ES2276323T3 - Dispositivo con obturador de regulacion del caudal de un fluido. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo con obturador de regulación del caudal de un fluido, del tipo de los que comprende: * un cuerpo (1, 101) que comprende un paso de entrada (2, 102) y un paso de salida (3, 103) de fluido que comunican con un alojamiento (4, 104) previsto en este cuerpo (1, 101); conteniendo este alojamiento (4, 104) en particular los elementos siguientes, preferentemente amovibles: - por lo menos una válvula (6, 106) de apertura/cierre móvil en traslación; - por lo menos una jaula (8, 108) en la cual la válvula (6, 106) está guiada durante sus desplazamientos en traslación, estando dicha jaula (8, 108) provista de orificios de puesta en comunicación del paso de entrada (2, 102) y del paso de salida (3, 103), en posición de apertura de la válvula (6, 106); - por lo menos un asiento (10, 110) destinado a cooperar con la válvula (6, 106) en posición de cierre de esta última; - por lo menos un contra-asiento (11, 111) en apoyo sobre una parte del cuerpo (1, 101) en el interior del alojamiento (4, 104) que contiene los elementos, preferentemente amovibles, - y por lo menos una junta de estanqueidad (13, 113) confinada entre el asiento (10, 110) y el contra-asiento (11, 111), * y unos medios de compresión (38, 39, 37, 40, 41-45, 117, 137) de por lo menos una parte de los elementos (8/108, 10/110, 11/111, 13/113) preferentemente amovibles, contenidos en el alojamiento (4, 104) del cuerpo (1, 101); caracterizado porque: - la función de estanqueidad asiento (10, 110)/cuerpo (1, 101), en posición cerrada de la válvula (6, 106), es esencialmente asumida por el contra-asiento (11, 111) en cooperación con la junta de estanqueidad (12, 112), - y la función de confinamiento de la junta de estanqueidad (13, 113) es esencialmente asumida por el contra-asiento (11, 111); de manera que intervenga un alivio de las tensiones que se ejercen sobre el asiento (10, 110) que es entonces poco, o nada, deformado, lo que le permite asumir mejor su cooperación por contacto con la válvula (6, 106), en posición cerrada de éste, garantizando así la estanqueidad del cierre asiento (10, 110)/obturador (6, 106).
Description
Dispositivo con obturador de regulación del
caudal de un fluido.
La presente invención tiene por objeto unos
perfeccionamientos en los dispositivos con obturador de regulación
de caudal de fluido en unas conducciones, tales como unas válvulas
grifo o unas válvulas provistas de obturador, preferentemente con
asiento desmontable y de mantenimiento rápido.
De manera más precisa, la presente invención se
refiere a una válvula grifo o a una válvula provista de obturador
utilizable en particular en unas instalaciones nucleares y cuyo
desmontaje, en particular el del asiento es preferentemente
fácil.
En los reactores nucleares del tipo de agua a
presión, la energía producida por la reacción de fisión del
material nuclear que constituye el núcleo del reactor es transmitida
a un intercambiador térmico primario por una circulación de agua
llamada primaria entre la cuba del reactor y el intercambiador
térmico primario. Aunque el material combustible esté encerrado en
una vaina estanca del elemento combustible, existe siempre un
riesgo de fisuras en esta vaina que pueden provocar un paso de
productos de fisión al agua primaria. Es por tanto necesario que el
conjunto de los elementos que constituyen el circuito primario
asegure un excelente confinamiento.
Además, se sabe que en este tipo de instalación
nuclear, el conjunto del circuito primario está encerrado en un
recinto de confinamiento en el cual reina una cierta radiación. Las
intervenciones en el interior de este recinto de confinamiento son
por tanto excepcionales y su duración debe ser tan reducida como sea
posible, esto supone que la intervención sobre cada uno de los
componentes del circuito primario sea simple. Además, es importante
conocer de antemano la duración aproximada de la intervención.
Por último, teniendo en cuenta la radiación que
existe en el interior de la cuba primaria del reactor, y en
particular en razón de la radiación neutrónica, es extremadamente
deseable que el agua primaria no contenga ninguna partícula de una
material susceptible de dar un producto radioactivo. Es importante
por tanto que ninguno de los componentes del circuito primario esté
realizado con la ayuda de un material susceptible de dar un
producto radioactivo bajo el efecto de la radiación. Es en
particular el caso del cobalto.
Así, en la problemática ligada a los circuitos
primarios de refrigeración de reactores nucleares, de entre las
especificaciones esperadas para las válvulas grifo o las válvulas
montadas sobre las diferentes partes de dichos circuitos de un
equipo nuclear, se pueden resaltar tres principales. Es ventajoso
que el cambio del asiento de la válvula grifo o de sus elementos de
estanqueidad pueda ser realizado rápidamente y con la ayuda de
operaciones simples. Es asimismo deseable que la válvula grifo no
constituya un punto débil en el mantenimiento del confinamiento del
circuito primario, en otros términos, es importante que la válvula
grifo presente una excelente estanqueidad, en particular respecto
al exterior. Por último, es totalmente recomendado evitar utilizar
en el conjunto de la válvula grifo unos materiales susceptibles de
producir unos productos radioactivos bajo el efecto de la
radiación.
Estas exigencias han sido satisfechas por la
invención objeto de la patente europea
EP-B-0 177 397, que se refiere a
una válvula grifo que comprende una válvula destinada a cooperar con
un asiento y unas guarniciones de estanqueidad. Esta válvula grifo
está caracterizada porque la extracción del asiento y de las
guarniciones de estanqueidad es fácil, porque la estanqueidad está
perfectamente asegurada y porque en particular se entra evita la
utilización de cobalto. Esta válvula grifo y con asiento desmontable
y de mantenimiento rápido, comprende un vástago de mando en
traslación en traslación según el eje de la válvula grifo, unos
medios de maniobra para mandar el movimiento de translación de
dicho vástago, un obturador solidario de un extremo de dicho
vástago, un cuerpo perforado por pasos de entrada y de salida del
líquido que desembocan en una cavidad prolongada por un orificio
cilíndrico dispuesto según el eje de dicha válvula grifo para el
paso de dicho vástago, una jaula alojada en dicha cavidad y en la
cual puede desplazarse dicho obturador bajo la acción de dicho
vástago, unos elementos de guarnición que rodean una porción de
dicho vástago y un asiento para cooperar con dicho obturador en
posición de cierre. Dicha válvula grifo se caracteriza porque dicho
asiento está constituido por una pieza distinta de dicho cuerpo.
Una junta de estanqueidad está interpuesta entre el cuerpo y el
asiento amovible. Este último es mantenido en posición por un
apilamiento comprimido que comprende la jaula, las guarniciones de
estanqueidad, un pisón, unas arandelas elásticas y una brida de
pisón. El sombrerete y la brida de pisón están solidarizados con el
cuerpo por unos tirantes. La rotación del vástago de mando en el
sentido antihorario permite la extracción de las guarniciones de
estanqueidad. La cabeza y el asiento de la válvula grifo pueden ser
fácilmente extraídos del cuerpo de la válvula grifo sin utillaje
particular, lo que permite mecanizar de nuevo o cambiar estar
piezas en el taller y no en el lugar. De acuerdo con un quinto de
modo de realización de la invención (figura 5) según el documento
EP-B-0 177 397, el
asiento amovible está constituido por un manguito cilíndrico y un
collarín externo sobre el cual se apoya la jaula, a su vez coronada
por los bloques de estanqueidad y por el pisón. El obturador puede
desplazarse en el interior de la jaula. La junta de estanqueidad
está dispuesta bajo la cara inferior del collarín del asiento. Un
anillo anular coopera con el manguito cilíndrico para el
confinamiento de la junta, también apoyada sobre la pared interna
del cuerpo hueco de la válvula grifo. El manguito cilíndrico tiene
una altura superior a la de la junta y soporta la parte esencial
del confinamiento de esta junta (presión de 700 bars). Ha resultado
que, durante el uso, una estructura de este tipo puede provocar una
deformación de asiento y en consecuencia un problema de estanqueidad
a nivel del contacto del obturador con la parte alta del asiento, a
saber el collarín 32, es decir de formación de la parte troncocónica
de contacto del asiento.
En este contexto, uno de los objetivos
esenciales de la presente invención es perfeccionar los dispositivos
de válvulas de regulación de flujo (es decir válvulas grifo) en
unas conducciones, siendo los dispositivos considerados los de la
técnica anterior, en particular según el documento
EP-B-0 177 397 y teniendo los
perfeccionamientos buscados por objeto limitar e incluso suprimir
el desgaste de sus piezas mecánicas constitutivas sometidas a
fuertes solicitaciones mecánicas, para garantizar así la
estanqueidad en duraciones muy largas de utilización.
Otro objetivo esencial de la presente invención
es proponer los perfeccionamientos mencionados tanto para unos
dispositivos de control de caudal de fluido con desmontaje y con
mantenimiento fácil como para unos dispositivos que no presentan
esta característica.
Otro objetivo esencial de la presente invención
es perfeccionar los dispositivos con válvulas de regulación de flujo
sin gravar el precio de coste del dispositivo.
Otro objetivo esencial de la presente invención
es mejorar la estanqueidad de los dispositivos con obturadores de
regulación de flujo (del tipo válvula grifo) -preferentemente de
desmontaje y mantenimiento fácil-, ya se trate tanto de la
estanqueidad a ambos lados del sistema obturador/asiento en posición
cerrada, como de la estanqueidad a nivel del vástago de mando.
Otro objetivo esencial de la presente invención
es perfeccionar los dispositivos con válvulas de regulación de
flujo, utilizando unas piezas y una estructura simples y
robustas.
Estos objetivos, entre otros, se alcanzan por la
presente invención, que se refiere a un dispositivo con obturador de
regulación de caudal de un fluido, del tipo de los que
comprenden:
- \vartriangleright
- un cuerpo que presenta un paso de entrada y un paso de salida de fluido que comunican con un alojamiento previsto en este cuerpo; este alojamiento contiene en particular los elemento siguientes, preferentemente amovibles:
- \bullet
- por lo menos un obturador de apertura/cierre móvil en translación;
- \bullet
- por lo menos una jaula en la cual el obturador está guiada durante sus desplazamientos en traslación, estando dicha jaula provista de orificios de puesta en comunicación del paso de entrada y del paso de salida, en posición de apertura del obturador;
- \bullet
- por lo menos un asiento destinado a cooperar con el obturador en posición de cierre de esta última;
- \bullet
- por lo menos un contra-asiento apoyado sobre una parte del cuerpo en el interior del alojamiento que contiene los elementos, preferentemente amovibles;
- \bullet
- y por lo menos una junta de estanqueidad confinada entre el asiento y el contra-asiento,
- \vartriangleright
- y unos medios de compresión de los elementos, preferentemente amovibles, contenidos en el alojamiento del cuerpo;
caracterizado porque:
- \sqbullet
- la función de estanqueidad asiento/cuerpo, en posición cerrada del obturador, es esencialmente asumida por el contra-asiento en cooperación con la junta de estanqueidad.
- \sqbullet
- y la función de confinamiento de la junta de estanqueidad es esencialmente asumida por el contra-asiento;
de manera que interviene un
aligeramiento de las tensiones que se ejercen sobre el asiento, que
es entonces poco, incluso nada, deformado, lo que le permite asumir
asumir mejor su cooperación por contacto con el obturador, en
posición cerrada de ésta, garantizando así la estanqueidad del
asiento/obturador.
La obturación del alojamiento de cuerpo de
válvula o de válvula grifo que comunica con los pasos de entrada y
de salida de fluido, resulta de la puesta en apoyo anular del
obturador sobre el asiento, bajo el efecto del vástago de mando.
Para completar esta obturación, es necesario que la estanqueidad
entre el asiento y el cuerpo del dispositivo sea perfecta. De
acuerdo con la invención, esta estanqueidad se realiza por medio de
por lo menos tres elementos que son el asiento, la junta interpuesta
entre el asiento y el contra-asiento, quedando
entendido que estos tres elementos, preferentemente coaxiales y
superpuestos, están sometidos a una compresión axial que permite la
puesta a presión y el confinamiento de la junta de estanqueidad.
Además de esta compresión axial que le es
transmitida por la jaula, el asiento soporta asimismo la
solicitación a compresión del obturador, es particularmente astuto
de acuerdo con la invención liberar el asiento de por lo menos una
parte de su función de estanqueización transfiriéndola al
contra-asiento, contribuyendo este último en esta
perspectiva con la parte esencial del confinamiento de la junta de
estanqueidad.
Esta distribución ventajosa de las funciones
mecánicas en el seno del conjunto
asiento/junta/contra-asiento, proporciona al
dispositivo de válvula según la invención una gran robustez y una
longevidad incrementada.
Estas disposiciones técnicas según la invención
se aplican tanto en unos dispositivos con válvula de desmontaje y de
mantenimiento fáciles como a unos dispositivos no desmontables
fácilmente.
Otras características y ventajas de la invención
se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la lectura de
la descripción siguiente de dos modos de realización de la
invención, a saber una válvula grifo y una válvula, dados a título
de ejemplos no limitativos. La descripción se refiere a los planos
anexos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista en sección
vertical de una válvula grifo con obturador y con asiento
desmontable;
- la figura 1A es una vista en detalle de una
zona de la figura 1 delimitada por un círculo y que muestra la
estructura original del conjunto
asiento/junta/contra-asiento;
- la figura 1B es una vista parcial ampliada
de la figura 1;
- la figura 2 es una vista en sección
vertical de una válvula provista de obturador y con asiento
desmontable;
- la figura 3 es una vista por encima de la
figura 2.
Las figuras 1, 1A y 1B representan un modo de
realización del dispositivo según la invención que corresponde a
una válvula grifo con obturador, con asiento desmontable y de
mantenimiento rápido. La válvula grifo comprende un cuerpo hueco 1
metálico obtenido por ejemplo por moldeo y mecanizado y que presenta
un paso de entrada 2 y un paso de salida 3 de fluido, comunicando
ambos con un alojamiento 4 dispuesto según el eje XX' de la
válvula
grifo.
grifo.
Este último comprende además un conjunto 5 de
elementos (preferentemente amovibles) dispuestos en el alojamiento 4
y de eje XX'. Los elementos (preferentemente amovibles) de este
conjunto 5 son los siguientes:
- -
- un obturador 6 de apertura/cierre móvil en traslación y solidaria del extremo libre inferior de un vástago de mando 7, móvil en traslación según el eje XX' de la válvula grifo;
- -
- una jaula 8 tubular, útil como guía para el obturador 6 durante sus desplazamientos en traslación bajo la acción del vástago de mando 7; estando dicha jaula 8 provista de orificios 9 de puesta en comunicación del paso de entrada 2 de eje YY' y del paso de salida 3 de eje ZZ' de fluido, en posición de apertura del obturador 6;
- -
- un asiento 10 tubular, destinado a cooperar con el obturador 6;
- -
- un contra-asiento 11 apoyado sobre un escalonado anular 12 del cuerpo 1 practicado en la parte inferior del alojamiento 4;
- -
- y una junta de estanqueidad inferior 13 confinada entre el asiento 10 y el contra-asiento 11.
En su parte superior esencialmente localizada
debajo del cuerpo 1, el dispositivo de válvula grifo con obturador
según las figuras 1, 1A, 1B comprende:
- -
- unos medios de maniobra 14 para mandar el movimiento de traslación del vástago 7 y por tanto del obturador 6, de la posición de cierre de la válvula grifo (en apoyo sobre el asiento 10) a la posición de apertura elevada del obturador 6;
- -
- unos medios de estanqueidad 15 apropiados para impedir la fuga de fluido entre la jaula 8 (preferentemente amovible) y el alojamiento 4, estando dichos medios preferentemente constituidos por una junta anular superior de grafito expandido, por ejemplo;
- -
- un manguito de estanqueidad 16 apropiado para impedir la fuga de fluido entre el vástago 7 y el alojamiento 4, envolviendo dicho manguito una porción de dicho vástago 7;
- -
- y unos medios de compresión axial 17 que actúan sobre los elementos 8, 10, 13 y 11 superpuestos según el eje XX' del alojamiento 4, así como sobre los medios de estanqueidad 15, para realizar la estanqueidad del dispositivo.
Así se superponen y se comprimen en el
dispositivo según la invención, en el alojamiento 4, de arriba hacia
abajo, la junta anular de estanqueidad 15, la jaula 8, el asiento
10, la junta de estanqueidad 13 y el contra-asiento
11, estando todos estos elementos (preferentemente amovibles)
incluidos en el conjunto designado por la referencia 5 en la
presente exposición.
Según una característica ventajosa de la
invención, la junta de estanqueidad 13 inferior es una junta anular
alojada en una cámara de confinamiento delimitada;
- \medcirc
- por una superficie anular lateral externa 18 definida por una parte de la cara interna del alojamiento 4 que contiene en particular los elementos (preferentemente amovibles) del conjunto 5,
- \medcirc
- por una superficie anular superior 19, definida por una parte del asiento 10,
- \medcirc
- y por al menos dos (en el ejemplo 2) superficies anulares 20_{1} y 20_{2} definidas por una parte del contra-asiento 11, a saber una superficie lateral interna 20_{2} y una superficie inferior 20_{1}, las cuales tienen juntas una superficie superior a la de la superficie anular superior 19 definida por una parte del asiento 10.
La figura 1A muestra el detalle de la estructura
de esta cámara de confinamiento de la junta anular inferior 13.
Según una característica preferida de la
invención, la superficie total de las dos superficies anulares
lateral 20_{1} e inferior 20_{2} definida por una parte del
contra-asiento 11, es por lo menos 1,1,
preferentemente por lo menos 1,5, y más preferiblemente aún por lo
menos 2 veces superior a la de la superficie anular superior 19
definida por una parte del asiento 10.
Se desprende de las figuras 1, 1A y 1B que
ilustran el ejemplo de realización de la válvula grifo según la
invención, que el contra-asiento 11 es un manguito
cilíndrico cuyo extremo inferior forma un collarín exterior 21 que
descansa sobre el escalonado 12 del cuerpo 1 en el interior del
alojamiento 4 que contiene los elementos 7, 10, 13, 11,
preferentemente amovibles.
El asiento 10 es un anillo apoyado sobre el
extremo superior del manguito cilíndrico que constituye el
contra-asiento 11. Este anillo 10 presenta,
preferentemente, un labio periférico 22 que se extiende hacia abajo
a partir de la cara inferior de dicho anillo. Dicho labio está
ideado para ser insertado en la cámara de confinamiento anular
delimitada por el manguito cilíndrico que constituye el
contra-asiento 11 con sus superficies anulares
laterales externas 20_{1} e inferiores 20_{2} y por la cara
interna 18 del alojamiento 4 que forma la superficie anular lateral
externa, estando la superficie anular superior 19 constituida así
por la superficie terminal inferior del mencionado labio periférico
22.
Debe observarse que el manguito cilíndrico del
contra-asiento 11 tiene una altura tal que desempeña
la función de un limitador de aplastamiento de la junta de
estanqueidad 13 por el labio periférico inferior 22 del asiento
10.
Al igual que la cámara de confinamiento anular
en la cual está alojada, la junta de estanqueidad inferior anular 13
presenta una sección transversal recta de forma general rectangular
o circular.
Ventajosamente, la junta de estanqueidad anular
13 es de naturaleza y/o de forma elástica, siendo el grafito,
preferentemente el grafito expandido, muy especialmente apropiado a
título de material constitutivo de dicho junta de estanqueidad
anular.
Preferentemente, el asiento 10 es un anillo que
presenta una cuña superior interna 23 achaflanada. Esta superficie
achaflanada constituye una superficie anular de apoyo destinada a
cooperar con una superficie anular de contacto correspondiente,
prevista sobre la superficie exterior de una parte troncocónica del
casquete esférico que forma el extremo inferior del obturador 6.
Siendo el o los materiales constitutivos de las piezas que presentan
estas superficies anulares preferentemente seleccionados de entre
los materiales más duros que el acero inoxidable.
En efecto, además del labio periférico 22
inferior, el anillo que forma el asiento 10, presenta, como aparece
más claramente en la figura 1A una cuña superior interna 23
achaflanada que está ventajosamente rodada y/o constituida por un
material diferente del material del anillo 10. En la práctica, esta
cuña 23 achaflanada es preferentemente más dura que el acero
inoxidable y permite mejorar la estanqueidad de la obturación
obturador/asiento. En efecto, la cara achaflanada de esta cuña
superior interna 23 constituye la superficie anular de apoyo para
una superficie anular de contacto correspondiente, prevista en una
parte troncocónica del extremo inferior del obturador 6. Esta parte
troncocónica constituye la base del casquete esférico que forma el
extremo inferior de dicho obturador 6. Además, la superficie anular
del contacto del obturador 6 forma parte de un aro terminal de
contacto 24 de dicho obturador 6 (figuras 1A y 1B). Este aro
terminal de contacto 24 está realizado en un material rodado o un
material diferente del que constituye el resto del obturador 6 y de
la misma naturaleza o de naturaleza similar al de la cuña superior
interna 23 del asiento 10. En el ejemplo, este material es a su vez
también preferentemente más duro que el acero inoxidable.
La cara 25 superior del
anillo-asiento 10, está dispuesto en un plano
diametral con respecto a XX' de dicho
anillo-asiento 10. Esta cara superior 25 forma una
superficie anular de apoyo para el extremo inferior 26 de la jaula
de guiado 8 del obturador 6 (figura 1A).
La jaula de guiado 8 tubular de guiado está
perforada por orificios 9 en su parte inferior. Estos orificios 9
desembocan en el alojamiento 4 y están frente al paso de salida 3 de
eje ZZ'. Está previsto un espacio entre la jaula 8 y la cara
interna del alojamiento 4 del cuerpo 1, a nivel de la porción
inferior de la jaula 8, mientras que esta última está en contacto
íntimo con la cara interna del alojamiento 4 del cuerpo 1 a nivel
de las porciones medias y superiores de la jaula tubular 8. En otros
términos, la porción inferior y la porción media de la jaula 8
presentan ambas unos diámetros interno y externo idénticos y
constantes, mientras que la porción superior de esta jaula 8 forma
un ensanchamiento 28 de diámetro externo ligeramente superior al
diámetro externo de sus porciones medias e inferiores y de diámetro
interno idéntico al diámetro interno constante de la jaula 8. El
ensanchamiento 28 de la jaula 8 presenta un escalonado 29 sobre el
cual descansa la junta anular superior de estanqueidad 15.
El obturador 6 es una pieza cilíndrica
esencialmente maciza para la cual se ha precisado más arriba que su
extremo inferior está en forma de casquete esférico. Esta pieza
cilíndrica está solidarizada al vástago de mando 7 por medio de una
ranura 30 destinada a recibir un tetón 31 que constituye el extremo
inferior del vástago de mando 7. Este tetón presenta un cuello
terminal 32 (figura 1B). Un collarín 33 achaflanado previsto en el
vástago 7 constituye la base del tetón 31 y está en apoyo anular
sobre la cara superior del obturador 6. Además, el obturador 6
presenta en el extremo superior de su cara externa una banda anular
34 de deslizamiento y de contacto con la cara interna de la jaula
tubular 8. La función de esta banda 34 es asegurar la estanqueidad a
nivel del obturador, a la manera del aro de contacto 24 del asiento
6 con el contra-asiento 11.
La cara superior del collarín 33 del vástago 7
está solidarizada con el extremo inferior del manguito de
estanqueidad 16 apropiado para impedir cualquier fuga de fluido
entre el vástago 7 y el alojamiento 4. Ventajosamente, este
manguito de estanqueidad 16 comprende un fuelle preferentemente de
acero inoxidable y/o unas guarniciones, preferentemente de grafito,
y más preferentemente aún de grafito expandido. En el ejemplo, como
se ha representado en las figuras 1 y 1B, este manguito es un
fuelle de acero inoxidable, siendo el extremo superior de este
fuelle el manguito 16 solidario de un collarín 35 a su vez fijado
sobre los bordes del extremo 36 superior abierto de un sombrerete
tubular 37. Este extremo 36 superior abierto es atravesado por el
vástago 7. El sombrerete tubular 37 está esencialmente dispuesto en
el exterior del cuerpo 1 y cubre la jaula 8. La junta de
estanqueidad superior anular 15 está interpuesta entre el
sombrerete tubular 37 y la jaula 8. Así, este manguito/fuelle 16 de
estanqueidad, asociado al collarín 35, permite tabicar la
comunicación que existe entre el interior de la jaula 8 y del
sombrerete 37 en relación con el alojamiento 4, por una parte, y el
exterior del cuerpo 1, por otra parte.
Los medios de comprensión axial según XX' del
apilamiento o de la superposición en el alojamiento 4 del cuerpo 1,
de los elementos siguientes: junta superior 15, jaula 8, asiento 10,
junta inferior, contra-asiento 11, comprenden:
- \vartriangleright
- por lo menos dos mandíbulas inferior 38 y superior 39, estando la mandíbula inferior 38 formada por lo menos por una parte de la superior del cuerpo 1 que bordea el mandrilado que constituye la parte alta del alojamiento 4 del cuerpo 1 y que contiene los elementos (preferentemente móviles): junta superior 15, jaula 8, asiento 10, junta inferior 13, contra-asiento 11;
- \vartriangleright
- por lo menos un órgano de arriostrado coaxial al vástago de mando 7 y en el cual este último está enfilado, comprendiendo este órgano de arriostrado, preferentemente, por lo menos tres elementos de arriostrado superpuestos/apilados, a saber:
- \sqbullet
- el sombrerete 37, por una parte, apoyado, preferentemente por medio de un medio de estanqueidad (junta anular 15), sobre la parte terminal superior 28 (escalonado 29) de la jaula 8, y por otra parte según una modalidad ventajosa de la invención, solidario del extremo superior del manguito/fuelle de estanqueidad por medio del collar 35,
- \sqbullet
- un pisón 40,
- \sqbullet
- uno o varios anillos y/o juntas (41-45),
- \vartriangleright
- unos medios de tracción 46, 47 que permiten apretar las mandíbulas 38, 39 y comprimir así según XX':
- \sqbullet
- los elementos de arriostrado; sombrerete 37, una junta anular 41 eventual (en el ejemplo presente), pisón 40, anillos y/o juntas 41-45,
- \sqbullet
- eventualmente la junta anular superior 15 (en el ejemplo presente),
- \sqbullet
- el conjunto 5 de elementos (preferentemente amovibles) a saber: la jaula 8, el asiento 10, el contra-asiento 11 y la junta anular inferior 13 interpuesta entre estas dos últimas piezas.
El pisón 40 descansa sobre el borde periférico
anular 48 del sombrerete 37 y cubre dicho sombrerete estando en
contacto con la superficie de revolución de este último por medio de
su cara interna. La junta anular 41 interpuesta entre el pisón 40 y
el sombrerete 37 está dispuesta sobre un escalonado anular 49 del
sombrerete 37. Está previsto un juego dinámico 50 entre el extremo
superior del sombrerete 37 y la parte inferior del pisón 40 que
cubre este último.
La parte superior del pisón 40 que no cubre el
sombrerete 37, es una parte tubular de diámetro menor que la parte
tubular inferior. Un paso circular para el vástago 7 está previsto
en el pisón 40 a nivel de la zona que separa la parte inferior
tubular que cubre el sombrerete 37 y la parte superior tubular de
dicho pisón 40. El diámetro interior de este último es ligeramente
superior al diámetro del vástago de mando, de manera que se puede
insertar en el espacio anular así practicado un apilamiento de un
anillo de guiado 42, un anillo de estanqueidad 43 (por el ejemplo
de grafito) y un anillo 44 de aplastamiento del anillo de
estanqueidad 43. Estos anillos 42, 43, 44 están en contacto con el
vástago de mando 7. El anillo 44 de aplastamiento más alto presenta
una parte superior en forma de manguito superior cilíndrico 44_{1}
de menor diámetro que el de su parte inferior, extendiéndose dicho
manguito 44_{1} por encima del extremo superior del pisón 40.
Tres arandelas elásticas 45 están enfiladas sobre este manguito
superior 44_{1}. Debido a la diferencia de espesor entre la parte
inferior del anillo 44 y el manguito superior 44_{1} de éste,
existe un escalonado sobre el cual descansan las tres arandelas
elásticas 45. Estando este escalonado situado ligeramente por encima
de la superficie superior del pisón 40, se practica así un juego 51
entre las arandelas y dicha cara superior (figura 1B).
La mandíbula superior 39 descansa sobre el pisón
40 por medio de una superficie anular de apoyo 52 definida por el
escalonado fruto de la diferencia de diámetro entre la parte
inferior y la parte superior del pisón 40. La mandíbula 39 se apoya
también sobre las arandelas elásticas 45, por medio de su zona
anular que bordea y delimita el paso para el vástago de mando 7 y
el manguito superior 44_{1} del anillo 44.
Los medios de tracción 46, 47 están constituidos
por lo menos por dos tirantes 47. El extremo inferior de cada
tirante 47 está atornillado en la parte superior del cuerpo 1 que
constituye la mandíbula 38, mientras que la parte extrema superior
de cada tirante 47 atraviesa la corona exterior de la mandíbula 39.
Dicha parte extrema superior de cada tirante 47 está fileteada de
manera que puede ser asociada a una tuerca 46 que permite el
apriete de las mandíbulas 38 y 39, y, por consiguiente, la
compresión axial según XX' del apilamiento o de la superposición de
los elementos siguientes: pisón 40, junta 41, sombrerete 48, junta
15, jaula 8, asiento 10, junta 13, contra-asiento
11, con confinamiento de la junta 13.
La compresión de esta junta se determina para
obtener una presión superior a la del fluido respecto al cual se
quiere asegurar la estanqueidad del dispositivo.
La maniobra del vástago de mando 7 es realizada
con la ayuda de un conjunto 14 que comprende un volante 53
solidario en rotación y en traslación de un casquillo 54. La
solidarización se realiza por una tuerca 55 roscada sobre el
extremo superior fileteado 56 del casquillo 54. Este extremo
superior 56 presenta un orificio axial roscado 57 en el cual el
extremo superior 58 del vástago de mando 7 está atornillado. La
solidarización en rotación del casquillo 54 con el volante 53 está
asegurada por una chaveta 59 acoplada en una ranura radial del
casquillo 54 y una ranura del cubo 60 del volante 53. La
inmovilización en traslación del casquillo 54 está asegurada por un
conjunto constituido por una brida superior 61 y por unos medios de
apriete 62 que comprenden por lo menos un juego tirante(s)
63/tuerca(s) 64. El extremo inferior de cada tirante 63 está
enroscado en la mandíbula 39, mientras que su extremo superior está
fileteado y atraviesa un mandrilado previsto en la brida superior
61. Una tuerca 64 roscada sobre la cabeza fileteada del tirante 63
permite el apriete de la brida 61 respecto a la mandíbula 39. Está
también previsto un engrasador 66.
El tirante 63 presenta:
- \sqbullet
- un escalonado alto anular sobre el cual descansa la brida superior 61, por medio de los bordes del orificio de paso del tirante 63,
- \sqbullet
- así como por lo menos un escalonado bajo que descansa sobre la cara superior de la mandíbula 39, más precisamente sobre la zona de esta mandíbula 39 que bordea el orificio roscado en el cual está roscada la parte inferior fileteada del tirante 63.
De hecho, los extremos superiores e inferiores
fileteados del tirante 63 tienen un diámetro inferior al de la parte
media del tirante 63.
La parte del vástago de mando 7 proximal a su
extremo superior fileteado 58 está equipada con una varilla 65
solidaria del vástago de mando 7 y móvil en traslación con éste. Una
primera función de esta varilla es una función antirrotación del
vástago de mando. La segunda función es indicar por su posición con
respecto a unas marcas dispuestas sobre el tirante 62, a saber
"O" para válvula grifo abierta y "F/C" para la válvula
grifo cerrada o "closed". Esto permite visualizar la apertura y
el cierre de la válvula grifo. Esta varilla 65 de indicación de
apertura/cierra es sustancialmente ortogonal al eje XX'.
El funcionamiento de la válvula grifo con
obturador de las figuras 1, 1A y 1B se desprende claramente de la
descripción anterior. En la posición de apertura o de cierre
representada en las figuras 1 y 1B, el obturador 6 está en posición
baja en contacto con el asiento 10 por medio del aro de contacto 24
y de la cuña superior interna achaflanada 23 respectivamente. La
presión aplicada resulta de la maniobra en rotación del volante 53
en el sentido horario, lo que provoca la rotación del casquillo 54,
provocando este último el descenso del vástago de mando 7 y por
tanto del obturador 6. Para abrir la válvula grifo y permitir la
circulación del líquido entre el paso de entrada 2 y el paso de
salida 3, se gira el volante 53 en el sentido antihorario, lo que
provoca la elevación del vástago de mando 7 y por tanto del
obturador 6.
Se desprende también de la descripción de la
estructura de este modo preferido de realización de una válvula
grifo con obturador según la invención (figuras 1, 1A y 1B) que el
desmontaje de la cabeza de la válvula grifo es fácil de realizar
por desenroscado de las tuercas 55, 64, 46 y por extracción de la
brida superior 61, de la mandíbula 39, del vástago de mando 7 y de
los diversos elementos superpuestos, pisón 40, sombrerete 37, jaula
8, asiento 10, junta 13 y contra-asiento 11.
Las figuras 2 y 3 muestran un segundo modo de
realización del dispositivo según la invención, constituido por un
válvula cuyos medios de compresión 117 comprenden por lo menos un
sombrerete 137, preferentemente amovible, que constituye una tapa
fijada solidariamente en el extremo superior abierto del cuerpo 101,
correspondiente al alojamiento 104 que contiene el conjunto 105,
preferentemente amovible: jaula 108/asiento
110/contra-asiento 111, apoyándose dicho sombrerete
137 sobre la jaula 108 comprimiendo así axialmente según XX' la
junta 113 interpuesta entre el asiento 110 y el
contra-asiento 111.
Según una variante, están previstos entre el
obturador 106 y el sombrerete 137 unos medios de retorno elásticos
del obturador 106 a la posición de cierre de la válvula, en apoyo
sobre el asiento 110.
Esta válvula según la invención comprende un
cuerpo metálico 101 provisto de un paso 102 de entrada de fluido de
eje YY' y de un paso 103 de salida de fluido de eje ZZ', que se
comunican por medio de un alojamiento 104. Este alojamiento acoge el
conjunto 105 de elementos amovibles siguientes:
- -
- una jaula 108 de guiado en traslación del obturador 106,
- -
- un asiento 110 destinado a cooperar en posición de cierre de la válvula con el obturador,
- -
- un contra-asiento 111,
- -
- y una junta anular 113 dispuesta en una cámara de confinamiento definida por el manguito cilíndrico y por el collarín 121 del contra-asiento 111, por una parte, así por el labio inferior 122 del asiento 110 por otra parte.
Los elementos de este conjunto 105 son sometidos
a una compresión axial según el eje XX' por medio del sombrerete
137 fijado solidariamente a la parte superior del cuerpo 101 que
bordea el extremo abierto superior del alojamiento 104. La fijación
del sombrerete 137 se realiza con la ayuda de varios sistemas de
tornillo 147/tuercas 146, en el ejemplo 6 como se ha representado en
la figura 3.
El sombrerete 137 está apoyado sobre la jaula
108 por medio de un labio 137_{1} anular en resalte hacia abajo.
Una junta anular 115 de sección transversal recta rectangular, está
interpuesta entre este labio anular 137_{1} y un escalonado de la
jaula 108.
Esta última está perforada por orificios 109 que
ponen en comunicación el paso de entrada 102, el alojamiento 104 y
el paso de salida 103 en posición abierta elevada del obturador
106.
Este último está guiado en traslación por la
cara interna de la jaula 108 entre una posición cerrada de la
válvula tal como la representada en la figura 2 y una posición
abierta de la válvula en la cual el obturador 106 está en posición
elevada, a tope contra la cara interna del sombrerete 137.
El obturador 106 está equipado con un aro de
contacto 124 con el asiento 110 así como con una banda de
deslizamiento/contacto 134 dispuesta en el extremo superior del
obturador 106. Estos elementos 124 y 134 concurren para mejorar la
estanqueidad de dispositivo.
La característica del confinamiento de la junta
113 entre el asiento 110 y el contra-asiento 111,
característica que constituye una de las características esenciales
de la invención, es totalmente análoga a esta misma característica
descrita en relación con las figuras 1, 1A y 1C para el primer modo
de realización de un dispositivo según la invención constituido por
una válvula grifo con obturador.
Tratándose del funcionamiento de esta válvula,
debe observarse que se trata de una válvula antirretorno destinada
a evitar el reflujo de fluido del paso de salida hacia el
alojamiento 104 y hacia el paso de entrada 102. En el curso de la
circulación de fluido según la dirección indicada en la figura 2, la
presión ejercida por el fluido en circulación provoca la elevación
del obturador 106 el cual pasa a ponerse a tope contra la cara
interna del sombrerete 137. La válvula está así abierta y permite la
circulación de fluido a través del alojamiento 104 y de los
orificios 109 de la jaula 108 en dirección al paso de salida 103. En
caso de puesta en circulación inopinada de un fluido en sentido
inverso por el paso de salida 103 hacia el paso de entrada 102, el
obturador 106 está dispuesto según una posición de reposo bajada en
apoyo sobre el asiento 110. El retorno en posición de reposo del
obturador 106 está por tanto más favorecido desde que se prevé uno
de los medios elásticos (resorte) que se dispone entre el obturador
106 y la cara interna del sombrerete 137.
Ventajosamente, todas las piezas constitutivas
de la válvula grifo según las figuras 1, 1A, 1B y de la válvula
antirretorno sobre las figuras 2 y 3, son de metal, por ejemplo de
acero inoxidable trabajadas por forjado y/o por mecanizado.
Claims (13)
1. Dispositivo con obturador de regulación
del caudal de un fluido, del tipo de los que comprende:
- \vartriangleright
- un cuerpo (1, 101) que comprende un paso de entrada (2, 102) y un paso de salida (3, 103) de fluido que comunican con un alojamiento (4, 104) previsto en este cuerpo (1, 101); conteniendo este alojamiento (4, 104) en particular los elementos siguientes, preferentemente amovibles:
- \sqbullet
- por lo menos una válvula (6, 106) de apertura/cierre móvil en traslación;
- \sqbullet
- por lo menos una jaula (8, 108) en la cual la válvula (6, 106) está guiada durante sus desplazamientos en traslación, estando dicha jaula (8, 108) provista de orificios de puesta en comunicación del paso de entrada (2, 102) y del paso de salida (3, 103), en posición de apertura de la válvula (6, 106);
- \sqbullet
- por lo menos un asiento (10, 110) destinado a cooperar con la válvula (6, 106) en posición de cierre de esta última;
- \sqbullet
- por lo menos un contra-asiento (11, 111) en apoyo sobre una parte del cuerpo (1, 101) en el interior del alojamiento (4, 104) que contiene los elementos, preferentemente amovibles,
- \sqbullet
- y por lo menos una junta de estanqueidad (13, 113) confinada entre el asiento (10, 110) y el contra-asiento (11, 111),
- \vartriangleright
- y unos medios de compresión (38, 39, 37, 40, 41-45, 117, 137) de por lo menos una parte de los elementos (8/108, 10/110, 11/111, 13/113) preferentemente amovibles, contenidos en el alojamiento (4, 104) del cuerpo (1, 101);
caracterizado porque:
- \sqbullet
- la función de estanqueidad asiento (10, 110)/cuerpo (1, 101), en posición cerrada de la válvula (6, 106), es esencialmente asumida por el contra-asiento (11, 111) en cooperación con la junta de estanqueidad (12, 112),
- \sqbullet
- y la función de confinamiento de la junta de estanqueidad (13, 113) es esencialmente asumida por el contra-asiento (11, 111);
de manera que intervenga un alivio
de las tensiones que se ejercen sobre el asiento (10, 110) que es
entonces poco, o nada, deformado, lo que le permite asumir mejor su
cooperación por contacto con la válvula (6, 106), en posición
cerrada de éste, garantizando así la estanqueidad del cierre asiento
(10, 110)/obturador (6,
106).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la junta de estanqueidad (13, 113) es
una junta anular alojada en una cámara de confinamiento
delimitada:
- \bullet
- por una superficie anular lateral externa (18) definida por una parte de la cara interna del alojamiento (4, 104) que contiene los elementos (8/108, 10/110, 11/111, 13/113, 6/106) (preferentemente amovibles) del conjunto (5, 105),
- \bullet
- por una superficie anular superior (19) definida por una parte del asiento (10, 110),
- \bullet
- y por lo menos por dos superficies anulares (20_{1}, 20_{2}) definidas por una parte del contra-asiento (11, 111), a saber una superficie lateral interna (20_{2}) y una superficie interior (20_{1}), las cuales tienen juntas una superficie superior a la de la superficie anular superior (19) definida por una parte del asiento (10, 110).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el contra-asiento (11,
111) es un manguito cilíndrico cuyo extremo inferior forma un
collarín exterior (21) que descansa sobre un escalonado anular (12,
112) del cuerpo (1, 101) en el interior del alojamiento (4, 104) que
contiene los elementos (8/108, 10/110, 11/111, 12/112, 6/106)
(preferentemente amovibles) del conjunto (5, 105).
4. Dispositivo según la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque el asiento (10, 110) es un anillo
apoyado sobre el extremo superior del manguito (11, 111) que
constituye el contra-asiento, presentando dicho
anillo (10, 110) preferentemente un labio periférico (22) que se
extiende hacia abajo a partir de la cara inferior de dicho anillo
(10, 110) e ideado para ser insertado en la cámara de confinamiento
anular delimitada por el manguito (11, 111) del
contra-asiento con sus superficies anulares lateral
interna (20_{2}) e inferior (20_{1}) y la cara interna (18) del
alojamiento (4, 104) del cuerpo (1, 101) que contiene los elementos
(8/108, 10/110, 11/111, 13/113, 6/106), preferentemente amovibles,
formando la parte considerada de esta cara interna (18) de
alojamiento (4, 104) la superficie anular lateral externa (18),
mientras que la superficie anular superior (19) está constituida
por la superficie terminal inferior del mencionado labio periférico
(22).
5. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la junta de
estanqueidad anular (13/113) tiene una sección transversal recta de
forma general rectangular o circular.
6. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque la junta de
estanqueidad anular (13/113) está alojada en la cámara de
confinamiento de la misma forma, delimitada por el manguito (11,
111) del contra-asiento y la cara interna (18) del
alojamiento (4, 104) del cuerpo (1, 101) que contiene los elementos
(8/108, 10/110, 11/111, 13/113, 6/106), preferentemente
amovibles.
7. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el asiento (10)
es un anillo que presenta una cuña superior interna (23)
achaflanada y porque esta superficie achaflanada constituye una
superficie anular de apoyo destinada a cooperar con una superficie
anular de contacto correspondiente, prevista en la superficie
exterior de una parte troncocónica del casquete esférico que
constituye el extremo inferior de la válvula (6), siendo el o los
materiales constitutivos de las piezas que presentan estas
superficies anulares preferentemente seleccionado de entre los
materiales más duros que el acero inoxidable.
8. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la junta de
estanqueidad anular (13/113) es de naturaleza y/o de forma
elástica, siendo el grafito, preferentemente el grafito expandido,
muy especialmente apropiado a título de material constitutivo de
dicha junta de estanqueidad anular (13/113).
9. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se trata de una
válvula grifo con obturador (6) que comprende:
- \vartriangleright
- un vástago de mando (7):
- \sqbullet
- móvil en traslación según el eje XX' de la válvula grifo,
- \sqbullet
- y cuyo extremo libre inferior (32) es solidario de la válvula (6),
- \vartriangleright
- unos medios de maniobra (14) para mandar el movimiento de traslación de dicho vástago (7) y por tanto de la válvula (6),
- \vartriangleright
- unos medios de estanqueidad (15) apropiados para impedir la fuga de fluido entre la jaula (8) (preferentemente amovible) y el alojamiento (4),
- \vartriangleright
- y un manguito de estanqueidad (16) apropiado para impedir la fuga de fluido entre el vástago (7) y el alojamiento (4), envolviendo dicho manguito una porción de dicho vástago (7);
actuando los medios de compresión
(38, 39, 37, 40, 41-45) sobre los elementos (8, 10,
11, 13), preferentemente amovibles, superpuestos según el eje XX'
del alojamiento (4) y sobre dichos medios de estanqueidad (16), para
realizar la estanqueidad del
dispositivo.
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque el manguito de estanqueidad comprende un
fuelle (16) - preferentemente de acero inoxidable- y/o unas
guarniciones - preferentemente de grafito, y más preferentemente aún
de grafito expandido-.
11. Dispositivo según la reivindicación 9 ó 10,
caracterizado porque los medios de compresión comprenden:
- \vartriangleright
- por lo menos dos mandíbulas inferior (38) y superior (39), estando la mandíbula inferior (38) formada por lo menos por una parte de la zona superior del cuerpo (1) que bordea el mandrilado que constituye la parte alta del alojamiento (4) del cuerpo (1) y que contiene los elementos (preferentemente amovibles): junta superior (15), jaula (8), asiento (10), junta inferior (13), contra-asiento (11),
- \vartriangleright
- por lo menos un órgano de arriostrado coaxial al vástago de mando y en el cual este último está enfilado, comprendiendo este órgano de arriostrado preferentemente, por lo menos tres elementos de arriostrado superpuestos, a saber:
- \sqbullet
- un sombrerete (37), por una parte, apoyado, preferentemente por medio de un medio de estanqueidad (15), sobre la parte terminal superior (28) de la jaula (8), y por otra parte, ventajosamente solidario del extremo superior del manguito de estanqueidad (16),
- \sqbullet
- un pisón (40),
- \sqbullet
- uno o varios anillos y/o juntas (41-45),
- \vartriangleright
- unos medios de tracción (46, 47) que permiten apretar las mandíbulas (38, 39) y comprimir así:
- \sqbullet
- los elementos de arriostrado: sombrerete (37), junta (41) eventual, pisón (40), anillos y/o juntas (41-45),
- \sqbullet
- eventualmente la junta anular superior (15),
- \sqbullet
- el conjunto (5) de elementos (preferentemente amovibles) a saber: la jaula (8), el asiento (10), el contra-asiento (11) y la junta anular inferior (13) interpuesta entre estos dos últimas piezas.
12. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se trata de una
válvula cuyos medios de compresión (117) comprenden por lo menos
por un sombrerete (137), preferentemente amovible, que constituye
una tapa fijada solidariamente en el extremo superior abierto del
cuerpo (101) correspondiente al alojamiento (104) que contiene el
conjunto (105), preferentemente amovible, jaula (108)/asiento
(110)/junta (113)/contra-asiento (111), apoyándose
dicho sombrerete (137) sobre la jaula (108) comprimiendo así la
junta (113) interpuesta entre el asiento (110) y el
contra-asiento (111).
13. Dispositivo según la reivindicación 12,
caracterizado porque están previstos, entre la válvula (106)
y el sombrerete (137), unos medios de retorno elástico de la válvula
(106) en posición de cierre de la válvula, en apoyo sobre el asiento
(110).
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