ES3010484T3 - Liquid pressure reducing valve - Google Patents

Abstract

Un regulador accionado por resorte (1) tiene un cuerpo (2) que contiene una cámara (3) con una entrada (4) que se abre a la cámara a través de un orificio de entrada (5). La entrada está conectada a una red de agua presurizada (6). Una salida (7) de la cámara se conecta a una red (8) de tuberías para la distribución local de agua. El regulador tiene una placa de regulación de presión de flujo (9) dispuesta opuesta al orificio de entrada (5). Un diafragma (10) está fijado a la placa (9) y forma un sello con las partes superior e inferior (11, 12) del cuerpo (2). La placa de regulación tiene una varilla guía (14) que se extiende hacia abajo hasta una guía (16) en el orificio de entrada (5). Un resorte de compresión (21) actúa en su extremo inferior (22) sobre la parte superior del diafragma (19). El extremo superior (23) del resorte se apoya en un elemento de accionamiento del resorte (24) en el extremo de un tubo de accionamiento (25) de un servodispositivo (26). El tubo de accionamiento está alojado en un tubo fijo (27) del servodispositivo, fijado a la parte superior (11) del cuerpo del regulador (2). Un tornillo de avance (28) está montado sobre un cojinete para su alineación axial en el tubo de accionamiento, dentro del tubo fijo. Un motor (29) y una caja de engranajes (30) accionan el tornillo de avance. Una tuerca (31) está fijada al extremo remoto del tubo de accionamiento (25). De este modo, el elemento de accionamiento del resorte puede avanzar para comprimir aún más el resorte o retraerse para aliviar la compresión. Aguas abajo de la salida (7), se extiende la tubería (8) de la red de distribución local. Junto a la salida se encuentran un caudalímetro (32) y un sensor de presión (33). Estos están conectados electrónicamente a un controlador (34). También está conectado al controlador un sensor de presión remoto (35) en el punto más alejado (36) de la tubería (8). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Válvula reductora de presión de líquido

[0001]La presente invención se refiere a un aparato de válvula reductora de la presión del fluido , en particular, aunque no exclusivamente para redes de agua.

[0002]La pérdida de agua de la red es un problema debido a la antigüedad de las tuberías y a los daños sufridos por la red y los equipos asociados. Muchas tuberías son viejas y tienen múltiples fugas. Incluso las tuberías más nuevas pueden sufrir fugas. El flujo de fugas es mayor cuando la presión del agua es más alta, como es lógico. Sin embargo, he observado una correlación simple entre, por un lado, la presión necesaria aguas abajo de un regulador para mantener una presión mínima determinada en un punto remoto de una red local, estando el regulador entre un suministro regional de alta presión y la red local

y, por otro, el flujo en la red local. Tanto la presión regulada requerida como el caudal en el lado de salida del regulador parecen estar normalmente relacionados de forma lineal. A pesar de ello, no conozco ningún regulador de presión controlado en función del caudal que lo atraviesa, salvo los siguientes.

[0003]En la propuesta previa de GB 2,176,316, se divulgó, en términos de su resumen:

Aparato para controlar el flujo de agua a través de una tubería (26) que incluye una válvula (29) y una placa de orificio (37) y de abastecimiento a un sistema de distribución de agua comprende un regulador (1) que acciona una válvula piloto (14) en un servosistema que controla la válvula (29). El regulador (1) tiene dos membranas (5) y 6) unidas por un muelle de tracción (7) cuya extensión viene determinada por el caudal que pasa por la placa de orificio (37). El primer diafragma (5) acciona un miembro de válvula (13) de la válvula piloto (14) y está sometido a la presión diferencial causada por el flujo a través de la placa de orificio (37). El segundo diafragma (6) está cargado por un muelle de compresión (8) y su desplazamiento depende de la presión de control en una toma (38) de la tubería (26); El movimiento del miembro de la válvula (14) es la combinación de los desplazamientos de los dos diafragmas (5 y 6), y eleva la presión de control en la toma (38) cuando aumenta la demanda de agua.

[0004]El documento WO 03/057998 (Optimus Water Technologies Ltd) describe un conjunto reductor de la presión del agua. El aparato del documento WO 03/057998 comprende una válvula reductora de la presión del agua, una válvula de control diferencial, una unidad de filtrado, un orificio de restricción del caudal y una válvula piloto. Se conecta un accionamiento de motor a la válvula de control diferencial, pero no a la válvula reductora de presión de agua.

[0005]El objeto de la presente invención es proporcionar una válvula reductora de presión de líquido mejorada.

Según la invención allí está proporcionado un aparato de válvula reductora de la presión del fluido comprendiendo: una válvula reductora de presión accionada por muelle que tenga:

un cuerpo que contiene una cámara,

un orificio de suministro de líquido a la cámara y una salida de líquido de la cámara, una placa de regulación opuesta al orificio y sujeta en uso al líquido de alimentación que actúa sobre ella,

un muelle que empuja la placa hacia el orificio y

un diafragma entre la placa de regulación y el cuerpo para cerrar la cámara entre ellos y someter en uso a presión regulada en la cámara; y

un caudalímetro aguas abajo de la salida;

caracterizado porque el aparato comprende, además:

un accionamiento motorizado controlable que actúa entre el cuerpo y un extremo del muelle alejado de la placa de regulación, y

un controlador dispuesto para recibir datos de caudal del caudalímetro y controlar el accionamiento del motor controlable para la retirada del extremo remoto del muelle de acuerdo con el caudal medido por el caudalímetro;

la disposición es tal que, en uso para el aumento del caudal de demanda, la placa de regulación se retira parcialmente para mantener la presión aguas abajo en dicho aumento y viceversa.

[0006]Preferiblemente, el accionamiento del motor controlable es un servomotor.

[0007]La invención es particularmente aplicable a las conducciones de agua, donde el fluido es líquido, en particular agua. Se prevé que la invención sea aplicable a fluidos de hidrocarburos, tanto líquidos como gaseosos.

[0008]El controlador puede estar adaptado para el cálculo de la acción del motor del servidor en el posicionamiento del muelle de acuerdo con una relación sustancialmente lineal de presión aguas abajo y caudal. El cálculo puede basarse en la presión que debe alcanzarse en función del servoposicionamiento del muelle; o sólo en el servoposicionamiento del muelle. Alternativamente, puede adaptarse para la acción de un servomotor de acuerdo con una tabla de consulta de la presión y el caudal aguas abajo. De nuevo, la tabla de consulta puede incluir valores de presión a alcanzar, pero es preferible que incluya posiciones del muelle en términos de revoluciones del servo.

[0009]Las realizaciones particulares de la invención se exponen en las reivindicaciones dependientes adjuntas.

[0010]Para ayudar a la comprensión de la invención, se describirá a continuación, a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, una realización específica de la misma, en la que:

La Figura 1 es la Figura 2 de la propuesta anterior GB 2.176.316,

La Figura 2 es una vista lateral en sección transversal de un aparato de válvula reductora de presión de la invención,

La Figura 3 es una similar a menor escala e incluye un controlador y una línea de un sensor de presión remoto, La Figura 4 es un gráfico típico de la presión que es necesario aplicar en una red para una presión remota constante con un caudal de demanda variable y

La Figura 5 es un diagrama de una tubería principal de agua que tiene un aparato de válvula reductora de presión de la invención y muchos grifos de suministro de clientes y fugas.

[0011]Con referencia a los dibujos, una válvula reductora de presión accionada por muelle 1 tiene un cuerpo 2 que contiene una cámara 3. Una entrada 4 se abre en la cámara a través de un orificio de entrada 5. La entrada está conectada a una tubería principal de agua a presión elevada 6. Una salida 7 de la cámara está conectada a una red 8 de tuberías para la distribución local de agua a los consumidores individuales. El regulador tiene una placa de regulación de la presión de flujo 9 dispuesta frente al orificio de entrada 5. Un diafragma 10 está fijado a la placa 9 e irradia desde ella hacia el cuerpo, formando un sello con las partes superior e inferior 11,12 del cuerpo 2. De este modo, la cámara 3 queda sellada entre las partes superior e inferior.

[0012]La placa de regulación tiene un vástago guía 14 que se extiende hacia abajo desde ella hasta una guía 16 en el orificio de entrada 5. El vástago atraviesa tanto la placa de regulación como el diafragma. En su extremo superior lleva una tuerca 17 que se apoya sobre una arandela de centrado 18 y una placa de estanqueidad y sujeción 19 de la membrana. La disposición mantiene la placa de regulación centrada sobre el orificio de entrada 5.

[0013]En una variante, se proporciona una placa de regulación separada 109 opuesta al orificio en el vástago inferior 14. La membrana mantiene la placa 9 / 109 centrada sobre el orificio 5.

[0014]Un muelle de compresión 21 actúa en su extremo inferior 22 sobre la parte superior de la placa de sujeción 19. El muelle se mantiene comprimido en mayor o menor medida, como se explica a continuación. Así, queda situado alrededor de la arandela de centrado 18. Su extremo superior 23 hace tope con un miembro de accionamiento de muelle 24 en el extremo de un tubo de accionamiento 25 de un servomotor 26. El tubo de accionamiento está alojado en un tubo fijo 27 del servomecanismo, sujeto con la parte superior 11 del cuerpo regulador 2. A distancia del muelle, un husillo 28 está alojado para alinearse axialmente en el tubo de arrastre dentro del tubo fijo. Un motor 29 y un reductor 30 se encargan de accionar el husillo. Una tuerca 31, preferiblemente una tuerca esférica de recirculación se sujeta con el extremo remoto del tubo de accionamiento 25, con este último enchavetado al tubo fijo contra la rotación. Así, el miembro de accionamiento del muelle puede avanzar para comprimir aún más el muelle o retraerse para aliviar la compresión, mediante la rotación respectiva del motor y el husillo.

[0015]Aguas abajo de la salida 7, se extiende la tubería 8 de la red de distribución local. En él, junto a la salida, hay un caudalímetro 32 y un sensor de presión 33. Estos están conectados electrónicamente a un controlador 34. También está conectado al controlador un sensor de presión remoto 35 situado en el punto más alejado 36 de la tubería 8.

[0016]A lo largo de la tubería, hay varias fugas 37, que aumentan su caudal con la presión, y varios grifos de usuario 38, etc. Son éstas las que determinan principalmente el caudal en el regulador de presión 1. Si fuera del tipo ajustado permanentemente a una presión que mantuviera una presión suficiente en el punto más alejado 36 de la red, la presión sería tal que agravaría las fugas 37 independientemente del caudal del usuario en los grifos 38.

[0017]En esta realización de la invención, todo el aparato de válvula reductora de presión incluye no sólo la válvula reductora de presión 1 y el caudalímetro 32, sino también el controlador 38 para controlar el regulador, a través del servomotor, de acuerdo con el caudal medido por el regulador de caudal y, de hecho, el sensor de presión remoto 35, que no es estrictamente necesario para la invención.

[0018]Muchas redes de distribución local, como la red 8, se han medido previamente y presentan una característica de presión/caudal como la que se muestra en la figura 4 cuando la válvula reductora de presión está ajustada para proporcionar la presión de punto más alejado requerida para caudales variables. El punto ideal de baja presión 41 para caudal cero rara vez existe debido a las fugas. El punto práctico de baja presión 42 puede medirse por la noche, cuando la demanda de los usuarios es insignificante. Se pueden realizar otras lecturas de caudal y presión 43 durante periodos de mayor y menor uso ajustando el regulador para proporcionar la presión suficiente en el punto más alejado.

[0019]En la práctica, el diagrama de flujo de presión es una línea sustancialmente recta con una pendiente o gradiente y un desplazamiento equivalente al desplazamiento de flujo cero. El gráfico puede representarse mediante la ecuación:

Presión requerida en el regulador = Presión de caudal cero caudal medido x gradiente de parcela (en términos de presión por unidad de caudal).

[0020]Esto es sorprendente, porque cabría esperar que el ajuste del regulador alterara el caudal medido. Sin embargo, se trata de un efecto de segundo orden, ya que el principal determinante del flujo es el uso por parte de los usuarios. El caudal de fuga es pequeño en comparación y se mantiene más bajo de lo que podría ser, manteniendo la presión en la red más baja de lo que sería, si se ajustara a su valor para garantizar que su punto más lejano sea suficiente con el caudal máximo. Este valor da como resultado un caudal excesivo y demasiadas fugas en todos los demás caudales.

[0021]El muelle 21 de la válvula reductora de presión actúa contra la fuerza ejercida por la membrana 10, que está sometida a la presión a regular, siendo la fuerza de presión aguas arriba ejercida contra la placa de regulación 9 sustancialmente constante y siendo pequeña en comparación con la fuerza de la membrana. Así, el acortamiento del muelle en una cantidad proporcional al cambio de presión requerido puede proporcionar este cambio, teniendo en cuenta que sólo se requiere un pequeño movimiento de la placa de regulación para un cambio significativo en la caída de presión en el orificio de la salida. Así, a efectos prácticos, el movimiento lineal del extremo del muelle sobre el que actúa el servomotor provoca un cambio lineal en la presión regulada. En consecuencia, el controlador puede configurarse para mover el extremo del muelle linealmente de acuerdo con el flujo.

[0022]Si no se conocen la presión de caudal cero y el gradiente del trazado del caudal medido, el controlador puede configurarse para ajustar periódicamente la presión regulada para diferentes caudales con el fin de establecer las presiones necesarias para alcanzar la presión suficiente en el punto más alejado. Para ello se establece una conexión con el sensor de presión remoto 35 y el sensor de presión cercano 33, convenientemente inalámbrica en el primer caso.

[0023]El controlador puede estar provisto de una memoria adaptada para registrar un mapa de presión y caudal en lugar de memorizar simplemente el desplazamiento y el gradiente y utilizarlo como tabla de consulta para la presión a la que debe regular la presión aguas abajo en función del caudal medido.

[0024]El sensor 33 puede utilizarse para afinar el control del servomotor con el fin de alcanzar la presión deseada en función del caudal medido.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de válvula reductora de presión de fluido que comprende:

una válvula reductora de presión (1 ) accionada por muelle que tiene:

un cuerpo (2) que contiene una cámara (3),

un orificio de entrada de líquido (5) en la cámara (3) y una salida de líquido (7) de la cámara (3), una placa de regulación (9, 109) opuesta al orificio (5) y sometida en uso al suministro de líquido que actúa sobre él,

un muelle (21) que empuja la placa (9, 109) hacia el orificio (5);

un diafragma (10) entre la placa de regulación (9, 109) y el cuerpo (2) para cerrar la cámara (3) entre ellos y someter en uso a presión regulada en la cámara (3); y

un caudalímetro (32) aguas abajo de la salida (7) para medir el caudal a través de la salida de líquido (7);

en el que el aparato comprende, además:

un accionamiento motorizado regulable (24, 25) que actúa entre el cuerpo (2) y un extremo (23) del muelle (21) alejado de la placa de regulación (9, 109), y

un controlador (34) dispuesto para recibir datos de caudal del caudalímetro (32) y para controlar el accionamiento del motor controlable (24, 25) para la retirada del extremo remoto del muelle (21) de acuerdo con el caudal medido por el caudalímetro (32);

la disposición es tal que, en uso para el aumento del caudal de demanda, la placa de regulación (9, 109) se retira parcialmente para mantener la presión aguas abajo en dicho aumento y viceversa.

2. Un aparato de válvula reductora de presión de fluidos como se reivindica en la reivindicación 1, en el que el aparato está adaptado para reducir la presión del agua.

3. Un aparato de válvula reductora de presión de fluidos según la reivindicación 1, en el que el aparato está adaptado para reducir la presión de fluidos de hidrocarburos tanto líquidos como gaseosos.

4. Un aparato de válvula reductora de presión de fluido según la reivindicación 1, la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en el que el accionamiento de motor controlable (24, 25) es un accionamiento de servomotor.

5. Un aparato de válvula reductora de presión de fluido como se reivindica en la reivindicación 4, en el que el controlador (34) está adaptado para el cálculo de la acción del servomotor en el posicionamiento del muelle de acuerdo con una relación sustancialmente lineal de presión aguas abajo y caudal.

6. Aparato reductor de presión de fluidos según la reivindicación 5, en el que el cálculo se basa en la presión que debe alcanzarse en función del servoposicionamiento del muelle (21 ).

7. Aparato reductor de presión de fluidos según la reivindicación 5, en el que el cálculo se basa únicamente en el servoposicionamiento del muelle (21 ).

8. Un aparato de válvula reductora de presión de fluido como se reivindica en la reivindicación 5, en el que el cálculo se basa en una tabla de consulta de presión y caudal aguas abajo.

9. Un aparato de válvula reductora de presión de fluido como se reivindica en la reivindicación 8, en el que la tabla de consulta incluye (a) valores de presión a alcanzar; o (b) posiciones del muelle en términos de servorrevoluciones.

10. Un aparato de válvula reductora de presión de fluido como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en el que la placa de regulación (9) está provista en tope con una región central del diafragma, con un vástago guía (14) que se extiende en una guía de centrado (16) en el orificio (5).

11. Un aparato de válvula reductora de presión de fluido como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la placa de regulación (109) se proporciona espaciada del diafragma (10), sobre un vástago guía 14) que se extiende desde el diafragma (10) hacia una guía de centrado (16) en el orificio (5).

12. Un aparato de válvula reductora de presión de fluido como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en el que el muelle (21) es un muelle de compresión que actúa sobre el lado del diafragma (10) alejado del orificio (5).

13. Aparato reductor de presión de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el muelle es un muelle de tracción que actúa sobre el lado del diafragma (10) próximo al orificio (5).

14. Un aparato de válvula reductora de presión de fluido como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en el que el accionamiento de motor controlable (24, 25) incluye un dispositivo de tuerca y husillo (28, 31) dispuesto para actuar sobre el muelle (21) en un extremo alejado del diafragma (10) y accionable por un motor (29) del accionamiento.

15. Un aparato reductor de presión de fluidos como el reivindicado en cualquier reivindicación precedente en combinación con un sensor de presión remoto (35) para medir la presión aguas abajo a mantener.