ES2300992T3 - Valvula de retencion de caida de presion. - Google Patents
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Abstract
Válvula de retención (20) comprendiendo: un alojamiento de válvula (21) que incluye partes de alojamiento primera y segunda (24, 28) unidas juntas, la primera parte de alojamiento (24) incluyendo una admisión (26) provista de un primer diámetro y la segunda parte de alojamiento (28) incluyendo un escape (30) provisto de un segundo diámetro; una válvula de asiento cónico (32) recibida en el alojamiento (21) y que incluye una superficie exterior provista de un diámetro mayor que los diámetros primero y segundo de la admisión (26) y del escape (30), la primera parte de alojamiento (24) y la válvula de asiento cónico (32) definiendo conjuntamente una cavidad (42) de difusión del fluido, la válvula de asiento cónico (32) adaptada para desplazarse en el interior del alojamiento (21) entre una posición abierta y una posición cerrada; una guía de válvula (44) recibida en el alojamiento de la válvula (21), la guía de válvula (44), la válvula de asiento cónico (32) y el alojamiento de la válvula (21) definiendo conjuntamente una cavidad de presión de volumen variable (38) y una trayectoria del flujo de fluido; y un elemento que se puede comprimir elásticamente (40) adaptado para desviar la válvula de asiento cónico (32) hacia la posición cerrada contra un flujo de fluido a través de la válvula de retención (20), caracterizada porque la guía de la válvula (44) incluye por lo menos un puerto venturi (48) que proporciona la cavidad de presión de volumen variable (28) en comunicación con la trayectoria del flujo de fluido, siendo creada una fuerza de baja presión en la cavidad de presión de volumen variable (38) debida al flujo de fluido a través del puerto venturi (48).
Description
Válvula de retención de caída de presión.
La presente invención se refiere a una válvula
de retención y, más particularmente, a una válvula de retención
neumática o hidráulica de caída de baja presión.
Las válvulas de retención neumáticas
aeroespaciales, entre otros tipos de válvulas de retención,
típicamente se requiere que cumplan requisitos rigurosos de
limitación de peso y de espacio, mientras generen la caída de
presión más baja posible para un caudal particular de presión de
funcionamiento. Muchas aplicaciones aeroespaciales limitan el
tamaño de la envoltura de la válvula de retención al espacio
disponible o que queda en una aeronave después de que todos los
componentes principales de la aeronave hayan sido colocados e
instalados. Si, por ejemplo, se requiere una válvula de retención
de peso ligero relativamente pequeña, en una instalación de una
aeronave determinada, al fabricante de la válvula de retención
típicamente se le requiere que utilice un alojamiento de una única
pieza para el cuerpo de la válvula de retención para hacer mínimos
el tamaño de la envoltura y el peso. Aunque es satisfactorio para
reducir el tamaño y el peso, un alojamiento de una única pieza
limita de forma indeseable el tamaño de los componentes internos de
la válvula de retención al tamaño de los puertos de admisión y de
escape del alojamiento a través de los cuales estos componentes
deben pasar durante el montaje.
Si, por otra parte, una válvula de retención de
caída de baja presión se requiere en una instalación de aeronave
determinada, el fabricante de la aeronave típicamente solicita la
caída de presión más baja que se pueda obtener, sin tener en cuenta
el tamaño ni el peso de la envoltura. Puesto que la caída de presión
para un caudal determinado es inversamente proporcional al tamaño
del área de la sección transversal de la trayectoria del flujo, los
diámetros de la admisión y del escape de una válvula de retención a
menudo determinan la cantidad de la caída de presión. Además de los
diámetros de la admisión y del escape, otros factores contribuyen a
la caída de presión de una válvula de retención hidráulica o
neumática, incluyendo sin limitación, la resistencia al avance del
líquido a lo largo de las paredes y de las superficies de la válvula
de retención, el cambio en la dirección del flujo a través de la
válvula de retención, la división de una única trayectoria del flujo
en diversas trayectorias del flujo y la correspondiente combinación
de diversas trayectorias de flujo en una única trayectoria de
flujo, la aceleración y desaceleración de la corriente del flujo de
fluido, la presencia de turbulencias en la corriente del flujo y la
energía requerida para mantener una válvula de asiento cónico
abierta contra una fuerza de desviación de un resorte. Cualquier
diseño de válvula de retención que limite o reduzca el efecto de
estos factores reducirá la caída de presión para un fluido
determinado, a un caudal determinado y a una presión
determinada.
A la luz de estas y de otras consideraciones,
los diseñadores de válvulas de retención equilibran los requisitos
de un peso más bajo, un tamaño menor de la envoltura y una caída de
presión más baja en sus diseños, mientras reducen los costes de
fabricación. Puesto que el tamaño y el peso de una válvula de
retención generalmente son inversamente proporcionales a su caída
de presión, los diseños de válvulas de retención de la técnica
anterior típicamente comprometen una característica por otra. Por
estas y por otras razones, se desea una válvula de retención
mejorada que supere las limitaciones de la técnica anterior.
El documento FR-A- 1 481 723
describe una válvula de retención de la técnica anterior provista de
las características del preámbulo de la reivindicación
independiente 1.
De acuerdo con ello, es un objeto de la presente
invención proporcionar una válvula de retención mejorada que supere
las limitaciones de la técnica anterior.
Para conseguir este objeto la invención
comprende las características de la reivindicación 1, con
características preferidas establecidas en las reivindicaciones
subordinadas.
De acuerdo con la presente invención se
proporciona una válvula de retención que incluye un alojamiento de
válvula provisto de partes de alojamiento primera y segunda unidas
juntas. La primera parte de alojamiento incluye una admisión
provista de un primer diámetro y la segunda parte de alojamiento
incluye un escape provisto de un segundo diámetro. Una válvula de
asiento cónico es recibida en el alojamiento e incluye una
superficie exterior provista de un diámetro mayor que los diámetros
primero y segundo de la admisión y del escape. La válvula de
asiento cónico está adaptada para desplazarse en el interior del
alojamiento entre una posición abierta y una posición cerrada. La
primera parte de alojamiento y la válvula de asiento cónico definen
conjuntamente una cavidad de difusión del fluido. Una guía de
válvula también está recibida en el alojamiento de la válvula. La
guía de válvula, la válvula de asiento cónico y el alojamiento de
válvula definen conjuntamente una cavidad de presión de volumen
variable y una trayectoria del flujo de fluido. La guía de válvula
incluye por lo menos un puerto venturi para proporcionar la cavidad
de presión de volumen variable en comunicación con la trayectoria
del flujo de fluido. Un elemento que se puede comprimir
elásticamente está adaptado para desviar la válvula de asiento
cónico hacia la posición cerrada contra un flujo de fluido a través
de la válvula de retención y una fuerza de baja presión creada en
la cavidad de presión de volumen variable en virtud del flujo de
fluido a través de la guía de la válvula.
Otros aspectos de la invención resultarán
evidentes para aquellos expertos en la materia después de la
revisión de los dibujos y de la descripción detallada proporcionada
más adelante en este documento.
Formas de realización de la intención se
describirán ahora, a título de ejemplo, con referencia a los dibujos
adjuntos, en los cuales:
la figura 1 es una vista parcial en sección
transversal de una válvula de retención de acuerdo con una forma de
realización de la presente invención;
la figura 2 es una vista en sección transversal
de la válvula de retención de la figura 1 mostrando la válvula de
retención en un estado abierto;
la figura 3 es una vista en sección transversal
de la válvula de retención de la figura 1 mostrando la válvula de
retención en un estado cerrado; y
la figura 4 es una vista de una válvula de
retención de acuerdo con una forma de realización de la presente
invención.
Con referencia a las figuras
1-4, se representa una válvula de retención 20 de
acuerdo con una forma de realización de la invención. En la forma
de realización ilustrada, la válvula de retención 20 utiliza un
alojamiento de dos piezas 21 unidas juntas con un par de
superficies roscadas de forma opuesta, tales como por ejemplo roscas
rectas normales, o bien otros medios adecuados, tal como por
ejemplo mediante soldadura. Un elemento de junta anular 22, tal
como por ejemplo un anillo tórico, está colocado entre los
componentes del alojamiento para impedir las fugas entre ellos. El
alojamiento de dos piezas incluye una parte de alojamiento de
admisión 24 provista de una admisión 26 y una parte de alojamiento
de escape 28 que incluye un escape 30. El alojamiento de dos piezas
ofrece la capacidad de utilizar componentes internos mucho mayores
que los diámetros de la admisión 26 y del escape 30, lo cual
resulta en una trayectoria del flujo interno significativamente
mayor y una caída de presión menor. En una forma de realización,
ambas partes del alojamiento 24 y 28 presentan accesorios extremos
acampanados aerospaciales normales, tales como aquellos de acuerdo
con la norma AS4395E06, pero no están necesariamente limitados a
los mismos. El accesorio extremo de la parte de alojamiento de
admisión 24 tiene un diámetro interior que se utiliza como el
orificio de la válvula de retención (esto es, una trayectoria de
flujo más pequeña a través de la válvula de retención). Como se
apreciará, utilizando el diámetro interior de la admisión 26 como
el orificio de la válvula de retención se reducen los costes de
fabricación y de mecanización.
Una válvula de asiento cónico de tipo tubular 32
es recibida en el alojamiento de dos piezas 21 y presenta puertos
globalmente rectangulares 34 en lugar de puertos de taladro
circular, los cuales se encuentran típicamente en las válvulas de
retención de la técnica anterior. Los puertos rectangulares 34
presentan almas de soporte relativamente pequeñas 35 que reducen la
caída de presión a través de la válvula de asiento cónico 32,
particularmente cuando se compara con los puertos circulares de la
técnica anterior con almas de soporte mayores. La válvula de
asiento cónico 32 incluye también un nervio radial exterior 36
colocado próximo a la base de los puertos rectangulares 34. El
nervio 36 actúa como una guía de desplazamiento axial que entra en
contacto de forma deslizante con una pared interior 37 del
alojamiento 24, proporciona un resalte de soporte para un elemento
de desviación elástica (descrito más adelante en este documento) y
define el tamaño de la trayectoria del flujo de fluido que entra en
los puertos de la válvula de asiento cónico. Como se describirá con
mayor detalle más adelante en este documento, el nervio 36 define
también el extremo deslizante de una cavidad de presión de volumen
variable 38.
Un elemento de desviación que se puede comprimir
elásticamente 40, tal como por ejemplo un resorte de compresión,
está encerrado en el interior de la cavidad de presión de volumen
variable 38 y proporciona una fuerza de desviación contra el nervio
36 de la válvula de asiento cónico 32. En una forma de realización
de la invención, el elemento de desviación 40 está colocado
completamente fuera de la trayectoria del flujo de fluido, lo cual
reduce la caída de presión puesto que no existe resistencia al
avance del fluido a través del elemento de desviación 40 y elimina
virtualmente cualquier desgaste por fricción en el elemento de
desviación 40.
En una forma de realización, el alojamiento de
admisión 24 coopera con la válvula de asiento cónico 32 (cuando
está parcialmente o completamente abierta como se representa en la
figura 2) para formar una cavidad de difusión del fluido 42. La
trayectoria del flujo se optimiza mediante la cavidad de difusión
del fluido 42, lo cual reduce la velocidad del fluido que entra en
la válvula de asiento cónico 32 y reduce la caída de presión
generada por el cambio de dirección requerida en el fluido para
fluir dentro de los puertos 34 y a través de la válvula de asiento
cónico 32. Un asiento de válvula polimérico opcional 43 puede estar
colocado entre el alojamiento de admisión 24 y la válvula de
asiento cónico 32. Tal como se representa en la figura 2, las
superficies concéntricas en forma de cono truncado del asiento de
válvula 43 y de la válvula de asiento cónico 32 forman una
trayectoria de flujo frente a la válvula de asiento cónico 32 que
funciona como un difusor del fluido.
En una forma de realización, el alojamiento de
escape 28 incluye también una guía de válvula de múltiples
funciones 44. La guía de válvula 44 guía la válvula de asiento
cónico 32 sustancialmente a través de su desplazamiento completo,
detiene y coloca la válvula de asiento cónico 32 en la posición
completamente abierta, aloja una boquilla convergente 46, incluye
una serie de puertos venturi 48 y define una parte fija de la
cavidad de presión de volumen variable 38. La guía de válvula 44
coopera con el nervio 36 de la válvula de asiento cónico para
mantener el desplazamiento axial lineal de la válvula de asiento
cónico 32 a través de su carrera completa. La guía 44 mantiene la
alineación apropiada de la válvula de asiento cónico 32 con el
alojamiento de admisión 24 o el asiento de válvula opcional 43, lo
cual asegura un comportamiento de flujo inverso libre de fugas. La
guía de válvula 44 incluye también un resalte 45 que se utiliza para
detener y colocar con precisión la válvula de asiento cónico 32 en
su posición completamente abierta.
En una forma de realización, la boquilla
convergente 46 fuerza al fluido que fluye a través de la válvula de
asiento cónico 32 a acelerar a medida que pasa por encima de los
puertos de venturi 48. Este flujo acelerado a través de la boquilla
46 genera una presión relativamente baja en el interior de los
puertos venturi 48. Puesto que los puertos venturi 48 conectan
directamente el puerto de escape del fluido 30 con la cavidad de
presión de volumen variable 38, la baja presión creada en el
interior de los puertos venturi 48 es transmitida y reduce la
presión en el interior de la cavidad de presión de volumen variable
38. La presión relativamente baja creada en el interior de la
cavidad de presión de volumen variable 38 actúa sobre la cara
interior (cara del lado derecho en las figuras 2 y 3) del nervio
exterior radial 36 de la válvula de asiento cónico 32, mientras la
presión del fluido en funcionamiento actúa sobre la cara exterior
del nervio 36 de la válvula de asiento cónico. Las dos presiones
diferenciales actuando en lados opuestos del nervio 36 generan una
fuerza axial creada por venturi (hacia la derecha en las figuras 2
y 3) que actúa sobre la válvula de asiento cónico 32. La fuerza
axial venturi creada compensa sustancialmente la fuerza del resorte
de desviación, el cual está intentando cerrar la válvula de asiento
cónico 32 contra la fuerza del flujo de fluido entrante.
La pérdida de energía dentro del fluido
utilizada para mantener la válvula de asiento cónico 32 abierta
contra la fuerza de desviación generada por el elemento de
desviación elástica 40 se puede medir en caída de presión. Por
ejemplo, la válvula de retención 20 de la presente invención fue
comprobada con respecto a una válvula de retención sustancialmente
similar a la válvula de retención 20 de la presente invención, pero
provista de una guía de válvula sin los puertos venturi 48. En la
prueba, la válvula de retención 20 con los puertos venturi 48
presentó un 267% de reducción en la caída de presión comparada con
la válvula de retención sin puertos venturi.
En una aplicación particular, la válvula de
retención 20 de la presente invención puede ser utilizada dentro de
un sistema de instalación de purga de nitrógeno de un depósito de
combustible de aeronave. En esta aplicación, la válvula de
retención 20 puede estar montada verticalmente en la aeronave con el
escape 30 encarado hacia abajo. Además de las características
descritas antes en este documento, los puertos venturi 48 también
llevan a cabo una función secundaria de drenaje de cualquier
combustible que entre en la válvula de retención 20 a través del
puerto de escape 30, tal como por ejemplo en el caso de un llenado
en exceso o de un movimiento excesivo del líquido en el interior
del depósito y que entre en la válvula de retención 20. Sin los
puertos venturi 48, este combustible quedaría capturado en la
cavidad 38 formada entre la guía de la válvula 32 y el alojamiento
de salida 28.
La presente invención ha sido representada y
descrita particularmente con referencia a las formas de realización
anteriores, las cuales son meramente ilustrativas de los mejores
modos de llevar a cabo la invención. Aquellos expertos en la
técnica comprenderán que diversas alternativas a las formas de
realización de la invención descritas en este documento pueden ser
utilizadas en la puesta en práctica de la invención sin salirse del
ámbito de la invención como se define en las siguientes
reivindicaciones. Se pretende que las siguientes reivindicaciones
definan el ámbito de la invención y que procedimiento y el aparato
dentro del ámbito de estas reivindicaciones queden cubiertos por
las mismas.
Claims (15)
1. Válvula de retención (20) comprendiendo:
un alojamiento de válvula (21) que incluye
partes de alojamiento primera y segunda (24, 28) unidas juntas, la
primera parte de alojamiento (24) incluyendo una admisión (26)
provista de un primer diámetro y la segunda parte de alojamiento
(28) incluyendo un escape (30) provisto de un segundo diámetro;
una válvula de asiento cónico (32) recibida en
el alojamiento (21) y que incluye una superficie exterior provista
de un diámetro mayor que los diámetros primero y segundo de la
admisión (26) y del escape (30), la primera parte de alojamiento
(24) y la válvula de asiento cónico (32) definiendo conjuntamente
una cavidad (42) de difusión del fluido, la válvula de asiento
cónico (32) adaptada para desplazarse en el interior del alojamiento
(21) entre una posición abierta y una posición cerrada;
una guía de válvula (44) recibida en el
alojamiento de la válvula (21), la guía de válvula (44), la válvula
de asiento cónico (32) y el alojamiento de la válvula (21)
definiendo conjuntamente una cavidad de presión de volumen variable
(38) y una trayectoria del flujo de fluido; y
un elemento que se puede comprimir elásticamente
(40) adaptado para desviar la válvula de asiento cónico (32) hacia
la posición cerrada contra un flujo de fluido a través de la válvula
de retención (20),
caracterizada porque la guía de la
válvula (44) incluye por lo menos un puerto venturi (48) que
proporciona la cavidad de presión de volumen variable (28) en
comunicación con la trayectoria del flujo de fluido, siendo creada
una fuerza de baja presión en la cavidad de presión de volumen
variable (38) debida al flujo de fluido a través del puerto venturi
(48).
2. La válvula de retención de la reivindicación
1 en la que el elemento de junta anular (22) está colocado entre
las partes de alojamiento primera y segunda (24, 28) para impedir
las fugas entre ellas.
3. La válvula de retención de la reivindicación
1 en la que las partes de alojamiento primera y segunda (24, 28)
incluyen accesorios extremos acampanados.
4. La válvula de retención de la reivindicación
3 en la que el accesorio extremo del alojamiento de admisión tiene
un diámetro interior que es el orificio de la válvula de
retención.
5. La válvula de retención de la reivindicación
1 en la que la válvula de asiento cónico (32) incluye por lo menos
un puerto globalmente rectangular (34) adaptado para reducir la
caída de presión a través de la válvula de asiento cónico (32).
6. La válvula de retención de la reivindicación
1 en la que la válvula de asiento cónico (32) incluye un nervio
radial externo (36) que hace contacto de forma deslizante con una
pared interior (37) del alojamiento (21) y está adaptado para
proporcionar un reborde de soporte para el elemento de desviación
elástica (40).
7. La válvula de retención de la reivindicación
6 en la que el nervio (36) define un extremo deslizante de la
cavidad de presión de volumen variable (38).
8. La válvula de retención de la reivindicación
1 en la que el elemento de desviación (40) está colocado fuera de
la trayectoria del flujo de fluido.
9. La válvula de retención de la reivindicación
1 en la que el alojamiento de admisión (24) y la válvula de asiento
cónico (32) definen conjuntamente una cavidad de difusión del fluido
(42).
10. La válvula de retención de la reivindicación
1 en la que la guía de la válvula (44) incluye una boquilla
convergente (46) que está adaptada para acelerar el flujo de fluido
a medida que pasa por encima del puerto venturi (48).
11. La válvula de retención de la reivindicación
10 en la que el puerto venturi (48) conecta el puerto de escape de
fluido (30) con la cavidad de presión de volumen variable (38).
12. La válvula de retención de la reivindicación
10 en la que la presión en el interior del puerto venturi (48) es
sustancialmente similar a la presión en el interior de la cavidad de
presión de volumen variable (38).
13. La válvula de retención de la reivindicación
10 en la que la guía de la válvula (44) define una parte fija de la
cavidad de presión de volumen variable (38).
14. La válvula de retención de la reivindicación
1 en la que un asiento de válvula polimérico (43) está colocado
entre la primera parte de alojamiento (24) y la válvula de asiento
cónico (32).
15. La válvula de retención de la reivindicación
14 en la que el asiento de la válvula (43) y la válvula de asiento
cónico (32) incluyen superficies en forma de cono truncado que
forman una trayectoria de flujo frente a la válvula de asiento
cónico (32) que funciona como un difusor del fluido.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| ES2300992T3 true ES2300992T3 (es) | 2008-06-16 |
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| EP (1) | EP1711731B1 (es) |
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| ES (1) | ES2300992T3 (es) |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011135125A1 (es) * | 2010-04-27 | 2011-11-03 | L.P.G. Tecnicas En Extincion De Incendios, S.L. | Válvula de retención unidireccional para botellas contenedoras de gas |
Families Citing this family (7)
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