ES2268502T3 - Grifo de macho esferico calentable y tuberia equipada con el mismo. - Google Patents

Abstract

Valvulería de bloqueo calentable o refrigerable con bridas (6; 8) en el lado de entrada y en el de salida, y con un racor de entrada (7) y un racor de salida (9) para el fluido circulante, sobresaliendo hacia fuera el racor de entrada (7) y el racor de salida (9) de la brida respectiva y estando circundado al menos uno de los racores (7; 9) por un racor exterior (17; 18), y formando al menos un racor (7; 9) y el racor exterior circundante (17; 18) una cámara anular (23; 24) cerrada por un lado para el medio calefactor o refrigerante, caracterizada porque la valvulería de bloqueo está configurada como un grifo de macho esférico con una pieza central, porque la pieza central presenta una bola de cierre (2) y dos asientos de bola (12) y las bridas (6; 8) hacen contacto directo con los asientos de bola (12).

Description

Grifo de macho esférico calentable y tubería equipada con el mismo.

La invención se refiere a una valvulería de bloqueo calentable o refrigerable con bridas en el lado de entrada y en el de salida, y con un racor de entrada y un racor de salida para el fluido circulante, sobresaliendo hacia fuera el racor de entrada y el racor de salida de la brida respectiva y estando circundado al menos uno de los racores por un racor exterior, y formando al menos un racor y el racor exterior circundante una cámara anular cerrada por un lado para el medio calefactor o refrigerante

En el marco de la invención se trata de llevar a cabo, en lugar del calentamiento del grifo de macho esférico, una refrigeración que es igualmente posible conforme a la invención. Sin embargo, para una mayor sencillez a continuación sólo se habla de calentar, con lo que sin embargo no quiere realizarse ninguna limitación.

Una valvulería de bloqueo calentable o refrigerable de la clase citada al comienzo se conoce del documento DE 31 47 295 A. La valvulería de bloqueo allí mostrada está instalada con sus bridas, en la entrada y en la salida, en un dispositivo para calentar y refrigerar. Este dispositivo se compone de dos bridas dispuestas distanciadas con racores de conexión, que están circundado en cada caso por un racor de salida. La cámara anular formada entre el racor y el racor exterior se convierte directamente en la cámara anular de una tubería de doble envuelta. En una de las formas de ejecución esta cámara anular, en la que fluye el medio calefactor o refrigerante, se extiende directamente hasta el lado exterior de la brida del dispositivo calefactor o refrigerante. Las cámaras anulares para el racor de entrada y para el racor de salida están unidas entre sí a través de una tubería de derivación.

El dispositivo calefactor según este documento es adecuado para todas las piezas de instalación con dimensiones normalizadas. Sin embargo, aquí no se cita expresamente un grifo de macho esférico.

En la industria química y en numerosas otras ramas industriales es a menudo necesario alimentar líquidos con un punto de solidificación superior a la temperatura habitual, por ejemplo ácidos grasos y derivados de ácidos grasos, a través de tuberías, hasta el lugar de destino. Las tuberías están circundadas por ello con una envuelta calefactora. Las valvulerías para tubos como los grifos de macho esférico tienen una superficie relativamente grande y los fluidos calentados se enfrían por tanto en la región de estas valvulerías más intensamente que en el caso de los segmentos tubulares lisos. La refrigeración puede ser tan intensa, que el líquido en el interior de estas valvulerías se solidifica y conduce a una obstrucción de la tubería. Una atenuación térmica de las valvulerías es en mucho caso difícil o incluso imposible.

Por ello se han desarrollado valvulerías calentables y en especial también grifos de macho esférico calentables, que sin embargo no pueden satisfacer por completo los requisitos impuestos. Ejemplos de grifos de macho esférico calentados se encuentran en el modelo de utilidad alemán DE 94 07 069 U1 (Hoechst AG) y en la patente austriaca AT 386 470 B (IPARI SZERELVENY ES GEPGYAR). Aquí la pieza central que soporta la bola de cierre, es decir, la carcasa, está circundada por una envuelta calefactora aparte que, con sus entradas y salidas, debe conectarse a un circuito del portador de calor. En el caso de que sea necesario sustituir las juntas en la pieza central del grifo de macho esférico o incluso la propia bola de cierre, es sin embargo necesario que el portador de calor, por ejemplo aceite portador de calor o vapor calefactor, tenga que purgarse desde este circuito calefactor aparte, produciéndose el riesgo de escaldaduras. Después es necesario soltar las conexiones. Sólo entonces pueden liberarse los tornillos en las bridas, de tal modo que la pieza central del grifo de macho esférico puede extraerse de la cámara entre las dos bridas, para sustituir las juntas o la bola de cierre. Aparte de esta dificultosa manipulación supone un inconveniente el necesario circuito calefactor aparte.

En el caso de grifos de macho esférico calentables que pueden obtenerse comercialmente se han previsto con frecuencia, por motivos constructivos, varias cámaras calefactoras no relacionadas que tienen, en cada caso, sólo una conexión para la alimentación y la evacuación del medio calefactor. El calentamiento de estos grifos de macho esférico no es normalmente satisfactorio, ya que por un lado las cámaras calefactoras aparte presentan zonas muertas por las que no circula el portador de calor y porque, por otro lado, como consecuencia del único tubo previsto tanto para la circulación hacia delante como hacia atrás, para la respectiva cámara calefactora, el calor a alimentar no llega en la medida suficiente a las superficies a calentar.

Del documento DE 28 32 505 U1 (Schnell) se conoce una corredera calentable. Alrededor de la carcasa de la corredera se ha soldado una envuelta. A través de la cámara de envuelta así formada puede circular un medio calefactor como vapor.

Sin embargo, normalmente un grifo de macho esférico es demasiado pequeño en comparación con las correderas habituales relativamente grandes para una envuelta térmica de este tipo. No sería posible una sustitución de la bola de válvula sin una evacuación del medio calefactor. Los canales en las bridas, necesarios para alimentar el medio calefactor en la cámara de envuelta de la corredera conocida, conducen aparte a una elevada pérdida de presión para toda la envuelta calefactora. Los canales en la brida exigen orificios correspondientes en la junta de brida. A causa de estos orificios debe evitarse en cualquier circunstancia un desplazamiento de la junta, que se produce a menudo en la práctica durante el montaje de la corredera.

Del documento DE 94 14 156 U1 (KSB Aktiengesellschaft) se conoce una carcasa de grifo de macho esférico sin envuelta. Sin embargo, las bridas no se calientan, de tal modo que se forman allí puntos fríos, en los que se enfría el producto. Para el montaje o el desmontaje las aberturas de la envuelta térmica están configuradas como componentes de una unión por enchufe, que presentan juntas tóricas (anillos toroidales) para obturar. Aparte de la muy elevada complejidad para fabricar este grifo de macho esférico cabe citar, como inconveniente adicional, que las citadas juntas no permiten usar el grifo de macho esférico con temperaturas y presiones elevadas, por ejemplo a unos 300ºC y 15 bares. El cambio de la bola de válvula es además complicado, ya que es necesario evacuar el medio calefactor y los tubos de conexión tienen que distanciarse.

Se conoce asimismo un elemento de bloqueo de tipo corredera para una tubería para gas caliente (documento US 3 430 689, Pantke et al.). Aquí sólo se enfrían las bridas de entrada y salida. La disposición completa es bastante más engorrosa y complicada que el calentamiento de un grifo de macho esférico conforme a la invención que se describe a continuación.

La invención se ha impuesto por tanto la tarea de evitar los citados inconvenientes y, en especial en el caso de un grifo de macho esférico, solucionar al mismo tiempo las siguientes tareas parciales. Se pretende conseguir un mejor calentamiento de los puntos críticos del grifo de macho esférico, para impedir con elevada seguridad obstrucciones de las tuberías como consecuencia de puentes de frío en el grifo de macho esférico. Las arandelas de obturación y la bola de cierre, es decir, el cuerpo de obturación, deben poderse sustituir sin problemas, sin que sea necesario evacuar el medio térmico para calentar o refrigerar el grifo de macho esférico. Los costes para la fabricación del dispositivo calefactor del grifo de macho esférico deben ser bastante más reducidos que en el estado de la técnica. La instalación del grifo de macho esférico debe ser posible de forma considerablemente más sencilla y rápida. Por último se pretende que en lo posible no sea necesario un medio térmico adicional sólo para calentar o refrigerar el grifo de macho esférico.

Todas estas tareas parciales son resueltas al mismo tiempo con la valvulería de bloqueo de la clase citada al comienzo, por medio de que la valvulería de bloqueo está configurada como un grifo de macho esférico con una pieza central, de que la pieza central presenta una bola de cierre y dos asientos de bola y las bridas hacen contacto directo con los asientos de bola.

Con preferencia tanto el racor de entrada como el racor de salida están circundados por un racor exterior, que puede unirse a la envuelta calefactora de la tubería a conectar. El medio calefactor presente de todas formas para la tubería se aproxima de este modo, muy cerca y directamente al lado exterior de la brida del grifo de macho esférico o de la carcasa del grifo de macho esférico, de tal modo que el grifo de macho esférico se calienta rápida y efectivamente aproximadamente a la misma temperatura que la envuelta calefactora de la tubería y permanece calentado. La sustitución de las arandelas de obturación y de la bola de cierre puede llevarse a cabo del mismo modo que en el caso de un grifo de macho esférico no calentado, es decir, sin evacuar el medio térmico para el grifo de macho esférico y sin distanciar los tubos que se conectan. En especial en la forma constructiva de un grifo de macho esférico con bridas a la entrada y a la salida, sólo es necesario liberar o aflojar los tornillos y extraer la pieza central del grifo de macho esférico entre las dos bridas. Para fabricar el dispositivo calefactor sólo es necesario soldar la envuelta calefactora de la tubería a conectar al racor exterior del grifo de macho esférico. De este modo un grifo de macho esférico calentable puede montarse casi tan rápida y fácilmente como un grifo de macho esférico no calentado. El mismo medio térmico que para a tubería a conectar se utiliza también para calentar el grifo de macho esférico. Por ello no se requiere un medio térmico adicional.

Ha sido especialmente sorpresivo el hecho de que conforme a la invención, a pesar de faltar la envuelta térmica alrededor de la verdadera carcasa del grifo de macho esférico, se haya conseguido un calentamiento suficiente. El motivo estriba posiblemente en la falta de pérdida de presión en la cámara intermedia (cámara anular) entre el racor exterior y el racor de entrada/salida, que tiene la misma sección transversal que la envuelta térmica y por ello hace posible una incidencia del medio calefactor con elevada velocidad y con intenso arremolinamiento en la cámara anular. Después de esto se guía el medio calefactor igualmente sin pérdida de presión, a través de una derivación, alrededor de la verdadera carcasa del grifo de macho esférico.

El grifo de macho esférico conforme a la invención puede calentarse hasta temperaturas tan altas como se quiera, basándose el límite de temperatura en la resistencia a la temperatura de las juntas. De forma correspondiente, el grifo de macho esférico puede refrigerarse también hasta temperaturas tan bajas como se quiera. Pueden usarse todos los medios calefactores o refrigerantes usuales.

No existe ninguna limitación con relación al producto a alimentar a causa de la aplicación del calentamiento conforme a la invención.

El grifo de macho esférico conforme a la invención puede conectarse de forma especialmente sencilla y sin problemas a la tubería, si el racor de entrada o el racor de salida sobresale más hacia fuera que el racor exterior. En primer lugar se suelda o atornilla precisamente, normalmente, el racor de entrada o el racor de salida al grifo de macho esférico. Sólo entonces se conecta el racor exterior al grifo de macho esférico, igualmente mediante soldadura o atornillado.

Para una sustitución especialmente rápida, sencilla y sin problemas de las juntas y de la bola de cierre, a pesar del calentamiento del grifo de macho esférico, es ventajoso que el grifo de macho esférico presente de una forma conocida por sí misma una carcasa que circunde la bola de cierre, que esté unida de forma desmontable en el lado de entrada y el de salida a bridas, en especial mediante tornillos, y que el racor de entrada y el racor de salida así como el racor exterior de la brida respectiva sobresalgan hacia fuera. Para extraer la pieza central con la carcasa sólo se liberan después los tornillos y se extrae la carcasa. En el caso de una forma trapezoidal de la brida, también conocida por sí misma, es con ello sólo necesario aflojar los tornillos, sin extraerlos.

La bola de válvula puede cambiarse de forma especialmente sencilla sin descargar el medio calefactor si, según otra configuración de la invención, la cámara anular termina en la región de la brida.

Asimismo es ventajoso que la envuelta calefactora del lado de entrada y la envuelta calefactora del lado de salida de la tubería estén unidas entre sí a través de una tubería adicional (derivación). Las conexiones de la tubería adicional están dispuestas con ello, con preferencia, en la región del racor exterior del grifo de macho esférico. La corriente relativamente intensa, posible por medio de esto, en especial en el caso de una sección transversal de tubo correspondientemente grande de la tubería adicional, hace posible una elevada turbulencia del medio calefactor en la región del racor exterior, de tal modo que se consigue un intenso flujo térmico entre el medio calefactor y el grifo de macho esférico. No existen posibles espacios muertos sobre las superficies de transmisión térmica como consecuencia de las elevadas turbulencias del medio calefactor. La elevada potencia calefactora que puede conseguirse conforme a la invención no es posible en el caso de los grifos de macho esférico calentables según el estado de la técnica.

A continuación se describen con más detalle ejemplos de ejecución de la invención en comparación con el estado de la técnica, con base en dibujos. Aquí muestran

la figura 1 un grifo de macho esférico según el estado de la técnica, parcialmente en una vista lateral y parcialmente en corte,

la figura 2 el grifo de macho esférico según el estado de la técnica, según la figura 1, en una vista en la dirección de la flecha 14 en la figura 1 sobre la entrada, es decir desde delante, también parcialmente desde el exterior y parcialmente en corte,

la figura 3 la brida de un grifo de macho esférico conocido del estado de la técnica con tubería conocida,

la figura 4 un grifo de macho esférico según el ejemplo de ejecución conforme a la invención en corte,

la figura 5 una variante de la brida del grifo de macho esférico conforme a la invención según la figura 4, en corte longitudinal con tubería conectada,

la figura 6 una vista en perspectiva de un grifo de macho esférico conforme a la invención según otro ejemplo de ejecución y

la figura 7 una vista en perspectiva de una tubería con un grifo de macho esférico conforme a la invención instalado.

En todos los dibujos los símbolos de referencia iguales tienen el mismo significado y por ello, dado el caso, sólo se explican una vez.

El grifo de macho esférico conocido del estado de la técnica según las figuras 1 y 2 tiene una carcasa 1, en la que están dispuesta la bola de cierre 2 de forma giratoria alrededor del eje 3. La bola 2 puede girarse por medio de la palanca manual 4 y del perno 5 hasta la posición de cierre y apertura. En la entrada y la salida se han atornillado además entre sí una brida 6 con un racor de entrada 7 que sobresale hacia fuera y una brida 8, con un racor de salida 9 que también sobresale hacia fuera, de tal modo que las superficies de obturación internas de las bridas 6, 8 se presionan de forma estanca contra las superficies correspondientes de la carcasa 1. Asimismo en la figura 1 pueden reconocerse la junta de carcasa 11 y el asiento de bola 12, que deben sustituirse de cuando en cuando. Para esto se aflojan las tuercas 13, de tal modo que la carcasa 1 pueda extraerse hacia arriba hacia fuera de las bridas 6 y 8. Después puede cambiarse las juntas y la carcasa puede instalarse de nuevo, de forma correspondiente, con la bola de cierre.

La unión del grifo de macho esférico conocida del estado de la técnica a una tubería calentada se ha representado esquemáticamente en la figura 3, por ejemplo sobre el racor de salida 9 de la brida 8. La tubería 15 se suelda en el lado frontal con el lado frontal correspondiente del racor de salida 9. En lugar de esta soldadura a tope puede estar también prevista una soldadura de enchufe o un atornillado por medio de una rosca correspondiente. La envuelta calefactora 16b de la tubería 15 se ha indicado también en la figura 3.

Los puentes de frío en grifos de macho esférico según el estado de la técnica y obstrucciones correspondientes se producen en especial en el racor de entrada o en el racor de salida, como han comprobado los inventores.

El grifo de macho esférico conforme a la invención se ha representado en corte longitudinal en un ejemplo de ejecución en la figura 4. Es esencial para la invención que el racor de entrada 7 esté circundado por un racor exterior 17 y el racor de salida 9 por un racor exterior 18, en donde estos racores exteriores 17, 18 están previstos y son adecuados para conectar la envuelta calefactora de la tubería. En la figura 5 se han representado en corte una conexión correspondiente de la tubería 15 al racor de salida 9 y la conexión de la envuelta calefactora 16b al racor exterior 18 de la brida 8. Las conexiones se han realizado aquí mediante soldadura a tope.

La figura 6 muestra una vista en perspectiva de otro grifo de macho esférico conforme a la invención, mostrándose el racor de entrada 7 con respecto al observador. Al igual que en el caso del grifo de macho esférico según la figura 4 la brida de entrada 6, el racor de entrada 7 y el racor exterior 17 están configurados de forma enteriza. Se aplica lo correspondiente a la brida de salida 8.

Después de la instalación del grifo de macho esférico conforme a la invención en la tubería se guía el medio portador de calor para la envuelta calefactora 16, a través de una tubería adicional 19, desde un extremo del grifo de macho esférico al otro y, de este modo, se puentea el grifo de macho esférico (figura 7). En el caso de una tubería adicional 19 con una sección transversal interior correspondientemente grande se produce, en la región de los racores exteriores 17, 18, una corriente muy turbulenta, de tal modo que se produce una transmisión térmica especialmente efectiva del medio portador de calor al grifo de macho esférico. Las costuras de soldadura 20, 21 entre los racores exteriores 17, 18 y la envuelta calefactora 16a del lado de entrada o la envuelta calefactora 16b del lado de salida se han indicado en la figura 7. Las flechas 22 muestran la dirección de circulación del medio calefactor.

Para instalar el grifo de macho esférico conforme a la invención se conecta mediante soldadura, en primer lugar, la tubería 15 para el producto al racor de entrada interior 7 o al racor de salida interior 9. Después se sueldan las envueltas calefactoras 16a, 16b con los respectivos racores exteriores 17, 18.

Como medio calefactor para la envuelta calefactora 16 pueden utilizarse los portadores de calor habituales, por ejemplo agua, vapor con 4 bares de presión o vapor con 42 bares de presión, o bien aceite portador de calor (aceite térmico).

Durante un ensayo con el grifo de macho esférico conforme a la invención se usó como portador de calor vapor a una temperatura de 180ºC. Después de que la temperatura de la carcasa 1 del grifo de macho esférico 1 fuera estacionaria, es decir, no ascendía más, se determinó por medio de un procedimiento de medición láser en el lado exterior de la carcasa 1 igualmente una temperatura de 180ºC. Si por el contrario se dispone una bolsa calefactora alrededor de la carcasa del grifo de macho esférico, el lado exterior de la carcasa sólo alcanza una temperatura de 162ºC, que se ha determinado igualmente por medio del procedimiento de medición láser.

Conforme a la invención se aproxima el medio calefactor hasta el lado exterior de las bridas 6, 8 y, de este modo, directamente a los puntos críticos del grifo de macho esférico, en los que en el estado de la técnica se producen puentes de frío y con ello problemas a causa de la solidificación del producto. Los problemas que aparecen en el estado de la técnica, que se producen en especial al poner en marcha una instalación y no pueden eliminarse a pesar de un precalentamiento, ya no se producen en el caso de la solución conforme a la invención. Las longitudes del racor de entrada, del racor de salida y de los racores exteriores pueden ser diferentes conforme a la invención, siendo preferibles mayores longitudes de estos racores.

Con preferencia la carcasa 1 y las bridas 6, 8 se componen de acero fino. El grifo de macho esférico conforme a la invención no sólo puede usarse en el caso de una mayor temperatura y también elevada del producto que circula a través del mismo, sino también para productos que se presionan a elevada presión a través de tuberías.

En resumen las ventajas fundamentales del grifo de macho esférico conforme a la invención consisten, por un lado, en un enlace mejor y más rápido del grifo de macho esférico en una tubería de doble envuelta. El montaje del grifo de macho esférico y las partes de tubería se simplifica fundamentalmente. Se obtiene un mejor calentamiento en los puntos críticos del grifo de macho esférico con una muy buena transmisión térmica. Debido a que el medio calefactor no tiene que vaciarse al cambiar el juego de juntas del grifo de macho esférico, ya no existe el riesgo actual de accidentes a causa de escaldaduras. No se necesita una fabricación de medios auxiliares, por otro lado complicada, para calentar el grifo de macho esférico.

Lista de símbolos de referencia

1

Carcasa

2

Bola de cierre

3

Eje

4

Palanca manual

5

Perno

6

Brida

7

Racor de entrada

8

Brida

9

Racor de salida

10

Perno roscado

11

Junta de carcasa

12

Asiento de bola

13

Tuerca

14

Flecha

15

Tubería

16a

Envuelta calefactora del lado de entrada

16b

Envuelta calefactora del lado de salida

17

Racor exterior

18

Racor exterior

19

Tubería adicional

20

Costura de soldadura

21

Costura de soldadura

22

Flecha

23

Cámara anular

24

Cámara anular

Claims (4)

1. Valvulería de bloqueo calentable o refrigerable con bridas (6; 8) en el lado de entrada y en el de salida, y con un racor de entrada (7) y un racor de salida (9) para el fluido circulante, sobresaliendo hacia fuera el racor de entrada (7) y el racor de salida (9) de la brida respectiva y estando circundado al menos uno de los racores (7; 9) por un racor exterior (17; 18), y formando al menos un racor (7; 9) y el racor exterior circundante (17; 18) una cámara anular (23; 24) cerrada por un lado para el medio calefactor o refrigerante, caracterizada porque la valvulería de bloqueo está configurada como un grifo de macho esférico con una pieza central, porque la pieza central presenta una bola de cierre (2) y dos asientos de bola (12) y las bridas (6; 8) hacen contacto directo con los asientos de bola (12).

2. Valvulería de bloqueo según la reivindicación 1, caracterizada porque el racor de entrada (7) o el racor de salida (9) sobresale más hacia fuera que el racor exterior (17; 18).

3. Valvulería de bloqueo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el grifo de macho esférico presenta una carcasa (1) que circunda la bola de cierre (2) y que está unida de forma desmontable, en el lado de entrada y en el de salida, a las bridas (6; 8).

4. Valvulería de bloqueo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la cámara anular (23; 24) termina en la región de la brida (6; 8).