ES2197608T3 - Ensamblaje de valvula de descomprension para deposito de transporte. - Google Patents
Ensamblaje de valvula de descomprension para deposito de transporte.Info
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Abstract
Un ensamblaje (10) de válvula para liberar fluido a través de una abertura (V) de ventilación en una cisterna de almacenamiento (T) por encima de una presión predeterminada, incluyendo el ensamblaje (10) de válvula un asiento (14) de válvula adaptado para montarse en la cisterna (T) para comunicar con la abertura (V) de ventilación, y caracterizado porque el ensamblaje (10) de válvula incluye además: un disco (16) de válvula de movimiento en vaivén con relación a dicho asiento (14) de válvula para abrir y cerrar la abertura (V) de ventilación; una pluralidad de abrazaderas (36) acodadas fijadas simétricamente alrededor de, y sustancialmente perpendicular, a dicho asiento (14) de válvula en proximidad cercana a dicho disco (16) de válvula, teniendo las abrazaderas adyacentes de dichas abrazaderas (36) lados encarados mutuamente paralelos; una placa (29) conectada a dicho disco (16) de válvula amovible con dicho disco (16) de válvula a lo largo de la longitud de dichas abrazaderas (36); y al menos un medio de muelle (30) de fuerza constante que tiene un extremo proximal montado rotativamente entre cada uno de dichos lados encarados sobre un eje perpendicular al mismo, y un extremo distal conectado a dicha placa (24) para presionar dicho disco (16) de válvula hasta una posición cerrada.
Description
Ensamblaje de válvula de descompresión para
depósito de transporte.
La presente invención se refiere, en general, a
válvulas de descompresión, y más particularmente a una válvula de
descompresión para ventilar fluidos expandidos contenidos en vagones
cisterna de ferrocarril, camiones cisterna y depósitos
similares.
Ciertos líquidos y gases transportados en vagones
cisterna de ferrocarril o camiones cisterna son particularmente
peligrosos y a elevadas temperaturas se pueden expandir dentro de la
cisterna e incrementar la presión interna hasta niveles peligrosos.
Por lo tanto, las agencias gubernamentales reguladoras requieren que
los operadores de dichos vehículos instalen válvulas de
descompresión de seguridad que están dispuestas para abrirse
automáticamente por encima de un nivel de presión específico y
ventilar a una velocidad de descarga específica.
Las válvulas de descompresión empleadas
actualmente, como por ejemplo las desveladas en, por ejemplo, los
documentos de patente US 3.447.564 y US 4.709.901, están
genéricamente presionadas hasta la posición cerrada, por ejemplo,
mediante un muelle helicoidal o un muelle de fuerza constante. Las
válvulas de muelle helicoidal requieren usualmente que continúe la
presión en la cisterna hasta incrementarse más allá de la presión de
apertura inicial con objeto de alcanzar la capacidad de ventilación
máxima. Las válvulas de muelle de fuerza constante, por otra parte,
tienen la ventaja de abrirse instantáneamente hasta una capacidad de
ventilación máxima a la presión de apertura inicial sin ningún
incremento adicional de la presión. Independientemente de esta
ventaja, el tamaño, complejidad y coste de la válvula de muelle de
fuerza constante han limitado su aceptación general en la industria.
Restricciones de espacio y limitaciones de diseño también limitan el
número de muelles hasta solamente unos pocos, haciendo más difícil
``afinar'' la válvula para una presión de abertura inicial precisa,
o para mantener el elemento de válvula alineado con el asiento de
válvula para un cierre positivo.
El documento de patente GB 729 394 da a conocer
un ensamblaje de válvula para liberar un fluido a través de una
abertura de ventilación en una cisterna de almacenamiento, en la
forma definida en el preámbulo de la reivindicación 1 de la presente
solicitud. Sin embargo, El documento de patente GB 729 394 no
suministra un elemento de cierre de válvula en la forma de un disco,
como tampoco suministra unas abrazaderas acodadas como elementos de
abrazadera, tampoco suministra un medio de muelle de fuerza
constante y tampoco usa una placa colectada al elemento de cierre de
la válvula.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención
es suministrar una válvula de descompresión por muelle de fuerza
constante y alta capacidad apropiada para usarse en vehículos
cisterna, camiones cisterna y depósitos similares que liberaran
fluido a una gran velocidad de ventilación por encima de una presión
preestablecida precisa.
Otro objeto es suministrar una válvula de
descompresión con muelle de fuerza constante que sea fiable,
compacta y de una construcción y operación relativamente
simples.
Otro objeto adicional es suministrar una válvula
de descompresión con muelle de fuerza constante en la cual el
elemento de válvula se mantenga en alineación constante con el
asiento de válvula para mantener un corte positivo por debajo de una
presión preestablecida.
Un objeto más de la invención es suministrar una
válvula de descompresión que sea capaz de ser establecida con
precisión para ventilar un depósito por encima de una presión
inicial predeterminada.
Los objetos anteriores y otros objetos y ventajas
de la invención se obtienen mediante un ensamblaje de válvula de
descompresión en la forma definida en la reivindicación 1 de entre
las reivindicaciones adjuntas. El ensamblaje de válvula comprende un
cuerpo de válvula con un asiento de válvula alrededor de una
abertura apropiada para montar en comunicación con una abertura de
ventilación de una cisterna de almacenamiento de fluido. Un disco de
válvula está presionado normalmente en una posición cerrada sobre el
asiento de válvula mediante unos muelles de fuerza constante de unas
bandas de acero laminado enrolladas en unos carretes y soportadas
rotativamente entre unas abrazaderas acodadas en ángulo recto
dispuestas alrededor del asiento de válvula genéricamente
perpendicular al mismo. El disco de válvula se mueve contra la
fuerza de muelle hasta una posición totalmente abierta si el fluido
en la cisterna excede una presión predeterminada. Las abrazaderas
están fijadas al cuerpo de válvula en proximidad cercana al disco de
válvula para mantener el disco de válvula en alineación coaxial con
el asiento de válvula. El número de muelles y bandas laminadas por
muelle y la fuerza de restablecimiento de cada banda se seleccionan
para cumplimentar la presión requerida de abertura de la válvula.
Unos reflectores fijados al cuerpo de la válvula entre las
abrazaderas por debajo de los muelles apantallan el ensamblaje de
válvula de su exposición a los fluidos ventilados.
Los objetos mencionados anteriormente y otros
objetos, características noveles y ventajas de la invención se
volverán más patente a partir de la descripción siguiente cuando se
tome en conjunción con los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es una vista en planta de la válvula
de descompresión según la invención con una caperuza protectora de
la válvula cortada parcialmente;
la Figura 2 es una vista en corte de la válvula
de descompresión tomada en un plano vertical a lo largo de la línea
2-2 de la Figura 1 con una vista en sentido del
borde aumentada de un muelle de fuerza constante empleado en la
válvula;
la Figura 3 es una vista en corte de la válvula
de descompresión tomada en un plano vertical a lo largo de la línea
3-3 de la Figura 1; y
la Figura 4 es una vista en corte de la válvula
de descompresión tomada en un plano horizontal a lo largo de la
línea 4-4 de la Figura 2.
Con referencia ahora a los dibujos, en los que
números y caracteres de referencia iguales designan piezas iguales o
correspondientes en las diversas vistas, se ilustra un ensamblaje de
válvula 10 de descompresión en una posición normalmente cerrada
apropiada para su montaje en una cisterna T de almacenamiento de
fluido (mostrada con un perfil en líneas a trazos discontinuos en la
Figura 2).
El ensamblaje de válvula 10 incluye un cuerpo de
válvula 12 con un asiento 14 de válvula alrededor de una abertura
circular 12a que comunica a través de una abertura de ventilación V
(Figura 2) con el interior de la cisterna, y un disco circular 16
alineado coaxialmente con, y amovible con relación a, la abertura
12a. El asiento 14 de válvula define un labio anular alrededor del
borde superior de la abertura 12a que engancha de forma sellante con
una almohadilla resiliente 18 de caucho o material similar unida a
una superficie plana del disco 16. Un vástago 20 de válvula se
extiende coaxialmente hacia arriba desde el disco 16 para enganchar
por rosca una tuerca 22 fijada al centro de la placa cuadrada 24 y
un miembro de refuerzo 26 contiguo con la misma. La placa 24 está
dispuesta en un plano normal a la longitud del vástago 20 e incluye
una brida 24a extendida genéricamente hacia arriba desde su cuatro
borde.
Cada brida 24a está conectada por unos
sujetadores 28 en los extremos distales de un par de muelles 30 de
fuerza constante de bandas 30a de acero laminado (véase la vista
aumentada de tamaño en la Figura 2). Las bandas están enrolladas en
unos tambores 32 que pueden rotar independientemente en un husillo
común 34 para suministrar una fuerza restauradora constante
independientemente del desplazamiento de la placa 24 con relación al
husillo 34.
Unas abrazaderas 36 acodadas de ángulo ortogonal
vertical, fijadas respectivamente al cuerpo de válvula 12 entre
pares adyacentes de muelles 30 tienen lados encarados mutuamente, en
cuyos extremos del husillo 34 están soportadas. Como mejor se
aprecia en la Figura 4, cada abrazadera 36 define una esquina
interior 36a en proximidad cercana a la periferia 16a del disco de
válvula 16 para mantener una alineación axial del disco 16 de
válvula con el asiento 14 de válvula.
Debajo de cada par de muelles 30 se encuentra una
pantalla 38 deflectora con lados paralelos 38a dispuestos en lados
encarados mutuamente respectivos adyacentes de las abrazaderas 36
con fijación al miembro 12 de asiento de válvula. Un miembro
superior 38b separa las partes superiores de los miembros laterales
38a de la pantalla 38 y se extiende hacia el interior para desviar
completamente los fluidos ventilados hacia fuera del ensamblaje de
válvula 10.
La caperuza 40 protectora cubre completamente el
mecanismo de muelle del ensamblaje de válvula 10. Unos tornillos 42
de apriete se extienden de forma roscada hacia el interior, rodeando
la periferia de la caperuza 40 y comprimen radialmente unos
elementos de encaje 44 cilíndricos contra los lados encarados
ortogonales de cada abrazadera 36 acodada.
La presión a la cual se abre el ensamblaje de
válvula 10 está determinada por las fuerzas restauradoras combinadas
de los cuatro muelles 30 que a su vez se establece por el número
total de bandas 30a y sus fuerzas restauradoras respectivas. A modo
de ejemplo, pero sin limitar la forma de realización anteriormente
descrita, se asumen las siguientes magnitudes:
- presión de apertura requerida, P = 517 kPa;
- diámetro de abertura de válvula, d = 0,098 m;
- (área = 0,0076 m^{2});
- fuerza de apertura total, F = 3932 N;
- fuerza restauradora constante por banda, f = 126,8 N;
- número requerido de bandas N =
- F/f = 3932/126,8 = 31 bandas.
Las 31 bandas podrán estar distribuidas
sustancialmente de modo parejo entre los ocho muelles 30, con cuatro
bandas laminadas en cada uno de los 7 muelles y 3 bandas laminadas
en el muelle restante 30.
Algunas de las muchas ventajas y características
noveles de la invención se volverán ahora fácilmente patentes. Por
ejemplo, se suministra una válvula de descompresión por muelle de
fuerza constante de alta capacidad para su uso en vehículos
cisternas, camiones cisternas y depósitos similares que es capaz de
liberar fluidos a una velocidad alta de ventilación a una presión
preestablecida precisa. La válvula es de construcción y operación
relativamente simple y ocupa un espacio relativamente pequeño. El
disco de válvula utilizado en la invención se mantiene en alineación
constante con el asiento de válvula para, de dicha forma, asegurar
un cierre positivo por debajo de una presión preestablecida.
Aunque la forma de realización anteriormente
descrita emplea una disposición simétrica de cuatro pares de muelles
de fuerza constante, cada par operando en paralelo en cuatro lados
de una placa de actuación de válvula cuadrada, se contemplan otras
disposiciones sin apartarse del concepto inventivo fundamental
desvelado. Por ejemplo, el número de muelles y laminaciones podrá
hacerse variar, así como su simetría, alrededor del asiento de
válvula, en tanto en cuanto estén distribuidas de forma pareja sus
fuerzas restauradoras sobre el disco de válvula. La válvula podrá
también emplearse en muchos tipos de vasijas en las cuales se deba
evitar un exceso de presión de fluido.
Evidentemente, también se debe sobrentender que
diversos cambios en los detalles, materiales, etapas y disposición
de las piezas, que han sido descritas y ilustradas en la presente
memoria con objeto de explicar la naturaleza de la invención, podrán
realizarse por los expertos en la técnica dentro de los principios y
ámbitos de la invención, en la forma expresada en las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (7)
1. Un ensamblaje (10) de válvula para liberar
fluido a través de una abertura (V) de ventilación en una cisterna
de almacenamiento (T) por encima de una presión predeterminada,
incluyendo el ensamblaje (10) de válvula un asiento (14) de válvula
adaptado para montarse en la cisterna (T) para comunicar con la
abertura (V) de ventilación, y caracterizado porque el
ensamblaje (10) de válvula incluye además:
un disco (16) de válvula de movimiento en vaivén
con relación a dicho asiento (14) de válvula para abrir y cerrar la
abertura (V) de ventilación;
una pluralidad de abrazaderas (36) acodadas
fijadas simétricamente alrededor de, y sustancialmente
perpendicular, a dicho asiento (14) de válvula en proximidad cercana
a dicho disco (16) de válvula, teniendo las abrazaderas adyacentes
de dichas abrazaderas (36) lados encarados mutuamente paralelos;
una placa (29) conectada a dicho disco (16) de
válvula amovible con dicho disco (16) de válvula a lo largo de la
longitud de dichas abrazaderas (36); y
al menos un medio de muelle (30) de fuerza
constante que tiene un extremo proximal montado rotativamente entre
cada uno de dichos lados encarados sobre un eje perpendicular al
mismo, y un extremo distal conectado a dicha placa (24) para
presionar dicho disco (16) de válvula hasta una posición
cerrada.
2. Un ensamblaje (10) de válvula según la
reivindicación 1, en el que dicho medio (30) de muelle incluye unas
laminaciones de bandas (30a) de metal de muelle enrolladas sobre un
carrete (32).
3. Un ensamblaje (10) de válvula según la
reivindicación 2, en el que dicho medio de muelle (30) incluye al
menos dos de dichos carretes (32) que pueden rotar
independientemente sobre unos husillos (34) comunes soportados entre
dichos lados de las abrazaderas adyacentes de dichas abrazaderas
(36) acodadas.
4. Un ensamblaje (10) de válvula según la
reivindicación 3, en el que dichas bandas (30a) tienen una fuerza
restauradora uniforme y están distribuidas de forma sustancialmente
igual entre los medios de muelle respectivos de dichos medios de
muelle (30).
5. Un ensamblaje (10) de válvula según la
reivindicación 4, en el que el número de medios de muelle (30),
número de bandas (30a) por muelle (30) y la fuerza de restauración
de cada banda (30a) determinan la presión a la cual dicho disco (16)
de válvula abre la abertura (V) de ventilación.
6. Un ensamblaje (10) de válvula según la
reivindicación 1, en el que dicha placa (24) tiene unos bordes que
forman un polígono simétrico; y dicho extremo distal de dicho medio
de muelle (30) está conectado a lo largo de los bordes respectivos
de dichos bordes.
7. Un ensamblaje (10) de válvula según la
reivindicación 4, en el que dicho polígono es un cuadrado.
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