ES1058468U - Valvula cilindrica para fluidos mejorada. - Google Patents

Valvula cilindrica para fluidos mejorada.

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ES1058468U ES200402123U ES200402123U ES1058468U ES 1058468 U ES1058468 U ES 1058468U ES 200402123 U ES200402123 U ES 200402123U ES 200402123 U ES200402123 U ES 200402123U ES 1058468 U ES1058468 U ES 1058468U
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1. Válvula cilíndrica para fluidos mejorada, del tipo de las de cuarto de vuelta que incorporan un elemento giratorio cilíndrico utilizadas para la regulación de la circulación de fluidos a través de canalizaciones tubulares, caracterizada porque consta de una carcasa (1) dotada con una boca de entrada (2) y otra de salida (3), estando colocado entre ambas un elemento giratorio interno (4), el cual lleva coaxialmente una junta de estanqueidad (5), cerrando el conjunto superiormente por una tapa superior de cierre (6) que presiona superiormente la antedicha junta de estanqueidad (5), atravesando el eje (7) del elemento giratorio interno (4) la tapa superior de cierre (6) a través de una perforación pasante (8) y terminando de manera solidaria en una palanca o elemento externo de actuación (9).

Description

Válvula cilíndrica para fluidos mejorada.
La presente memoria descriptiva se refiere, como su título indica, a una válvula cilíndrica para fluidos mejorada, del tipo de las de cuarto de vuelta que incorporan un elemento giratorio cilíndrico utilizadas para la regulación de la circulación de fluidos a través de canalizaciones tubulares, caracterizada porque incorpora una única junta de estanqueidad con forma cilíndrica hueca que realiza simultáneamente la función de junta de estanqueidad entre el elemento giratorio y el cuerpo de la válvula, y entre el cierre del conjunto y el cuerpo de la válvula.
En la actualidad son ampliamente conocidos múltiples y variados tipos de válvulas de las conocidas como de "cuarto de vuelta", debido que el recorrido del elemento de gobierno es de 45º entre la posición de cierre total, en la que el caudal de fluido circulante es nulo, hasta la posición de apertura total, en la que el caudal de fluido circulante es máximo.
La mayor parte de estas válvulas están constituidas por un elemento giratorio interno, mayoritariamente esférico, solidario con el elemento externo de gobierno, normalmente una palanca, a través de un eje de giro. Este eje de giro dispone de un único punto de apoyo para el giro, constituido por la perforación cilíndrica por la que dicho eje atraviesa el cuerpo externo de la válvula. El elemento giratorio interno suele ser una pieza maciza, mayoritariamente esférica, que dispone de una perforación cilíndrica que lo atraviesa. Esta perforación está realizada de tal forma que, al estar el elemento en la posición de "abierto" dicha perforación comunica el tubo de entrada del fluido con el de salida, permitiendo la libre circulación con el máximo caudal. En la posición de "cerrado" la perforación se coloca transversalmente a la posición anterior, bloqueando por tanto la circulación del fluido. Para asegurar la adecuada estanqueidad en la posición de cerrado, e impedir las fugas de fluidos, el elemento giratorio interno debe contar al menos con dos casquillos de un material resistente, normalmente teflón o similar, uno en la entrada de fluido y otro en la salida. Estos casquillos deben realizar la suficiente fuerza para garantizar la estanqueidad frente a la presión del fluido, que en el caso de tubos de gran sección puede llegar a ser muy grande. Esto origina el grave problema del gran rozamiento existente sobre el elemento giratorio interno, lo cual hace que sea necesario aplicar una gran fuerza externa de actuación para girarlo, con el subsiguiente riesgo de averías y problemas de atascos en presencia de residuos de los fluidos.
Asimismo estos casquillos de estanqueidad sufren un gran desgaste, que debe de ser frecuentemente compensado reajustando la fuerza de presión que ejercen sobre el elemento, normalmente mediante una rosca interna a las boquillas de entrada y salida. Para esta operación es necesario desmontar la válvula de los tubos, cortando temporalmente el flujo de fluidos, con el consiguiente problema de abastecimiento y la posibilidad de derrames que conlleva, sin olvidar el gran coste del tiempo de mantenimiento.
Para solucionar estos inconvenientes se han intentado buscar otras soluciones. Por ejemplo la patente ES2072204 "Mejoras introducidas en la fabricación de válvulas de conducción de fluidos", en la cual se le añade al tradicional movimiento de cuarto de vuelta, un movimiento descendente/ascendente de bloqueo y desbloqueo del movimiento de la llave, para mejorar la estanqueidad y, al menos teóricamente, proporcionar un movimiento más suave y cómodo, pero con la consiguiente complicación en su manejo.
Asimismo se encuentra recogido en la patente ES169297 "Nueva válvula de paso para fluidos" una válvula de paso con elemento giratorio interior de forma cilíndrica, aunque con el mismo principio de funcionamiento que las de bola, que también necesita de dos casquillos de teflón, amén de varias juntas tóricas de estanqueidad, con lo que los inconvenientes y problemas que presenta son los mismos que en los casos anteriores.
También se han introducido las mejoras protegidas en el Modelo de Utilidad 200202957 "Válvula para fluidos mejorada", que incorporan un elemento giratorio esférico o cilíndrico con un vaciado específico en su interior, contando asimismo dicho elemento giratorio con doble punto de apoyo para el giro. Esta válvula incorpora un sistema externo de ajuste de la presión de cierre del casquillo sobre el elemento giratorio, lo cual mejora indudablemente los sistemas precedentes, pero a costa de una cierta complejidad en el proceso de fabricación, aparte de que, al igual que todos los dispositivos anteriores, presentan el inconveniente de que para cualquier operación de mantenimiento, ajuste, o sustitución de juntas es necesario desmontar la válvula, aunque sea parcialmente, de las conducciones, con el consiguiente incremento en el tiempo y coste de mantenimiento.
Para solventar esta problemática existente en la actualidad en el campo de las válvulas de cuarto de vuelta se ha ideado la válvula cilíndrica para fluidos mejorada objeto de la presente invención, la cual se caracteriza porque incorpora una única junta de estanqueidad con forma cilíndrica hueca que realiza simultáneamente la función de junta de estanqueidad entre el elemento giratorio y el cuerpo de la válvula, y entre la tapa superior de cierre del conjunto y el cuerpo de la válvula. Esta válvula consta únicamente de cinco partes fundamentales:
\bullet
Cuerpo de la válvula
\bullet
Elemento giratorio interno
\bullet
Casquillo o junta de estanqueidad
\bullet
Tapa superior de cierre
\bullet
Palanca o elemento externo de actuación.
El cuerpo de la válvula está formado por un único bloque en el que se han mecanizado las oportunas conducciones de entrada y salida, y un único alojamiento para el elemento giratorio interno y la junta de estanqueidad. Es característico de esta invención que el mecanizado necesario para este alojamiento es muy sencillo, ya que consiste en un fresado cilíndrico con fondo plano. Este mecanizado para el alojamiento irá rematado en su parte superior con un oportuno roscado destinado a recibir la tapa superior de cierre.
El elemento giratorio interno es de forma cilíndrica y dispone de un vaciado interno pasante con sección circular o elipsoidal, conformando un canal de paso del fluido. Cuando la válvula está abierta, este vaciado interno se coloca longitudinalmente en el sentido de circulación del fluido, efectuando la función de orificio de paso. Cuando la válvula está cerrada, el vaciado interno se coloca transversalmente al sentido de circulación del fluido produciendo el cierre del paso del fluido. Del cuerpo principal del elemento giratorio interno emerge un eje de giro cilíndrico macizo, de sección sensiblemente menor que el resto del cuerpo, y que proporciona a su paso por la tapa superior de cierre el eje de giro necesario para el funcionamiento. La base inferior de este elemento giratorio es completamente plana se apoya sobre el fondo del alojamiento previsto en el cuerpo de la válvula.
En otra variante de ejecución este elemento giratorio interno está dotado de un vaciado complementario que, partiendo desde esta base inferior llega hasta el vaciado interno pasante, conformando un canal interno de paso de fluido en forma de "T", con dos entradas y una salida, apto para conformar válvulas de mezcla de agua fría y caliente, por ejemplo. Es característico de esta invención que en esta realización las dos entradas previstas, por ejemplo una para el agua fría y otra para el agua caliente, pueden adoptar distintas formas o secciones, bien en sus vaciados de entrada o en el vaciado del elemento giratorio interior, con el fin de adecuar los distintos caudales o simplemente de diferenciarlas, adoptándose como preferente una forma circular o de elipse para el agua fría, y una forma triangular para el agua caliente.
El casquillo o junta de estanqueidad tiene forma cilíndrica hueca, de diámetro interno coincidente con el diámetro del elemento giratorio interno, y altura ligeramente superior al del cuerpo de este elemento giratorio interno, dotado de aberturas en sus paredes laterales coincidentes con las bocas de las conducciones del cuerpo de la válvula. Irá fabricada en un material resistente, preferentemente teflón o similares. Está situado de manera coaxial dentro del alojamiento previsto en el cuerpo de la válvula, entre el elemento giratorio interno y el cuerpo de la válvula, con las medidas y tolerancias apropiadas para efectuar una estanqueidad perfecta, permitiendo a la vez el movimiento giratorio del elemento giratorio interno. Realiza simultáneamente la función de junta de estanqueidad entre el elemento giratorio y el cuerpo de la válvula (por fricción entre ambos), y entre la tapa superior de cierre del conjunto y el cuerpo de la válvula (por presión propiciada por el roscado de la tapa superior).
La tapa superior de cierre es una tapa plana cilíndrica de baja altura, de diámetro similar al de la junta de estanqueidad, con el perímetro dotado de la oportuna rosca perimetral para su fijación al cuerpo de la válvula. Dispone de una perforación cilíndrica central para el paso del eje del elemento giratorio interno, conformando el necesario eje de giro, y de un cuello emergente central, con forma preferentemente hexagonal, destinada al alojamiento de la oportuna herramienta de montaje y desmontaje. Con su presión sobre la parte superior de la junta de estanqueidad garantiza la estanqueidad del cierre, eliminando la necesidad de juntas tóricas complementarias.
La palanca o elemento externo de actuación es un elemento situado exteriormente de manera perpendicular en el eje del elemento giratorio externo para facilitar su manejo por el usuario. Este elemento irá dotado de los oportunos topes mecánicos externos que limiten en caso necesario su giro a un cuarto de vuelta.
Este válvula cilíndrica para fluidos mejorada que se presenta aporta múltiples ventajas sobre los sistemas disponibles en la actualidad siendo la más importante la extrema sencillez de su fabricación, propiciada por el sencillo mecanizado del cuerpo de la válvula y por el reducido numero de piezas que la componen, lo cual redunda en un bajo coste económico de producción.
Otra importante ventaja es la eliminación de las juntas tóricas de cierre, gracias a que la tapa de cierre con su presión sobre la parte superior de la junta de estanqueidad garantiza la estanqueidad del cierre.
Es destacable asimismo que la junta de estanqueidad, al ir colocada a modo de camisa entre el cuerpo de la válvula y el elemento giratorio interno permite un ajuste óptimo en todo momento de funcionamiento, tanto en cierre como en apertura, superior a los sistemas de casquillos o juntas convencionales, proporcionando además un funcionamiento muy suave de la válvula, incluso con altas presiones de fluidos.
Destacar asimismo que, al llevar únicamente una junta de estanqueidad, el rozamiento ejercido sobre el elemento interno de cierre es mucho menor, aun en el caso del cierre de grandes caudales de fluidos, con lo cual la fuerza externa necesaria para su actuación es mucho menor. De esta forma el desgaste mecánico es mucho menor, y la duración de la válvula mucho mayor.
Otra importante ventaja es que esta válvula no necesita ser desmontada de las conducciones de entrada y salida para su mantenimiento, ya que basta con desmontar la palanca de accionamiento y la tapa de cierre para que queden accesibles todos los elementos, permitiendo una fácil y sencilla limpieza, reparación o sustitución. El ahorro de tiempo de trabajo en el mantenimiento es notable.
Asimismo destacar que si, debido al natural desgaste de los elementos se produce alguna leve fuga de agua por la tapa de cierre, esta puede ser fácilmente solventada sin más que apretar un poco más dicha tapa de cierre, para que aumente su presión sobre la junta de estanqueidad, sin necesidad de desmontar ni siquiera de cortar el paso del fluido. El ahorro de tiempo de trabajo en el mantenimiento es notable.
Otra de las más importantes ventajas a destacar es que debido a que el giro se realiza con un punto de apoyo en la tapa de cierre y con otro apoyo en las dos superficies circulares enfrentadas en el fondo, el eje de giro resultante del elemento interno es equivalente a tener dos puntos de apoyo con lo que se elimina por completo el posible cabeceo del cierre, mejorando tanto la precisión del cierre de la válvula, como mejorando el funcionamiento, contribuyendo asimismo a un suave giro, con una menor fuerza de actuación.
Destacar también que, aplicando el mismo dispositivo podemos realizar fácilmente tanto válvulas de paso (una entrada y una salida) como válvulas de mezcla (dos entradas y una salida).
Asimismo otra ventaja añadida es que, como consecuencia de todos los elementos anteriormente citados, de puede fabricar este tipo de válvula de una manera mucho más económica, a la par que se mejora la efectividad de su funcionamiento y la suavidad de actuación, especialmente cuando se trata de regular o cortar grandes caudales de fluidos.
Para comprender mejor el objeto de la presente invención, en los planos anexos se han representado dos realizaciones prácticas preferenciales de una válvula cilíndrica para fluidos mejorada.
En dichos planos la figura -1- muestra una vista lateral seccionada de un ejemplo de válvula de paso (una entrada y una salida).
La figura -2- muestra una vista lateral seccionada de un ejemplo de válvula de mezcla (dos entradas y una salida).
La figura -3- muestra tres vistas diferentes del elemento giratorio interno por separado, correspondiente a la versión de paso con vaciado interno pasante de sección elipsoidal.
La figura -4- muestra tres vistas diferentes del elemento giratorio interno por separado, correspondiente a la versión de mezcla con vaciado interno pasante de sección elipsoidal.
La figura -5- muestra tres vistas diferentes de la junta de estanqueidad por separado.
La figura -6- muestra dos vistas diferentes de la tapa de cierre por separado.
La figura -7- muestra tres vistas diferentes de otra realización alternativa del elemento giratorio interno, correspondiente a la versión de paso, con vaciado interno pasante de sección circular.
La figura -8- muestra tres vistas diferentes de otra realización alternativa del elemento giratorio interno, correspondiente a la versión de mezcla con vaciado interno pasante de sección circular.
La válvula cilíndrica para fluidos mejorada objeto de la presente invención, esta formado básicamente, en su versión como válvula de paso, como puede apreciarse en el plano anexo, por una carcasa (1) dotada con una boca de entrada (2) y otra de salida (3). Entre ambas se encuentra colocado el elemento giratorio interno (4), con forma cilíndrica, que lleva colocada de manera coaxial la junta de estanqueidad (5), cerrando el conjunto superiormente por una tapa superior de cierre (6) que presiona superiormente la antedicha junta de estanqueidad (5) para garantizar la hermeticidad del conjunto. El eje (7) del elemento giratorio interno (4) atraviesa la tapa superior de cierre (6) a través de la perforación pasante (8) y termina de manera solidaria en una palanca o elemento externo de actuación (9).
En otra realización, como versión de válvula de mezcla, esta formado básicamente, como puede apreciarse en el plano anexo, por una carcasa (10) dotada con dos bocas de entrada (11) y otra de salida (12) Entre ambas se encuentra colocado el elemento giratorio interno (13), con forma cilíndrica, que lleva colocada de manera coaxial la junta de estanqueidad (5), cerrando el conjunto superiormente por una tapa superior de cierre (6) que presiona superiormente la antedicha junta de estanqueidad (5) para garantizar la hermeticidad del conjunto. El eje (14) del elemento giratorio interno (13) atraviesa la tapa superior de cierre (6) a través de la perforación pasante (8) y termina de manera solidaria en una palanca o elemento externo de actuación (9).
El cuerpo de la válvula (1,10) está formado por un único bloque en el que se han mecanizado las oportunas conducciones de entrada (2,11) y salida (3,12), y un único alojamiento para el elemento giratorio interno (4,13) y la junta de estanqueidad (5). El mecanizado necesario para este alojamiento consiste en un fresado cilíndrico con fondo plano y va rematado en su parte superior con un oportuno roscado destinado a recibir la tapa superior de cierre (6).
El elemento giratorio interno (4), correspondiente a la versión de paso, tiene un cuerpo principal (15) de forma cilíndrica y dispone de un vaciado interno pasante (16) con sección circular o elipsoidal, conformando un canal de paso del fluido. De este cuerpo principal (15) emerge un eje de giro (7) cilíndrico macizo, de sección sensiblemente menor que el resto del cuerpo principal (15), y que proporciona a su paso por la tapa superior de cierre (6) el eje de giro necesario para el funcionamiento.
En la otra variante de ejecución, correspondiente a la válvula de mezcla, el elemento giratorio interno (13) tiene un cuerpo principal (18) de forma cilíndrica y dispone de un vaciado interno pasante (16) con sección circular o elipsoidal, y de un vaciado complementario (19) que, partiendo desde la base inferior llega hasta el vaciado interno pasante (16), conformando un canal interno de paso de fluido en forma de "T". De este cuerpo principal (18) también emerge un eje de giro (14) cilíndrico macizo, de sección sensiblemente menor que el resto del cuerpo principal (18), y que proporciona a su paso por la tapa superior de cierre (6) el eje de giro necesario para el funcionamiento.
El casquillo o junta de estanqueidad (5) tiene forma cilíndrica hueca, de diámetro interno coincidente con el diámetro mayor del elemento giratorio interno (4,13), y altura ligeramente superior al del cuerpo (15,18) de este elemento giratorio interno (4,13), dotado de aberturas (20) en sus paredes laterales coincidentes con las bocas de las conducciones del cuerpo de la válvula. Irá fabricada en un material resistente, preferentemente teflón o similares.
La tapa superior de cierre (6) es una tapa plana (22) cilíndrica de baja altura, de diámetro similar al de la junta de estanqueidad (5), con el perímetro dotado de la oportuna rosca perimetral (21) para su fijación al cuerpo de la válvula (1,10). Dispone de una perforación cilíndrica central (8) para el paso del eje (7,14) del elemento giratorio interno (4,13), conformando el necesario eje de giro, y de un cuello emergente central (23), con forma preferentemente hexagonal, destinada al alojamiento de la oportuna herramienta de montaje y desmontaje.
La palanca o elemento externo de actuación (9) es un elemento situado exteriormente de manera perpendicular en la parte externa del eje (7,14) del elemento giratorio interno (4,13) para facilitar su manejo por el usuario. Este elemento irá dotado de los oportunos topes mecánicos externos que limiten en caso necesario su giro a un cuarto de vuelta.
Se omite voluntariamente hacer una descripción detallada del resto de particularidades del dispositivo que se presenta o de los elementos componentes que lo integran, pues estimamos por nuestra parte que el resto de dichas particularidades no son objeto de reivindicación alguna.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza del presente invento, así como varias formas de llevarlo a la práctica, solo nos queda por añadir que su descripción no es limitativa, pudiéndose efectuar algunas variaciones, tanto en materiales como en formas o tamaños, siempre y cuando dichas variaciones no alteren la esencialidad de las características que se reivindican a continuación.

Claims (8)

1. Válvula cilíndrica para fluidos mejorada, del tipo de las de cuarto de vuelta que incorporan un elemento giratorio cilíndrico utilizadas para la regulación de la circulación de fluidos a través de canalizaciones tubulares, caracterizada porque consta de una carcasa (1) dotada con una boca de entrada (2) y otra de salida (3), estando colocado entre ambas un elemento giratorio interno (4), el cual lleva coaxialmente una junta de estanqueidad (5), cerrando el conjunto superiormente por una tapa superior de cierre (6) que presiona superiormente la antedicha junta de estanqueidad (5), atravesando el eje (7) del elemento giratorio interno (4) la tapa superior de cierre (6) a través de una perforación pasante (8) y terminando de manera solidaria en una palanca o elemento externo de actuación (9).
2. Válvula cilíndrica para fluidos mejorada, según la anterior reivindicación, caracterizada porque el cuerpo de la válvula (1,10) está formado por un único bloque en el que se han mecanizado las oportunas conducciones de entrada (2,11) y salida (3,12), y un único alojamiento para el elemento giratorio interno (4,13) y la junta de estanqueidad (5), consistiendo el mecanizado necesario para este alojamiento en un fresado cilíndrico con fondo plano, yendo rematado en su parte superior con un oportuno roscado destinado a recibir la tapa superior de cierre (6).
3. Válvula cilíndrica para fluidos mejorada, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque el elemento giratorio interno (4) tiene un cuerpo principal (15) de forma cilíndrica y dispone de un vaciado interno pasante (16) con sección circular o elipsoidal, conformando un canal de paso del fluido, emergiendo de este cuerpo principal (15) un eje de giro (7) cilíndrico macizo, de sección sensiblemente menor que el resto del cuerpo principal (15), y que conforma a su paso por la tapa superior de cierre (6) el eje de giro de la válvula.
4. Válvula cilíndrica para fluidos mejorada, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque el casquillo o junta de estanqueidad (5) tiene forma cilíndrica hueca, de diámetro interno coincidente con el diámetro mayor del elemento giratorio interno (4,13), y altura ligeramente superior al del cuerpo (15,18) de este elemento giratorio interno (4,13), estando dotado de aberturas (20) en sus paredes laterales coincidentes con las bocas de las conducciones del cuerpo de la válvula.
5. Válvula cilíndrica para fluidos mejorada, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque la tapa superior de cierre (6) es una tapa plana (22) cilíndrica de baja altura, de diámetro similar al de la junta de estanqueidad (5), con el perímetro dotado de una oportuna rosca perimetral (21) y disponiendo de una perforación cilíndrica central (8) permitiendo el paso del eje (7,14) del elemento giratorio interno (4,13), y de un cuello emergente central (23), con forma preferentemente hexagonal.
6. Válvula cilíndrica para fluidos mejorada, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque la palanca o elemento externo de actuación (9) es un elemento situado exteriormente de manera perpendicular en la parte externa del eje (7,14) del elemento giratorio interno (4,13), yendo dotado de los oportunos topes mecánicos externos.
7. Válvula cilíndrica para fluidos mejorada, según las reivindicaciones 2, 4, 5, y 6, caracterizada porque, en otra realización alternativa como versión de válvula de mezcla, esta formada por una carcasa (10) dotada con dos bocas de entrada (11) y otra de salida (12), estando colocado entre ambas un elemento giratorio interno (13), con forma cilíndrica, que lleva coaxialmente la junta de estanqueidad (5), cerrando el conjunto superiormente por una tapa superior de cierre (6) que presiona superiormente la antedicha junta de estanqueidad (5), y atravesando el eje (14) del elemento giratorio interno (13) la tapa superior de cierre (6) a través de la perforación pasante (8), terminando de manera solidaria en una palanca o elemento externo de actuación (9).
8. Válvula cilíndrica para fluidos mejorada, según las reivindicaciones 2, 4, 5, 6, y 7, caracterizada porque, en otra realización alternativa como versión de válvula de mezcla, el elemento giratorio interno (13) tiene un cuerpo principal (18) de forma cilíndrica y dispone de un vaciado interno pasante (16) con sección circular o elipsoidal, y de un vaciado complementario (19) que, partiendo desde la base inferior llega hasta el vaciado interno pasante (16), conformando un canal interno de paso de fluido en forma de "T", emergiendo asimismo de este cuerpo principal (18) un eje de giro (14) cilíndrico macizo, de sección sensiblemente menor que el resto del cuerpo principal (18), y que conforma a su paso por la tapa superior de cierre (6) el eje de giro de la válvula.
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