que aquela que se prolonga através de uma superfície de deslizamento (12) entre o diâmetro maior do elemento de regulação (2) e o diâmetro mais pequeno do alojamento (3).
2 - Inserto de regulação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o diâmetro de uma superfície de deslizamento (12) entre o diâmetro maior do elemento de regulação (2) e o diâmetro mais pequeno do alojamento (3) corresponder ao diâmetro médio da membrana (14) em rolo.
3 - Inserto de regulação de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o diâmetro de uma superfície de deslizamento (12) entre o diâmetro maior do elemento de regulação (2) e o diâmetro mais pequeno do alojamento (3) ser maior do que o diâmetro médio da membrana (14) em rolo. ΕΡ 1 442 242 /PT 2/2
4 - Inserto de regulação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o diâmetro de uma superfície de deslizamento (12) entre o diâmetro maior do elemento de regulação (2) e o diâmetro mais pequeno do alojamento (3) ser menor do que o diâmetro médio da membrana (14) em rolo.
5 - Inserto de regulação de acordo com uma das reivindicações 1-4, caracterizado por o alojamento (3) estar provido de aberturas de saída (9) com uma secção transversal que diminui vista na direcção de escoamento no início de um movimento de regulação do elemento tubular (2).
6 - Inserto de regulação de acordo com uma das reivindicações 1-4, caracterizado por as aberturas de saída (9) formadas no alojamento (3) serem aberturas redondas que estão dispostas ao longo da periferia da uma extremidade do alojamento (3).
7 - inserto de regulação de acordo com uma das reivindicações 1-4, caracterizado por as aberturas de saída (9) formadas no alojamento (3) serem parcialmente parabólicas, apontando o ponto culminante para fora a partir da abertura de entrada.
8 - Inserto de regulação de acordo com uma das reivindicações 5-7, caracterizado por as aberturas de saída (9) serem de tamanhos diferentes. Lisboa,