ES2283468T3 - Grifo de comando mediante servomotor para recipientes de fluidos toxicos. - Google Patents
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Abstract
Grifo (1) para un recipiente (13) de fluido, que comprende: un cuerpo (2) de grifo: que presenta un paso (101, 102) de fluido; que comprende además una chapaleta (6): - que obtura el citado paso de fluido; - dispuesta de manera que el fluido ejerce sobre la misma un esfuerzo de cierre; un órgano (3) de accionamiento móvil que comprende un árbol montado en traslación con relación al cuerpo; en el que dicho órgano de accionamiento provoca la apertura y el cierre de dicho paso (101, 102) de fluido en función de su posición con relación al cuerpo (2), estando la citada chapaleta accionada por el órgano de accionamiento móvil para abrir el paso de fluido; que se caracteriza porque comprende además: un servomotor (4) que desplaza el órgano (3) de accionamiento entre posiciones correspondientes a la apertura y al cierre de dicho paso de fluido; un comando (5) de servomotor situado a distancia del grifo, y un dispositivo de enclavamiento del órgano (3) de accionamiento en posición de cierre de dicho paso de fluido dispuesto en un extremo del órgano (3) de accionamiento.
Description
Grifo de comando mediante servomotor para
recipientes de fluidos tóxicos.
La invención se refiere a un grifo estanco, y
más en particular a un grifo estanco para un recipiente de
transporte de fluidos tóxicos.
Se conoce el hecho de utilizar un grifo para
aislar el contenido de recipientes móviles respecto al exterior, en
especial en el sector del transporte ferroviario. Los grifos
convencionales destinados a los recipientes de transporte de
fluidos tóxicos, tales como el HCl o el BF_{3}, se presentan bajo
la forma de un cuerpo montado en los recipientes que asegura la
unión entre estos recipientes y los elementos exteriores. Este
cuerpo comprende una cavidad que comunica con una salida. El grifo
o el recipiente incluye una chapaleta interna que obtura la entrada
del cuerpo, y que asegura con ello un primer nivel de estanquidad
del recipiente respecto al paso del fluido. Esta chapaleta se
realiza, por ejemplo, en forma de chapaleta
anti-retorno. La misma comprende, por ejemplo, una
bola solicitada contra un asiento de estanquidad por parte de un
resorte, en posición de obturación. Esta chapaleta está dispuesta,
por ejemplo, en un conducto de paso de fluido de modo que el gas a
presión ejerce sobre la misma un esfuerzo de cierre. Este tipo de
grifo comprende un vástago de maniobra susceptible de accionar la
chapaleta interna para permitir la evacuación del fluido. Más allá
de un determinado recorrido, el vástago ejerce un esfuerzo de
apertura sobre la chapaleta interna de seguridad, liberando así el
paso del fluido contenido en el recipiente hacia un elemento
exterior. Un dispositivo manual, tal como un volante, permite
desplazar este vástago según su eje. El dispositivo de maniobra del
vástago está situado en el exterior del cuerpo del grifo. El
vástago se extiende por tanto desde el dispositivo de maniobra hasta
el interior del cuerpo del grifo.
Para asegurar la estanquidad del cuerpo de grifo
a nivel de la travesía del vástago, se dispone por lo general una
guarnición de prensa estopas. Esta guarnición está constituida
habitualmente por un apilamiento de casquillos de PTFE que rodean
al vástago. Estos casquillos son comprimidos según el eje del
vástago, entre un tope del cuerpo de grifo y un enfurtido de prensa
estopas, por medio de tornillos. Esta compresión axial de los
casquillos conduce a una expansión radial de estos casquillos.
Gracias a esta expansión radial, los casquillos entran en contacto
con el vástago y aseguran así la estanquidad de la cavidad del
cuerpo con relación al exterior.
Esta solución presenta inconvenientes. El grifo
puede presentar fugas, en particular durante su manipulación.
Durante la manipulación del grifo, la chapaleta de seguridad está
abierta y deja por tanto que pase el fluido a la cavidad del
cuerpo. El prensa estopas está entonces sometido a la presión del
fluido, pudiendo alcanzar 200 bares, y debe asegurar la estanquidad
de la cavidad. Sin embargo, el dispositivo de prensa estopas
presenta fugas regulares inherentes a esta tecnología. Las personas
encargadas de manipular los recipientes que contienen en general
productos nocivos tales como el HCl, están obligadas a manipular el
grifo para abrirlo o cerrarlo, y están así expuestas a las
emanaciones. Además, el comando manual no permite regular el caudal
del grifo con una velocidad y una precisión suficientes. Además, si
se presenta un problema corriente abajo del grifo y se debe
realizar el corte inmediato del fluido, el comando manual no es un
medio adaptado. Además, en ese caso, una fuga puede tener un
impacto consiguiente sobre el entorno antes de que un operador pueda
intervenir en buenas condiciones.
Se ha propuesto dotar a los manipuladores del
grifo con combinaciones protectoras, pero esta solución hace que
sea más difícil la manipulación del grifo.
Por otra parte, el documento
GB-A-2 118 329 divulga una válvula
de seguridad neumática en caso de sobrepresión en las conducciones,
calderas y otras aplicaciones similares. También se conoce por el
documento US-A-5 127 436, un
adaptador y un reductor de presión para botellas de gases a alta
presión.
La invención propone una solución a estos
diferentes problemas; la misma propone también un grifo para
recipiente de fluido, que comprende un cuerpo de grifo que presenta
un paso de fluido, que comprende además una chapaleta que obtura el
citado paso, estando la chapaleta accionada por el órgano de
accionamiento, y estando dispuesta de modo que el fluido ejerce
sobre la misma un esfuerzo de cierre, provocando un órgano de
accionamiento la apertura y el cierre de dicho paso de fluido en
función de su posición con relación al cuerpo, un enclavamiento del
órgano de accionamiento en posición cerrada dispuesto en un extremo
del órgano de accionamiento, un servomotor que desplaza el órgano
de accionamiento entre posiciones correspondientes a la apertura y
al cierre de dicho paso de fluido, comprendiendo además un
enclavamiento del órgano de accionamiento en posición de cierre de
dicho paso de fluido y un comando de servomotor situado a distancia
del grifo.
Según una variante, el enclavamiento está
dispuesto en un extremo axial del órgano de accionamiento.
Según otra variante, el servomotor comprende una
cámara de presión susceptible de ser conectada a una fuente de
fluido de comando, un pistón solidario con el órgano de
accionamiento, móvil en la cámara de presión en función de la
presión del fluido de comando en la cámara de presión.
Según todavía otra variante, el servomotor
comprende una membrana flexible que conecta, de forma estanca, el
pistón con la cámara de presión.
Se puede incluso prever que el servomotor
comprenda un resorte que solicita al pistón hacia una posición de
cierre de dicho paso de fluido.
Según una variante, el grifo comprende además
una electroválvula que alimenta el servomotor con fluido de
comando, estando esta electroválvula comandada por el comando a
distancia.
Según otra variante, el órgano de accionamiento
comprende un árbol montado en traslación con relación al cuerpo.
La invención tiene asimismo por objeto un
recipiente que comprende un grifo tal como el reivindicado.
Según una variante, el recipiente contiene un
fluido tóxico, con preferencia HCl.
Otras características y ventajas de la invención
se pondrán de manifiesto con la lectura de la descripción que sigue
de modos de realización de la invención, dados a título de ejemplo y
con referencia a los dibujos anexos, en los que:
La Figura 1 es una vista esquemática de un
conjunto de grifo según la invención.
La invención propone un grifo para recipiente de
fluido tóxico, en particular de tipo móvil, que comprende un órgano
de accionamiento conectado a un servomotor. Un comando situado a
distancia del grifo, comanda el desplazamiento del órgano de
accionamiento para seleccionar una posición de apertura o de
cierre.
El ejemplo que sigue detalla un modo de
realización de un grifo según la invención. La Figura 1 es una vista
esquemática, en corte, de un conjunto de grifo según la invención.
La Figura muestra un grifo 1 en posición cerrada, que comprende un
cuerpo 2 montado en un recipiente 13. El cuerpo presenta un conducto
101, en comunicación con el recipiente, y presenta igualmente una
cavidad 102 en comunicación con una salida 103 del cuerpo. El
cuerpo presenta además un órgano 6 de obturación que cierra
selectivamente el paso de fluido entre el conducto 101 y la cavidad
102. Un órgano 3 de accionamiento atraviesa desde el exterior una
pared del cuerpo y se extiende sensiblemente por toda la longitud
de la cavidad 102. Uno de sus extremos acaba frente al órgano 6 de
obturación. El órgano 3 de accionamiento es solidario con un pistón
8 móvil de un servomotor 4. Este pistón 8 es móvil en una cámara 7
de presión del servomotor 4. La cámara 7 de presión presenta una
entrada 114 de fluido conectada a una electroválvula 12. Esta
electroválvula 12 está comandada por un comando 5 situado a
distancia del grifo.
El grifo 1 comprende así un cuerpo 2. El cuerpo
se ha fijado de forma estanca al recipiente 13. El cuerpo puede ser
así empernado o atornillado a una chapa del recipiente, intercalando
con preferencia una junta entre la chapa y el cuerpo. Los pernos
utilizados pueden ser del tipo de alta resistencia. Se puede
utilizar igualmente unos pernos de duración limitada para evitar el
debilitamiento por corrosión, siendo esta corrosión particularmente
sensible por contacto con el hidrógeno.
Se puede utilizar una junta entre la chapa y el
grifo o entre la chapa y el recipiente, de un tipo particular. Se
puede prever así utilizar una junta de estanquidad doble de tipo en
espiral, del tipo metal/PTFE. La estanquidad y la seguridad se ven
así mejorados.
El cuerpo puede ser realizado con materiales
tales como acero al carbono, acero inoxidable, acero inoxidable
austenítico, o con una aleación a base de níquel. Estos materiales
presentan en particular buenas propiedades de resistencia a la
corrosión. Se puede realizar igualmente con cualquier otro material
que presente buenas características mecánicas y con preferencia una
buena resistencia a la corrosión. El conducto 101 del cuerpo está
situado frente a una abertura del recipiente. El fluido del
recipiente está así en comunicación con el conducto 101. El cuerpo
comprende, además el órgano 6 de obturación, en forma de chapaleta,
que obtura la comunicación entre el conducto 101 y la cavidad 102
del cuerpo en posición cerrada del paso de fluido. La chapaleta 6
comprende una contera 104 de chapaleta y un resorte 106 (se puede
utilizar igualmente una bola como contera de chapaleta). Cuando el
paso de fluido está en posición cerrada, el resorte 106 solicita la
contera de chapaleta 104 contra un asiento 105 de chapaleta,
realizado en el cuerpo 2. La chapaleta 6 asegura así en esta
posición la estanquidad entre el conducto 101 y la cavidad 102.
La cavidad 102 está en comunicación con la
salida 103. De ese modo, cuando el paso entre el conducto 101 y la
cavidad 102 está en posición abierta, el fluido del recipiente puede
desplazarse sucesivamente a través del conducto 101 y de la cavidad
102 hasta la salida 103. La salida puede estar dotada de un tapón
para asegurar su estanquidad, por ejemplo durante el transporte o
el almacenaje del recipiente. Este tapón puede presentar un
fileteado que coopere con un fileteado correspondiente del cuerpo.
El tapón puede montarse igualmente en el cuerpo mediante cualquier
medio de fijación estanca similar.
El órgano 3 de accionamiento tiene en el modo de
realización que se ha presentado, la forma de un árbol alargado. El
órgano de accionamiento puede estar montado en traslación con
relación al cuerpo. El mismo puede desplazarse así en la dirección
representada mediante la flecha en la Figura 1. El órgano de
accionamiento presenta en uno de sus extremos una cabeza 107
enfrentada a la contera 104 de chapaleta. De ese modo, cuando el
órgano de accionamiento se desplaza en el sentido de la flecha, la
cabeza 107 entra en contacto con la contera 104 de chapaleta. La
cabeza 107 actúa así directamente sobre la contera 104 de chapaleta,
para abrir el paso de fluido. El órgano de accionamiento puede ser
realizado con un material resistente a la corrosión. Así, se puede
realizar con un acero al carbono, un acero inoxidable o una aleación
de níquel.
En el modo de realización representado, el
órgano de accionamiento atraviesa una pared del cuerpo. Una
guarnición 110 de prensa estopas puede ser dispuesta a nivel de la
travesía del órgano de accionamiento, para asegurar la estanquidad
del cuerpo de grifo. Esta guarnición puede ser realizada con un
apilamiento de casquillos de PYFE que rodean al órgano de
accionamiento. Esta guarnición 110 puede ser desplazada en un
soporte 111 de guarnición transportada sobre el cuerpo. Este
so0orte 111 puede presentar igualmente vanos 112 y 113. El soporte
111 puede asegurar así el guiado del órgano de accionamiento con
relación al cuerpo.
Un servomotor 4 se encuentra dispuesto por
encima del cuerpo de grifo. El mismo comprende la cámara 7 de
presión, en la que se encuentra dispuesto el pistón 8. El pistón 8
es solidario con el órgano de accionamiento en la dirección
representada por la flecha. El pistón puede ejercer así un esfuerzo
en esta dirección sobre el órgano de accionamiento. El pistón puede
ser realizado mediante una membrana 9 flexible en la cámara de
presión. El pistón puede desplazarse así con relación a la cámara
de presión. La cámara de presión puede ser realizada con acero al
carbono, con acero inoxidable o con fundición dúctil. El pistón
puede ser realizado igualmente con acero inoxidable o con acero al
carbono. La membrana puede ser realizada con un elastómero o con
plástico flexible sobre una tela especial estanca.
Uno o más resortes 10 solicitan al pistón 8
hacia la posición de cierre del paso de fluido. Se3 evita así que
las sacudidas accidentales, durante el transporte por ejemplo,
ocasionen un desplazamiento del órgano de accionamiento. Se
mantiene así la posición de cierre del paso de fluido para evitar
fugas accidentales del grifo.
La cámara de presión presenta un conducto 114
mediante el que puede ponerse en comunicación con una fuente de
fluido de comando bajo presión. Un tapón 116 puede conectar así el
conducto 114 con un conducto proveniente de la fuente de fluido de
comando. Cuando se introduce un fluido a presión en la cámara 7 de
presión, el fluido de comando ejerce un esfuerzo sobre el pistón.
Este esfuerzo permite el desplazamiento del pistón y del vástago
hacia una posición de apertura del paso de fluido.
El conducto 114 puede ser conectado a una
electroválvula 12. La cámara de presión está entonces en
comunicación con un fluido de comando suministrado por la
electroválvula. Se puede utilizar una electroválvula de dos estados
que alimente selectivamente la cámara de presión, ya sea con un
fluido de comando a una presión de comando de apertura determinada,
o ya sea con un fluido de comando a la presión atmosférica. Al ser
generalmente bajo el tiempo de respuesta de una electroválvula, se
reduce así el tiempo necesario para conmutar entre la posición
abierta y la posición cerrada del paso de fluido. Se puede utilizar
un fluido de comando gaseoso tal como el aire o el nitrógeno. El
fluido de comando gaseoso se utiliza preferentemente a una presión
inferior a 10 bares. Se puede elegir igualmente un fluido de
comando líquido tal como aceite o un líquido poco comprimible, tal
como el líquido de frenos de un automóvil. El fluido de comando bajo
presión puede ser suministrado, por ejemplo, mediante un recipiente
de gas a presión o mediante un compresor.
Un comando de servomotor, situado a distancia
del cuerpo de grifo, comanda el estado de la electroválvula. Este
comando está situado, con preferencia, en una zona externa segura.
Este comando envía una señal de apertura o de cierre a la
electroválvula. Este comando puede estar situado, por ejemplo, a una
distancia de 20 del cuerpo del grifo, o a una distancia adecuada
para permitir aislar a un manipulador de las fugas eventuales del
cuerpo del grifo o del recipiente. El mismo puede estar igualmente
colocado en una cabina aislada del recipiente. Este comando puede
generar una señal de comando eléctrico que se transmite a la
electroválvula por medio de una conducción eléctrica. Se puede
utilizar igualmente cualquier comando apropiado tal como un comando
vía radio o un comando por medio de un cable mecánico.
Según una variante, el órgano de accionamiento
incluye igualmente una excrecencia 109, destinada a cooperar con un
asiento 108 formado en el cuerpo del grifo. La excrecencia del
órgano de accionamiento se mantiene en contacto con el asiento del
cuerpo cuando el paso de fluido está en posición cerrada. La
combinación de la excrecencia 109 y del asiento 108, permite así
asegurar una estanquidad suplementaria en el grifo.
El grifo puede presentar también un
enclavamiento del órgano de accionamiento en posición cerrada. Este
enclavamiento puede ser obtenido realizando un fileteado en un
extremo del órgano de accionamiento, y fijando una manilla 11 que
presenta un fileteado correspondiente. El enclavamiento puede ser
realizado, por ejemplo, en un extremo axial del órgano de
accionamiento, y con preferencia en un extremo axial del vástago de
accionamiento que sobresale hacia el exterior. La manilla puede ser
atornillada hasta que haga tope con, por ejemplo, el servomotor, y
así impedir cualquier movimiento del órgano de accionamiento. El
enclavamiento puede ser así mantenido incluso cuando un gas a
presión se introduce en la cámara de presión. Igualmente, es posible
colocar una presilla 115 que sujete la manilla 11 al servomotor, y
que mantenga la manilla en su posición. Así, la manilla no es
susceptible de desatornillarse bajo el efecto de las vibraciones
eventuales. El paso de fluido puede ser así mantenido de una manera
que sea incluso más segura en posición cerrada.
Según otra variante, es posible realizar el
pistón por medio de una placa solidaria con el órgano de
accionamiento, de forma sensiblemente circular, y que incluya una
junta en su periferia. La junta, tal como una junta tórica o una
junta de labio, asegura la estanquidad de la placa con relación a la
cámara de presión.
Según todavía otra variante, se puede utilizar
una electroválvula cuya apertura sea regulable con el fin de hacer
que varíe la presión del fluido de comando que alimenta la cámara de
presión. Se puede regular así la carrera del órgano de
accionamiento. El caudal de fluido a nivel del paso de fluido puede
ser así regulado a un valor deseado.
Ahora se va a detallar el funcionamiento del
grifo de la Figura 1. Un operador conmuta a la posición de apertura
del paso de fluido. La electroválvula recibe la señal de comando y
pone entonces en comunicación la cámara de presión con el fluido de
comando bajo presión. Cuando el órgano de accionamiento no está
enclavado, la presión de fluido de comando actúa sobr3e el pistón y
la membrana. El pistón y el órgano de accionamiento se desplazan
entonces en el sentido indicado por la flecha de la Figura 1. La
cabeza del órgano de accionamiento entra en contacto con la contera
104 de chapaleta, de modo que excrecencia 109 del órgano de
accionamiento se decala respecto al asiento 108. Al continuar el
desplazamiento del órgano de accionamiento, la contera de chapaleta
se despega del asiento 105. El conducto 101 y la cavidad 102 son así
puestas en comunicación. El fluido puede así desplazarse hasta la
salida 103.
Cuando el usuario conmuta el comando a la
posición de cierre del paso de fluido, se envía una señal de comando
a la electroválvula. La electroválvula pone entonces en
comunicación la cámara de presión con un fluido de comando a la
presión atmosférica o a una presión insuficiente para mantener el
paso de fluido en posición abierta. Sobre el pistón, la fuerza
ejer4cida por el resorte 10 es superior a la fuerza ejercida por el
fluido de comando. De ese modo, el pistón se desplaza en sentido
contrario al de la flecha. De ese modo, la cabeza del órgano de
accionamiento se desplaza hasta que ya no ejerce más esfuerzo sobre
la contera de chapaleta. El resorte 106 solicita la contera 104 de
chapaleta contra el asiento 105 de chapaleta. La comunicación entre
el conducto 101 y la cavidad 102 queda así cortada, estando con ello
en posición de cerrado el paso de fluido.
Según la variante de electroválvula con abertura
regulable, el usuario puede comandar una abertura intermedia de
paso de fluido, en función de la presión de fluido de comando
suministrado por la electroválvula. El caudal del paso de fluido
puede ser así modificado rápidamente. Un grifo de ese tipo puede
incluir asimismo una posición de cierre de emergencia a nivel del
comando para cerrar el grifo en un tiempo mínimo.
La invención se refiere asimismo a un recipiente
en el que se ha montado un grifo tal como el que se ha descrito
anteriormente. Este recipiente, de forma esférica o cilíndrica,
incluyen en general una abertura empernada en la que se encuentra
dispuesto el citado grifo. El grifo puede ser montado en el
recipiente mediante cualquier medio adecuado. El mismo puede ser
también montado mediante atornillado como se ha descrito
anteriormente a nivel de la abertura ya mencionada. Un recipiente
de ese tipo resiste con preferencia presiones superiores a 50
bares. Resulta además deseable realizar un recipiente que sea
resistente a presiones superiores a 100 bares. El recipiente puede
ser realizado, por ejemplo, con acero o con cualquier material que
presente buenas características mecánicas, y con preferencia una
buena resistencia a la corrosión.
Se puede utilizar así un recipiente de este tipo
en forma de recipiente móvil para el transporte de fluidos tóxicos
bajo presión, en particular para el transporte de fluidos tales como
el HCl.
Bien entendido, la presente invención no está
limitada a los ejemplos y modos de realización descritos y
representados, sino que es susceptible de numerosos variantes
accesibles para el experto en la materia.
Claims (10)
1. Grifo (1) para un recipiente (13) de fluido,
que comprende:
un cuerpo (2) de grifo:
- que presenta un paso (101, 102) de fluido;
- que comprende además una chapaleta (6):
- -
- que obtura el citado paso de fluido;
- -
- dispuesta de manera que el fluido ejerce sobre la misma un esfuerzo de cierre;
- un órgano (3) de accionamiento móvil que comprende un árbol montado en traslación con relación al cuerpo;
en el que dicho órgano de
accionamiento provoca la apertura y el cierre de dicho paso (101,
102) de fluido en función de su posición con relación al cuerpo
(2), estando la citada chapaleta accionada por el órgano de
accionamiento móvil para abrir el paso de
fluido;
que se caracteriza porque comprende
además:
un servomotor (4) que desplaza el órgano (3) de
accionamiento entre posiciones correspondientes a la apertura y al
cierre de dicho paso de fluido;
un comando (5) de servomotor situado a distancia
del grifo, y
un dispositivo de enclavamiento del órgano (3)
de accionamiento en posición de cierre de dicho paso de fluido
dispuesto en un extremo del órgano (3) de accionamiento.
2. El grifo según la reivindicación 1, que se
caracteriza porque el dispositivo de enclavamiento está
dispuesto en un extremo axial del órgano (3) de accionamiento
sobresaliendo hacia el exterior.
3. Grifo según la reivindicación 1 ó 2, que se
caracteriza porque el servomotor (4) es susceptible de
recibir un fluido de comando bajo presión que desplaza el órgano de
accionamiento.
4. Grifo según la reivindicación 3, que se
caracteriza porque el servomotor comprende:
una cámara (7) de presión susceptible de ser
conectada a una fuente (12) de fluido de comando;
un pistón (8) solidario con el órgano de
accionamiento, móvil en la cámara de presión en función de la
presión del fluido de comando en la cámara de presión.
5. Grifo según la reivindicación 4, que se
caracteriza porque el servomotor comprende una membrana (9)
flexible que conecta de forma estanca el pistón con la cámara de
presión.
6. Grifo según una de las reivindicaciones 4 ó
5, que se caracteriza porque el servomotor comprende un
resorte (10) que solicita el pistón hacia una posición de cierre de
dicho paso de fluido.
7. Grifo según una de las reivindicaciones 3 a
6, que se caracteriza porque comprende además una
electroválvula (12) que alimenta el servomotor con fluido de
comando, estando esta electroválvula comandada por le comando (5) a
distancia.
8. Grifo según una de las reivindicaciones 1 a
7, que se caracteriza porque el órgano de accionamiento
incluye una excrecencia (109) destinada a cooperar con un asiento
(108) formado en el cuerpo del grifo, manteniéndose la citada
excrecencia (109) en contacto con el citado asiento (108) cuando el
paso de fluido está en posición cerrada.
9. Recipiente (13) que incluye un grifo (1)
según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
10. Utilización del recipiente según la
reivindicación 9 para contener un fluido tóxico, con preferencia
HCl.
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