ES2206922T3 - Valvula de estrangulamiento. - Google Patents
Valvula de estrangulamiento.Info
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Abstract
La invención se refiere a una válvula de estrangulación. Esta válvula comprende una varilla de válvula (3) que coopera con un asiento de válvula (2,5,6) y tiene una junta de estanqueidad (5) sensiblemente anular que, cuando la varilla (3) está en posición de cierre se adhiere con una cierta fuerza de compresión, transversal al sentido de circulación, al borde de extremo periférico de la varilla (3). Según la invención, al menos una parte de la fuerza de compresión que actúa entre la junta de estanqueidad (5) y el borde de extremo de la varilla (3) es ejercida por la presión hidrostática del fluido interceptado cuando la válvula está en la posición de cierre. La junta de estanqueidad (5) comprende superficies de compresión (605) que, en una posición exterior, en el sentido radial respecto a la superficie, entran en contacto con el borde de extremo periférico de la varilla (3), y se sitúan opuestas a la superficie de contacto entre la junta de estanqueidad (5) y la varilla (3),y están orientadas de tal manera que al menos uno de sus componentes direccionales es paralelo a la circulación. Esta disposición permite generar una compresión perpendicular a la circulación. Estas superficies (605) son accesibles y están expuestas al fluido interceptado.
Description
Válvula de estrangulamiento.
El invento se refiere a una válvula de
estrangulación de acuerdo con las características definidas en el
preámbulo de la reivindicación 1.
Este tipo de válvula es conocido, por ejemplo,
por el documento
SE-A-2.231.277.
En las válvulas de estrangulación de la técnica
anterior, con el fin de asegurar un efecto suficiente de obturación
entre el borde extremo periférico del obturador y la junta
anular, la junta y el obturador tienen que comprimirse una contra
otro con una fuerza relativamente intensa, que sea suficiente para
oponerse a la acción de la presión del fluido interceptado. En estas
válvulas, las superficies de contacto de obturación entre el
obturador de estrangulación y la junta están orientadas de una
forma sustancialmente paralela a la dirección del flujo. La presión
se ejerce por la acción del fluido contra las caras laterales del
obturador y de la junta, es decir, en dirección tangencial o
perpendicular a la fuerza radial de compresión entre el obturador y
la junta, lo cual asegura la acción de obturación. Esta condición
es muy desfavorable. El fluido realiza una acción de acuñación
entre las dos superficies, y no se usa la presión del fluido
Interceptado para contribuir al contacto de obturación entre el
obturador y la junta. Por tanto, las válvulas de la técnica anterior
de este tipo se fabrican de tal manera que, cuando se cierre la
válvula, el obturador presiona con una fuerza predeterminada a la
junta, que tiene una cierta elasticidad y compresibilidad, con lo
que las dos piezas se precargan una contra otra en una magnitud tal
que se opongan a la intensa acción de empuje del flujo de fluido
interceptado.
Sin embargo, esta condición requiere una fuerza
considerable para mover el obturador de estrangulación desde una a
la otra de las posiciones de cierre y apertura, que generalmente se
añade a la fuerza ejercida por la presión del fluido sobre el
obturador de estrangulación, cuando éste se desplaza a la posición
de cierre.
En estas dos condiciones, las válvulas de la
técnica anterior requieren una construcción muy robusta en los
mandos del obturador, que tiene que asegurar una resistencia
suficiente a las necesarias fuerzas de desplazamiento. Además, en
la versión de control manual, el funcionamiento se acciona mediante
palancas operativas, que tienen que ser muy largas, con el fin de
permitir que una persona que tenga una fuerza física de intensidad
media pueda vencer la resistencia al movimiento del obturador.
Esta considerable resistencia al movimiento del
obturador de estrangulación implica inconvenientes aún más graves,
cuando se requiere que la válvula sea controlada por un activador
accionado a motor. En este caso, el activador accionado a motor
debe dimensionarse adecuadamente, puesto que tiene que suministrar
la potencia necesaria para mover el obturador. En estos tipos de
válvulas, debido a la resistencia al movimiento antes mencionada,
los activadores se convierten con mucho en el elemento más oneroso.
Además, el esfuerzo considerable que actúa sobre el mismo aumenta
el desgaste, limitando su vida media, y requiriendo intervenciones
más frecuentes de mantenimiento, e incluso sustituciones prematuras
de los activadores. Adicionalmente, la elección entre tipos de
activadores queda restringida a los tipos de motores que permitan
la alimentación requerida de energía eléctrica.
En el documento DE 22 31 277 A1 se describe una
válvula de mariposa para líquidos criogénicos. Entre una parte de
alojamiento de la válvula y un anillo metálico está instalado un
aro anular. El aro está construido de un material flexible a todas
las temperaturas durante el montaje y el funcionamiento de la
válvula. El aro anular consiste en una parte de obturación que
coopera con el borde del disco de mariposa y una parte de asiento
que tiene una acanaladura que interactúa con un saliente de la
parte de alojamiento. El aro se ha diseñado de tal manera que la
obturación y el asiento sean efectivos a todas las temperaturas,
independientemente de las contracciones.
En el documento US 4.289.296 A1 se describe un
obturador anular para una válvula de mariposa. El obturador anular
tiene una parte radialmente interior para obturar contra el
obturador de estrangulación y una parte radialmente exterior que
está fijada entre una primera parte principal de alojamiento y una
segunda parte de alojamiento que actúa como aro de retención. Las
dos partes de alojamiento se fabrican individualmente y se unen
juntas en un plano diferente del plano medio del aro obturador.
Por tanto, el invento se basa en el problema de
perfeccionar una válvula del tipo descrito anteriormente en la
presente memoria, de tal manera que, merced a recursos
relativamente sencillos y económicos, el obturador ofrece una
resistencia menor a moverse hasta sus posiciones de apertura y
cierre, asegurando al mismo tiempo un efecto mejor de obturación y
costes más bajos para los activadores servocontrolados.
El invento resuelve los problemas anteriormente
expuestos, mediante la provisión de una válvula del tipo descrito
anteriormente en la presente memoria, con las características
acordes con la parte de caracterización de la reivindicación 1. En
las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones
preferidas del invento.
Ventajosamente, la junta anular tiene una parte
anular radialmente exterior, y una parte radialmente interior,
mientras que el cuerpo de válvula tiene un asiento para retener a
dicha junta que incluye un asiento para fijar dicha parte
radialmente exterior, y un asiento para alojar la parte radialmente
interior de la junta de obturación, que es ligeramente mayor que
dicha parte radialmente interior de la junta, y está conformada de
tal manera que tiene conductos, orificios, y/o pasos para el fluido
en el lado de la parte interior de la junta, que está provisto de
las superficies de compresión que tienen al menos una componente
direccional paralela al flujo, con el fin de generar una compresión
perpendicular al fluido interceptado.
En una realización preferida, las superficies de
compresión de la junta, que presionan contra el obturador,
consisten en las paredes laterales de dos acanaladuras anulares que
coinciden sustancialmente en la parte media, formadas en las dos
caras de la junta anular, cuyas acanaladuras forman un cuello anular
para conectar la parte interior y la parte exterior de la junta.
Los asientos para fijar la parte exterior y los asientos para
alojar la parte interior de la junta se unen mediante un
estrechamiento anular de compresión, teniendo, en el lado
enfrentado a las paredes de compresión de la parte interior de la
junta, paredes laterales que se extienden a cierta distancia de las
paredes de compresión, formando de ese modo, donde el asiento del
alojamiento es más ancho que el espesor de la parte interior de la
junta, cámaras sustancialmente anulares, a las que puede tener
acceso el fluido interceptado, en el lado correspondiente del
obturador de estrangulación.
El asiento para alojar la parte interior de la
junta y dicha parte interior de la junta tienen superficies
anulares cooperantes de contacto para obturación, que están
orientadas transversalmente al eje de la junta y a la dirección del
flujo, y en particular, están expuestas a la presión hidrostática
del fluido y tienen al menos una componente transversal a la
dirección del fluido, por lo cual la presión hidrostática del
fluido actúa también en la dirección de la compresión de obturación
axial de la parte interior de la junta contra la correspondiente
pared lateral opuesta del asiento para alojarlo.
Cuando la junta anular de obturación está
instalada en un asiento de alojamiento que termina a una
distancia determinada del borde extremo periférico del obturador
contactado por la parte interior de la junta, el efecto combinado
de la presión hidrostática del fluido interceptado, actuando en las
direcciones axial y radial con respecto a la junta, hace que la
parte interior de la junta sea acuñada sustancialmente entre el
borde periférico extremo del obturador y la pared lateral del
asiento del alojamiento, opuesto al fluido interceptado.
Merced a las características mencionadas
anteriormente, el obturador de la válvula de estrangulación de
acuerdo con el invento tiene una resistencia menor al movimiento,
puesto que la fuerza de compresión requerida para asegurar el
efecto de obturación entre la junta y el obturador se genera al
menos parcialmente por la presión hidrostática del fluido
interceptado cuando el obturador se encuentra en la posición de
cierre. Se puede dimensionar la junta de tal manera que sea posible
calibrar la división de la compresión del obturador contra la junta
en la compresión mecánica del obturador sobre la junta, y la
compresión ejercida por la presión hidrostática del fluido, con el
fin de alcanzar las óptimas garantías de obturación, y la mínima
resistencia al movimiento del obturador.
La compresión mecánica de la junta contra el
obturador viene dada sustancialmente por la diferencia entre el
diámetro interior de la junta y el diámetro exterior del obturador,
y por la elasticidad o compresibilidad de la junta, mientras que la
compresión ejercida por el flujo depende de la intensidad de la
componente de la superficie útil que está orientada paralelamente
al eje de la junta y, obviamente, de la presión del fluido
interceptado.
En consecuencia, tanto el funcionamiento manual
como el funcionamiento por activadores servocontrolables se pueden
llevar a cabo ejerciendo una mínima fuerza operativa sobre el
obturador. Esto tiene efectos positivos en el coste y en las
dimensiones de los mandos de la válvula, tanto manuales como
accionadas a motor, así como en la duración y fiabilidad de la
válvula.
Como la compresión de obturación entre el
obturador y la junta se ejerce al menos parcialmente mediante la
presión del fluido, se logra la máxima fiabilidad funcional de la
válvula para presiones crecientes de fluido. Cuando aumenta la
presión de fluido sobre el obturador y sobre la junta, aumenta
correspondientemente la compresión de las superficies entre dichas
dos partes que están destinadas a obturar, mientras que la junta,
es decir, la parte interior activa de la misma, se acuña por una
fuerza de mayor intensidad, entre las dos superficies de contacto
paralelas, que son transversales a la dirección del flujo o al eje
de la junta y/o al intervalo de paso.
Además, como la precompresión de la junta no debe
determinarse como dependiente de la máxima presión de
funcionamiento, sino de las mínimas condiciones operativas, se
observa una diferencia enorme en el esfuerzo de funcionamiento
especialmente a bajas presiones, atenuándose dichos beneficios a
presiones mayores, puesto que la maniobrabilidad depende con
carácter creciente de la fricción del eje de maniobra en los
asientos.
De acuerdo con una característica adicional
preferida del invento, el vástago de control del obturador es
accionado por un mecanismo de accionamiento de rueda dentada y
tornillo sinfín. En particular, cuando la válvula está construida
casi totalmente de plástico, el mecanismo de accionamiento de rueda
dentada y tornillo sinfín puede ser también de plástico, siendo
ventajosamente el tornillo sinfín del tipo denominado globoidal. En
este caso, el borde axial periférico de los dientes de la rueda
tiene una forma que se corresponde sustancialmente con el diámetro
interior de la rosca del tornillo sinfín, mientras que la rosca que
se extiende en toda la longitud del tornillo sinfín no se enrolla
alrededor de una superficie cilíndrica, sino alrededor de una
superficie ahuecada, cuyo hueco corresponde al radio de la rueda
dentada.
Aunque este tipo de mecanismo de accionamiento es
muy caro cuando se fabrica de metal, su fabricación con plástico es
mucho más sencilla, y la rueda dentada y el tornillo sinfín se
pueden fabricar mediante un procedimiento usual de moldeo por
inyección.
Desde un punto de vista mecánico, el acoplamiento
preciso de formas entre la rueda dentada y el tornillo sinfín
permite que varios dientes engranen, sustancialmente en toda su
extensión, con el tornillo sinfín, por lo cual el mecanismo de
accionamiento, aunque se haya fabricado de plástico, está destinado
a soportar esfuerzos notablemente más intensos, sin producir un
deterioro o un desgaste prematuros del tornillo sinfín ni de la
rueda dentada. Esto se consigue mientras que al mismo tiempo se
mantienen los costes de fabricación y mantenimiento a un nivel
bajo.
Una importante consideración adicional sobre la
válvula de estrangulación de acuerdo con el invento es que se trata
de una válvula de estrangulación que es perfectamente simétrica con
respecto a la dirección del flujo. El obturador y la junta tienen
superficies de contacto de obturación que no tienen componente
sustancial en dirección transversal a la dirección del flujo, sino
que sólo está orientada en una dirección sustancialmente paralela a
la misma.
Además, dichas superficies de contacto de
obturación están centradas con respecto al plano medio de la
válvula, que es transversal a la dirección del flujo, y contiene al
eje de rotación del obturador. El disco del obturador está montado
de tal manera que queda centrado con respecto al eje diametral de
rotación del mismo, y coopera con la junta, es decir, con la parte
de la misma, mediante su reborde periférico anular, que es
sustancialmente cilíndrica, o incluso ligeramente en forma de
corona, en particular teniendo la forma de un sector esférico, y de
cualquier modo siendo siempre simétrico con respecto al plano
medio del obturador, que contiene el eje de rotación. La superficie
de la parte de la junta, que coopera con el disco del obturador, es
también cilíndrica. Esta construcción es ventajosa en el sentido de
que hace que la válvula sea perfectamente simétrica con respecto a
la dirección del flujo, permitiendo montarla en tuberías que
transporten fluidos en ambos sentidos de flujo, sin necesidad de
tener en cuenta el posicionamiento correcto de la válvula con
respecto a la dirección relevante del flujo. En lo que concierne a
la construcción, la válvula de acuerdo con el invento se puede
fabricar de un modo menos caro que otros tipos de válvula, en
particular válvulas que tienen un obturador que es excéntrico con
respecto al eje de rotación, y que tengan superficies cónicas de
contacto obturador/junta. De hecho, estas válvulas requieren moldes
más complejos, particularmente elaboradas de plástico y fabricadas
mediante moldeo por inyección, y además, las superficies cónicas a
menudo requieren una fase adicional de fabricación, en la que se
rectifican.
La simetría de la válvula de acuerdo con el
invento permite obtener dos posiciones de cierre diametralmente
opuestas para el obturador. Esto implica la ventaja de que se evita
que los medios de accionamiento del obturador y de la junta se
desgasten solamente en una dirección o en un lado.
Con respecto a las válvulas bien conocidas que
tienen una construcción simétrica, la válvula de acuerdo con el
invento tiene las ventajas de una menor resistencia a impulsar el
obturador, ventajas que se obtienen merced a la disposición
excéntrica del eje de rotación del disco del obturador. Estas
ventajas se obtienen conservando al mismo tiempo las derivadas de la
posición centrada o simétrica del eje de rotación del disco del
obturador, y obviando, al mismo tiempo, los inconvenientes de la
disposición asimétrica o excéntrica del eje de rotación del disco
del obturador.
Las características del invento y las ventajas
derivadas del mismo aparecerán con mayor claridad a partir de la
siguiente descripción de una realización preferida ilustrada, sin
carácter limitativo, en los dibujos adjuntos, en los que
La Figura 1 es una vista en perspectiva de una
válvula de estrangulación de acuerdo con el invento,
La Figura 2 es una vista frontal de la válvula de
la Figura 1, según se ve en la dirección del eje del orificio de
paso para el flujo de fluido.
La Figura 3 es un corte transversal con respecto
a un plano paralelo al eje central medio del obturador y del
asiento de la válvula,
La Figura 4 es una vista en perspectiva de la
junta de obturación para la válvula de acuerdo con las figuras
anteriores,
La Figura 5 muestra la junta de acuerdo con la
Figura 4, a través de vistas la mitad descubiertas y la mitad en
corte,
La Figura 6 es un corte transversal de la junta
con respecto a un plano medio, paralelo al eje de la junta,
La Figura 7 es una vista ampliada en corte de un
detalle, relativo a la junta, al borde extremo periférico del
obturador, y al asiento de válvula,
La Figura 8 es una vista como la de la Figura 7,
en la que el fluido interceptado ejerce una presión hidrostática
predeterminada sobre el obturador y sobre la junta,
La Figura 9 es una vista en corte de la válvula
de acuerdo con las figuras anteriores, con respecto a un plano
paralelo al eje del vástago de control,
La Figura 10 es una vista en planta desde arriba
del mecanismo de accionamiento de acuerdo con la Figura 9,
La Figura 11 es una vista a escala ampliada del
detalle relativo al área en que el tornillo sinfín está engranado
con la rueda dentada,
La Figura 12 es una vista en perspectiva de una
variante de realización de la válvula de acuerdo con las Figuras
anteriores, y
La Figura 13 muestra la válvula asociada a las
dos bridas, ilustradas con líneas de trazos, y a espaciadores,
ilustrados con líneas continuas.
Con referencia a las Figuras 1, 2 y 3, una
válvula de estrangulación comprende un cuerpo 1 de válvula, en el
que hay provisto un conducto de paso, que tiene una forma
sustancialmente cilíndrica. El conducto de paso forma un asiento 2
de válvula que coopera con un obturador 3 de estrangulamiento, que
tiene la forma de un disco. Un vástago transversal 4, perpendicular
al conducto de paso, está fijado radialmente al obturador 3 de
estrangulación, y sobresale del borde periférico de éste en ambos
lados diametralmente opuestos, mientras que uno de los extremos del
vástago 4 de control se proyecta hacia fuera con un extremo 104 de
empuñadura no redondo, que se puede conectar a una palanca
controlada a mano a un miembro del activador accionado a motor.
En la región intermedia entre el extremo 104 de
empuñadura no redonda y el obturador 3, el vástago 4 tiene una
garganta anular 204, en la que está insertada una junta 304 de
obturación del tipo junta tórica. El extremo opuesto 404 del
vástago 4 se mantiene en un orificio del cuerpo 1 de válvula,
interponiéndose entre los mismos un casquillo 18 fabricado de un
material que tiene un factor de fricción muy bajo, mientras que el
fondo del orificio desemboca hacia fuera, por medio de un conducto
101 de ventilación o alivio.
Coincidiendo con el obturador 3, que es
perfectamente perpendicular al eje del conducto de paso, el asiento
2 de válvula tiene una junta 5 sustancialmente anular, que se
mantiene en una acanaladura anular o garganta 6, formada en la
pared del conducto de paso, para cooperar con el borde extremo
periférico del obturador 3 de estrangulación. Este tiene una forma
que corresponde sustancialmente a la abertura del conducto de paso,
y su diámetro exterior es ligeramente menor que el diámetro
interior del conducto de paso.
La junta 5 tiene una forma anular cerrada, con
dos anillos integrales 105, fabricados del mismo material, en el
nivel del vástago 4. Los anillos 105 están orientados de tal manera
que su eje es sustancialmente diametral a la junta anular 5 y son
coaxiales entre sí. Cuando la junta 5 está en su condición montada,
los lados extremos de los anillos 105, que dan frente al obturador
3, cooperan con unos aplanamientos anulares coaxiales 103, del
borde extremo del obturador 3, el cual, en el área para unión con
el vástago 4 de control tiene una forma anular, coaxial a la de los
anillos 105, y rodea al extremo que conecta el vástago 4 al
obturador 3.
En el conducto de paso se ha provisto una
garganta anular 6 para alojamiento de la junta anular 5, en una
posición que coincide con el borde extremo del obturador 3 y es
coaxial con el mismo. En las áreas previstas para el paso del
vástago 4, la garganta 6 tiene una forma que corresponde a la de los
anillos 105. Ventajosamente, los anillos 105 tienen superficies
extremas radialmente interiores 405 y superficies extremas
radialmente exteriores 305, con respecto al eje del conducto de
paso, que están inclinadas simétricamente con respecto al plano
medio de la garganta 6. Esta inclinación es tal, que la
prolongaciones ideales de dichas superficies extremas de los anillos
105 cortan al eje geométrico del vástago 4, en una dirección
radialmente exterior con respecto al eje del conducto de paso. Los
aplanamientos anulares 103 que rodean las áreas para unión del
vástago 4 al obturador 3 están inclinados también sustancialmente
en forma correspondiente.
Con referencia a las Figuras 4 a 7, la junta
anular 5 tiene dos ramales 205, que tienen un sector anular, que
son simétricamente idénticas con respecto al eje de los anillos
105. Dichos dos ramales 205 constan de una parte radialmente
exterior y de otra parte radialmente interior, indicadas con 305 y
405 respectivamente. Las dos partes 305 y 405 están conectadas por
un área delgada intermedia, formada por dos acanaladuras 505
sustancialmente intermedias y coincidentes en las dos caras de la
junta anular 5. La parte radialmente exterior 305 tiene una sección
sustancialmente poligonal, en particular hexagonal, mientras que la
parte radialmente interior 405 termina con un extremo radialmente
interior sustancialmente plano, en particular con esquinas
redondeadas.
La garganta 6 que forma el alojamiento tiene un
estrechamiento 106 de fijación, que enclava a la junta 5 en
posición, correspondiente a las acanaladuras 505 de la junta anular
5. Mientras que la parte radialmente exterior de la garganta 6 está
dimensionada de tal manera que se adhiera contra la parte
radialmente exterior 305 de la junta anular 5, enclavándola en
posición, la parte radialmente interior 206, con respecto al
estrechamiento 106, es más ancha que la parte radialmente interior
405 de la junta 5. Además, el cuello o estrechamiento 106 de
fijación tiene una conformación tal que, cuando la junta 5 está en
la posición montada, sus paredes laterales 406 enfrentadas a la
parte radialmente interior 405 de la junta 5 están a una distancia
determinada de la pared lateral que conecta las acanaladuras 505 a
la parte radialmente interior 405 de la junta 5, formando dos
cámaras en forma de C, como un sector anular que, merced a la menor
anchura de la parte radialmente interior 405 de la junta 5 con
respecto a la parte asociada 206 de la garganta 6, comunican con el
conducto de paso. La totalidad está diseñada de tal manera que el
diámetro de la junta 5 es ligeramente mayor que el borde exterior de
la boca de la garganta 6, 206 para alojar y fijar a la junta 5,
mientras que el diámetro exterior del disco obturador 3 corresponde
sustancialmente, o es ligeramente menor, dentro de los límites de
tolerancia, que el del conducto de paso.
La proyección de la parte interior 405 de la
junta 5 es tal que, al desplazar el obturador 3 a la posición de
cierre, el obturador ejerce una cierta compresión sobre la parte
interior 405 de la junta anular 5, requiriendo, no obstante, un
pequeño esfuerzo, y asegurando un efecto suficiente de obturación
cuando se intercepta fluido a una presión muy baja. Esta compresión
se calibra, mediante las operaciones adecuadas de dimensionamiento,
de tal manera que se reduzca a un determinado nivel el esfuerzo
necesario para mover el obturador 3.
Las superficies 605 de compresión que conectan
las acanaladuras 505 a las paredes radialmente interiores 405 de la
junta 5 tienen una orientación inclinada, de tal manera que
proporcionan una componente transversal y una componente paralela a
la dirección del flujo, es decir, al eje del conducto de paso.
Mediante el aumento de la presión del fluido
interceptado sobre el obturador 3 cuando éste se encuentra en la
condición de cierre, el fluido, penetrando también en las cámaras
de forma de C, ejerce una presión hidrostática sobre las
superficies 605, generando una componente de compresión axial de la
parte interior de la junta 5 contra la pared lateral de la parte
radialmente interior 206 de la garganta 6, y una componente de
compresión radial de la parte interior 405 de la junta 5 contra el
borde extremo del obturador 3. En particular, la parte interior 405
de la junta 5 es empujada por la presión hidrostática del fluido
interceptado para acuñarse contra las paredes, transversales entre
sí y que consisten en el borde extremo del obturador 3, y en la
pared lateral de la parte interior 206 de la garganta 6 de
alojamiento. La inclinación de las superficies 605 y su extensión
se eligen de tal manera que la fuerza de compresión radial de la
parte interior 405 de la junta 5 contra el obturador 3 es de mayor
intensidad que el empuje ejercido radialmente, pero en la dirección
de la junta 5 alejándose del borde extremo del obturador 3, por la
presión del fluido, tendiendo a acuñarse entre dichas dos
superficies de contacto mutuo. Esta condición se ilustra en la
Figura 8.
Merced a los recursos descritos anteriormente en
la presente memoria, mediante un esfuerzo mínimo predeterminado, se
asegura el efecto de obturación hasta presiones predeterminadas muy
bajas del fluido interceptado, puesto que la diferencia entre el
diámetro del obturador 3 y el diámetro de la junta 5 proporciona
una primera compresión mutua mínima de dichas dos partes. Cuando
aumenta la presión hidrostática en el fluido interceptado, la propia
presión del fluido contribuye al aumento de la compresión entre la
junta 5 y el obturador 3, hasta una intensidad mayor que la fuerza
ejercida por la presión en la dirección de separación y penetración
entre la junta 5 y el obturador 3.
Por tanto, el desplazamiento del obturador 3
desde una hasta la otra de las dos posiciones es mucho menos
fatigoso, dado que el obturador 3 no tiene que presionar a la junta
5 con la fuerza requerida para asegurar el efecto de obturación,
aún para presiones elevadas del fluido interceptado. Esto permite
usar tamaños pequeños para las piezas de la válvula, especialmente
de los medios de accionamiento, que no tendrán que soportar cargas
y esfuerzos dinámicos de intensidades considerables.
De acuerdo con el invento, la garganta 6 consta
de dos partes, que la dividen a lo largo del plano medio
transversal de simetría. Una de las partes está formada
integralmente en el cuerpo 1 de válvula, mientras que la otra
consiste en un anillo retirable 10, que está fijado contra la junta
5, y contra el cuerpo 1 de válvula, mediante tornillos
específicamente provistos, o por medio de bridas de fijación de la
correspondiente unión a la válvula.
De este modo, la garganta 6 para alojar y fijar
la junta 5 es completamente accesible en la dirección lateral, y la
junta 5 se puede deslizar simplemente a su posición correcta, con
la ayuda del anillo 10, manteniendo así una construcción de una
sola pieza en el cuerpo 1 de válvula.
Con referencia a las Figuras 9 a 11, el invento
hace posible que el vástago 4 para controlar al obturador 3 se
puede accionar rotativamente mediante un mecanismo de accionamiento
de rueda dentada 15 y tornillo sinfín 16. Puesto que dicho
mecanismo de accionamiento puede estar expuesto a esfuerzos de gran
intensidad, se pueden alcanzar ventajas dotando al diseño del
tornillo sinfín y de la rueda dentada 15 de los denominados
perfiles globoidales, en los que el reborde que forma la rosca del
tornillo sinfín no se enrolla alrededor de una superficie
cilíndrica, sino alrededor de una superficie rotativamente
simétrica, que está arqueada hasta una extensión correspondiente al
radio de curvatura de la rueda dentada 15, mientras que los dientes
115 de la rueda dentada 15 no son rectos, sino curvados de forma
conjugada con respecto a un radio de curvatura del tornillo sinfín
16, en particular de forma conjugada con respecto al radio mínimo
de curvatura del tornillo sinfín 16.
Merced a este recurso, el tornillo sinfín 16 y la
rueda dentada 15 no sólo engranan por espacio de unos pocos dientes
y sustancialmente en las superficies mutuamente tangentes, sino que
hay más dientes de la rueda dentada 15 que cooperan simultáneamente
con la rosca del tornillo sinfín 16. Este tipo de mecanismo de
accionamiento permite reducir el desgaste y especialmente el uso de
materiales de menor resistencia mecánica, tales como plásticos, para
su fabricación. Gracias a este tipo de mecanismo de accionamiento,
la rueda dentada 15 y el tornillo sinfín 16 se pueden fabricar de
plástico, como el resto de la válvula.
El uso de plástico permite reducir
considerablemente las dificultades y los costes de fabricación del
mecanismo de accionamiento, puesto que la rueda dentada 15 y el
tornillo sinfín 16 se pueden fabricar mediante moldeo por
inyección. Esta técnica de fabricación permite obtener fácilmente
piezas constructivas con una forma compleja.
El recurso de acuerdo con las Figuras 9 a 11 se
puede proveer también independientemente del fabricante particular
de la válvula de estrangulación, y puede usarse en cualquier tipo
de válvulas, con el fin de proporcionar, con poca inversión y de
una manera funcionalmente efectiva, una reducción del esfuerzo para
el funcionamiento manual de la válvula. Las dimensiones y la
conformación particular de la rueda dentada 15 y del tornillo
sinfín 16 pueden variar, dependiendo de las necesidades y de las
aplicaciones.
Mediante la provisión de una rueda dentada 15 y
de un tornillo sinfín 16 del tipo globoidal, se puede usar plástico
para su fabricación, obteniendo así mecanismos de accionamiento
seguros, fiables y funcionalmente duraderos.
Con referencia a una variante ilustrada en las
Figuras 12 y 13, en este caso el cuerpo 1 de válvula tiene un
aspecto circular también desde el exterior, habiéndose eliminado
las alas de refuerzo, indicadas en 201 en las Figuras 2 y 3 de la
realización anterior.
En la realización de las Figuras 1 y 2, el cuerpo
1 de válvula tiene una parte anular, especialmente cilíndrica, con
extensiones coaxiales y opuestas para alojar al vástago 4, cuyas
extensiones se conectan al cuerpo 1 de válvula por medio de alas
201 de refuerzo, provistas de ranuras radiales 301 para el paso de
pernos para fijar las bridas. Estas se fijan entre sí por los
pernos, y, al mismo tiempo, contra el cuerpo 1 de válvula.
En la segunda realización, la carencia de las
alas 201 hace menos resistente al cuerpo 1 de válvula, por lo que
el orificio 101 de alivio, que conecta con el exterior el orificio
para alojamiento del extremo 404 del vástago 4, es ventajoso,
puesto que permite comunicar con el exterior al asiento de la junta
5 que es la parte radialmente exterior del mismo. En ambas
realizaciones, en el caso de que se produzcan arietes hidráulicos
de gran intensidad o altas presiones, el fluido a presión puede
penetrar entre la junta 5 y la pared interior del área radialmente
exterior del cuerpo 1 de válvula, y en este caso, y especialmente
en la segunda realización, el cuerpo 1 de válvula estará sometido a
altas presiones. El conducto 101 de alivio permite que dichas
presiones se liberen sin que el cuerpo 1 de válvula sufra esfuerzos.
Por otra parte, esto permite usar una válvula que tiene una
construcción de acuerdo con el ejemplo de las Figuras 12 y 13, con
un considerable ahorro de material y una considerable
simplificación de moldes.
Con referencia en particular a la Figura 13,
dado que, con la carencia de alas 201 de refuerzo, también faltan
guías de centrado para las dos bridas opuestas para conexión de
conductos de admisión y escape, se han previsto casquillos
espaciadores 20, cuyo espesor corresponde a la distancia radial del
perno de fijación desde el cuerpo 1 de válvula.
Aunque en el ejemplo anterior, con el fin de
asegurar que se usan diferentes bridas con dimensiones diferentes,
los orificios 301 de paso practicados en las alas 201 tienen la
forma de ranuras orientadas radialmente, en la segunda realización,
se pueden proveer casquillos espaciadores 20, que tengan paredes
con espesores diferentes de acuerdo con el tipo de brida a
utilizar. De acuerdo con una mejora, la pared periférica exterior
del cuerpo 1 de válvula puede tener formas complementarias a las de
los casquillos, por ejemplo, uno o más entrantes, cuya sección
axial tiene la forma de un sector circular, con un radio
sustancialmente correspondiente al de los casquillos, o bien
muescas en forma de V, que puedan impedir que los casquillos rueden
hacia abajo a lo largo de la periferia exterior del cuerpo de
válvula. Alternativamente, los propios casquillos pueden tener un
perfil exterior complementario al del cuerpo de válvula, en el área
de contacto mutuo.
Naturalmente, el invento no se limita a la
realización descrita e ilustrada en la presente memoria, sino que
puede experimentar grandes variaciones, especialmente en cuanto a
construcción, sin apartarse del principio orientativo anteriormente
descrito y reivindicado a continuación.
Claims (22)
1. Una válvula de estrangulación que
comprende un cuerpo (1) de válvula, un obturador (3) de
estrangulación que coopera con un asiento (2) de válvula, cuyo
asiento tiene una junta (5) sustancialmente anular, la cual, cuando
el obturador (3) de estrangulación está en la posición de cierre,
se adhiere con una fuerza determinada de compresión, transversal a
la dirección del flujo y al eje del asiento (2) de válvula, contra
el borde extremo periférico del obturador (3) de estrangulación, en
la que al menos una parte de la fuerza de compresión que actúa
entre la junta (5) y el borde extremo periférico del obturador (3)
de estrangulación es ejercida por la presión hidrostática del
fluido Interceptado cuando la válvula se encuentra en la condición
de cierre, teniendo la junta (5) superficies (605) de compresión, al
menos en algunas áreas, preferiblemente en toda su extensión, y en
una posición radialmente exterior con respecto a la superficie que
está en contacto con el borde extremo periférico del obturador (3)
de estrangulación, girada enfrente de la superficie de contacto
entre la junta (5) y el obturador (3) de estrangulación, y estando
orientada de tal manera que al menos una de sus componentes
direccionales es paralela a la dirección del flujo, con el fin de
generar una componente perpendicular a la dirección del flujo, y
cuyas superficies (605) son accesibles y están expuestas al fluido
interceptado, en la que el cuerpo (1) de válvula tiene una garganta
(6) para retener a dicha junta (5), caracterizada porque la
garganta (6) que forma el asiento para fijar y alojar a la junta (5)
está construida de dos partes fijables (1, 10) que se pueden
separar, que están separadas sustancialmente a lo largo del plano
medio transversal de simetría de la garganta anular (6), y porque
el cuerpo (1) de válvula tiene al menos un conducto (101) de alivio
que comunica con el exterior y con la garganta (6) para alojar la
junta anular (5).
2. Una válvula como la reivindicada en la
reivindicación 1, caracterizada porque la junta anular (5)
tiene una parte anular (305) radialmente exterior, y una parte
anular (405) radialmente interior, mientras que el cuerpo (1) de
válvula tiene una garganta (6) para retener a dicha junta (5) que
incluye un asiento para fijar dicha parte (305) radialmente
exterior, y un asiento (206) para alojar la parte radialmente
interior (405) de la junta (5) de obturación, que es ligeramente
mayor que dicha parte radialmente interior (405) de la junta (5),
con el fin de permitir los movimientos axial y radial dentro de
límites predeterminados.
3. Una válvula como la reivindicada en las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque la garganta
(6), es decir, su parte (206) asociada a la parte radialmente
interior (405) de la junta (5), está conformada de tal manera que
tiene conductos, orificios, pasos y/o cámaras (C) accesibles al
fluido en el lado de la parte interior (405) de la junta (5), que
está provista de las superficies (605) de compresión que tienen al
menos una componente direccional paralela al flujo, a fin de
generar una fuerza de compresión perpendicular al fluido
interceptado.
4. Una válvula como la reivindicada en las
reivindicaciones 2 ó 3, caracterizada porque la junta (5),
es decir, su parte radialmente interior (405) y el asiento (206) de
alojamiento asociado a la misma, tienen respectivamente conductos,
orificios, pasos y/o cámaras (C) accesibles al fluido en ambos
lados con respecto a un plano medio transversal, siendo
particularmente la construcción de dichas dos partes simétrica con
respecto a este plano.
5. Una válvula como la reivindicada en una o
más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada
porque las superficies (605) de compresión de la junta (5), que
presionan contra el obturador (3), consisten en las paredes
laterales de dos acanaladuras anulares (505) sustancialmente
coincidentes en el plano medio, formadas en las dos caras de la
junta anular (5), cuyas acanaladuras (505) forman un cuello anular
para conectar la parte interior (405) y la parte exterior (305) de
la junta (5), los asientos para fijar la parte exterior (305) y
estando unidos los asientos (206), que sirven par alojar con huelgo
la parte interior (405) de la junta (5), por un estrechamiento
anular (106) de compresión, cuyo estrechamiento (106) tiene, en el
lado enfrentado a las superficies de compresión de la parte
interior (405) de la junta (5), paredes laterales que se extienden
en una determinada distancia desde dichas superficies (605) de
compresión, formando de ese modo, donde el asiento (206) de
alojamiento es más ancho que el espesor de la parte interior (405)
de la junta (5), cámaras sustancialmente anulares (C) a las que
puede tener acceso, en el correspondiente lado descubierto del
obturador (3) de estrangulación, el fluido interceptado cuando el
obturador (3) está en la posición de cierre.
6. Una válvula como la reivindicada en una o
más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada
porque el asiento (206) para alojar la parte radialmente interior
(405) de la junta (5) y dicha parte radialmente interior (405) de
la junta (5) tienen superficies anulares cooperantes para contacto
de obturación, que están orientadas transversalmente al vástago de
la junta (5) y a la dirección del flujo, en combinación con paredes
o superficies (605) y, particularmente, están expuestas a la
presión hidrostática del fluido y tienen al menos una componente
transversal a la dirección del flujo del fluido, por lo cual la
presión hidrostática del fluido actúa también en la dirección de
compresión de obturación axial de las superficies laterales y/o de
las paredes de la junta (5), contra las correspondientes paredes
y/o superficies del asiento (206) para alojamiento.
7. Una válvula como la reivindicada en la
reivindicación 6, caracterizada porque el asiento (206) para
alojamiento y el asiento para fijación de las dos partes (305, 405)
de la junta (5) consisten en una garganta que tiene un
estrechamiento central (106), de tal manera que las caras laterales
de la parte interior (405) de la junta (5) cooperan con la
correspondiente pared lateral opuesta del asiento (206) para
alojamiento para proporcionar superficies de contacto de
obturación, transversales a la dirección del flujo.
8. Una válvula como la reivindicada en una o
más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada
porque el cuerpo (1) de válvula está hecho sustancialmente de una
pieza, y tiene una cavidad anular en el área de la garganta (6),
que forma los asientos para fijar y alojar (206) a la junta (5),
estando provista una pieza anular (10) de inserción, que se puede
fijar en dicha cavidad anular de forma retirable, y estando
provistas las caras opuestas de la cavidad anular y de la pieza
anular de inserción de acanaladuras, cuyo perfil corresponde a la
mitad de la sección transversal de dicha garganta (6).
9. Una válvula como la reivindicada en una o
más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada
porque la junta anular (5) de obturación se proyecta, hasta una
cierta extensión, más allá de la abertura del asiento (206) para
alojamiento, hacia el borde extremo del obturador (3), mientras que
el obturador (3) tiene un diámetro que es sustancialmente idéntico
o ligeramente menor que el del conducto de paso, pero mayor que el
diámetro interior de la junta (5).
10. Una válvula como la reivindicada en una o
más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque
el borde extremo del obturador (3), cuando éste se encuentra en la
posición de cierre de paso, y la pared lateral del asiento (206)
para alojar la parte radialmente interior (405) de la junta (5),
respectivamente enfrentada al lado expuesto a la presión del fluido
interceptado, forman dos superficies sustancialmente en ángulo, que
acuñan la parte radialmente interior (405) de la junta (5) cuando
la presión hidrostática del fluido interceptado actúa sobre
la
misma.
misma.
11. Una válvula como la reivindicada en una o
más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada
porque el obturador (3) está provisto de un vástago (4) de control,
que es radial con respecto a la junta anular (5), ésta tiene un
anillo integral (105) de obturación en el nivel del vástago (4) de
control, cuyo vástago es paralelo al eje de simetría del vástago (4)
de control, es decir, perpendicular al eje de la junta (5), y
diseñado para rodearlo, cuyo anillo (105) se mantiene en una
correspondiente garganta en el asiento (2) de válvula, que está
conectado a la garganta (6) y coopera con una superficie periférica
anular (103), correspondiente al obturador (3), que está situada en
un punto en el que el vástago (4) está insertado en el obturador
(3) y está conectado sin interrupciones al resto del borde extremo
periférico del
obturador (3).
obturador (3).
12. Una válvula como la reivindicada en la
reivindicación 11, caracterizada porque el vástago (4) se
extiende también en el lado diametralmente opuesto del obturador
(3), mientras que la junta (5), el obturador (3) y el asiento (2)
de válvula tienen la misma construcción que la reivindicada en la
reivindicación 11 precedente, también en dicho lado diametralmente
opuesto.
13. Una válvula como la reivindicada en una o
más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada
porque el vástago (4) de control del obturador (3) se acciona
mediante un mecanismo de accionamiento de rueda dentada y tornillo
sinfín (15, 16) en la que el tornillo sinfín (16) y/o la rueda
dentada (15) tienen dientes o superficies de engrane mutuo con un
perfil globoidal.
14. Una válvula como la reivindicada en la
reivindicación 13, caracterizada porque la rueda dentada
(15) y el tornillo sinfín se han fabricado de plástico.
15. Una válvula como la reivindicada en una o
más de las reivindicaciones precedentes 13 ó 14,
caracterizada porque el borde periférico axial de dientes de
la rueda dentada (15) tiene un perfil tal que corresponde
sustancialmente al diámetro menor de la rosca del tornillo sinfín
(16), mientras que la rosca que se extiende a lo largo del tornillo
sinfín (16) tiene una superficie exterior que está curvada hacia
dentro de acuerdo con el radio de curvatura de la rueda dentada
(15).
16. Una válvula como la reivindicada en una o
más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada
porque el cuerpo de válvula tiene al menos un conducto (101) de
alivio que comunica con el asiento para alojamiento del vástago (4,
404) de control del obturador.
17. Una válvula como la reivindicada en una o
más de las reivindicaciones precedentes, caracterizada
porque comprende un cuerpo anular de válvula, especialmente
cilíndrico, que tiene extensiones opuestas coaxiales para alojar al
vástago (4), cuyas extensiones y el cuerpo de válvula están
conectados mediante alas (201) de refuerzo, provistas de ranuras
radiales (301), para el paso de pernos de fijación de
\hbox{brida.}
18. Una válvula como la reivindicada en una o
más de las reivindicaciones precedentes 1 a 16,
caracterizada porque comprende un cuerpo anular de válvula,
especialmente cilíndrico, que tiene extensiones opuestas coaxiales
para alojar al vástago (4), habiéndose provisto, para cada perno
para fijar bridas opuestas que conectan al cuerpo (1) de válvula,
un casquillo correspondiente (20) de espaciamiento y centrado, el
espesor de cuyas paredes corresponde a la distancia apropiada entre
el perno y el cuerpo (1) de válvula, habiéndose previsto
casquillos (20) que tienen espesores diferentes de pared,
correspondientes a los diferentes tipos de bridas y a las
diferentes posiciones de los pernos de fijación.
19. Una válvula como la reivindicada en la
reivindicación 18, caracterizada porque los casquillos (20)
de espaciamiento y centrado, y al menos las áreas de contacto del
cuerpo (1) de válvula, asociadas a los mismos, pueden tener -la
primera, la última o ambas- perfiles complementarios para
posicionamiento mutuo.
20. Una válvula de estrangulación como la
reivindicada en una o más de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque el obturador (3) y la junta (5, 405)
tienen superficies obturadoras de contacto que no tienen una
componente sustancialmente transversal a la dirección del flujo,
sino únicamente una componente orientada en una dirección
sustancialmente paralela a dicha dirección.
21. Una válvula de estrangulación como la
reivindicada en la reivindicación 20, caracterizada porque
dichas superficies obturadoras de contacto están centradas con
respecto al plano medio de la válvula, o del eje de accionamiento
del obturador (3) que es transversal a la dirección del flujo, y
contiene el eje de rotación del obturador (3).
22. Una válvula de estrangulación como la
reivindicada en una o más de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque las superficies de contacto entre el
obturador (3) y la junta (5, 405) son anulares y sustancialmente
cilíndricas, consistiendo en los rebordes periféricos enfrentados
de la junta (5, 405) y del obturador (3), siendo una de ellas, la
otra o ambas superficies posiblemente un poco redondeadas o de forma
de corona.
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