ES1103689U - Control drive device for gate valves (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
La presente invención se refiere a un dispositivo de accionamiento y control para válvulas de compuerta de actuación autónoma, en virtud de que el dispositivo es operado por el propio fluido, posibilitando la regulación automática de las condiciones de trabajo en la correspondiente conducción en la que este aplicada la válvula en cuestión, todo ello en función de la medición y el análisis de los parámetros de consigna definidos. The present invention relates to a drive and control device for autonomous acting gate valves, by virtue of which the device is operated by the fluid itself, enabling the automatic regulation of working conditions in the corresponding conduction in which this applied the valve in question, all based on the measurement and analysis of the defined setpoint parameters.
Es pues objeto de la invención resolver los actuales problemas referidos a la energía de actuación, y que suelen ser mediante motores eléctricos o mecanismos neumáticos. It is therefore the object of the invention to solve the current problems related to the energy of action, and which are usually by electric motors or pneumatic mechanisms.
El campo de aplicación del dispositivo es el de las válvulas de compuerta con un elemento obturador formado por una compuerta o guillotina y que se utilizan en conducciones de fluidos, preferentemente de agua, siento su misión principal permitir el paso del fluido e interrumpirlo en el momento preciso. The field of application of the device is that of the gate valves with a sealing element formed by a gate or guillotine and that are used in fluid conduits, preferably of water, I feel its main mission to allow the passage of the fluid and interrupt it at the moment precise.
En la actualidad existen numerosos tipos de válvulas de compuerta y de accesorios actuadores capaces de maniobrarlas, como son los de tipo eléctrico, neumático o hidráulico. Pero la principal característica de todos ellos, es que precisan de una fuente de energía externa, bien sea presión de aire (neumático), presión de aceite ( hidráulico), o los más utilizados son los de energía eléctrica con potencia suficiente para mover un motor y éste un mecanismo reductor de actuación. Esto es así, porque en las válvulas de compuerta aún siendo un desplazamiento de la compuerta diametral y por tanto lineal, el movimiento se consigue mediante el giro de un eje o husillo que se acciona mediante un movimiento de rotación y por ello la solución de motor eléctrico es la única capaz de posicionar la compuerta en la posición deseada. There are currently numerous types of gate valves and actuator accessories capable of maneuvering them, such as those of the electric, pneumatic or hydraulic type. But the main characteristic of all of them, is that they require an external energy source, either air pressure (pneumatic), oil pressure (hydraulic), or the most used are those of electrical energy with sufficient power to move an engine and this a reduction mechanism of action. This is so, because in the gate valves still being a displacement of the diametral gate and therefore linear, the movement is achieved by the rotation of an axis or spindle that is driven by a rotation movement and therefore the motor solution Electric is the only one capable of positioning the gate in the desired position.
Existen otros tipos de válvulas automáticas, como las de globo, en las que puede aplicarse membranas para su actuación. Ésta técnica no es posible en las de compuerta ya que la principal diferencia es la carrera de apertura, es decir, en las de globo, se abre una gran sección con un pequeño desplazamiento, mientras que en las de compuerta la sección de cierre es menor y con un gran desplazamiento de la compuerta, equivalente al diámetro de la conducción. There are other types of automatic valves, such as globe valves, in which membranes can be applied for their operation. This technique is not possible in the gates since the main difference is the opening stroke, that is, in the balloon, a large section with a small displacement is opened, while in the gates the closing section is smaller and with a large displacement of the gate, equivalent to the diameter of the conduction.
La válvula de compuerta conocida actualmente no lleva asociado ningún tipo de elemento de control o de análisis de los parámetros presentes y característicos de las conducciones y por ello por sí mismas no son capaces de identificar las condiciones de trabajo, ni las situaciones de riesgo ante parámetros fuera de rango para poder interactuar in-situ. The gate valve currently known does not have associated any type of control or analysis element of the present and characteristic parameters of the pipes and for this reason by themselves they are not able to identify the working conditions, or the risk situations before parameters out of range to interact on-site.
En ocasiones podríamos encontrar válvulas de compuerta con algún sistema de actuación como los anteriormente mencionados y que dependiendo de una señal externa, generalmente un sistema de telecontrol y telemando, opere sobre la válvula. En el caso de estos elementos de telecontrol y/o telemando tradicionales, emiten una orden de maniobra sobre la válvula a la distancia como fruto de una secuencia de mando sin embargo éstos elementos son dependientes del medio de comunicación elegido, Radio, GSM, GPRS, Wifi,.. y por tanto su seguridad de utilización y maniobra está condicionada a la buena transmisión de las señales por estos medios, lo cual puede suponer un problema de actuaciones o maniobras deficientes por fallo de comunicación. Todas las soluciones conocidas precisan de una fuente de energía o alimentación con potencia suficiente, y ésta es elevada. Sometimes we could find gate valves with some actuation system such as those mentioned above and that depending on an external signal, usually a remote control and remote control system, operates on the valve. In the case of these traditional remote control and / or remote control elements, they issue a maneuvering order on the valve at a distance as a result of a command sequence, however these elements are dependent on the chosen means of communication, Radio, GSM, GPRS, Wifi, .. and therefore its safety of use and maneuvering is conditioned to the good transmission of the signals by these means, which can be a problem of actions or poor maneuvers due to communication failure. All known solutions require a source of energy or power with sufficient power, and this is high.
El problema técnico a resolver viene constatado por la experiencia del inventor en la manipulación de válvulas de compuerta que observa la necesidad de disponer de una gran fuente de energía o alimentación para su actuación y esto es contrario normalmente a las condiciones de trabajo e instalación de este tipo de válvulas que normalmente se alojan en arquetas en campo a través, lejos de fuente de alimentación eléctrica, neumática o hidráulica. The technical problem to be solved is confirmed by the experience of the inventor in the manipulation of gate valves, which observes the need to have a large source of energy or power for its operation and this is normally contrary to the working and installation conditions of this type of valves that are normally housed in cross-country boxes, away from electrical, pneumatic or hydraulic power supply.
Dada la característica de este tipo de válvulas que poseen una gran carrera o desplazamiento de la compuerta, equivalente a su diámetro nominal, no es posible la aplicación de técnicas de membrana utilizadas en otras aplicaciones. Por tanto la invención viene a resolver el problema de la energía de actuación para estas aplicaciones. Given the characteristic of this type of valves that have a large stroke or displacement of the gate, equivalent to its nominal diameter, the application of membrane techniques used in other applications is not possible. Therefore the invention comes to solve the problem of actuation energy for these applications.
Otro de los problemas habituales de los actuadores tradicionales es que no son capaces de determinar la posición de la compuerta en posiciones intermedias que no sean la de abierto Another of the usual problems of traditional actuators is that they are not able to determine the position of the gate in intermediate positions other than that of open
o cerrado, impidiendo así determinar posiciones intermedias de regulación y control del fluido. or closed, thus preventing to determine intermediate positions of regulation and control of the fluid.
El dispositivo que se preconiza, ha sido concebido para resolver la problemática anteriormente expuesta, ya que es un dispositivo capaz de permitir la maniobra de compuerta de una válvula tradicional, en base a un obturador que mueve la compuerta y que es accionado por el mismo fluido que porta la conducción, aprovechando la energía del agua en forma de presión, siendo capaz de identificar la posición de apertura de la compuerta y cuyo movimiento es ordenado por un elemento controlador local, in situ, capaz de analizar los distintos parámetros presentes en el fluido conducido, y de regular y adaptar este a los parámetros de consigna definidos. The device that is recommended, has been conceived to solve the problem previously exposed, since it is a device capable of allowing the maneuver of a traditional valve gate, based on a shutter that moves the gate and that is actuated by the same fluid that carries the conduction, taking advantage of the energy of the water in the form of pressure, being able to identify the opening position of the gate and whose movement is ordered by a local controller, in situ, capable of analyzing the different parameters present in the fluid conducted, and to regulate and adapt this to the defined setpoint parameters.
Mas concretamente, sobre el cuerpo de una válvula de compuerta tradicional y estándar, en la que existe un elemento obturador de tipo compuerta y un husillo, se incluye el dispositivo de la invención, constituido a partir de una especie de camisa en cuyo interior es desplazable en sentido ascendente y descendente un émbolo con junta de estanqueidad y relacionado con la compuerta a través del eje anteriormente referido, para lo cual se ha previsto que entre el fondo superior de la camisa y el émbolo vaya dispuesto un muelle de empuje, como elemento antiretorno. More specifically, on the body of a traditional and standard gate valve, in which there is a gate-type sealing element and a spindle, the device of the invention is included, constituted from a kind of jacket in which the interior is movable. in an upward and downward direction a piston with sealing gasket and related to the gate through the aforementioned axis, for which it is provided that a thrust spring is arranged between the upper bottom of the jacket and the plunger, as an anti-return element .
En el cuerpo valvular se disponen unas tomas roscadas en las que se insertan los sensores de los parámetros que se pretenden medir y controlar, como pueden ser cloro, pH, redox, temperatura, caudal, nivel, turbidez, conductividad y cuantas otras variantes se precisen. In the valvular body there are threaded sockets in which the sensors of the parameters that are intended to measure and control are inserted, such as chlorine, pH, redox, temperature, flow, level, turbidity, conductivity and as many other variants as required .
Por último decir que el dispositivo se complementa con un elemento controlador, con o sin sistema de comunicación, capaz de analizar las variables medidas y corresponder a la adecuación de los parámetros del agua mediante la actuación sobre el émbolo que mueve la compuerta a través del eje. Finally, say that the device is complemented with a controlling element, with or without a communication system, capable of analyzing the measured variables and corresponding to the adequacy of the water parameters by acting on the piston that moves the gate through the axis .
En cuanto al funcionamiento del dispositivo, cabe destacar el hecho de que la energía necesaria para mover el actuador, se obtiene de la propia presión que tiene el fluido de trabajo de manera que actuando esta energía en forma de presión sobre el émbolo, se consigue el movimiento lineal necesario para accionar la compuerta. Para ello se disponen de sendas tomas de presión sobre el cuerpo de la válvula y de conductos y válvulas que permiten el control de las cámaras del émbolo actuador y con ello se regula la velocidad de las maniobras. As for the operation of the device, it is worth noting the fact that the energy necessary to move the actuator is obtained from the pressure of the working fluid so that by acting this energy in the form of pressure on the plunger, the linear movement necessary to operate the gate. For this, there are two pressure taps on the body of the valve and ducts and valves that allow the control of the actuator piston chambers and thereby regulate the speed of the maneuvers.
En posición de reposo, sin presión del fluido en la conducción, la válvula permanece en posición de cerrado debido a la acción de un muelle. De esta manera la válvula adquiere dos funciones adicionales,In the rest position, without fluid pressure in the pipeline, the valve remains in the closed position due to the action of a spring. In this way the valve acquires two additional functions,
a) es antirretrono, es decir, impide el paso a su través mientras en la conducción no exista una presión mínima de trabajo, lo que evita que aguas sucias, contaminantes, ... puedan introducirse en la conducción aportando seguridad a la instalación. a) it is antiretrophone, that is, it prevents the passage through it while there is no minimum working pressure in the pipeline, which prevents dirty water, pollutants, ... from entering the pipeline providing safety to the installation.
b) es mantenedora de presión, es decir, la red siempre se mantendrá “ en carga”, con fluido a la presión mínima necesaria para la actuación, de esta manera se evita que la conducción entre en vacío o se produzcan ciclos de vacío o llenado que acortan la vida útil de las conducciones por fatiga. b) it is a pressure maintainer, that is to say, the network will always be kept “in charge”, with fluid at the minimum pressure necessary for the operation, in this way it is avoided that the conduction enters in a vacuum or vacuum or filling cycles occur which shorten the life of fatigue pipes.
Los elementos de medición y control, permanecen siempre en funcionamiento para determinar la posición correcta en la que debe estar la compuerta, para regular los parámetros de medida en su valor de consigna óptimo. The measuring and control elements always remain in operation to determine the correct position in which the gate must be, to regulate the measurement parameters at their optimum setpoint value.
Por su parte, cuando el fluido alcanza la presión mínima de tarado y el elemento de control ordena la posición de apertura de la compuerta, el fluido asciende a la cámara inferior del émbolo, mediante un orificio calibrado, de manera que lo desplaza, permitiendo la apertura de la válvula. On the other hand, when the fluid reaches the minimum set pressure and the control element orders the opening position of the gate, the fluid rises to the lower chamber of the piston, through a calibrated orifice, so that it moves, allowing the valve opening
Cuando el elemento de control ordena la posición de cierre de la compuerta, el fluido de la cámara inferior se evacua en contacto con el exterior, y se da paso al fluido presurizado a la 5 cámara superior del émbolo de manera que lo desplaza, permitiendo el cierre de la válvula. When the control element orders the closing position of the gate, the fluid from the lower chamber is evacuated in contact with the outside, and the pressurized fluid is given to the upper chamber of the plunger so that it moves, allowing the valve closure
La capacidad de automatización de las válvulas de compuerta, operadas de manera autónoma aporta ventajas sobre los mecanismos convencionales, entre las que cabe destacar las siguientes: The automation capacity of gate valves, operated autonomously, provides advantages over conventional mechanisms, among which the following are worth mentioning:
Permite un mayor número de aplicaciones por no requerir de una fuente de energía de actuación. Permite la automatización de los sistemas de abastecimiento de agua de riego. Es capaz de regular las condiciones del fluido de manera autónoma en función It allows a greater number of applications because it does not require a source of acting energy It allows automation of irrigation water supply systems. It is able to regulate fluid conditions autonomously depending on
15 de los parámetros medidos. Es una solución mucho mas económica que cualquiera de las soluciones de accionamiento conocidas. Permite modernizar las válvulas de compuerta existentes e instaladas, transformándolas en automáticas y telecontroladas, sin necesidad de sacar el 15 of the measured parameters. It is a much cheaper solution than any of the known drive solutions. It allows modernizing existing and installed gate valves, transforming them into automatic and remote controlled, without the need to remove
20 cuerpo principal de la red. Registra y aporta la información de los valores de funcionamiento de los parámetros del fluido, presión, caudal,... Elimina o reduce el mantenimiento de las membranas de los actuadores convencionales, ya que este caso hay un pistón. 20 main body of the network. Registers and provides information on the operating values of the parameters of the fluid, pressure, flow, ... Eliminates or reduces the maintenance of the membranes of conventional actuators, since in this case there is a piston.
25 Aporta seguridad de respuesta y utilización, frente a otros sistemas de actuación que dependen del suministro eléctrico, dejándolas no operativas, cuando éste falla o en situaciones de riesgo y catástrofes. Reporta seguridad en la conducción ya que tanto la velocidad de cierre como de la apertura y los tiempos de respuesta son controlados, de manera que se evitan 25 Provides security of response and use, compared to other action systems that depend on the power supply, leaving them non-operational, when it fails or in situations of risk and catastrophes. It reports driving safety since both closing and opening speed and response times are controlled, so as to avoid
30 situaciones de “Cavitación “ y de “Golpes de Ariete”. 30 situations of "Cavitation" and "Water hammer".
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that will then be made and in order to help a better understanding of the features of the invention, according to a preferred example of practical implementation thereof, a set of drawings is attached as an integral part of said description. where, for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented:
La figura 1.- Muestra una representación correspondiente a una perspectiva general de una válvula de compuerta en la que esta aplicado el dispositivo de la invención. Figure 1 shows a representation corresponding to a general perspective of a gate valve in which the device of the invention is applied.
La figura 2.- Muestra una vista en sección del conjunto representado en la figura anterior. Figure 2.- Shows a sectional view of the assembly represented in the previous figure.
Como se puede ver en las figuras referidas, el dispositivo de la invención es aplicable a una válvula de compuerta, constituida como es convencional, a partir de un cuerpo valvular (1) con conducto de entrada y salida (2) establecidos en correspondientes bridas (3) de afianzamiento del aludido cuerpo tubular (1) a la conducción, de manera tal que ese cuerpo de válvula (1) incluye interiormente la correspondiente compuerta (4) vinculada, a través de un eje (5) al dispositivo de la invención. As can be seen in the aforementioned figures, the device of the invention is applicable to a gate valve, constituted as is conventional, from a valve body (1) with inlet and outlet duct (2) established in corresponding flanges ( 3) of securing the aforementioned tubular body (1) to the conduit, such that said valve body (1) internally includes the corresponding gate (4) linked, through an axis (5) to the device of the invention.
Concretamente, el dispositivo de la invención se constituye a partir de la que puede considerarse como una camisa (6) en cuyo interior es desplazable en sentido ascendente y descendente un émbolo (7) con junta de estanqueidad, y empujado constantemente en sentido descendente por un muelle interno (8), de manera que ese empuje en posición de reposo lleva consigo que a través del eje (5) se produzca la posición de cierre de compuerta Specifically, the device of the invention is constituted from what can be considered as a jacket (6) inside which a plunger (7) with sealing gasket is movable up and down, and constantly pushed downwards by a internal spring (8), so that this thrust in the rest position implies that the gate closing position is produced through the shaft (5)
(4) de la propia válvula. (4) of the valve itself.
El muelle de empuje (8) queda situado en la cámara superior establecida entre el propio émbolo (7) y la base superior de la camisa (6), de manera que por encima de tal elemento actuador o camisa (6), se ha previsto un elemento controlador (9) que analiza los parámetros medidos y acciona unas electroválvulas (10) que permiten el paso del fluido a las cámaras superior e inferior establecidas en la camisa (6), por encima y por debajo lógicamente del émbolo (7), todo ello para accionar dicho émbolo (7) en sus desplazamientos descendente y ascendente para mover la compuerta hacia arriba y hacia abajo para conseguir la regulación oportuna. The thrust spring (8) is located in the upper chamber established between the piston itself (7) and the upper base of the jacket (6), so that above said actuator or sleeve element (6), it is provided a controlling element (9) that analyzes the measured parameters and actuates solenoid valves (10) that allow the passage of the fluid to the upper and lower chambers established in the jacket (6), above and below logically the plunger (7), all this to drive said plunger (7) in its downward and upward displacements to move the gate up and down to achieve timely regulation.
En la cámara inferior del conjunto actuador anteriormente referido, se han revisto unos orificios calibrados (11) por los que pasara el fluido necesario para realizar la maniobra de apertura. In the lower chamber of the actuator assembly referred to above, calibrated holes (11) have been reviewed through which the fluid necessary to perform the opening maneuver will pass.
El dispositivo, es aplicable en conducciones de abastecimiento de agua, riego y otros fluidos, presentes en sistemas de abastecimiento, conducciones de industria, y promovidas por programas y proyectos de sectorización de redes con las mejoras de la eficiencia de la red, permitiendo la automatización, regulación y control de las válvulas en donde se requiera sean operadas y actuadas por el mismo fluido de transporte en la conducción, en función de las variables de los distintos parámetros medidos, aportando importantes ventajas sobre los sistemas de actuación actuales, ya que no requiere otra fuente de energía para su funcionamiento, aportando además seguridad en la conducción por el control de la velocidad y cierre y de apertura, evitándose situaciones de cavitación y de golpes de ariete. El cuerpo valvular (1) incluye además unas tomas perforadas (12) para conectar sensores y accesorios de medición de los parámetros físicos y químicos presentes en el agua, permitiendo la regulación y control del flujo del fluido. The device is applicable in water supply, irrigation and other fluids conduits, present in supply systems, industry pipelines, and promoted by network sectorization programs and projects with network efficiency improvements, allowing automation , regulation and control of the valves where it is required to be operated and operated by the same transport fluid in the conduit, depending on the variables of the different measured parameters, providing important advantages over the current actuation systems, since it does not require another source of energy for its operation, also providing driving safety by speed control and closing and opening, avoiding situations of cavitation and water hammer. The valve body (1) also includes perforated sockets (12) to connect sensors and accessories for measuring the physical and chemical parameters present in the water, allowing the regulation and control of the fluid flow.
En cuanto a funcionamiento, aunque ya se ha descrito, decir que en posición de reposo, es decir sin presión del fluido en la conducción, la válvula permanece en la posición de cierre debido a la acción del muelle de presión antiretorno (8), impidiendo el retorno de fluidos contaminantes y aportando seguridad a la instalación, así como manteniendo la red en carga, con presión mínima en la red y evitando que la conducción entre en vacío se produzcan ciclos de vacío y llenado que acortan la vida útil de las conducciones. Regarding operation, although it has already been described, to say that in the rest position, that is to say without fluid pressure in the conduction, the valve remains in the closed position due to the action of the non-return pressure spring (8), preventing the return of contaminating fluids and providing security to the installation, as well as keeping the network in load, with minimal pressure in the network and preventing the conduction from entering vacuum, producing vacuum and filling cycles that shorten the life of the pipes.
Ahora bien, cuando el fluido alcanza la presión mínima de tarado y el elemento de control Now, when the fluid reaches the minimum set pressure and the control element
(9) ordena la posición de apertura de la compuerta (4), entonces el fluido asciende a la cámara inferior de la camisa (6), es decir, la definida por detrás del émbolo (7), a través del orificio u orificios calibrados (11), desplazando al émbolo (7) hacia arriba, para conseguir la apertura de la válvula. (9) orders the opening position of the gate (4), then the fluid rises to the lower chamber of the jacket (6), that is, the one defined behind the piston (7), through the calibrated hole or holes (11), moving the piston (7) upwards, to achieve the opening of the valve.
Cuando el elemento de control (9)ordena la posición de cierre, el fluido de la cámara inferior se evacua en contacto con el exterior, dando paso al fluido presurizado a la cámara superior del émbolo (7) , de manera que este se desplaza en sentido descendente y llevando a cabo el cierre de la válvula, es decir de la compuerta (4) correspondiente. When the control element (9) orders the closing position, the fluid in the lower chamber is evacuated in contact with the outside, giving way to the pressurized fluid to the upper chamber of the plunger (7), so that it moves in descending direction and carrying out the closing of the valve, that is to say of the corresponding gate (4).
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111911687A (en) * | 2020-08-03 | 2020-11-10 | 江苏圣泰阀门有限公司 | Welding type single plate valve |
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Effective date: 20140604 |
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| FD1K | Utility model lapsed |
Effective date: 20210526 |