WO2001001027A1 - Valvula para instalaciones de obtencion de alumina - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a valve used in alumina obtaining facilities, a valve that in addition to fulfilling its function as such an opening / closing element, is provided with self-cleaning means that ensure a perfect fit and consequently a perfect tightness. , between the valve plug and its corresponding seat.
  • aluminum is obtained by electrolysis, from bauxite, it being necessary for the bauxite to go through different phases or stages of treatment until it reaches alumina and subsequently aluminum.
  • valves adopt an angled configuration, so that the valve plug extends on an axis that crosses the valve body and is finished off in a spindle of which a nut is complementary, so that said nut, through any means of conventional drive, it supplies the spindle with the necessary axial movement for Valve opening / closing operation, for which purpose said spindle must be conveniently immobilized in an angular direction.
  • valve for alumina obtaining facilities that the invention proposes, based on the same principle of self-cleaning by friction, by rotation, of the shutter on the valve seat, fully solves the problem previously exposed, allowing a total automation of the process of cleaning, with optimal results.
  • valve of the invention it focuses its characteristics on the fact that two coaxial sectors are established in said spindle, one constitutive of the spindle itself, axially movable with the collaboration of the corresponding and said nut, and another constitutive of the shutter support shaft, with the particularity that These two elements, axle and spindle, are inter-coupled with the collaboration of a bushing which, immobilizing them with respect to each other axially allows, however, the free rotation of the shaft with respect to the spindle.
  • the aforementioned bushing is conveniently keyed to another outer bushing, through which the inner bushing and consequently the shaft to which the shutter and the shutter itself are integral, can undergo a rotating movement, at the expense of a second motor source, without it affecting the spindle at all, since it can rotate freely with respect to the axis, as previously stated.
  • the key that connects the two mentioned bushings must play in a slot of one of them, preferably of the internal bush, long enough to allow the relative axial movement between both bushings corresponding to the passage from one to another of the limit situations for the shutter with respect to the valve seat.
  • both the nut corresponding to the spindle, as well as the outer bushing for the transmission of rotary movement to the shutter will be associated with individual driven toothed crowns, by conical pinions, by respective motor-reducers, electric or hydraulic, so that the actuation of one of them will cause the valve opening-closing maneuver, and the actuation of the other will cause the rotary movement of the shutter with respect to its seat, obviously both motors can operate simultaneously, so that in the phase of cleaning and as friction eliminates the elimination of scale in the plug and valve seat, said plug slowly approaches the seat, so that this self-cleaning phase does not lose its effectiveness.
  • valve self-cleaning can be carried out completely automatically, as previously mentioned.
  • valve body (1) in which a valve seat (2) is established on which a plug (3) acts, conveniently associated with an axis (4), axially movable by the effect of a spindle (5) on which a nut (6) acts, suitably connected to a toothed crown (7) which, through the conical pinion (8), receives the movement of a motor-reducer (9), all this in such a way that the rotation of said motor-reducer (9) in a certain direction causes the shutter (3) to be separated from the valve seat and its rotation in the opposite direction maneuvers the same opposite corresponding to the closing.
  • the spindle (5) provided at its free end and opposite the valve itself of a diametral pin (10), whose ends play in grooves (11) operatively established in a cap (12) extending the housing (13) that it houses the crown (7) and the transmission pinion (8), grooves (11) that allow the amplitude of axial movement necessary to achieve the displacement of amplitude also necessary in the shutter (3), it is finished off at its lower end a small expansion (14) through which it is axially retained with respect to an intermediate bushing (15), which immobilizes axially the spindle (5) with respect to the axis (4), but which nevertheless allows the free rotating movement of said axis (4) with respect to the spindle (5).
  • the bushing (15) also acts as a dragging element for the shaft (4), for which purpose it is not only coupled to the latter by means of a thread (16), but also does so with the collaboration of a diametral pin (17 ).
  • the bushing (15) has a groove (18) in correspondence with one of its generatrices, in which a key (19) plays, allowing free axial displacement of bushing (15), and consequently the free axial displacement of the assembly constituted by the shaft (4) and the spindle (5), immobilizes said bushing (15) angularly to an outer bushing (20) to which a toothed crown (21), similar to the crown (7) mentioned above, is integral which, through another conical pinion (22), receives the movement of a second motor-reducer (23), also similar to the motor-reducer (9) mentioned above.
  • This second transmission (21-22) is also housed in a housing.
  • a dust cover (27) protects said transmission (21-22), while allowing the necessary axial displacement of the bushing (15).
  • the axial displacement maneuvers of the shutter (3) are carried out, for valve opening and closing, for which purpose said motor reducer (9) can be commanded by any appropriate medium.
  • Valve When periodically a self-cleaning maneuver is necessary Valve will start, preferably also automatically, the motor reducer (23), obviously in a support position of the shutter (3) on the valve seat (2), determined in turn by the motor reducer (9 ), dragging the gear reducer (23) in its rotation movement exclusively to the lower axis (4), while the upper spindle (5) remains motionless and causing the intended friction effect of the shutter (3) against the valve seat (2), a maneuver in which the motor reducer (9) can also participate, so that parallel to the rotary movement of the shutter (3) there is a slight movement of advance of the same, complementary to the progressive wear of depositions or encrustations existing in the contact areas between the shutter (3) and valve seat (2).

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Abstract

La válvula está provista, a nivel de su obturador (3), de la combinación de un eje (4) y de un husillo (5), coaxiales e inmovilizados en este sentido, pero capacitados para girar libremente el uno con respecto al otro, de manera que mediante el husillo (5), a través de una tuerca (6) y del correspondiente motor (9) se produce el desplazamiento longitudinal del obturador (3) en las maniobras de apertura y cierre valvular, mientras que mediante aplicación directa de un movimiento giratorio al eje (4), que no afecta al husillo (5), desde un segundo motor (23), el obturador (3) gira sobre el asiento valvular (2), en posición de cierre, provocando una fricción y consecuente autolimpieza del cierre.

Description

VÁLVULA PARA INSTALACIONES DE OBTENCIÓN DE ALUMINA
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a una válvula de las utilizadas en las instalaciones de obtención de alúmina, válvula que además de cumplir su función como tal elemento de apertura/cierre, está dotada de medios de autolimpieza que aseguran un perfecto ajuste y consecuentemente una perfecta estanqueidad, entre el obturador valvular y su correspondiente asiento.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Como es sabido, el aluminio se obtiene por electrólisis, a partir de bauxita, siendo necesario que la bauxita pase por distintas fases o etapas de tratamiento hasta llegar a la obtención de alúmina y posteriormente de aluminio.
En las instalaciones donde se llevan a cabo estos procesos existen canalizaciones dotadas de válvulas, que deben ser periódicamente sometidas a una fase de limpieza por cuanto que la bauxita se adhiere irregularmente tanto al asiento valvular como al propio obturador, formando sedimentaciones que con el tiempo anulan la estanqueidad del cierre.
Generalmente estas válvulas adoptan una configuración acodada, de manera que el obturador valvular se prolonga en un eje que atraviesa el cuerpo de válvula y que se remata en un husillo del que es complementaria una tuerca, de forma que dicha tuerca, a través de cualquier medio de accionamiento convencional, suministra al husillo el necesario movimiento axial para la maniobra de apertura/cierre valvular, a cuyo efecto dicho husillo debe estar convenientemente inmovilizado en sentido angular.
Convencionalmente la limpieza periódica de la válvula se realiza de forma manual, previo desmontaje de la misma, lo que evidentemente supone una interrupción en el proceso de elaboración de alúmina, con la consecuente repercusión que ello supone.
Tratando de obviar este problema el propio solicitante es titular de la PCT con número de solicitud ES 98/00146, en la que se preveía la utilización de un casquillo de bloqueo acoplable/desacoplable manualmente al conjunto valvular, de manera que a través de dicho casquillo y en situación de cierre para la válvula, la tuerca y el husillo podían quedar bloqueados, con una paralela liberación del husillo en sentido angular, de manera que el movimiento giratorio suministrado a la tuerca, en lugar de traducirse en un desplazamiento axial del husillo, era directamente transmitido a dicho husillo, con lo que el obturador, en lugar de retraerse con respecto al asiento valvular, giraba con respecto a este último provocando un efecto de fricción y la consecuente eliminación de las deposiciones o incrustaciones de bauxita, es decir consiguiendo un efecto de autolimpieza valvular, sin necesidad de proceder al desmontaje del cuerpo de válvula.
Esta solución además de requerir de una intervención manual para el acoplamiento/desacoplamiento del casquillo de bloqueo, suponía que en situación de enchavetamiento de la tuerca al husillo, es decir en fase de limpieza, el husillo no pudiese avanzar, de manera que en función del espesor de las incrustaciones la maniobra de limpieza se iba alargando, ya que tras una primera fase de fricción, en la que desaparecía la capa superficial de las incrustaciones, desaparecía a su vez el efecto de fricción entre obturador y asiento, siendo necesario desmontar el casquillo de bloqueo, efectuar una nueva aproximación del obturador al asiento y volver a acoplar el casquillo de bloqueo, pudiendo incluso ser necesario repetir esta operación varias veces, en función, como anteriormente se ha dicho, del grosor de las incrustaciones.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La válvula para instalaciones de obtención de alúmina que la invención propone, basándose en el mismo principio de autolimpieza mediante fricción, por giro, del obturador sobre el asiento valvular, resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, permitiendo una total automatización del proceso de limpieza, con unos óptimos resultados.
Para ello, de forma más concreta y a partir de un cuerpo de válvula convencional con sus correspondientes asiento valvular y obturador, este último asociado a un eje capaz de sufrir un movimiento de desplazamiento axial mediante un mecanismo de husillo-tuerca, la válvula de la invención centra sus características en el hecho de que en dicho husillo se establecen dos sectores coaxiales, uno constitutivo del husillo propiamente dicho, desplazable axialmente con la colaboración de la correspondiente y citada tuerca, y otro constitutivo del eje soporte del obturador, con la particularidad de que estos dos elementos, eje y husillo, están interacoplados con la colaboración de un casquillo que, inmovilizándolos uno con respecto al otro en sentido axial permite no obstante el libre giro del eje con respecto al husillo.
Como complemento de la estructura descrita el citado casquillo está convenientemente enchavetado a otro casquillo exterior, a través del que el casquillo interno y consecuentemente el eje al que es solidario el obturador y el propio obturador, pueden sufrir un movimiento giratorio, a expensas de una segunda fuente motriz, sin que ésta afecte en absoluto al husillo, por cuanto que éste puede girar libremente con respecto al eje, como anteriormente se ha dicho.
No obstante, la chaveta que relaciona los dos caequillos citados debe jugar en una ranura de uno de ellos, preferentemente del casquillo interno, suficientemente larga como para permitir el movimiento axial relativo entre ambos casquillos correspondiente al paso de una a otra de las situaciones límite para el obturador con respecto al asiento valvular.
De acuerdo con otra de las características de la invención, tanto la tuerca correspondiente al husillo, como el casquillo exterior de transmisión de movimiento giratorio al obturador, estarán asociadas a sendas coronas dentadas accionables, mediante piñones cónicos, por respectivos moto-reductores, eléctricos o hidráulicos, de manera que el accionamiento de uno de ellos provocará la maniobra de apertura-cierre valvular, y el accionamiento del otro provocará el movimiento giratorio del obturador con respecto a su asiento, pudiendo obviamente funcionar simultáneamente ambos motores, de manera que en la fase de limpieza y a medida que por fricción se va produciendo la eliminación de incrustaciones en el obturador y en el asiento valvular, dicho obturador vaya lentamente aproximándose al asiento, para que esta fase de autolimpieza no pierda su efectividad.
Convenientemente programado el accionamiento de los citados motores, la autolimpieza valvular puede realizarse de forma totalmente automática, como anteriormente se ha dicho.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, una hoja única de planos en la que con carácter ilustrativo y no limitativo y en su única figura, se ha representado, según una vista en alzado lateral y en sección diametral, una válvula para instalaciones de obtención de alúmina realizada de acuerdo con el objeto de la presente invención, la cual aparece en situación de cierre.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de esta figura puede observarse cómo la válvula que se preconiza está constituida a partir de un cuerpo valvular (1) en el que se establece un asiento de válvula (2) sobre el que actúa un obturador (3), convenientemente asociado a un eje (4), axialmente desplazable por efecto de un husillo (5) sobre el que actúa una tuerca (6), convenientemente solidarizada a una corona dentada (7) que, a través del piñón cónico (8), recibe el movimiento de un moto-reductor (9), todo ello de forma que el giro de dicho moto-reductor (9) en un determinado sentido provoca la separación del obturador (3) con respecto al asiento valvular y su giro en sentido contrario la maniobra así mismo contraria correspondiente al cierre.
El husillo (5), dotado en su extremidad libre y opuesta a la válvula propiamente dicha de un pasador diametral (10), cuyos extremos juegan en ranuras (11) operativamente establecidas en una caperuza (12) prolongación de la carcasa (13) que aloja la corona (7) y el piñón (8) de transmisión, ranuras (11) que permiten la amplitud de movimiento axial necesaria para conseguir el desplazamiento de amplitud también necesaria en el obturador (3), se remata en por su extremidad inferior una pequeña expansión (14) a través de la que queda retenido axialmente con respecto a un casquillo intermedio (15), que inmoviliza en sentido axial el husillo (5) con respecto al eje (4), pero que no obstante permite el libre movimiento giratorio de dicho eje (4) con respecto al husillo (5).
De forma más concreta el casquillo (15) actúa además como elemento arrastrador para el eje (4) a cuyo efecto no sólo se acopla a este último mediante rosca (16), sino que lo hace también con la colaboración de un pasador diametral (17).
El casquillo (15) cuenta con una ranura (18) en correspondencia con una de sus generatrices, en la que juega una chaveta (19) que, permitiendo el libre desplazamiento axial de casquillo (15), y consecuentemente el libre desplazamiento axial del conjunto constituido por el eje (4) y el husillo (5), inmoviliza en sentido angular dicho casquillo (15) a un casquillo exterior (20) al que es solidaria una corona dentada (21), similar a la corona (7) anteriormente citada que, a través de otro piñón cónico (22), recibe el movimiento de un segundo moto-reductor (23), también similar al moto-reductor (9) anteriormente citado. Esta segunda transmisión (21 - 22) está alojada igualmente en una carcasa
(24) similar a la carcasa (13), viéndose facilitado el montaje de estos elementos con la colaboración de soportes (25) y (26), fijados entre sí y fijados al propio cuerpo de válvula (1), como se observa con todo detalle en la figura. Un guardapolvos (27) protege la citada transmisión (21 - 22), a la vez que permite el necesario desplazamiento axial del casquillo (15).
De acuerdo con esta estructuración y a través del moto-reductor (9) se llevan a cabo las maniobras de desplazamiento axial del obturador (3), para apertura y cierre valvular, a cuyo efecto dicho moto-reductor (9) puede estar comandado por cualquier medio apropiado.
Cuando periódicamente sea necesaria una maniobra de autolimpieza valvular se pondrá en funcionamiento, preferentemente también de forma automática, el moto-reductor (23), obviamente en una posición de apoyo del obturador (3) sobre el asiento valvular (2), determinada a su vez por el moto- reductor (9), arrastrando el moto-reductor (23) en su movimiento de giro exclusivamente al eje inferior (4), mientras que el husillo superior (5) se mantiene inmóvil y provocando el pretendido efecto de fricción del obturador (3) contra el asiento valvular (2), maniobra en la que puede participar también el moto- reductor (9), de manera que paralelamente al movimiento giratorio del obturador (3) se produzca un ligero movimiento de avance del mismo, complementario del progresivo desgaste de las deposiciones o incrustaciones existentes en las zonas de contacto entre el obturador (3) y asiento valvular (2).

Claims

R E T V I N D I C A C I O N E S
I a.- Válvula para instalaciones de obtención de alúmina, del tipo de las que incorporan un cuerpo valvular en el que se establece un asiento sobre el que actúa un obturador asociado a un eje que atraviesa el cuerpo valvular y que mediante una transmisión tipo husillo-tuerca, recibe un desplazamiento axial generado por cualquier elemento motriz y determinante de las maniobras de aproximación y separación del asiento valvular con respecto al obturador, obturador que a su vez está capacitado para, en situación de cierre, recibir un movimiento giratorio determinante de una fricción contra el asiento valvular, para autolimpieza del conjunto, caracterizada porque el obturador (3) es solidario a un eje (4) que se relaciona por su extremidad opuesta a dicho obturador (3) con un husillo (5), estando dicho eje (4) inmovilizado axialmente con respecto al husillo (5), pero capacitado para girar libremente con respecto a este último, todo ello de forma que el desplazamiento del obturador (3) para la apertura y cierre valvular se lleva a cabo mediante un desplazamiento axial suministrado al conjunto husillo-eje (5 - 4) a través del propio husillo, mientras que el movimiento giratorio del obturador (3), en la maniobra de autolimpieza, lo recibe directamente el eje (4), de un elemento motriz (23) ajeno al elemento motriz (9) actuante sobre el husillo (5).
2a .- Válvula para instalaciones de obtención de alúmina, según reivindicación I a, caracterizada porque el eje (4) y el husillo (5) están relacionados entre sí a través de un casquillo común (15), que recibe en su seno a una ligera expansión (14) de la extremidad correspondiente del husillo (5), permitiendo el libre giro de este último con respecto a dicho casquillo, a la vez que tal casquillo (15) se solidariza inamoviblemente al eje (4), preferentemente mediante una rosca (16) complementada con un pasador diametral (17). 3a .- Válvula para instalaciones de obtención de alúmina, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el casquillo (15) que relaciona el eje (4) con el husillo (5) cuenta con una ranura (18) sobre una de sus generatrices, en la que juega una chaveta (19) asociada a un segundo casquillo (20), envolvente del anterior y solidarizado a un plato o corona (21) a través del que, con la colaboración de un piñón (22), el eje (4) y consecuentemente el obturador (3) reciben un movimiento giratorio del elemento motriz (23), todo ello de forma que la chaveta (19), además de trasmitir el movimiento giratorio al obturador, permite el necesario desplazamiento axial del conjunto constituido por el eje (4), el husillo (5) y el casquillo (15) que los relaciona, en la maniobra de apertura y cierre valvular.
4a .- Válvula para instalaciones de obtención de alúmina, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la tuerca (6) para el desplazamiento axial del husillo (5) recibe solidariamente a un plato o corona (7) que, con la colaboración de un piñón cónico (8), recibe el movimiento del motor (9), con una transmisión similar a la que suministra el movimiento giratorio al obturador (3), quedando el husillo (5) inmovilizado en sentido angular con la colaboración de un pasador transversal (10), convenientemente solidarizado a la extremidad libre del mismo, que juega en ranuras (11) de una tapa (12) debidamente solidarizada a la carcasa (13) contenedora de los mecanismos de transmisión correspondientes.
5a .- Válvula para instalaciones de obtención de alúmina, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los elementos motrices (9) y (23) son susceptibles de actuar conjunta y automáticamente durante la fase de autolimpieza, de manera que mientras el motor (23) suministra al obturador (3) un movimiento giratorio continuo, el motor (9) suministra a su vez a dicho obturador un movimiento lento de avance hacia el asiento valvular (2), a medida que se va produciendo la eliminación en estas piezas de las incrustaciones o deposiciones residuales de bauxita.
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