ES2287058T3 - Valvula y metodo para elaborar una valvula. - Google Patents
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Abstract
Una válvula bidireccional (10) adecuada para conducir un fluido a presión tal como el que implica refrigerantes, cuya válvula comprende: un vástago de accionamiento (14) para controlar la circulación de fluido a través de la válvula; un miembro (18) de válvula que tiene una estructura de posicionamiento (24) y una abertura (26) para permitir la circulación de fluido a través del miembro de válvula; un cuerpo unitario (12) de válvula de una sola pieza que tiene un primer extremo abierto (30) con un diámetro (D1); un segundo extremo abierto (32) con un segundo diámetro (D2), que, al menos durante el ensamblaje inicial del miembro de válvula y del cuerpo de válvula, es suficientemente grande para permitir la inserción del miembro de válvula; una abertura (28) para vástago para recibir al vástago de accionamiento (14); y una parte interna receptora (34) de miembro de válvula para recibir el miembro (18) de válvula en proximidad con la abertura (28) para vástago; y un par de piezas de inserción(20), incluyendo cada pieza de inserción una abertura para permitir la circulación de fluido, caracterizada porque el miembro (18) de válvula está situado entre las piezas de inserción (20) y se aplica una carga al menos a una de las piezas de inserción y al miembro de válvula durante el ensamblaje de la válvula para presionar a las piezas de inserción y al miembro de válvula unas hacia el otro, y en el que el cuerpo de válvula se forma alrededor de las piezas de inserción (20) después que las piezas de inserción se han introducido en el cuerpo de válvula, para proveer una obturación entre las piezas de inserción (20) y el miembro (18) de válvula y entre las piezas de inserción (20) y el cuerpo (12) de válvula; y el vástago de accionamiento (14) está en comunicación con la estructura de posicionamiento del miembro (18) de válvula y la circulación de fluido a través de la válvula se controla mediante la orientación del miembro (18) de válvula dentro de la parte interna (34) de recepción de miembro.
Description
Válvula y método para elaborar una válvula.
El presente invento se refiere en general a una
válvula adecuada para uso como una válvula de servicio o una
válvula de incomunicación. Más particularmente, el presente invento
se refiere a una válvula que tiene una parte de cuerpo de válvula
formada de una pieza que es adecuada para uso en aplicaciones de
válvulas bidireccionales y/o aplicaciones de válvulas de presiones
más altas, tales como las que implican refrigerantes.
Los conjuntos de válvulas esféricas y de
válvulas esféricas bidireccionales para controlar la circulación de
fluidos son conocidas en la técnica (véase, por ejemplo, el
documento DE 92 0321 U). Las válvulas esféricas convencionales
usadas en aplicaciones de alta presión comúnmente usan un cuerpo de
válvula de dos piezas de latón en el que las piezas se han roscado
o soldado juntas para encapsular una esfera y los obturadores
asociados con la esfera. Ciertas otras válvulas de comunicación-
incomunicación, tales como las usadas para aplicaciones de
presiones más bajas en las que son menos peligrosas las fugas
potenciales (por ejemplo conducir agua) han utilizado un cuerpo
formado de una pieza para eliminar uniones del cuerpo y obturadores
del cuerpo. El documento Resúmenes de patentes de Japón, volumen
014.110.540 (M-1053), de 20 de noviembre de 1990,
describe una válvula ejemplar de esta técnica. Dos piezas insertadas
y un elemento de válvula situado entre las mismas están montados en
un alojamiento de una sola pieza conformado a presión. Sin
embargo, las válvulas convencionales de una sola pieza típicamente
sólo pueden hacerse cargo de una obturación hermética bidireccional
de burbujas. Se pueden plantear problemas de incrustaciones y de
fugas con tales construcciones de una sola pieza de la técnica
anterior cuando los fluidos que tienen moléculas más pequeñas -
tales como los refrigerantes - se usan en presiones más altas. Como
tal, existe una necesidad en la industria de una válvula con una
construcción de cuerpo de una sola pieza que, entre otras cosas, (i)
es de construcción relativamente sencilla usando materiales y
equipo convencionales, (ii) es dimensionalmente compatible con los
sistemas convencionales, (iii) tiene características suficientes de
hermeticidad a los fluidos, (iv) puede ser bidireccional, (v) puede
tener partes de cuerpo con diversas configuraciones estructurales,
y (vi) es adecuada para uso en aplicaciones que impliquen presiones
más altas.
El presente invento reconoce los retos
anteriormente mencionados y las limitaciones correspondientes a los
conjuntos de cuerpo de válvula de dos piezas y convencionales.
Por tanto, un objeto del presente invento es satisfacer las
necesidades antes explicadas.
El invento, tal como se define en la
reivindicación independiente 1, provee una válvula que tiene una
parte de cuerpo formada de una pieza que es adecuada para
aplicaciones bidireccionales y de presiones más altas. La válvula
del presente invento utiliza una construcción de una parte de
cuerpo exclusiva que se puede usar a partir de un "tubo"
aplicando técnicas de elaboración convencionales. La parte de cuerpo
típicamente está comprendida por un metal, tal como cobre,
aluminio, etc, pero se podría elaborar también de un plástico.
Además, la válvula del presente invento es "bidireccional", lo
que quiere decir que en general obtura la presión en cualquiera de
los dos lados de la válvula.
En general, las aplicaciones de presiones
mayores - tales como las usadas para refrigeración - utilizan
comúnmente una construcción de cuerpo de dos piezas, en la que una
o las dos piezas del cuerpo están comprendidas por un metal
relativamente más caro, tal como el latón. La parte de cuerpo de una
sola pieza del presente invento provee una parte con buenas
características funcionales y de obturación, mientras que al mismo
tiempo elimina la necesidad de que unas partes significativas del
cuerpo de la válvula estén constituidas por componentes de latón,
lo cual a menudo supone un coste total del componente más elevado.
Dicha construcción de cuerpo unitario de válvula puede permitir la
realización de significativos ahorros en los costes. Además, la
parte del cuerpo de válvula se puede producir fácilmente usando
técnicas de fabricación convencionales sin requerir una inversión
significativa de capital, lo que resulta en un conjunto de válvula
que realmente es más versátil y más barato de producir.
De acuerdo con una realización preferida del
presente invento, se provee una válvula para controlar la
circulación de fluido. La válvula incluye un vástago de
accionamiento para controlar la circulación de fluido a través de
la misma, un miembro de válvula con una formación de posicionamiento
y una abertura para permitir la circulación de fluido; una parte de
cuerpo de válvula de una sola pieza; y al menos una pieza de
inserción o elemento de compresión para retener el miembro de
válvula dentro de la parte de cuerpo de válvula. La parte de cuerpo
de válvula está constituida por un material conformable, tal como
cobre, e incluye un primer extremo abierto con un primer diámetro;
un segundo extremo abierto con un segundo diámetro que es
suficientemente grande para permitir la inserción del miembro de
válvula; una abertura de vástago para recibir el vástago de
accionamiento; y una parte interna de recepción de miembro para
recibir el miembro de válvula en proximidad con la abertura del
vástago. El vástago de accionamiento está en comunicación con la
formación de posicionamiento del miembro de válvula, y la
circulación de fluido a través de la válvula se controla mediante la
orientación de la abertura del miembro de válvula dentro de la
parte receptora interna del miembro
Las características y aspectos del presente
invento resultarán más evidentes tras la lectura de la descripción
detallada siguiente, reivindicaciones, y dibujos, de los que lo que
sigue es una breve descripción.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de una
realización del presente invento que muestra la válvula con los
componentes internos de la parte de cuerpo de válvula retirados y
que se han mostrado desensamblados.
La Figura 2 es una vista lateral parcial en
corte de una válvula similar a la mostrada en la Figura 1 con los
componentes internos del cuerpo de válvula ensamblados y tomada a lo
largo de la dirección general de las líneas 2-2 de
la Figura 1.
La Figura 3 es una vista en perspectiva de otra
realización del presente invento que incluye una realización
modificada del miembro de válvula.
La Figura 4 es una vista parcial en corte desde
arriba de una realización del presente invento similar a la
mostrada en la Figura 3.
La Figura 5 es una vista parcial en corte de una
realización del invento similar a la mostrada en la Figura 3.
La Figura 6 es una vista aislada del vástago de
accionamiento, del miembro de válvula y de la lumbrera de carga
mostrados en la Figura 3.
La Figura 7 es una vista lateral parcial en
corte de otra realización del presente invento que incluye un
resalte y una pieza de inserción modificada.
La Figura 8 es una vista lateral parcial en
corte de todavía otra realización del presente invento que incluye
un resalte y un elemento de compresión en la forma de pares de
arandelas situados en los lados opuestos del miembro de
válvula.
La Figura 9 es una vista lateral parcial en
corte de aún otra realización del presente invento con un elemento
de compresión en la forma de un par de arandelas situadas en un lado
del miembro de válvula.
La Figura 10 es una vista lateral parcial en
corte de todavía otra realización del presente invento que incluye
una pieza de inserción de plástico.
La Figura 11 es una vista en despiece ordenado
de una realización de un vástago de accionamiento que incluye un
tope de vástago.
La Figura 12 es una vista lateral parcial en
corte de un vástago de accionamiento del tipo mostrado en la Figura
11.
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Refiriéndose ahora a los dibujos, se describen
con detalle las realizaciones preferidas del presente invento. Con
referencia a la Figura 1, se muestra una válvula bidireccional 10
para conducir fluido con los componentes internos principales de la
válvula en despiece ordenado. La válvula 10 incluye preferiblemente
una parte de cuerpo 12 de válvula, un vástago de accionamiento 14
para controlar la circulación de fluido a través de la válvula 10,
una lumbrera de carga 16, un miembro 18 de válvula, y una pieza de
inserción 20 con un obturador 22.
Un miembro 18 de la válvula preferida incluye
una estructura de posicionamiento 24 y una abertura 26 o conducto
de paso para permitir que el fluido circule a través del miembro 18
de válvula. El miembro 18 de válvula es preferiblemente "de forma
esférica", pero sin carácter limitativo, y puede adoptar
cualquier número de formas que provean las características
necesarias de circulación y obturación. Preferiblemente, la
estructura de posicionamiento incluye una ranura o acanaladura
alargada que no pasa al interior o a través de la abertura 26 de
miembro de válvula. Sin embargo, en tanto que la estructura de
posicionamiento 24 del miembro 18 de válvula provea la función y el
control necesarios para establecer una comunicación directa o
indirecta con el vástago de accionamiento 14, la estructura 24 se
puede elaborar de una multitud de configuraciones que tengan
diversos tamaños, profundidades y/o formas. El miembro 18 de válvula
se fabrica preferiblemente de un metal, tal como latón, pero se
puede fabricar también de otros materiales duraderos, incluyendo,
pero sin carácter limitativo, nailon, teflón u otros metales o
plásticos.
La parte de cuerpo 12 de válvula preferiblemente
está constituida de un metal, tal como cobre, que generalmente
puede elaborarse de una estructura cilíndrica o "tubo" usando
técnicas de elaboración convencionales. Sin embargo, dependiendo de
los requisitos funcionales de la aplicación, la parte de cuerpo 12
de válvula puede también estar constituida de aluminio, latón,
acero, plástico, u otros materiales conformables que proporcionen
unas características funcionales aceptables. Además, la parte de
cuerpo de una sola pieza no se limita a estar constituida de un
solo material, y puede comprender diversas combinaciones de
materiales aceptables. Por ejemplo, sin carácter limitativo, la
parte de cuerpo 12 puede componerse de una construcción de una sola
pieza que tenga un estrato exterior con un revestimiento de
latón.
Una parte de cuerpo preferido 12 incluye una
abertura 28 para vástago, un primer extremo abierto 30 con un primer
diámetro D_{1}, y un segundo extremo abierto 32 con un segundo
diámetro D_{2}. La parte de cuerpo 12 incluye un conducto de paso
que se extiende a lo largo de un eje longitudinal A desde el primer
extremo abierto 30 hasta el segundo extremo abierto 32. Para fines
de ensamblaje, uno de los diámetros, en la realización dibujada
D_{2}, debería ser suficientemente grande - al menos durante el
ensamblaje inicial - para permitir la inserción del miembro 18 de
válvula. Mediante la provisión de una parte de cuerpo de válvula con
un diámetro inicial suficientemente grande, la parte de cuerpo 12
de válvula se puede formar de una sola pieza, en lugar de múltiples
piezas que requieren una unión adecuada sobre los componentes
internos. La parte 12 de cuerpo incluye además una parte interna 34
de recepción de miembro para recibir al miembro 18 de válvula en
proximidad con la abertura 28 de vástago. Preferiblemente, una
parte del vástago de accionamiento 14 se extenderá a través de la
abertura 28 de vástago y estará en comunicación con el miembro 18
de válvula, y más específicamente, con la estructura de
posicionamiento 24.
La circulación de fluido a través de la válvula
10 se controla en general mediante la orientación del miembro 18 de
válvula dentro de la parte 34 de recepción de miembro, y más
particularmente, por la orientación de la abertura 26 de miembro de
válvula con respecto a la dirección principal de la circulación de
fluido a través de la parte de cuerpo 12 de válvula. La posición
rotatoria y la orientación del vástago de accionamiento 14
controlan directa o indirectamente la orientación del miembro 18 de
válvula. Sin embargo, el vástago de accionamiento 14 puede servir
también para ayudar a mantener la posición del miembro 18 de válvula
dentro de la parte 14 de recepción de miembro.
La válvula 10 se incomunica o "cierra"
mediante la rotación del vástago de accionamiento 14 alrededor de su
eje longitudinal, girando de ese modo la abertura 26 de miembro de
válvula en una amplitud de rotación predeterminada (por ejemplo, 90
grados) con respecto a la dirección principal de circulación a
través de las aberturas de la válvula 10. En la posición
"abierta", la abertura 26 de miembro de válvula está
generalmente en alineación lineal con las aberturas de la parte de
cuerpo 12 de válvula y permite la circulación de fluido a través de
la parte de recepción 34 de la parte de cuerpo 12, preferiblemente
sin una obstrucción sustancial. El volumen de la circulación a
través de la válvula 10 se puede controlar o aumentar o disminuir
por incrementos dependiendo de la orientación de la abertura 26
entre las posiciones totalmente "abierta" y "cerrada". A
menudo se dice que la válvula es "bidireccional" si puede
obturar la presión en los dos lados del miembro 18 de válvula.
Además, el término "fluido" significa un líquido, un gas, o una
condición o combinación intermedia de los mismos, cuyo estado puede
variar dependiendo de las condiciones correspondientes a una
aplicación particular.
Una lumbrera 16 de carga, según se ha ilustrado
en las Figuras 1 y 2, proporciona un conducto de paso para el
acceso de un fluido al interior de la válvula 10 a través de la
parte 12 de cuerpo de válvula. En una construcción preferida, la
lumbrera 16 de carga incluye un vástago 17 de lumbrera de carga que
se extiende hacia fuera. El segmento inferior del vástago 17 de
lumbrera de carga se podría unir firmemente a la parte de cuerpo 12
usando técnicas de fabricación convencionales, tales como las
empleadas para conectar una lumbrera de accionamiento 29 a la
abertura 28 de vástago de la parte de cuerpo 12 de válvula. De una
manera similar, el vástago 17 de lumbrera de carga podría incluir
unos hilos de rosca sobre su superficie exterior junto con un tapón
correspondiente 17a. La lumbrera 16 de carga puede proveer un punto
conveniente de acceso para medir la presión de fluido en el sistema
y un conducto de acceso para añadir o retirar fluido o fluidos del
sistema según pueda ser necesario o conveniente.
Según se ha hecho notar anteriormente, la parte
de cuerpo 12 de válvula y las partes específicas de la misma se
pueden construir usando diferentes técnicas y métodos de elaboración
convencionales. Por ejemplo, la abertura 28 de vástago y la
lumbrera 16 de carga se pueden elaborar por "taladrado en T" u
otros procedimientos convencionales de elaboración que empujen,
tiren de o se apliquen de otro modo al material desde lugares
específicos sobre la parte de cuerpo 12 para crear las aberturas o
lumbreras adecuadas. Adicionalmente, se podrían formar o modificar
otras partes de la parte de cuerpo 12 en fracciones o segmentos
específicos mediante técnicas convencionales de elaboración de
cuerpos. Por ejemplo, el diámetro de los segmentos de la parte de
cuerpo 12 de válvula se puede "reducir" o elaborar
adicionalmente para facilitar la unión a otros componentes o para
posicionar o retener mejor ciertos componentes internos. Algunas
técnicas comunes de elaboración incluyen, sin carácter limitativo,
engarce, laminación, estampación en caliente,
hidro-elaboración, o
magneto-elaboración.
La Figura 2 es una vista lateral parcial en
corte de la válvula de la Figura 1 mostrada con los componentes
internos en despiece ordenado. Según se ha ilustrado, la pieza de
inserción 20 - que preferiblemente está constituida por un metal
(tal como latón u otro material aceptable) - se usa para retener el
miembro 18 de válvula en la parte receptora 34 de miembro de la
parte de cuerpo 12. En una realización preferida, la pieza de
inserción 20 incluye un obturador separado 22, un rebajo 23 para
recibir un obturador y una pluralidad de hilos de rosca o resaltes
internos 25 para facilitar la unión y la interfaz de superficie a
superficie entre las piezas de inserción 20 y las paredes internas
de la parte de cuerpo 12 de válvula. El obturador 22
preferiblemente incluye una superficie que se convertirá en una cara
curva o preformada curva que tiene un contorno correspondiente a la
superficie exterior generalmente esférica del miembro 18 de válvula
para efectuar el acoplamiento de cierre hermético de la misma
cuando el miembro 18 de válvula es forzado contra uno o más
obturadores 22. El obturador puede ser de un componente de plástico
o un elastómero, tal como politetrafluoretileno (en adelante PTFE),
teflón, "material de empaquetadura", u otro material adecuado
que sea capaz de efectuar una obturación hermética a los fluidos
contra el miembro 18 de válvula.
Para proveer una obturación perfeccionada, el
miembro 18 de válvula se sitúa en la parte receptora 34 de miembro
entre las piezas de inserción 20, y más preferiblemente entre los
obturadores 22 situado al menos parcialmente dentro de un rebajo 23
practicado en las piezas de inserción 20. Para facilitar la unión
del vástago de accionamiento 14 al miembro 18 de válvula, la
estructura de posicionamiento 24 del miembro 18 de válvula se sitúa
debajo de - y generalmente orientada a mirar a - la abertura 28 de
vástago. Aunque no constituye un requisito, en una construcción
preferida, el vástago de accionamiento 14 se une a la estructura de
posicionamiento 24 antes de la formación de la parte de cuerpo 12
de válvula para mejorar el posicionamiento del miembro 18 de válvula
en el lugar apropiado en la parte receptora 34 de miembro.
Una vez que el miembro 18 de válvula y las
piezas de inserción 20 (preferiblemente con los obturadores 22
destinados a estar en contacto con el miembro 18 de válvula) están
en la posición apropiada y que el miembro 18 de válvula está
adecuadamente orientado, una carga mecánica - típicamente una carga
lineal - se aplica al memos a una de las piezas de inserción. La
carga se aplica al lado de la pieza de inserción 20 contrario al
miembro 18 de válvula y fuerza o urge a la pieza de inserción 20 (y
al obturador correspondiente 22, si lo hay) en la dirección de - y
en contacto de obturación perfeccionado con - el miembro 18 de
válvula, En la realización preferida, se aplican generalmente
cargas lineales equivalentes dirigidas en sentido contrario a cada
una de las piezas de inserción 20, que se sitúan en los lados
opuestos del miembro 18 de válvula. Con una carga aplicada y los
componentes internos adecuadamente situados y en contacto operativo
y/o unión para proveer suficiente obturación, la parte de cuerpo 12
de válvula se forma alrededor de las piezas de inserción 20.
Mediante la aplicación de una carga suficiente y apropiada al menos
en el período inicial durante el procedimiento de conformación del
cuerpo, se provee un obturador mejorado entre las dos piezas de
inserción 20 y el miembro 18 de válvula y entre las piezas de
inserción 20 y la parte de cuerpo 12 de válvula.
Según se ha mencionado anteriormente, la parte
de cuerpo 12 de válvula se puede fabricar usando una variedad de
técnicas convencionales de elaboración de cuerpos que sean
apropiadas para los materiales que se están conformando. Dichas
técnicas podrían incluir, sin carácter limitativo, engarce,
laminación, estampación en caliente,
hidro-elaboración, o
magneto-elaboración. Además, para mejorar más la
obturación entre las piezas de inserción 20 y la parte de cuerpo 12
de válvula, las piezas de inserción 20 pueden incluir una pluralidad
de resaltes internos 25. Los resaltes internos 25 pueden proveer un
contacto más apretado de superficie a superficie entre las piezas
de inserción 20 y la parte de cuerpo 12 de válvula durante y
después de la formación y mejorar más la función de cierre
hermético de la válvula. En una realización preferida, las piezas de
inserción 20 y la parte de cuerpo 12 de válvula están constituidas
por un metal y se han conformado de manera que efectúen un contacto
superficial hermético de metal a metal. Este contacto perfeccionado
de metal a metal proporciona una obturación perfeccionada entre los
mismos, particularmente cuando el miembro 18 de válvula está bajo
una presión aumentada en la orientación "cerrado".
Como se ha mostrado también en la Figura 2, una
lumbrera de accionamiento 29 generalmente anular está unida al
cuerpo 12 de válvula. La lumbrera de accionamiento 29 está unida por
soldadura fuerte u otro método fijada adecuadamente a la abertura
28 de vástago - y preferiblemente a la pared interior de la abertura
28. La lumbrera de accionamiento 29 se extiende desde el extremo
unido en la abertura 28 de vástago hasta un extremo libre 31 y
preferiblemente está doblada hacia dentro para definir una abertura
restrictiva de un tamaño menor que el resto de la parte de pared
interior de la lumbrera de accionamiento 29. El extremo libre 31
funciona de manera que provee un medio para retener el vástago de
accionamiento 14, en particular cuando la parte inferior del
vástago de accionamiento 14 es forzada radialmente hacia fuera de la
abertura 28 de vástago por la presión de fluido del sistema.
La lumbrera de accionamiento 29 preferiblemente
está provista de unos hilos de rosca 33 que miran hacia fuera a los
que se puede fijar de un modo correspondiente un tapón 35. Cuando
está colocado, el tapón podría proveer unos medios adicionales para
sujetar el vástago de accionamiento e impedir la separación del
vástago 14 con respecto a la válvula 10 y/o al conjunto 10. El
tapón 35 podría proveer también una obturación adicional de metal a
metal y servir para prevenir las pérdidas de fluido (por ejemplo,
de refrigerante). Además, el tapón 35 podría prevenir que
elementos extraños indeseables, tales como agua o suciedad,
interfieran con el funcionamiento de la válvula 10 o causen
corrosión.
En una construcción preferida, la abertura 28
del vástago de accionamiento, la lumbrera de accionamiento 29 y el
vástago de accionamiento 14 se conforman y mecanizan de acuerdo con
dimensiones y tolerancias muy específicas y definidas para proveer
una obturación suficientemente hermética que sea capaz de obturar
adecuadamente un refrigerante en un estado gaseoso. El vástago de
accionamiento 14 incluye también preferiblemente una acanaladura
anular para soportar un obturador 37 de vástago de accionamiento -
tal como una junta tórica. El obturador 37 de vástago de
accionamiento funciona para prevenir el escape de fluido del
sistema. Dicha construcción de válvula preferida 19 puede proveer
una obturación que permita unas fugas menores de 2,83 gramos (1/10
de onza) de refrigerante (en estado gaseoso) al año.
Las lumbreras 16 de carga como las mostradas en
las Figuras 1 y 2 se podrían usar como lumbreras de toma de
muestras para pruebas u otros fines de diagnóstico sin requerir la
desconexión ni promover la descarga adicional o las fugas de la
válvula. En general, la lumbrera 16 de carga se puede situar o
colocar según se desee para satisfacer las necesidades de una
aplicación determinada.
En las Figuras 3 a 6 se ha ilustrado otra
realización de la válvula 10 del presente invento que incluye un
"miembro 18 de válvula de tres vías" Según se ha representado
en la vista isométrica mostrada en la Figura 3, una lumbrera 16 de
carga se podría situar sustancialmente adyacente a un miembro 18 de
válvula que incluye un tercer conducto lateral de paso o abertura
de circulación 52, Debe hacerse notar que las Figuras 4 y 5
ilustran una realización del invento en la que se han elaborado el
primer extremo abierto 30 y el segundo extremo abierto 32 de la
parte de cuerpo 12 de válvula, al menos uno de los cuales se ha
elaborado después de la introducción y formación alrededor de las
piezas de inserción 20 y/o del miembro 18 de válvula.
En una construcción preferida, la abertura de
circulación 52 se extiende a través de una mitad del miembro 18 de
válvula de tres vías y generalmente es transversal o perpendicular a
la abertura 26 del miembro 18 de válvula. Preferiblemente, el
diámetro de la abertura de circulación 52 es menor que el tamaño de
la abertura principal 26 de miembro de válvula. Sin embargo, la
abertura de circulación 52 se podría dimensionar de manera que
provea una integración, información de toma de muestra o de pruebas
que sean aceptables, tal como el nivel de presión en la válvula
10.
La Figura 4 representa una vista parcial desde
arriba en corte de la válvula mostrada en la Figura 3. Según se ha
ilustrado, un obturador 50 de lumbrera de carga u obturadores de
lumbrera se han incluido preferiblemente y situado para proveer una
obturación entre la abertura de circulación 52 y la lumbrera 16 de
carga. Los obturadores 50 de lumbrera de carga pueden estar
constituidos de los mismos materiales anteriormente mencionados en
relación con los obturadores 37 de vástago de accionamiento.
La Figura 5 es una vista lateral parcial en
corte de la válvula mostrada en la Figura 3. Además, la Figura 5
ilustra la comunicación del miembro 18 de válvula con el vástago de
accionamiento 14, en la que la abertura de circulación 52 y la
lumbrera 16 de carga están orientados y dirigidos perpendicularmente
hacia fuera con respecto al plano del papel del dibujo. El vástago
de accionamiento 14 controla la rotación y la orientación del
miembro 18 de válvula y la alineación de la abertura de circulación
22 con respecto a la lumbrera 16 de carga. La figura ilustra un
miembro 18 de válvula de tres vías que se puede rotar y orientar.
Aunque son posibles orientaciones intermedias del miembro 18 de
válvula de tres vías, las orientaciones principales entre el miembro
18 de válvula, la parte de cuerpo 12 de válvula y la lumbrera 16 de
carga están a intervalos de 90 grados. Aunque no se ha limitado
específicamente, las orientaciones principales disponibles son las
siguientes: (a) la abertura 26 de miembro de válvula puede estar en
la posición "abierta" con respecto a la parte de cuerpo 12 de
válvula y la abertura de circulación 52 puede estar alineada con la
lumbrera 16 de carga (como se ha mostrado en las Figuras 3 y 4);
(b) la abertura 26 de miembro de válvula puede estar en la posición
"abierta" con respecto a la parte de cuerpo 12 de válvula y la
abertura de circulación 52 puede estar alineada a 180 grados de la
lumbrera 16 de carga; ó (c) la abertura 26 de miembro de válvula
puede estar en la posición "cerrada" con respecto a la parte
de cuerpo 12 de válvula y la abertura de circulación puede estar
alineada con la circulación de fluido a través de la parte de
cuerpo 12 en ambos lados del miembro 18 de válvula.
La Figura 6 es una vista aislada del vástago de
accionamiento 14, miembro 18 de válvula y lumbrera de carga
mostrados en la Figura 3. En una realización preferida que utiliza
un miembro de válvula de tres vías, el vástago de accionamiento 14
y la lumbrera 16 de carga son sustancialmente perpendiculares entre
sí,
En la Figura 7 se muestra todavía otra
realización del presente invento. Según se ha representado, la parte
de cuerpo 12 de válvula podría incluir uno o más resaltes 46. Los
resaltes 46 no son necesarios, pero proveen un elemento adicional
para aplicar una carga lineal L a una pieza de inserción 20 en el
lado opuesto del miembro 18 de válvula que el resalte 46 - más bien
que aplicar dos cargas opuestas (una a cada pieza de inserción).
Como en el caso de las realizaciones anteriores, la carga se aplica
antes de - o durante - la formación de la parte de cuerpo 12 de
válvula y debería ser suficiente para proveer un cierre hermético
entre el miembro 18 de válvula y las piezas de inserción 20.
Las piezas de inserción 20 mostradas en la
Figura 7 incluyen unas partes en ángulo 60 que están situadas sobre
los extremos de las piezas de inserción 20 enfrente de los extremos
adyacentes al miembro 18 de válvula. Dichas partes en ángulo 60
podrían incluir un pequeño borde anular 62 para facilitar la
aplicación de una carga lineal durante la formación de la parte de
cuerpo 12 de válvula mediante la provisión de una superficie que es
generalmente perpendicular a la carga aplicada.
El presente invento aporta una ventaja adicional
sobre los sistemas convencionales en el sentido de que la válvula
se puede incorporar y situar como generalmente se desee dentro de
partes de cuerpo de una sola pieza que tengan unas configuraciones
geométricas más complicadas. Con dichas posibilidades, la parte de
cuerpo se puede elaborar y configurar fácilmente para adaptarse
mejor a las limitaciones estructurales de aplicaciones de válvula
específicas. Por ejemplo, sin carácter limitativo, una válvula puede
incluir una parte de cuerpo con diseños más complicados, tal como
una válvula que tenga uno o más segmentos no lineales o curvos.
Durante el ensamblaje, los componentes internos de la válvula 10 se
pueden insertar a través de un extremo abierto de la parte de
cuerpo y situarse expresamente dentro de la parte de cuerpo, por
ejemplo, contra un segmento de diámetro modificado - tal como un
resalte (como se ha ilustrado en la Figura 7) - u otras
disposiciones integrales o separadas. Dichas disposiciones se
pueden usar para posicionar los componentes y ayudar a retener los
componentes durante la aplicación de una carga y/o la formación de
la parte del cuerpo de válvula alrededor del miembro de válvula.
La Figura 8 ilustra todavía otra realización de
la válvula del presente invento. La válvula 10 de la realización
dibujada incluye un conjunto de resaltes 46 y obturadores 22
situados alrededor del miembro 18 de válvula. En esta realización,
los obturadores 22 proveen un cierre hermético entre el miembro 18
de válvula y la parte de cuerpo 12 de válvula al mismo tiempo. Para
mejorar la calidad de obturación, la construcción preferida incluye
también al menos un mecanismo o elemento 63 de compresión situado en
uno o en ambos lados del miembro 18 de válvula y de los respectivos
obturadores 22.
Preferiblemente, el miembro 18 de válvula y las
piezas de inserción 22 están firmemente situados o
"intercalados" entre un par de elementos de compresión 63. Los
elementos de compresión 63 podrían incluir, sin carácter limitativo.
un par de arandelas planas 64 y unas arandelas elásticas 66 (según
se ha ilustrado en la Figura 8) u otros tipos de muelles o de
mecanismos convencionales del tipo de compresión, particularmente
los usados en relación con los artículos cilíndricos huecos. Estos
elementos o mecanismos de compresión proveen una
"pre-carga" y/o una "carga continua" que
sigue ejerciendo una fuerza hacia el miembro 18 de válvula más allá
de la aplicación de cualquier carga externa relacionada con la
formación de la parte de cuerpo de válvula alrededor de los
elementos de compresión 63, obturadores 22, y/o miembro 18 de
válvula. Esta aplicación "continuada" de una o más fuerzas
ejercidas por uno o más elementos de compresión 63 puede ayudar a
compensar por la deformación permanente o presión reducida a lo
largo del tiempo, y de ese modo proveer una obturación más hermética
y perfeccionada entre el miembro de válvula y otros componentes
unidos de la válvula 10 a lo largo de la vida de la válvula.
La Figura 9 muestra una válvula 10 de cuerpo
similar a la de la Figura 8 en la que un elemento de compresión 63
(en la forma de una arandela plana 64 y una arandela elástica 66) se
usa en un lado de los obturadores 22 y del miembro 18 de válvula.
En esta realización, otra arandela 68 que está situada en el lado
opuesto del miembro 18 de válvula provee una superficie de soporte
para los obturadores 22 situados adyacentes a la misma, para
mantener mejor la posición de la parte de cuerpo 12 de válvula
alrededor del borde de la arandela y generalmente previene un
movimiento significativo hacia el exterior de la arandela 68.
La realización del invento ilustrada en la
Figura 10 incluye una pieza de inserción 70 de trayectoria. La
pieza de inserción 70 de trayectoria se podría usar para enderezar
la circulación proporcionando una circulación más consistente y una
caída de presión menor o reducida cuando el fluido circula a través
de la válvula 10. La pieza de inserción 70 se podría fabricar de un
metal, de un plástico o de cualquier material adecuado. Asimismo,
como se ha mostrado, la pieza de inserción podría incluir una
abertura para circulación 72 generalmente transversal en
comunicación con una lumbrera 16 de carga. Además, según se ha
representado, la parte de cuerpo 12 de válvula se podría formar de
manera que sujete a la pieza de inserción anular 70 en posición
dentro de la parte de cuerpo 12.
En relación con el presente invento, las
limitaciones mecánicas sobre el intervalo de rotación del vástago
de accionamiento 14 pueden ser beneficiosas en la aplicaciones de
circulación de fluidos. Además, tales limitaciones mecánicas pueden
proveer un medio para controlar de un modo rápido y fiable la
orientación rotatoria del vástago de accionamiento e indicar
física y/o visualmente la orientación operativa del miembro 18 de
válvula y de la abertura 26. Dichas limitaciones son
particularmente útiles cuando el miembro 18 de válvula está
ensamblado dentro de la válvula 10 y generalmente no es visible.
Adicionalmente, se pueden usar designaciones correspondientes,
tales como "conectado", "desconectado", "abierto", o
"cerrado", con el conjunto de vástago de accionamiento para
indicar la orientación de la abertura 26 de miembro de válvula con
respecto a la dirección de la circulación de fluido a través de la
válvula 10.
Para una serie de conjuntos convencionales de
vástagos de accionamiento, las limitaciones mecánicas anteriormente
descritas incluyen una lumbrera 29 de accionamiento que tiene unas
estructuras o "topes" interiores de limitación del vástago de
accionamiento. Estas estructuras de limitación podrían adoptar la
forma de estructuras sobresalientes radialmente hacia dentro, tales
como resaltes internos, que podrían encajar y restringir el
movimiento de rotación del vástago de accionamiento 14. En un número
de ejemplos, dichas estructuras de limitación se fabrican
mecanizando o eliminando material de las paredes interiores de la
lumbrera de accionamiento. Sin embargo, la formación de dichas
estructuras de limitación puede ser intrincada, compleja y cara -
particularmente cuando la abertura de la lumbrera de accionamiento
29 que recibe al vástago de accionamiento 14 tiene un radio pequeño.
Por tanto, a menudo es conveniente proveer un conjunto de vástago de
accionamiento que incluya un miembro conformado por separado con una
estructura o tope interior sin requerir el mecanizado de la
superficie interior de la lumbrera de accionamiento 29. En las
Figuras 11 y 12 se ha representado un ejemplo de dicho conjunto 80
de vástago de accionamiento.
La Figura 11 es una vista en despiece ordenado
de una realización de un conjunto de vástago de accionamiento 80
que incluye un tope 82 de vástago formado por separado con un
orificio 83 y al menos una estructura de limitación 84 que tiene un
borde 85 y un vástago de accionamiento 90 con una estructura
correspondiente de limitación 92 de posicionamiento de vástago. El
vástago de accionamiento 90 se ha diseñado para extenderse a través
del orificio 83 de tope de vástago y generalmente se sitúa de tal
manera que la estructura 92 de posicionamiento de vástago esté en
alineación de rotación con el borde 85 de la estructura de
limitación 84.
El vástago de accionamiento 90 incluye además un
conectador 96 de miembro de válvula y una parte extendida 98. En
una realización preferida, el vástago de accionamiento 90 incluye
una pluralidad de estructuras 92 de posicionamiento de vástago que
tienen unos bordes 100 de estructura; una parte extendida 98 con una
superficie superior 104; y un resalte interno anular 106 que se
extiende radialmente. La superficie superior 104 u otras
superficies sobre el vástago de accionamiento 90 o la lumbrera de
accionamiento 29 podrían incluir designaciones relacionadas con el
uso de la válvula, tales como "conectado", "desconectado",
"abierto" o "cerrado", Dichas designaciones o símbolos se
pueden coordinar con el conjunto 80 para identificar la orientación
actual del miembro 18 de válvula. Además, el conjunto 80
preferiblemente incluye al menos un obturador 108 que está instalado
debajo del resalte interno anular 106 del vástago de accionamiento
90.
El tope 82 de vástago y el correspondiente
vástago de accionamiento 90 están constituidos preferiblemente de
metal, pero se pueden fabricar de cualquier número de otros
materiales, incluyendo plásticos, siempre que el conjunto 80 exhiba
la función mecánica y la calidad de obturación requeridas para la
aplicación deseada. La Figura 12 es una vista lateral parcial en
corte del vástago de accionamiento del tipo mostrado en la Figura
11.
Aunque se han descrito ciertas realizaciones
preferidas del presente invento, el invento no se limita a las
ilustraciones descritas y mostradas en la presente memoria, que se
consideran meramente ilustrativas de los modos óptimos de llevar a
la práctica el invento. Los expertos en la técnica se darán cuenta
de que ciertas modificaciones y variaciones entrarán dentro de las
enseñanzas del invento y que dichas variaciones y modificaciones
están dentro del alcance que se ha definido por las
reivindicaciones.
Claims (28)
1. Una válvula bidireccional (10) adecuada
para conducir un fluido a presión tal como el que implica
refrigerantes, cuya válvula comprende:
un vástago de accionamiento (14) para controlar
la circulación de fluido a través de la válvula;
un miembro (18) de válvula que tiene una
estructura de posicionamiento (24) y una abertura (26) para permitir
la circulación de fluido a través del miembro de válvula;
un cuerpo unitario (12) de válvula de una sola
pieza que tiene un primer extremo abierto (30) con un diámetro
(D_{1}); un segundo extremo abierto (32) con un segundo diámetro
(D_{2}), que, al menos durante el ensamblaje inicial del miembro
de válvula y del cuerpo de válvula, es suficientemente grande para
permitir la inserción del miembro de válvula; una abertura (28)
para vástago para recibir al vástago de accionamiento (14); y una
parte interna receptora (34) de miembro de válvula para recibir el
miembro (18) de válvula en proximidad con la abertura (28) para
vástago; y
un par de piezas de inserción (20), incluyendo
cada pieza de inserción una abertura para permitir la circulación de
fluido,
caracterizada porque
el miembro (18) de válvula está situado entre
las piezas de inserción (20) y se aplica una carga al menos a una
de las piezas de inserción y al miembro de válvula durante el
ensamblaje de la válvula para presionar a las piezas de inserción y
al miembro de válvula unas hacia el otro, y en el que el cuerpo de
válvula se forma alrededor de las piezas de inserción (20) después
que las piezas de inserción se han introducido en el cuerpo de
válvula, para proveer una obturación entre las piezas de inserción
(20) y el miembro (18) de válvula y entre las piezas de inserción
(20) y el cuerpo (12) de válvula; y
el vástago de accionamiento (14) está en
comunicación con la estructura de posicionamiento del miembro (18)
de válvula y la circulación de fluido a través de la válvula se
controla mediante la orientación del miembro (18) de válvula dentro
de la parte interna (34) de recepción de miembro.
2. Una válvula como se ha descrito en la
reivindicación 1, en la que el cuerpo (12) de válvula está
constituido por metal.
3. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 2, en la que el metal se ha seleccionado del grupo
que consiste en cobre, aluminio, latón, y acero.
4. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 1, en la que la pieza de inserción (20) está
constituida de un metal.
5. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 1, en la que la pieza de inserción incluye un
obturador (22).
6. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 5, en la que el obturador (22) está constituido por
material seleccionado del grupo que consiste en un elastómero y un
plástico.
7. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 5, en la que el obturador (22) de la pieza de
inserción (20) está en comunicación con el miembro (18) de
válvula.
8. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 1, en la que el miembro (18) de válvula está
constituido por metal.
9. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 1, en la que el cuerpo (12) de válvula incluye una
lumbrera (16) de carga.
10. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 1, en la que el miembro (12) de válvula incluye una
abertura de circulación (52) que generalmente es transversal a la
abertura (26) de miembro de válvula y el cuerpo (12) de válvula
incluye una lumbrera (16) de carga junto al miembro (18) de
válvula.
11. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 10, en la que el vástago de accionamiento (14)
controla la orientación del miembro (18) de válvula y la alineación
de la abertura (52) de circulación con la lumbrera (16) de
carga.
\newpage
12. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 1, en la que el vástago de accionamiento (14) incluye
un tope (82) de vástago para limitar el movimiento de rotación del
vástago de accionamiento (14) con respecto a la abertura (28) de
vástago.
13. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 1, en la que el cuerpo (12) de válvula incluye un
resalte (46).
14. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 1, en la que la pieza de inserción (20) incluye una
parte en ángulo (80) para facilitar la circulación de fluido.
15. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 1, en la que la válvula incluye una pieza de
inserción (70) para circulación situada sustancialmente junto a la
pieza de inserción (20) para facilitar la circulación a través de
la válvula.
16. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 1, en la que el cuerpo (12) de válvula incluye un
segmento no lineal.
17. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 1, en la que el par de piezas de inserción
incluye:
al menos un elemento de compresión (63), cuyo
elemento de compresión incluye una abertura para permitir la
circulación de fluido más allá del elemento de compresión.
18. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 17, en la que un obturador (22) está situado entre
el elemento de compresión (63) y el miembro (18) de válvula.
19. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 17, en la que un elemento de compresión (63) está
situado en los lados opuestos del miembro de válvula, y cada
elemento de compresión ejerce una fuerza en la dirección del
miembro de válvula siguiendo a la formación del cuerpo de
válvula.
20. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 17, en la que el elemento de compresión (63) incluye
una arandela elástica (66).
21. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 20, en la que el elemento de compresión incluye
además una arandela plana (64).
22. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 17, en la que el elemento de compresión incluye un
muelle.
23. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 17, en la que el cuerpo (12) de válvula incluye un
resalte (46).
24. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 17, en la que la válvula incluye una pieza de
inserción (20) para circulación situada sustancialmente junto a la
pieza de inserción (20) para facilitar la circulación a través de la
válvula.
25. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 17, en la que el cuerpo (12) de válvula incluye al
menos un segmento no lineal.
26. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 1, que comprende además un tope (82) de vástago que
incluye un orificio (83) y una estructura limitadora (84) de tope de
vástago con un borde (85) de estructura de tope de vástago,
en la que el vástago de accionamiento (90) se
extiende a través del orificio (83) de vástago de accionamiento y
la estructura (92) de posicionamiento de vástago está en alineación
de rotación con el borde (85) de la estructura de tope de
vástago.
27. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 26, en la que el posicionamiento de la estructura de
tope de vástago se coordina con las posiciones de apertura y cierre
del miembro de válvula.
28. Una válvula como se ha expuesto en la
reivindicación 26, en la que la parte extendida del vástago de
accionamiento incluye una superficie superior (104) con un símbolo
para designación de uso.
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