ES2310748T3 - Valvula, en especial valvula de seguridad de gas. - Google Patents

Abstract

Válvula, en especial válvula de seguridad de gas, con una carcasa de válvula (10), que está dividida por una pared intermedia (12) en una cámara de alojamiento (14) para alojar un acumulador de fuerza en forma de un muelle de compresión (16), así como en una cámara de fluido (18), en donde el muelle de compresión (16) se apoya con uno de sus extremos libres en un dispositivo de ajuste (22) y con su otro extremo en una pieza de apoyo (24), y con un recorrido de guiado de fluido (32) a obturar mediante un dispositivo de obturación (30), que para la obturación con esta finalidad está dotado de una superficie de obturación (34), que puede llevarse a hacer contacto con una superficie de asiento (36) de una pieza de asiento (38) y que se inserta, al menos en parte, en un espacio de alojamiento (40) de una pieza de alojamiento (42), en donde el dispositivo de obturación (30) está fijado dentro del espacio de alojamiento (40) por medio de que una pieza de contra-sujeción (54) se lleva a hacer contacto, mediante su unión a la pieza de alojamiento (42) con el dispositivo de obturación (30), en donde la pieza de contra-sujeción (54) está configurada a modo de un tornillo embutido, que presiona con sus superficies de cabeza (62) que afluyen cónicamente el dispositivo de obturación (30) en el espacio de alojamiento (40) de la pieza de alojamiento (42), y de que conforme aumenta la profundidad de atornillado (56) aumenta la fuerza de presión con esta finalidad, caracterizada porque la pieza de alojamiento (42) es guiada de forma desplazable longitudinalmente a través de su prolongación (46) de tipo pivote en un taladro central (74) de la pared intermedia (12), porque la prolongación (46) de tipo pivote de la pieza de alojamiento (42) engrana en una superficie conductora (50) de la pieza de apoyo (24), en la que se apoya el muelle de compresión (16).

Description

Válvula, en especial válvula de seguridad de gas.

La invención se refiere a una válvula, en especial a una válvula de seguridad de gas, conforme a la configuración de particularidades del preámbulo de la reivindicación 1.

Una válvula de este tipo se conoce ya del documento GB 1 446 704.

En las soluciones conocidas, como pueden obtenerse libremente en el mercado en una multitud de formas de construcción y ejecución, el dispositivo de obturación, compuesto normalmente por un anillo tórico habitual de material elastomérico, está alojado en un espacio de alojamiento anular de una pieza de alojamiento que, configurado a modo de una ranura anular, hace posible el alojamiento de un anillo de obturación tórico, en donde éste obtura o sobresale en plano o con un sobrante prefijable con su superficie de obturación enrasado con una superficie frontal de la pieza de alojamiento. En las soluciones conocidas las formas de sección transversal del anillo de obturación tórico son con preferencia rectangulares y la pieza de alojamiento citada coopera con un muelle de compresión como acumulador de fuerza, que prefija la presión de cierre o ajuste de la válvula, por ejemplo en un orden de magnitud de 0 a 370 bares. La superficie de obturación con esta finalidad se apoya, en estado cerrado o de bloqueo de la válvula, en una superficie de asiento de una pieza de asiento que, concebida como pieza constructiva de atornillado, está unida fijamente a la carcasa de válvula y presenta un canal central para alimentar el fluido sometido a presión, por ejemplo en forma de un gas, siempre que la válvula esté concebida como válvula de seguridad de gas. Si aumenta la presión de fluido o gas por encima de la presión de ajuste prefijada, se traslada la pieza de alojamiento junto con el dispositivo de obturación en forma del anillo de obturación tórico en contra de la acción del muelle de compresión, y el recorrido de guiado de fluido hasta ahora obturado y bloqueado se libera para el paso del fluido (gas) en la dirección de una abertura de conexión, siempre que la válvula sea una válvula de seguridad de gas. Si se reduce de nuevo la presión de fluido o gas en el canal central del cuerpo de apoyo, el acumulador de fuerza presiona en forma del muelle de compresión la pieza de alojamiento de vuelta a su posición obturadora, en la que la superficie de obturación del dispositivo de obturación hace contacto de presión con la superficie de asiento de la pieza de asiento citada.

Dependiendo de los números de cambio de carga que se producen, es decir la liberación y el bloqueo del recorrido de guiado de fluido mediante el dispositivo de obturación, se llega por un lado a que la superficie de obturación al descubierto está sometida a grandes esfuerzos que desgastan y, por otro lado, ha quedado demostrado en la práctica que se producen procesos de adhesión del dispositivo de obturación sobre la pieza de asiento. Esto tiene como consecuencia que el dispositivo de obturación se extrae de la pieza de alojamiento, lo que conduce a la inutilidad del dispositivo de obturación y, de este modo, queda limitada la seguridad de funcionamiento de la válvula, lo que juega en especial un papel cuando ésta se usa en campos relevantes en cuanto a técnica de seguridad, por ejemplo como válvula de seguridad de gas.

Mediante el documento US 5,094,266 A se conoce una válvula del género expuesto, en la que el dispositivo de obturación se compone de dos piezas de platillo que están arriostradas una respecto a la otra, mediante una rosca de tornillo que está aplicada a un extremo libre de una varilla de válvula, para inmovilizar de este modo entre dos piezas de platillo dos anillos de obturación dispuestos uno sobre el otro, en donde el anillo de obturación con mayor diámetro es desplazado hacia fuera a causa de la fuerza de apriete de las válvulas de platillo, para poder establecer de este modo la obturación con relación a una arista de obturación de una pieza de contra-sujeción de la carcasa de válvula. En su otro extremo la varilla de válvula se apoya en un muelle de compresión como acumulador de fuerza, que pretende mantener el dispositivo de obturación en su posición obturadora. A causa de la longitud de la varilla de válvula y obligado por el tamaño periférico de las piezas de platillo del dispositivo de obturación no debe descartarse que éste adopte, durante un proceso de cierre, una posición de basculamiento con relación al eje longitudinal de la válvula, lo que puede limitar una obturación eficaz.

Aunque el documento US 5,791,373 A propone en el caso de una solución de válvula comparable una obturación central, en la que un anillo de obturación está arriostrado a través de un tornillo de inmovilización dispuesto centralmente como pieza de contra-sujeción con relación a una pieza de alojamiento, que se apoya a su vez con su extremo libre en una pieza de apoyo bajo presión de un muelle, en donde la fuerza elástica puede prefijarse a través de un dispositivo de ajuste, sólo en esta solución conocida se dispone a través del anillo de obturación del dispositivo de obturación, que está inmovilizado en plano en un lado frontal libre de la pieza de alojamiento a través del tornillo de cabeza, de una superficie anular ensanchada que se apoya en el extremo libre de una pieza de asiento atornillable, lo que a su vez conduce, a pesar del guiado parcial de la pieza de alojamiento en un muro de cerramiento de la pieza de asiento, a resultados de obturación insatisfactorios. También se producen aquí de nuevo los procesos de adhesión indeseados ya descritos.

Partiendo de este estado de la técnica la invención se ha impuesto la tarea de garantizar en cada estado de funcionamiento de la válvula su seguridad de funcionamiento, sin que con ello aumenten los costes de fabricación para la válvula con relación a las soluciones conocidas. Además de esto se pretende aumentar con la válvula conforme a la invención la facilidad de mantenimiento y asistencia. Una tarea con esta finalidad es resuelta con una válvula con las particularidades de la reivindicación 1 en su totalidad.

Por medio de que conforme a la parte característica de la reivindicación 1 la pieza de alojamiento es guiada, de forma que puede trasladarse longitudinalmente en su alargamiento de tipo pivote en un taladro central de la pared intermedia, que la prolongación de tipo pivote engrana en una superficie de conductora de la pieza de apoyo, en la que se apoya el muelle de compresión, que la pieza de contra-sujeción está configurada a modo de un tornillo embutido, que presiona con sus superficies de cabeza que afluyen cónicamente el dispositivo de obturación en el espacio de alojamiento de la pieza de alojamiento, y que conforme aumenta la profundidad de atornillado aumenta la fuerza de presión con esta finalidad, el dispositivo de obturación está encapsulado dentro del espacio de alojamiento de la pieza de alojamiento y es comprimido o arriostrado allí de tal modo, que incluso en el caso de procesos de adhesión de la superficie de obturación sobre la superficie de asiento de la pieza de asiento el dispositivo de obturación no puede extraerse de forma involuntaria del espacio de alojamiento.

En ensayos prácticos ha quedado también demostrado que, incluso en el caso de números de ciclos muy elevados y tiempos de ciclo cortos, en los que el recorrido de guiado de fluido se bloquea o libera de forma obturadora, el dispositivo de obturación permanece en su posición dentro del espacio de alojamiento en la pieza de alojamiento, de tal modo que se garantiza en cualquier caso la seguridad de funcionamiento de la válvula. Además de esto puede definirse mediante la elección de la profundidad de atornillado la fuerza de inmovilización para el dispositivo de obturación en la pieza de alojamiento y reducirse la superficie efectiva de la junta anular, en donde, a causa del contacto de presión con la pieza de contra-sujeción, aumenta la acción obturadora de la superficie de obturación que, de este modo, puede llevarse a hacer contacto con una pretensión con la superficie de asiento de la pieza de asiento. Por medio de esto se obtiene sobre esta base un contacto estanco lineal de las piezas citadas con una mayor fuerza de obturación. De este modo se reduce también la superficie de ataque nociva de la superficie de obturación para la superficie de asiento, lo que protege la junta.

La solución conforme a la invención es especialmente apropiada para usarse en campos relevantes en cuanto a técnica de seguridad, por ejemplo para su aplicación en válvulas de seguridad de gas, en donde la acción obturadora deseada juega un gran papel. La solución de válvula conforme a la invención tiene suficiente fundamentalmente con las mismas piezas constructivas que las válvulas conocidas, de tal modo que no es más cara de materializar y a causa de su seguridad de funcionamiento de larga permanencia se reducen trabajos de mantenimiento y asistencia, de tal modo que en total la solución conforme a la invención debe contemplarse como de mantenimiento y asistencia sencillos.

Formas de ejecución ventajosas adicionales de la válvula conforme a la invención son objeto de las otras reivindicaciones subordinadas.

A continuación se explica con más detalle la válvula conforme a la invención con base en el dibujo. Con ello muestran en representación de principio y no a escala

la figura 1 un corte longitudinal a través de la válvula, configurada a modo de una válvula de seguridad de gas;

la figura 2, también en corte longitudinal, una representación aumentada de la pieza de alojamiento según la figura 1 en disposición vertical.

La válvula representada en la figura 1 en corte longitudinal representa una llamada válvula de seguridad de gas con una carcasa de válvula 10 que, según se mira en la dirección de observación sobre la figura 1, está dividida por una pared intermedia 12. La pared intermedia 12 con esta finalidad divide la carcasa de válvula 10 en una cámara de alojamiento 14 para alojar un acumulador de fuerza en forma de un muelle de compresión 16 así como en una cámara de fluido 18. Para evitar atascos de funcionamiento la cámara de alojamiento 14 y la cámara de fluido 18 están unidas entre sí a través de un taladro de compensación 20 que atraviesa la pared intermedia 12. El muelle de compresión 16 se apoya con uno de sus extremos libres, según se mira en la dirección de observación en la figura 1, en el lado izquierdo en un dispositivo de ajuste designado en conjunto con 22 y con su otro extremo en una pieza de apoyo 24. La estructura con esta finalidad es habitual en válvulas de seguridad de gas, de tal modo que a partir de ahora ya no se tratará esto con más detalle. Para proteger el dispositivo de ajuste 22 frente a un ajuste indeseado, éste está dotado hacia fuera de una caperuza 26 y asegurado por lo demás a través de un precinto.

La válvula presenta asimismo un dispositivo de obturación 30, que sirve para bloquear de forma estanca o liberar un recorrido 32 de guiado de fluido. Para la obturación con esta finalidad el dispositivo de obturación 30 está dotado de una superficie de obturación 34 frontalmente al descubierto (véase la figura 2), que puede llevarse a hacer contacto con una superficie de asiento 36 de una pieza de asiento 38. Además de esto el dispositivo de obturación 30 se inserta por lo demás en un espacio de alojamiento 40 de una pieza de alojamiento 42. La citada pieza de alojamiento 42 presenta en uno de sus extremos una brida anular 44, que está dotada hacia su otro extremo de una prolongación 46 de tipo pivote. Aparte de esto, la pieza de alojamiento 42 presenta en su extremo vuelto hacia el acumulador de presión (muelle de compresión 26) una superficie de guiado 48 configurada convexamente para el agarre permanente en una superficie conductora 50 de la pieza de apoyo 24, en la que se apoya a su vez el acumulador de fuerza (muelle de compresión 16).

El espacio de alojamiento 40 representado con más detalle en la figura 2 se compone fundamentalmente de un canal de alojamiento de tipo ranura en la brida anular 44, en donde el espacio de alojamiento 40 dirigido hacia dentro desemboca en una abertura de atornillado 52, que está prevista para el alojamiento de una pieza de contra-sujeción 54, materializada a modo de un tornillo de cabeza avellanada. El citado espacio de alojamiento 40 desemboca hacia el interior en la abertura de atornillado 52, en donde ésta, según se mira en la dirección de observación de la figura 2, está ensanchada a modo de apéndice desde arriba hacia abajo para el alojamiento del tornillo de cabeza avellanada 54. El extremo inferior del espacio de alojamiento 50 está dispuesto en especial dislocado en un tramo de recorrido 56 prefijable como una llamada profundidad de atornillado. La superficie de obturación 34 anular del dispositivo de obturación 30 está dispuesta dislocada en el tramo de recorrido 56 con esta finalidad con relación a la superficie frontal 58 libre inferior, de tal modo que ésta esta protegida mediante el llamado dislocamiento de retorno, de forma correspondiente, contra daños, desgaste y abrasión. El dispositivo de obturación 30 se compone por ese motivo de un medio obturador 60 anular, en especial de un medio obturador 60 anular, en especial de un anillo tórico de material elastomérico, como por ejemplo caucho de nitrilo (NBR). Aquí puede pensarse en otras geometrías de sección transversal, por ejemplo medio obturador 60 con un anillo de obturación con sección transversal cuadrática.

La deformación representada en la figura 2 se obtiene de que, en el estado atornillado de la pieza de contra-sujeción 54 en forma del tornillo de cabeza avellanada, en especial a causa de la influencia de las superficies de cabeza 62 que afluyen cónicamente, se une a presión el medio obturador 60 y de este modo sigue las superficie de cabeza 62. El dispositivo de obturación 30 se oprime con ello mediante la pieza de contra-sujeción 54, de tal manera en el espacio de alojamiento 40 de la pieza de alojamiento 42, que conforme aumenta la profundidad de atornillado también aumenta la fuerza de apriete con esta finalidad. Con ello se atornilla la pieza de contra-sujeción 54 en la pieza de alojamiento 42 hasta que la superficie de obturación 34 anular sale de una rendija de obturación 64 entre la pieza de contra-sujeción 54 y la pieza de alojamiento 42.

Para formar el asiento estanco la pieza de asiento 38 está dotada en su extremo vuelto hacia la pieza de alojamiento 42 de una brida anular 66 (véase la figura 1), que forma en su extremo libre la superficie de asiento 36 ya citada, que coopera con la superficie de obturación 34 anular, en donde se obtiene de este modo una especie de contacto lineal entre las citadas superficies 34, 36. Para asegurar la pieza de contra-sujeción 54 en su posición, puede estar previsto un seguro mediante un pegamento habitual (Loctite). Además de esto el medio obturador 60 se apoya en una superficie anular 68 del tornillo de cabeza avellanada, en la región entre el lado exterior libre del mismo y la superficie de cabeza 62 que afluye cónicamente. De aquí se obtiene, en el estado arriostrado para el medio obturador 60, una forma con un bombeado convexo en la dirección del espacio de alojamiento 40 a modo de una prolongación de tipo alma, con la formación de la superficie de obturación 34 lineal, así como porciones de superficie que discurren en línea recta en la región de la superficie de cabeza 62 así como de la superficie anular 68 del tornillo de cabeza avellanada, y en forma de una superficie de apoyo 70 que discurre en paralelo a la superficie frontal libre 58 de la brida anular 44 (véase la figura 2).

La pieza de asiento 38 presenta un canal central 72 que sirve para alimentar el fluido (gas) sometido a presión, en donde en el caso de una presión de apertura (entre 0 y 350 bares) prefijable mediante el acumulador de fuerza (muelle de compresión 16) el dispositivo de obturación 30 libera el recorrido 32 de guiado de fluido, por medio de que la pieza de alojamiento 42 es desplazada en contra de la acción del muelle de compresión 16, es decir hacia la izquierda en la dirección de observación de la figura 1, y con ello se eleva del asiento de válvula en forma de la brida anular 66 de la pieza de asiento 38. El máximo recorrido de traslación libre para la pieza de alojamiento 42 se obtiene con ello mediante el tope de la brida anular 44 con la pared intermedia 12.

Para evitar atascos durante el funcionamiento la superficie de guiado 48 y la superficie conductora 50 están configuradas convexa- o cóncavamente, de tal modo que puede compensarse un dislocamiento transversal durante el movimiento de desplazamiento de la pieza de alojamiento 42 durante su movimiento de traslación dentro de la pared de cámara 12 por la prolongación 46 de tipo pivote, guiada en el taladro central 74 de la pared intermedia 12. Si está liberado el citado recorrido 32 de guiado de fluido, éste desemboca en aberturas de purgado 76 en la carcasa de válvula 10, que en este punto atraviesan la pared de carcasa de válvula estando dispuestas enfrentadas diametralmente entre sí. Para facilitar el movimiento de arrastre por corriente con esta finalidad para el fluido, la pieza de asiento 38 está equipada en la dirección de su brida anular 66 con una superficie de guiado 78 que afluye cónicamente, que en este punto facilita la activación para la brida anular 55 de la pieza de alojamiento 42. Si cae de nuevo la presión en el canal central 72, cierra el dispositivo de obturación bajo la acción del muelle de compresión 16 y el recorrido 32 de guiado de fluido está de nuevo bloqueado, en donde la posición de bloqueo con esta finalidad es objeto de la representación según la figura 1.

La citada pieza de asiento 38 está atornillada a través de un tramo de atornillado 80 en el extremo libre de la carcasa de válvula 10 y se apoya con un ensanchamiento 82 de tipo brida en el extremo libre de la carcasa de válvula 10. Además de esto, en el estado preparado para la venta de la válvula de seguridad de gas la abertura del canal central 72 está cubierta con una caperuza de protección 84, que se extrae de forma correspondiente antes del montaje de la válvula en el circuito de seguridad de gas. Debido a que la pieza de alojamiento 42 es guiada sin atasco en la pared intermedia 12 por su prolongación 46 de tipo pivote, la brida anular 44 de la pieza de alojamiento 42 puede presentar una distancia radial correspondiente con relación a la pared interior de la cámara de fluido 18.

Con la válvula conforme a la invención y su dispositivo de obturación 30 se materializa un concepto de funcionamiento seguro y se garantiza, en cualquier caso, que mediante la contra-sujeción el medio obturador 60 no pueda abandonar de forma involuntaria el espacio de alojamiento 40 asignado al mismo.

Claims (9)

1. Válvula, en especial válvula de seguridad de gas, con una carcasa de válvula (10), que está dividida por una pared intermedia (12) en una cámara de alojamiento (14) para alojar un acumulador de fuerza en forma de un muelle de compresión (16), así como en una cámara de fluido (18), en donde el muelle de compresión (16) se apoya con uno de sus extremos libres en un dispositivo de ajuste (22) y con su otro extremo en una pieza de apoyo (24), y con un recorrido de guiado de fluido (32) a obturar mediante un dispositivo de obturación (30), que para la obturación con esta finalidad está dotado de una superficie de obturación (34), que puede llevarse a hacer contacto con una superficie de asiento (36) de una pieza de asiento (38) y que se inserta, al menos en parte, en un espacio de alojamiento (40) de una pieza de alojamiento (42), en donde el dispositivo de obturación (30) está fijado dentro del espacio de alojamiento (40) por medio de que una pieza de contra-sujeción (54) se lleva a hacer contacto, mediante su unión a la pieza de alojamiento (42) con el dispositivo de obturación (30), en donde la pieza de contra-sujeción (54) está configurada a modo de un tornillo embutido, que presiona con sus superficies de cabeza (62) que afluyen cónicamente el dispositivo de obturación (30) en el espacio de alojamiento (40) de la pieza de alojamiento (42), y de que conforme aumenta la profundidad de atornillado (56) aumenta la fuerza de presión con esta finalidad, caracterizada porque la pieza de alojamiento (42) es guiada de forma desplazable longitudinalmente a través de su prolongación (46) de tipo pivote en un taladro central (74) de la pared intermedia (12), porque la prolongación (46) de tipo pivote de la pieza de alojamiento (42) engrana en una superficie conductora (50) de la pieza de apoyo (24), en la que se apoya el muelle de compresión (16).

2. Válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo de obturación (30) se compone de un medio obturador (60) anular, en especial de un anillo tórico de material elastomérico, como caucho de nitrilo.

3. Válvula según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la pieza de asiento (38) está unida de forma fija a la carcasa de válvula (10) y porque la pieza de contra-sujeción (54) puede inmovilizarse mediante una unión atornillada dentro de la pieza de alojamiento (42).

4. Válvula según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la pieza de contrasujeción (54) se atornilla en la pieza de alojamiento (42) hasta que la superficie de obturación (34) anular sale linealmente desde una rendija de obturación (64) entre la pieza de contrasujeción (54) y la pieza de alojamiento (42).

5. Válvula según la reivindicación 4, caracterizada porque la pieza de asiento (38) está dotada en su extremo vuelto hacia la pieza de alojamiento (42) de una brida anular (66), que en su lado libre configura la superficie de asiento (36) que coopera con la superficie de obturación (34) anular.

6. Válvula según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la pieza de asiento (38) presenta un canal central (72), que sirve para alimentar el fluido sometido a presión y porque, en el caso de una presión de apertura prefijable mediante el acumulador de fuerza (muelle de compresión (16)), el dispositivo de obturación (30) libera el recorrido de guiado de fluido (32).

7. Válvula según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el recorrido de guiado de fluido (32) desemboca en al menos una abertura de purgado (76) de la carcasa de válvula (10).

8. Válvula según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la pieza de asiento (38) está dotada, en la dirección de su brida anular (66), de una superficie de guiado (78) que afluye cónicamente para el fluido.

9. Válvula según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la pieza de alojamiento (42) está dotada, en su extremo vuelto hacia el acumulador de fuerza (muelle de compresión (16)), de una superficie de guiado (48) configurada convexamente para engranar en una superficie conductora (50) de la pieza de apoyo (24) configurada cóncavamente de forma correspondiente.