ES2276665T3 - Valvula de control neumatico de alta presion. - Google Patents
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Abstract
Una válvula de control para accionar un dispositivo accionado por fluido, teniendo dicha válvula de control una entrada en comunicación de fluido con una fuente de fluido operativo presurizado, una salida de carga en comunicación de fluido con dicho dispositivo accionado por fluido, un paso de suministro de fluido que proporciona comunicación de fluido de dicho fluido operativo desde dicha entrada a dicha salida, una salida de escape (24), un paso de escape de fluido (30) en comunicación de fluido para evacuar un fluido entre dicha salida de carga (22) y dicha salida de escape (24), un asiento de válvula de escape generalmente frustocónico (46) situado en dicho paso de escape de fluido, teniendo dicho asiento de válvula de escape un extremo situado hacia arriba de diámetro más pequeño (48) y un extremo situado hacia abajo de mayor diámetro (50), y una seta de escape generalmente esférica (52) que se puede mover selectivamente entre respectivas posiciones de escape cerrada y abierta a y de contacto lineal sustancial de seta de escape para sellado con dicho extremo de diámetro más pequeño de dicho asiento de válvula de escape, teniendo dicha seta de escape generalmente esférica una dimensión de cuerda en dicho contacto lineal con dicho extremo situado hacia arriba de diámetro más pequeño que es menor que dicho extremo situado hacia abajo de mayor diámetro de dicho asiento de válvula de escape, caracterizada porque dicho asiento de válvula de escape generalmente frustocónico tiene un ángulo de asiento de escape (47) con relación a la línea central de dicho asiento de válvula de escape que es más grande que un ángulo (69) formado por la línea central de dicho asiento de válvula de escape y una línea tangente a dicha seta esférica de escape en dicho contacto lineal de seta de escape cuando dicha seta de escape está en dicha posición cerrada; y porque un espacio anular (53) formado entre dicho asiento de válvula de escape y dicha seta esférica de escape define una zona de flujo deescape restringido hacia abajo de dicho contacto lineal de seta de escape entre dicha seta esférica de escape y dicho extremo situado hacia arriba de diámetro más pequeño de dicho asiento de válvula de escape cuando dicha seta esférica de escape sale inicialmente de dicho contacto lineal a dicha posición de escape abierta y cuando dicho fluido de escape fluye inicialmente hacia abajo pasando por dicha seta de escape a través de dicho extremo de diámetro más pequeño de dicho asiento de válvula de escape, siendo desplazada por ello sustancialmente toda erosión de flujo sónico producida por dicho flujo de escape inicial inmediatamente a una zona situada hacia abajo de dicho asiento de válvula de escape que está adyacente a dicha zona de flujo de escape restringido y que no es contactada herméticamente por dicha seta esférica de escape, minimizando así sustancialmente el daño sónico a dicho extremo situado hacia arriba de diámetro más pequeño de dicho asiento de válvula de escape.
Description
Válvula de control neumático de alta
presión.
La invención se refiere en general a válvulas de
control de fluido para operar un dispositivo de accionamiento por
fluido y más en particular a las válvulas que emplean una o varias
setas esféricas. Aunque los principios de la invención son
aplicables tanto a válvulas de control de fluido neumático como
líquido, es especialmente aplicable a válvulas de control neumáticas
de alta presión.
Varias válvulas de control de fluido,
especialmente las de tipo neumático, se han previsto para numerosas
aplicaciones diferentes a alta presión, incluyendo las usadas en
procesos para moldeo por soplado de botellas de plástico u otros
recipientes. Aunque, en general, tales válvulas de control han
funcionado satisfactoriamente para los procesos a los que se han
aplicado, se ha hallado que están sujetas a desgaste excesivo debido
a las altas presiones del fluido operativo implicado y así han
tenido una duración relativamente corta. Además, también en parte
debido a las altas presiones de los fluidos operativos, tales
válvulas de control de fluido anteriores han estado sujetas a un
nivel inaceptable de escape de fluido operativo interno, tal como
escape de conmutación que tiene lugar al abrir una porción de
suministro de la válvula y cerrar una porción de escape de la
válvula con el fin de admitir fluido operativo al dispositivo de
accionamiento por fluido. Como resultado, estos dos factores han
contribuido a los altos costos de operación y altos costos de
mantenimiento de los sistemas en los que se han usado las válvulas
de control de fluido anteriores.
Por lo tanto, la presente invención tiene la
finalidad de proporcionar una válvula mejorada de control de fluido
a alta presión como la definida en el documento
JP-04095680, que está significativamente menos
sujeta a desgaste y que elimina sustancialmente el escape de fluido
operativo interno, contribuyendo así a la larga duración de la
válvula de control de fluido y reduciendo los costos tanto
operativos como de mantenimiento.
Según la presente invención se facilita una
válvula de control como la definida en la reivindicación 1.
A continuación se describe e ilustra una
realización preferida de la válvula de control. La realización
preferida de la válvula de control es para operar un dispositivo
accionado por fluido y tiene una entrada en comunicación con una
fuente de fluido operativo presurizado, una salida en comunicación
de fluido con el dispositivo accionado por fluido, y un paso de
suministro de fluido que proporciona comunicación de fluido para el
fluido operativo desde la entrada a la salida. La válvula de
control incluye preferiblemente un asiento de válvula de suministro
generalmente frustocónico en el paso de suministro de fluido,
teniendo el asiento de válvula de suministro un extremo situado
hacia abajo de diámetro más pequeño y un extremo situado hacia
arriba de mayor diámetro. Una seta de suministro generalmente
esférica se puede mover selectivamente entre respectivas posiciones
de suministro abierta y cerrada, a y de un contacto sustancialmente
lineal para sellado con el extremo de diámetro más pequeño del
asiento de válvula de suministro. La seta de suministro esférica
tiene una dimensión de cuerda en tal contacto lineal con el extremo
situado hacia abajo de diámetro más pequeño del asiento de válvula
que es menor que el extremo situado hacia arriba de mayor diámetro
del asiento de válvula de suministro.
El asiento de válvula de suministro frustocónico
preferido tiene un ángulo de asiento de suministro con relación a la
línea central del asiento de válvula de suministro que es mayor que
un ángulo formado por la línea central del asiento de válvula de
suministro y una línea tangente a la seta de suministro en dicho
contacto sustancialmente lineal cuando la seta de suministro está en
su posición cerrada. Esto da lugar a que se forme un espacio anular
entre el asiento de válvula de suministro y la seta de suministro
esférica, que define una zona de flujo de suministro restringido
hacia arriba de dicho contacto sustancialmente lineal cuando la seta
de suministro se mueve inicialmente a su posición abierta y cuando
fluido operativo a alta presión y alta velocidad fluye inicialmente
hacia abajo pasando por la seta de suministro a través del extremo
de diámetro más pequeño del asiento de válvula. Esto es en gran
medida ventajoso porque toda erosión de flujo sónico producida por
el flujo inicial del fluido operativo a alta velocidad y alta
presión a través de la zona anular de flujo de suministro
restringido es desplazada así sustancialmente inmediatamente a una
superficie situada hacia arriba del asiento de válvula de suministro
que está adyacente a dicha zona anular de flujo de suministro
restringido. De forma muy significativa, dicha superficie situada
hacia arriba del asiento de válvula de suministro es una zona que
no es contactada herméticamente por la seta de suministro. Por lo
tanto, este desplazamiento inmediato de la zona susceptible a daño
sónico minimiza sustancialmente la erosión sónica del extremo
situado hacia abajo de diámetro más pequeño casi "de filo de
cuchillo" del asiento de válvula de suministro que es contacto
de forma sustancialmente lineal por la seta de suministro.
La realización preferida de la válvula de
control de flujo incluye una cavidad generalmente cilíndrica
inmediatamente hacia arriba de los extremos situados hacia arriba de
mayor diámetro de los asientos de válvula de suministro y/o escape,
siendo preferiblemente dicha cavidad de mayor diámetro que el
extremo situado hacia arriba de mayor diámetro de los respectivos
asientos de válvula. Una guía de seta cilíndrica está situada en
esta cavidad de diámetro ensanchado del paso de fluido, teniendo la
guía de seta un agujero de guía central que se extiende axialmente
a su través. Un número de aletas de guía que se extienden
axialmente, circunferencialmente separadas, sobresalen radialmente
hacia dentro al agujero de guía, recibiéndose la seta dentro del
agujero de guía para movimiento axial dentro de bordes radialmente
interiores de las aletas de guía entre sus posiciones abierta y
cerrada. El diámetro interior de dicha cavidad es preferiblemente
ligeramente más grande que el diámetro exterior de la guía de seta
con el fin de permitir que la guía de seta y la seta floten
radialmente algo dentro de la cavidad. Esto permite que la seta
generalmente esférica sea sustancialmente de autocentrado para
contacto lineal sellante con el extremo de diámetro más pequeño del
respectivo asiento de válvula de suministro o escape. Tales aletas
de guía circunferencialmente espaciadas permiten que fluya fluido
operativo a alta presión entremedio, y la guía de seta minimiza
sustancialmente en la seta esférica y/o el asiento de válvula el
desgaste que se produciría si pudiese traquetear o moverse de otro
modo radialmente en el flujo de
fluido a alta velocidad.
fluido a alta velocidad.
La realización preferida de la válvula de
control elimina sustancialmente el escape por conmutación
energizando el accionador de seta de escape, cerrando así el lado
de escape de la válvula de control, justo antes de energizar el
accionador de seta de suministro, que entonces abre el lado de
suministro e inicia el flujo de suministro al orificio de carga.
Dichas setas esféricas son preferiblemente de un
material metálico, tal como un acero inoxidable, por ejemplo, y
dichas guías de seta son preferiblemente de un material sintético,
tal como nylon, por ejemplo. Los expertos en la técnica reconocerán
fácilmente que también se puede emplear otros materiales metálicos,
sintéticos, o no sintéticos para las setas esféricas y/o las guías
de seta, dependiendo del fluido operativo particular (neumático o
líquido) que se emplee, así como las presiones de fluido operativo
particulares implicadas, así como dependiendo de la aplicación
particular en la que se emplee la válvula de control de fluido de la
presente invención.
Otras ventajas y características de la presente
invención serán evidentes por la descripción siguiente y las
reivindicaciones anexas, tomadas en unión con los dibujos
acompañantes, en los que:
La figura 1 es una ilustración en sección
transversal de una válvula de control de flujo ejemplar según la
presente invención.
La figura 2 es una vista de extremo de la
válvula de control de fluido de la figura 1.
La figura 3 es una vista superior de la válvula
de control de fluido de las figuras 1 y 2, con la cubierta superior
o el tapón quitado.
La figura 4 es una vista superior de una guía de
seta esférica para uso con una o ambas de una seta esférica de
suministro y una seta esférica de escape de la válvula de control de
la figura 1.
La figura 5 es una vista lateral de la guía de
seta de la figura 4.
La figura 6 es una vista de detalle ampliada de
la porción de válvula de suministro de la válvula de control de la
figura 1, con la seta esférica de suministro representada en su
posición cerrada.
La figura 7 es una vista detallada ampliada
similar a la de la figura 6, pero que ilustra la seta esférica de
suministro en su posición abierta.
La figura 8 es una vista de detalle ampliada de
la porción de válvula de escape de la válvula de control de la
figura 1, con la seta esférica de escape representada en su posición
cerrada.
La figura 9 es una vista de detalle ampliada
similar a la de la figura 8, pero que ilustra la seta esférica de
escape en su posición abierta.
Las figuras 1 a 9 ilustran una válvula de
control neumática de alta presión ejemplar 10 según la presente
invención. Aunque los dibujos ilustran dicha válvula de control de
flujo neumática ejemplar, los expertos en la técnica reconocerán
fácilmente que los principios de la presente invención son
igualmente aplicables a otros tipos de válvulas de control de
fluido, así como a válvulas de control de fluido para fluidos
operativos neumáticos o líquidos.
En la figura 1, la válvula de control de fluido
10 incluye un cuerpo 12, un tapón piloto 14, que pueden estar
fijados a un colector 16 por medio de varios pernos 18, además de
ser capaces de interconexión alternativa por medio de tubos de
fluido sin el uso del colector 16.
La válvula de control ejemplar 10 incluye un
orificio de entrada 20, un orificio de salida o carga 22, y un
orificio de escape 24. Un paso de suministro de fluido operativo 28
proporciona comunicación de fluido operativo desde el orificio de
entrada 20 al orificio de salida 22, que está conectado, por ejemplo
por medio del colector 16, a un dispositivo accionado por fluido.
Igualmente, un paso de escape 30 proporciona comunicación de fluido
de escape entre el orificio de carga 22 y la salida de escape
24.
En la válvula de control ejemplar 10, los pasos
de suministro y escape 28 y 30 incluyen respectivamente un asiento
frustocónico de válvula de suministro 36 y un asiento frustocónico
de válvula de escape 46. El asiento de válvula de suministro 36
incluye un extremo de diámetro más pequeño 38 y un extremo de mayor
diámetro 40. Igualmente el asiento de válvula de escape 46 incluye
un extremo de diámetro más pequeño 48 y un extremo de mayor
diámetro 50. Una seta de bola de suministro generalmente esférica 42
y una seta de bola de escape generalmente esférica similar 52 se
han previsto para movimiento de apertura y cierre con respecto a sus
respectivos asientos frustocónicos de válvulas de suministro y
escape 36 y 46.
La seta esférica de suministro 42 es accionada
preferiblemente de forma móvil por medio de un accionador piloto de
suministro 80, que recibe aire piloto de un paso de aire piloto 97,
que a su vez está conectado en comunicación de fluido con una
entrada de aire piloto 96. Cuando el accionador piloto de suministro
80 es energizado, transmite la fuerza del aire piloto en el pistón
de suministro 81, por medio de una varilla de empuje de suministro
82, para alejar la seta esférica de suministro 42 del asiento de
válvula de suministro 36, abriendo así la porción de válvula de
suministro de la válvula de control 10. Cuando el accionador piloto
de suministro 80 es desenergizado, la seta esférica 42 vuelve a su
posición cerrada bajo la influencia de la presión de fluido de
entrada y un muelle de retorno 58.
Igualmente, la seta esférica de escape 52 es
empujada a su posición cerrada con respecto al asiento de válvula
de escape 46 por medio de la energización de un accionador piloto de
escape 90, que actúa ejerciendo la fuerza de aire piloto en un
pistón de escape 91, por medio de una varilla de empuje de escape
92, a la seta esférica de escape 52. A la desenergización del
accionador piloto de escape 90, la seta esférica de escape 52 es
empujada de nuevo a su posición abierta bajo la influencia de
fluido operativo a alta presión en el paso de escape 30.
Los expertos en la técnica de válvulas de
control reconocerán fácilmente que se puede emplear alternativamente
accionadores distintos del accionador piloto de suministro
electroneumático ejemplar 80 y accionador piloto de escape
electroneumático 90. Tales dispositivos de accionamiento podrían
incluir solenoides electromecánicos, locales o remotos,
dispositivos de transmisión de movimiento mecánico, o una amplia
variedad de otros dispositivos de accionamiento conocidos por los
expertos en la técnica.
Con referencia primariamente a las figuras 6 y
7, la válvula de control de flujo a alta presión ejemplar 10
ilustrada en los dibujos también incluye preferiblemente una cavidad
de suministro generalmente cilíndrica 60 inmediatamente hacia
arriba del extremo situado hacia arriba de mayor diámetro 40 del
asiento de válvula de suministro 36. Como se ilustra en las figuras
4 a 6, una guía de seta de suministro generalmente cilíndrica 62 se
ha dispuesto hacia arriba dentro de la cavidad de suministro
cilíndrica de diámetro ensanchado preferida 60. La guía de seta de
suministro 62 incluye un agujero de guía de suministro central
generalmente cilíndrico 64 que se extiende axialmente a su través,
con un número de aletas de guía de suministro circunferencialmente
separadas y que se extienden axialmente 66 que sobresalen
radialmente hacia dentro al agujero de guía de suministro 64. La
seta esférica de suministro 42 es recibida dentro del agujero de
guía de suministro 64 para movimiento axial dentro de los bordes
radialmente interiores de las aletas de guía de suministro 66 entre
sus posiciones abierta y cerrada con respecto al asiento de válvula
de suministro 36. Como tal vez se ilustra mejor en las figuras 6 y
7, el diámetro interior de la cavidad de suministro 60 es
ligeramente más grande que el diámetro exterior de la guía de seta
esférica de suministro 62, permitiendo así que la guía de seta 62 y
la seta esférica 42 floten radialmente dentro de la cavidad de
suministro 60, que a su vez permite que la seta de bola de
suministro generalmente esférica 42 se autocentre para contacto
sellante sustancialmente lineal 44 con el extremo de diámetro más
pequeño 38 del asiento de válvula de suministro 36.
Además, las aletas de guía de suministro 66 se
extienden preferiblemente axialmente hacia abajo para formar una
porción de extensión de aleta de guía de suministro 63 en un extremo
de la guía de seta de suministro 62. Un aro elástico 61, tal como
una junta tórica, rodea la porción de extensión 63 con el fin de
empujar elásticamente la guía de seta 62 hacia el extremo situado
hacia arriba, opuesto, de la cavidad de suministro 60, que debido
al aro elástico 61 se comprime entre el suelo de la cavidad de
suministro 60 y el resto de la guía de seta esférica de suministro
62.
Se deberá indicar que la disposición anterior,
como se ilustra en las figuras 4 a 7, es sustancialmente típica con
respecto al asiento frustocónico de válvula de escape 46, con su
extremo situado hacia arriba de diámetro más pequeño 48 y su
extremo situado hacia abajo de mayor diámetro 50 para enganche en
contacto lineal sustancial del extremo de diámetro más pequeño 48
por la seta de escape generalmente esférica 52, todo lo cual se
representa en la figura 1. Igualmente, la guía de seta de
suministro 62 ilustrada en las figuras 4 y 5 es sustancialmente
típica de la guía de seta de escape 72, que se recibe dentro de la
cavidad de escape de diámetro ensanchado, generalmente cilíndrica
70 y tiene un agujero central similar de guía de escape 74 y aletas
de guía de escape similares 76, y que también se puede ver en las
figuras 1, 8 y 9.
Con referencia en particular a las figuras 6 y
7, que ilustran una vista de detalle ampliada de la porción de
válvula de suministro de la válvula de control ejemplar 10, la seta
esférica 42 se representa en su posición cerrada en la figura 6. En
esta posición, la seta esférica 42 es enganchada herméticamente en
contacto lineal sustancial 44 con el borde del extremo de diámetro
más pequeño 38 del asiento de válvula de suministro 36. Igualmente,
la seta esférica 42 se representa parcialmente abierta y por ello
salida de tal contacto lineal sustancial 44 en la figura 7. El
asiento frustocónico de válvula de suministro 36 tiene
preferiblemente un ángulo de asiento de válvula 37 (con respecto a
la línea central 57 del asiento de válvula 36) que es ligeramente
mayor que el ángulo tangente 59 de la línea tangente 56 a la seta
esférica 42 (con respecto a la línea central 57) cuando la seta
esférica 42 está en el contacto lineal sustancial 44 representado en
la figura 6.
Esta disposición da lugar a un espacio anular 43
que crea una zona de flujo de suministro restringido justo hacia
arriba del contacto lineal de suministro 44 y el extremo de diámetro
más pequeño 38 cuando la seta esférica de suministro 42 sale
inicialmente de dicho contacto lineal 44 a su posición abierta
representada en la figura 7 cuando fluye inicialmente fluido
operativo hacia abajo pasando por la seta esférica 42 a través del
extremo de diámetro más pequeño 38 del asiento de válvula de
suministro 36. Esto da lugar a que cualquier daño por erosión de
flujo sónico producido por dicho flujo inicial de fluido operativo a
alta presión sea desplazado sustancialmente inmediatamente a una
zona situada hacia arriba 45 del asiento de válvula de suministro
36. Esto es altamente ventajoso porque desplaza dicho desgaste o
daño producido por dicha erosión de flujo sónico a una zona del
asiento de válvula de suministro 36 que es adyacente al espacio
anular 54 y que nunca está en contacto sellante con la seta
esférica 42. Esto minimiza sustancialmente el daño sónico al extremo
de sellado situado hacia abajo de diámetro más pequeño 38 del
asiento de válvula de suministro 36 que es la única zona de asiento
de válvula que siempre está en contacto lineal sustancial 44 con la
seta esférica 42. Como resultado, el daño y el desgaste de la
superficie de sellado real del asiento de válvula 36 en la seta
esférica 42 se minimiza muy sustancialmente y la duración funcional
de la válvula de control ejemplar 10 se amplía correspondientemente
en gran medida. A su vez, esto reduce de forma muy significativa el
tiempo de parada y los costos de mantenimiento para un sistema que
emplea una válvula de control 10 según la presente invención.
Como reconocerán fácilmente los expertos en la
técnica, la función antes descrita de la seta esférica 42 con
respecto al asiento de válvula de suministro 36 representada en la
figura 6 y la figura 7 es similar a la función y relación de la
seta esférica de escape 52 con respecto al asiento de válvula de
escape 46 con su extremo de diámetro más pequeño 48 y su extremo de
mayor diámetro 50.
Con referencia primariamente a las figuras 8 y
9, la válvula de control de flujo a alta presión ejemplar 10
ilustrada en los dibujos también incluye preferiblemente una cavidad
de escape generalmente cilíndrica 70 inmediatamente hacia abajo del
extremo situado hacia abajo de mayor diámetro 50 del asiento de
válvula de escape 46. Una guía de seta de escape generalmente
cilíndrica 72 (similar a la guía de seta de suministro 62 de las
figuras 5 y 6) está dispuesta hacia abajo dentro de la cavidad de
escape cilíndrica de diámetro ensanchado preferida 70. La guía de
seta de escape 72 incluye un agujero central de guía de escape
generalmente cilíndrico 74 que se extiende axialmente a su través,
con un número de aletas de guía de escape circunferencialmente
separadas y que se extienden axialmente 76 que sobresalen
radialmente hacia dentro al agujero de guía de escape 74. La seta
esférica de escape 52 es recibida dentro del agujero de guía de
escape 74 para movimiento axial dentro de los bordes radialmente
interiores de las aletas de guía de escape 76 entre sus posiciones
abierta y cerrada con respecto al asiento de válvula de escape 46.
El diámetro interior de la cavidad de escape 70 es ligeramente más
grande que el diámetro exterior de la guía de seta esférica de
escape 72, permitiendo así que la guía de seta 72 y la seta
esférica de escape 52 floten radialmente dentro de la cavidad de
escape 60, que a su vez permite que la seta de bola de escape
generalmente esférica 52 se autocentre para contacto sellante
sustancialmente lineal 54 con el extremo de diámetro más pequeño 48
del asiento de válvula de
escape 46.
escape 46.
Las aletas de guía de escape 76 se extienden
preferiblemente axialmente hacia arriba para formar una porción de
extensión de aleta de guía de escape 73 en la guía de seta de escape
72. Un aro elástico 71, tal como una junta tórica, rodea la porción
de extensión 73 con el fin de empujar la guía de seta 72 hacia el
extremo opuesto situado hacia abajo de la cavidad de escape 70, que
se debe a que el aro elástico 71 es comprimido entre el suelo de la
cavidad de escape 60 y el resto de la seta esférica de escape
72.
Con referencia en particular a las figuras 8 y
9, que ilustran una vista de detalle ampliada de la porción de
válvula de escape de la válvula de control ejemplar 10, la seta
esférica de escape 52 se representa en su posición cerrada en la
figura 8. En esta posición, la seta esférica 52 está enganchada
herméticamente en contacto lineal sustancial 54 con el borde del
extremo de diámetro más pequeño 48 del asiento de válvula de escape
46. Igualmente, la seta esférica 52 se representa parcialmente
abierta y por ello salida de tal contacto lineal sustancial 54 en
la figura 9. El asiento frustocónico de válvula de escape 46 tiene
preferiblemente un ángulo de asiento de válvula de escape 47 (con
respecto a la línea central de escape 67 del asiento de válvula 46)
que es ligeramente mayor que el ángulo tangente de escape 69 de la
línea tangente de escape 65 a la seta esférica de escape 52 (con
respecto a la línea central 67) cuando la seta esférica 52 está en
el contacto lineal sustancial 54 representado en la
figura 8.
figura 8.
Esta disposición da lugar a un espacio anular 53
que crea una zona de flujo de escape restringido justo hacia abajo
del contacto lineal de escape 54 y el extremo de diámetro más
pequeño 48 cuando la seta esférica de escape 52 sale inicialmente
de dicho contacto lineal 54 a su posición abierta representada en la
figura 8 cuando el fluido de escape fluye inicialmente hacia abajo
pasando por la seta esférica 52 a través del extremo de diámetro
más pequeño 48 del asiento de válvula de escape 46. Esto da lugar a
que todo daño por erosión de flujo sónico producido por tal flujo
inicial de fluido de escape a alta presión sea desplazado
sustancialmente inmediatamente a una zona situada hacia abajo 55
del asiento de válvula de escape 46. Esto es altamente ventajoso
porque desplaza tal desgaste o daño producido por tal erosión de
flujo sónico a una zona del asiento de válvula de escape 46 que es
adyacente al espacio anular 53 y que nunca está en contacto sellante
con la seta esférica 52. Esto minimiza sustancialmente el daño
sónico al extremo de sellado situado hacia arriba, de diámetro más
pequeño 48 del asiento de válvula de escape 46 que es la única zona
de asiento de válvula que siempre está en contacto lineal
sustancial 54 con la seta esférica 52. Como resultado, el daño y el
desgaste de la superficie de sellado real del asiento de válvula 46
en la seta esférica 52 se minimiza muy sustancialmente y la duración
funcional de la válvula de control ejemplar 10 se amplía
correspondientemente en gran medida. A su vez, esto reduce de forma
muy significativa el tiempo de parada y los costos de mantenimiento
de un sistema que emplea una válvula de control 10 según la
presente invención.
Con referencia primariamente a la figura 1, el
escape de conmutación de la válvula de control de flujo ejemplar 10
ilustrada en los dibujos se minimiza sustancialmente energizando el
accionador piloto de escape 90 para cerrar la seta esférica de
escape 52 justo ligeramente antes de energizar el accionador piloto
de suministro 80 para abrir la seta esférica 42 cuando se ha de
admitir fluido operativo a alta presión en el orificio de salida o
carga 22 con el fin de accionar un dispositivo accionado por fluido.
A causa del equipo y la energía necesarios para elevar el fluido
operativo a tal estado de alta presión, esto reduce en gran medida
los costos operativos que de otro modo originaría el excesivo
desperdicio o escape de fluido operativo a alta presión. Tal fluido
operativo a alta presión, que puede ser neumático o hidráulico, pero
que es preferiblemente neumático, es a menudo en el rango de
2,07E06 a 6,21 E06 Pa (300 psig a 900 psig), y es típicamente
aproximadamente 4,14E06 Pa (600 psig) en dichos procesos de moldeo
por soplado.
Finalmente, una o ambas setas esféricas 42 y 52
se componen preferiblemente de un material metálico, tal como acero
inoxidable u otros materiales metálicos o no metálicos considerados
ventajosos por los expertos en la técnica para una aplicación dada.
Igualmente, una o ambas guías de seta de suministro 62 y de escape
72 se componen preferiblemente de un material sintético, tal como
nylon, pero también pueden estar compuestas de un material
metálico, tal como acero inoxidable, u otros materiales adecuados
conocidos por los expertos en la técnica.
La explicación anterior describe y explica
simplemente realizaciones ejemplares de la presente invención a
efectos de ilustración solamente. Los expertos en la técnica
reconocerán fácilmente por tal explicación, y por los dibujos
acompañantes y las reivindicaciones, que se puede hacer en ella
varios cambios, modificaciones, y variaciones sin apartarse del
alcance de la invención definida en las reivindicaciones
siguientes.
siguientes.
Claims (14)
1. Una válvula de control para accionar un
dispositivo accionado por fluido, teniendo dicha válvula de control
una entrada en comunicación de fluido con una fuente de fluido
operativo presurizado, una salida de carga en comunicación de
fluido con dicho dispositivo accionado por fluido, un paso de
suministro de fluido que proporciona comunicación de fluido de dicho
fluido operativo desde dicha entrada a dicha salida, una salida de
escape (24), un paso de escape de fluido (30) en comunicación de
fluido para evacuar un fluido entre dicha salida de carga (22) y
dicha salida de escape (24), un asiento de válvula de escape
generalmente frustocónico (46) situado en dicho paso de escape de
fluido, teniendo dicho asiento de válvula de escape un extremo
situado hacia arriba de diámetro más pequeño (48) y un extremo
situado hacia abajo de mayor diámetro (50), y una seta de escape
generalmente esférica (52) que se puede mover selectivamente entre
respectivas posiciones de escape cerrada y abierta a y de contacto
lineal sustancial de seta de escape para sellado con dicho extremo
de diámetro más pequeño de dicho asiento de válvula de escape,
teniendo dicha seta de escape generalmente esférica una dimensión
de cuerda en dicho contacto lineal con dicho extremo situado hacia
arriba de diámetro más pequeño que es menor que dicho extremo
situado hacia abajo de mayor diámetro de dicho asiento de válvula de
escape, caracterizada porque dicho asiento de válvula de
escape generalmente frustocónico tiene un ángulo de asiento de
escape (47) con relación a la línea central de dicho asiento de
válvula de escape que es más grande que un ángulo (69) formado por
la línea central de dicho asiento de válvula de escape y una línea
tangente a dicha seta esférica de escape en dicho contacto lineal de
seta de escape cuando dicha seta de escape está en dicha posición
cerrada; y porque un espacio anular (53) formado entre dicho asiento
de válvula de escape y dicha seta esférica de escape define una
zona de flujo de escape restringido hacia abajo de dicho contacto
lineal de seta de escape entre dicha seta esférica de escape y dicho
extremo situado hacia arriba de diámetro más pequeño de dicho
asiento de válvula de escape cuando dicha seta esférica de escape
sale inicialmente de dicho contacto lineal a dicha posición de
escape abierta y cuando dicho fluido de escape fluye inicialmente
hacia abajo pasando por dicha seta de escape a través de dicho
extremo de diámetro más pequeño de dicho asiento de válvula de
escape, siendo desplazada por ello sustancialmente toda erosión de
flujo sónico producida por dicho flujo de escape inicial
inmediatamente a una zona situada hacia abajo de dicho asiento de
válvula de escape que está adyacente a dicha zona de flujo de escape
restringido y que no es contactada herméticamente por dicha seta
esférica de escape, minimizando así sustancialmente el daño sónico a
dicho extremo situado hacia arriba de diámetro más pequeño de dicho
asiento de válvula
de escape.
de escape.
2. Una válvula de control según la
reivindicación 1, donde dicho paso de escape de fluido (30) incluye
una cavidad de escape generalmente cilíndrica (70) inmediatamente
hacia abajo de dicho extremo situado hacia abajo de mayor diámetro
(5) de dicho asiento de válvula de escape (46), siendo dicha cavidad
de escape de mayor diámetro que dicho extremo situado hacia arriba
de mayor diámetro, incluyendo además dicha válvula de control una
guía de seta de escape generalmente cilíndrica (72) situada en dicha
cavidad de escape de dicho paso de escape de fluido, teniendo dicha
guía de seta de escape un agujero central de guía de escape (74) que
se extiende axialmente a su través, teniendo dicha guía de seta de
escape una pluralidad de aletas de guía de escape que se extienden
axialmente, espaciadas circunferencialmente (76) que sobresalen
radialmente hacia dentro a dicho agujero de guía de escape,
recibiéndose dicha seta de escape (52) dentro de dicho agujero de
guía de escape para movimiento axial dentro de bordes radialmente
interiores de dichas aletas de guía de escape entre dicha posición
de escape abierta y dicha posición de escape cerrada, siendo el
diámetro interior de dicha cavidad de escape más grande que el
diámetro exterior de dicha guía de seta de escape con el fin de
permitir que dicha guía de seta de escape flote radialmente dentro
de dicha cavidad de escape y de permitir que dicha seta esférica de
escape se autocentre sustancialmente para contacto lineal sellante
(54) con dicho extremo de diámetro más pequeño de dicho asiento
frustocónico de válvula
de escape.
de escape.
3. Una válvula de control según la
reivindicación 2, donde dicha guía de seta de escape se compone de
un material sintético.
4. Una válvula de control según la
reivindicación 3, donde dicho material sintético incluye nylon.
5. Una válvula de control según la
reivindicación 2, donde dicha guía de seta de escape se compone de
un material metálico.
6. Una válvula de control según la
reivindicación 5, donde dicho material metálico incluye acero
inoxidable.
7. Una válvula de control según alguna de las
reivindicaciones precedentes, incluyendo además un accionador piloto
de suministro (80) y un accionador piloto de escape (90), siendo
selectivamente energizable dicho accionador piloto de suministro
para alejar una seta de suministro de un asiento de válvula de
suministro a una posición de suministro abierta, siendo
selectivamente energizable dicho accionador piloto de escape para
mover dicha seta de escape hacia dicho asiento de válvula de escape
a dicha posición de escape cerrada, siendo energizado dicho
accionador piloto de escape antes de dicho accionador piloto de
suministro con el fin de suprimir sustancialmente el escape de
conmutación interno cuando dicho fluido operativo ha de ser admitido
a dicha sali-
da.
da.
8. Una válvula de control según alguna de las
reivindicaciones precedentes, donde dicho fluido operativo es un
fluido operativo neumático presurizado.
9. Una válvula de control según la
reivindicación 8, donde dicho fluido operativo neumático está a una
presión en el rango de 2,07E06 a 6,21 E06 Pa (300 psig a 900
psig).
10. Una válvula de control según la
reivindicación 9, donde dicho fluido operativo neumático está a una
presión de aproximadamente 4,14E06 Pa
(600 psig).
(600 psig).
11. Una válvula de control según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 7, donde dicho fluido operativo es un
fluido operativo líquido presurizado.
12. Una válvula de control según la
reivindicación 1, donde dicha seta de escape se compone de un
material sintético.
material sintético.
13. Una válvula de control según la
reivindicación 1, donde dicha seta de escape se compone de un
material metálico.
14. Una válvula de control según la
reivindicación 13, donde dicho material metálico incluye
acero
inoxidable.
inoxidable.
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