ES2213361T3 - Valvula de control para regular el flujo de un gas de acuerdo con su presion. - Google Patents
Valvula de control para regular el flujo de un gas de acuerdo con su presion.Info
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Abstract
Válvula de control diseñada para ser conectada en un conducto para el paso de GPG desde un tanque, para proporcionar una caída de presión si la presión del GPG es inferior a un valor de referencia, y una caída de presión mucho menor si la presión del GPG es superior a un valor de referencia, cuya válvula de control comprende: - un alojamiento (1, 101) que tiene una abertura (2, 102) de entrada y una abertura (3, 103) de salida, una cavidad (6, 106) que tiene una entrada (12, 112) a la cavidad en comunicación de fluido con la abertura (2, 102) de entrada y una salida (12¿, 112¿) de la cavidad en comunicación de fluido con la abertura de salida (3, 103) y un asiento (15, 115) de válvula anular posicionado dentro de la cavidad (6, 106), - un cuerpo (25, 125) de válvula dispuesto moviblemente dentro de la cavidad (6, 106) entre una posición de estrangulación en donde el cuerpo (25, 125) de válvula es presionado contra el asiento (15, 115) de válvula anular y una posición abierta en la que el cuerpo (25, 125) de válvula es movido separándose del asiento (15, 115) de válvula anular, - medios elásticos (38, 138) para presionar el cuerpo (25, 125) de válvula en la dirección del asiento (15, 115) de válvula anular, de tal forma que el cuerpo (25, 125) de válvula ocupe la posición de estrangulación cuando la presión real del gas sea menor que una presión de referencia, y la posición abierta cuando la presión real del gas sea, por lo menos, igual a la presión de referencia, caracterizada porque el asiento (15, 115) de válvula anular está posicionado alrededor de la entrada (12, 112) a la cavidad, porque el cuerpo (25, 125) de válvula tiene un pasaje con un orificio (27, 127) calibrado que, cuando el cuerpo (25, 125) de válvula ocupa la primera posición de estrangulación, permite la comunicación calibrada de fluido entre la entrada (12, 112) a la cavidad y la salida (12¿, 112¿) de la cavidad, y porque os medios elásticos (38, 138) comprenden un fuelle hermético (38, 138) posicionado dentro de la cavidad (6, 106) cuyo fuelle (38, 138) contiene un gas de control y puede ser deformado longitudinal y elásticamente desde un primer estado de compresión longitudinal que se presenta cuando el cuerpo (25, 125) de válvula ocupa la posición de estrangulación y en el que el gas de control tiene una presión determinada de acuerdo con la presión de referencia, a un segundo estado de compresión longitudinal que se presenta cuando el cuerpo (25, 125) de válvula ocupa la posición abierta y en el que el fuelle (38, 138) es comprimido por una presión GPG más alta.
Description
Válvula de control para regular el flujo de un
gas de acuerdo con su presión.
La presente invención se refiere a una válvula de
control diseñada para ser conectada en un conducto para dejar pasar
productos en fase gaseosa, desde un depósito para proporcionar una
caída de presión si la presión de los productos en fase gaseosa es
inferior a un valor de referencia y una caída de presión mucho menor
si la presión de los productos en fase gaseosa es superior a un
valor de referencia.
Dicha válvula de control puede ser utilizada para
controlar un vaporizador para gas de petróleo licuado, tal como
propano, que está asociado con un tanque para gas de petróleo
licuado. La abreviatura LPG será utilizada para hacer referencia a
la fase líquida del producto y la abreviatura GPG será utilizada
para hacer referencia a la fase gaseosa del producto.
Un tanque para LPG con un vaporizador se describe
en la patente francesa Nº 2.706.580, en particular con referencia a
la figura 3. El tanque conocido comprende una salida para GPG que
está conectada por medio de un conducto a un aparato de uso, tal
como un quemador de una disposición central de calentamiento. Se
podrá apreciar que cuando la presión en el tanque cae, el suministro
de GPG al aparato puede ser afectado adversamente. A los fines de
mantener el caudal de gas, el LPG es vaporizado en el vaporizador y
el LPG vaporizado es suministrado al conducto que conecta al tanque
con el aparato de utilización.
El vaporizador solamente puede trabajar si el LPG
puede ser alimentado al vaporizador desde el tanque y esto puede
solamente pasar si la presión del gas en el vaporizador es menor que
la presión del gas en el tanque. En la publicación de la patente
francesa se describe un dispositivo de control que tiene un extremo
corriente arriba que está en comunicación de fluido con la salida
para el gas del tanque y un extremo corriente abajo que está en
comunicación de fluido con el conducto que está conectado al aparato
de utilización. La salida del gas del vaporizador está conectada al
extremo de corriente abajo de la válvula de control.
El dispositivo de control conocido es un conjunto
que comprende en paralelo una restricción calibrada que se indica
con el número de referencia 43 y una válvula de descarga que está
calibrada a una predeterminada presión, indicada con el número de
referencia 48, de manera tal que:
- en la medida que la presión del GPG sea menor
que la presión de referencia el GPG solamente fluye a través de la
restricción calibrada sufriendo una caída de presión en condiciones
que permiten la operación del vaporizador a través del suministro de
LPG a este último, y
- cuando la presión real del GPG alcanza o excede
la presión de referencia, la válvula de descarga permite que el
flujo del GPG sea más libre que a través de la restricción calibrada
de manera tal que la presión del GPG corriente debajo de la presión
calibrada es mayor, dando como resultado la interrupción de la
operación del vaporizador debido a que el LPG no puede ser
suministrado.
Por lo tanto, el vaporizador solamente puede
funcionar cuando la presión del GPG en el tanque es menor que el
punto establecido, esto es cuando hay una necesidad real de GPG.
Este conjunto ha sido satisfactoriamente
aplicado, sin embargo, su producción involucra el armado de varios
componentes en paralelo y esto hace que sea costoso en términos de
materiales y mano de obra, en particular dado que requieren diversas
conexiones que deben ser estancas al gas.
El propósito de la presente invención es
simplificar la función de control por lo que el solicitante propone
reemplazar el conocido dispositivo de control por la válvula de
control de acuerdo con la presente invención.
Para este fin, la válvula de control diseñada
para insertarse en un conducto para dejar pasar GPG desde un tanque
con el fin de proporcionar una caída de presión si la presión del
GPG es inferior a un valor de referencia y una caída de presión
mucho menor si la presión del GPG es superior a un valor de
referencia de acuerdo con la presente invención comprende:
- un alojamiento que tiene una abertura de
entrada y una abertura de salida, una cavidad que tiene una entrada
a la cavidad en comunicación de fluido con la abertura de entrada y
una salida de la cavidad en comunicación de fluido con la abertura
de salida y un asiento de válvula anular posicionado dentro de la
cavidad alrededor de la entrada de la cavidad,
- un cuerpo de válvula dispuesto moviblemente
dentro de la cavidad entre una posición de estrangulación en la que
el cuerpo de válvula es comprimido contra el asiento de válvula
anular y una posición abierta en la que el cuerpo de válvula es
movido en alejamiento del asiento de válvula anular,
- medios elásticos para comprimir el cuerpo de
válvula en la dirección del asiento de válvula anular, en tal forma
que el cuerpo de válvula ocupa la posición de estrangulación cuando
la presión real del gas es menor que una presión de referencia y la
posición abierta cuando la presión real del gas es, por lo menos,
igual a la presión de referencia, en la que el cuerpo de válvula
tiene un pasaje con un orificio calibrado que, cuando el cuerpo de
válvula ocupa la primera posición de estrangulación, permite la
comunicación calibrada de fluido entre la entrada de la cavidad y la
salida de la cavidad, y en la que los medios elásticos comprenden un
fuelle cerrado que está posicionado dentro de la cavidad, cuyo
fuelle contiene un gas de control y puede ser deformado en forma
longitudinal y elástica desde un primer estado de compresión
longitudinal, que presenta cuando el cuerpo de válvula ocupa la
posición de estrangulamiento y en el que el gas de control tiene una
presión determinada de acuerdo con la presión de referencia, a un
segundo estado de compresión longitudinal que presenta cuando el
cuerpo de válvula ocupa la posición abierta y en el que el fuelle es
comprimido por una presión GPG más alta.
En este sentido, la resistencia del fuelle a los
cambios de longitud es el resultado del efecto de la rigidez
elástica inherente del fuelle y de la presión del gas de control
contenido dentro del fuelle.
Se hace referencia a la memoria descriptiva de la
patente norteamericana núm. 3 273 590. Esta publicación describe una
válvula de control diseñada para ofrecer una característica de
apertura lenta. La válvula de control conocida comprende un
alojamiento provisto de una cavidad que tiene una entrada a ella y
dos salidas de la cavidad provistas, cada una, de una restricción
calibrada y un asiento de válvula anular posicionado alrededor de la
segunda salida de la cavidad; un cuerpo de válvula dispuesto de
manera que pueda moverse en la cavidad, entre una posición de
estrangulamiento en la que el cuerpo de válvula es presionado contra
el asiento de válvula anular y una posición abierta en la que el
cuerpo de válvula es separado del asiento de válvula anular; un
fuelle para presionar al cuerpo de válvula en dirección al asiento
de válvula anular, de tal manera que el cuerpo de válvula ocupe la
posición de estrangulamiento cuando la presión real del gas sea
menor que una presión de referencia, y la posición abierta cuando la
presión real del gas sea, al menos, igual a la presión de
referencia, en la que el cuerpo de válvula comprende dos mesetas
anulares que pueden proporcionar un cierre con el asiento de
válvula, y en la que el cuerpo de válvula tiene un paso que se
extiende entre el espacio anular existente entre las mesetas y el
interior del fuelle, para proporcionar las características de
apertura lenta.
Esta publicación, sin embargo, no es pertinente
para el presente invento ya que la válvula conocida está diseñada
para proporcionar una caída de presión que crece al aumentar el
caudal.
La válvula de control de la presente invención
comprende solamente un número limitado de componentes, y las únicas
conexiones estancas que deben mantenerse son las conexiones de la
entrada y la salida al conducto GPG. Esto es más fácil y más
económico de producir y mucho más seguro que el conjunto descrito en
la patente francesa aunque cumpla la misma función.
Deberá notarse, sin embargo, que el alcance de la
aplicación de esta válvula de control no está limitado a la
integración en una instalación que incluya un tanque de LPG y un
vaporizador de LPG, en las condiciones descritas en la anteriormente
mencionada patente francesa, y que puede tener aplicaciones
adicionales sin ir más allá del marco de la presente invención.
Adecuadamente, la cavidad incluye medios para
soportar el extremo del fuelle hermético que no está en contacto con
el cuerpo de válvula.
Adecuadamente, la válvula de control, además
comprende medios para mantener el cuerpo de válvula en contacto con
el fuelle hermético.
Adecuadamente, los medios para comprimir el
cuerpo de válvula elásticamente en el fuelle hermético, comprenden
un resorte helicoidal.
Adecuadamente, el cuerpo de válvula comprende una
tapa, que tiene una pared de fondo, una pared lateral tubular, y una
pared superior anular que se proyecta hacia fuera, y el resorte
helicoidal está dispuesto alrededor de la pared lateral tubular.
El pasaje del cuerpo de válvula puede incluir por
lo menos una ranura en la pared lateral tubular.
El cuerpo de válvula y la cavidad, adecuadamente
tienen los medios para guiar el cuerpo de válvula.
De acuerdo con una disposición, a la que se hace
referencia como la disposición "T", el asiento de válvula
anular con la entrada a la cavidad, el cuerpo de válvula con el
orificio calibrado y el fuelle hermético están alineados a lo largo
de un eje longitudinal, estando la abertura de entrada y la abertura
de salida alineadas a lo largo de un eje transversal, la abertura de
entrada conduce transversal y directamente aguas arriba de la
entrada a la cavidad, en referencia a la dirección, y la abertura de
salida conduce transversalmente a una zona de la cavidad del
alojamiento que está dispuesta directamente corriente abajo del
asiento de válvula anular con referencia a la dirección.
De acuerdo con otra disposición (disposición
"en línea"), la abertura de entrada, el asiento de válvula
anular con la entrada de la cavidad, el cuerpo de válvula con el
orificio calibrado, el fuelle hermético y la abertura de salida
están alineados a lo largo de un eje geométrico longitudinal y el
cuerpo de válvula y el fuelle hermético dejan libre dentro de la
cavidad un pasaje para el flujo de gas que va de la abertura de
entrada hacia la abertura de salida, corriente abajo del asiento de
válvula anular, cuyo pasaje por lo menos es igual en tamaño al
pasaje que está asociado con el cuerpo de válvula cuando ésta está
en la posición abierta.
La válvula de control puede además comprender
medios para ajustar la presión del gas de control en el fuelle.
Debido en particular a imperativos de espacio, se
pueden prever diferentes y variadas disposiciones de los diversos
componentes de la válvula de control de acuerdo con la
invención.
En la memoria, la expresión "fuelle
hermético" se utiliza para referirse a fuelles totalmente
cerrados.
La invención será ahora descrita a modo de
ejemplo en mayor detalle con referencia a los dibujos que se
acompañan, en donde.
la figura 1 muestra una vista en sección de la
válvula de control de acuerdo con la invención, según la disposición
"T"; y
la figura 2 muestra una vista en sección de una
válvula de control de acuerdo con la invención de acuerdo con la
disposición "en línea".
En ambos casos, el plano del dibujo constituye un
plano de simetría para la válvula de control entera.
Se hará referencia ahora, a la figura 1 en donde
1 representa un alojamiento cerrado de la válvula de control, cuyo
alojamiento 1 tiene una abertura de entrada 2 para el GPG y una
abertura de salida 3. Durante la operación normal, el gas fluye a
través del alojamiento 1 de la válvula de control en una forma
controlada de acuerdo con su presión real en esta abertura de
entrada 2 hacia la abertura de salida 3 para el GPG.
La abertura de entrada 2 y la abertura de salida
3 están dispuestas a lo largo del eje 4 que, en este ejemplo, es
horizontal pero el cual puede estar dispuesto en cualquier otra
orientación sin salirse del marco de la presente invención. La
abertura de entrada 2 y la abertura de salida 3 son mutuamente
simétricas en relación con otro eje geométrico 5, perpendicular al
eje 4 y que, subsecuentemente, sirve como referencia
longitudinal.
El alojamiento 1 comprende, además, una pared
tubular cerrada 7 de revolución en torno al eje 5, delimitando una
cavidad 6 por medio de una superficie interior 8 de revolución en
torno a este eje 5. La pared tubular 7 y la cavidad 6 están
desplazadas en relación con el eje 4, a saber, hacia la parte
superior en el ejemplo ilustrado en el cual el eje longitudinal 5 es
vertical. La cavidad 6 está además delimitada en relación de
obturación por una cubierta transversal 9 que está asegurada a la
pared tubular 7, por ejemplo por medio de tornillos con una
empaquetadura insertada 10. En el otro extremo, la cavidad 6 está
limitada por una pared de fondo 11. Una entrada 12 a la cavidad para
el flujo del GPG, proveniente de la abertura 2 de entrada está
ubicada en la pared de fondo. La abertura 2 de entrada está en
comunicación de fluido con la entrada 12 de la cavidad por medio de
un conducto de suministro 13 que está dispuesto en el alojamiento 1
a lo largo del eje 4. El conducto de suministro 13 provee el GPG con
una sección de flujo que es sustancialmente igual a la de la entrada
12 de la cavidad. La expresión "sección de flujo", es utilizada
para hacer referencia al área disponible para el flujo de gas
perpendicular a la dirección de flujo.
La cavidad está además provista de una salida 12'
de la cavidad, que está en comunicación de fluido con la abertura de
salida 3 para el GPG por medio del conducto de descarga 21. El
conducto de descarga 21 provee una sección de flujo que es
sustancialmente igual a la del conducto de suministro 13.
Dentro de la cavidad 6, es decir, hacia la parte
superior en el ejemplo ilustrado, la entrada 12 de la cavidad está
rebordeada periféricamente en todos sus lados por medio de un
asiento de válvula anular 15 que es anular y de revolución en torno
al eje 5 y, por ejemplo, una forma plana perpendicular a este eje
5.
El asiento de válvula anular 15 comprende un
anillo que se extiende hacia arriba desde la pared de fondo 11.
Alrededor del asiento de válvula anular 15 se dispone una garganta
anular 19 definida por un borde de fondo 17 y una superficie interna
18. La propia superficie interna 18 está conectada, separándose con
respecto al eje 4, a la superficie interna 8 de la cavidad 6 por
medio de una superficie truncada 20 de revolución en torno al eje 5
y que se ensancha hacia la superficie interna 18 y hacia la
superficie interna 8 entendiéndose que esta última define la cavidad
6 en la mayoría de la dimensión longitudinal entre el borde de fondo
17 y la cubierta 9.
Ventajosamente, los accesorios extremos tubulares
14 y 22 proveen un medio que facilita el montaje en relación de
obturación del alojamiento 1 en un conducto (no ilustrado) que lleva
el GPG cuyo flujo ha de ser controlado. Para este fin, los
accesorios extremos 14 y 22 están provistos de roscas 23 ó 24.
Inmediatamente corriente abajo del asiento de
válvula anular 15 en referencia a la dirección 16, la cavidad 6
contiene un cuerpo de válvula 25 deslizablemente dispuesto en la
cavidad 6 entre una posición ilustrada, en la que está en contacto
con el asiento de válvula anular 15 y, por lo menos, una posición no
ilustrada en la cual está distanciado longitudinalmente del asiento
de válvula anular 15.
El cuerpo de válvula 25 tiene, generalmente,
forma de tapa, que presenta una pared de fondo 26, una pared lateral
tubular 30 y una pared superior anular 32 que se proyecta hacia
fuera, provista de un reborde 34 que se proyecta hacia arriba.
El cuerpo de válvula 25 incluye un pasaje con un
orificio calibrado 27. El diámetro interno del orificio calibrado 27
es menor que el de la entrada 12 de la cavidad con el fin de que el
gas proveniente de la abertura 2 de entrada se encuentre con una
sección de flujo estrechada en relación con la provista por la
entrada 12 de la cavidad y el conducto de suministro 13. El orificio
calibrado 27 está dispuesto en la pared de fondo 26 que está
limitada por una superficie inferior plana 28. La pared de fondo,
tiene una periferia circular 29 que tiene un diámetro mayor que el
de la entrada 12 de la cavidad y menor que el de la superficie
interior 18 de la cavidad 6. En la posición que se muestra en la
figura 5, la superficie inferior 28 está en contacto con el asiento
de válvula.
La pared lateral tubular 30 tiene un diámetro
interior que es mayor que el diámetro interior del orificio
calibrado 27 y tiene un diámetro externo que es sustancialmente
igual al diámetro de la periferia circular 29. El pasaje a través
del cuerpo de válvula 25 se extiende desde el orificio calibrado a
través del interior definido por la pared lateral tubular 30 hasta
las ranuras 31 dispuestas en la pared lateral tubular 30. Las
ranuras 31 proveen al GPG proveniente de la abertura 2 de entrada
con una sección de flujo mayor que la del orificio calibrado 27.
El diámetro de la superficie externa cilíndrica
36 del reborde 34 que se proyecta hacia arriba es aproximadamente
igual a la de la superficie interior 8 en la cavidad 6 en tal forma
que las superficies 36 y 8 definen conjuntamente las superficies
guiadoras del cuerpo de válvula 25 en el movimiento deslizante
longitudinal dentro de la cavidad 6. Sin embargo, el diámetro de la
superficie externa cilíndrica 36 es menor que el de la superficie
interna 8 a los fines de dejar entre el reborde 34 que se proyecta
hacia arriba y la pared tubular 7 un espacio que no tiene
referencia. El espacio evita que se produzca un ajuste apretado
entre el cuerpo 25 de válvula y la pared tubular 7 y permite la
igualación de las presiones de las zonas de la cavidad 6 a ambos
lados del cuerpo de válvula 25.
Alrededor de la pared lateral tubular 30 del
cuerpo de válvula 25 se dispone un resorte helicoidal longitudinal
37. El resorte helicoidal 37 está soportado por el borde de fondo 17
y por la superficie inferior 33 de la pared superior anular 32 que
se proyecta hacia fuera. El resorte helicoidal 37 ejerce de esta
manera una pequeña fuerza sobre el cuerpo de válvula 25 a los fines
de moverlo hacia una posición abierta alejándose de la entrada 12 de
la cavidad. En esta posición, el cuerpo de válvula 25 define con la
entrada 12 a la cavidad una sección de flujo que suplementa la
sección de flujo ofrecida por el orificio calibrado 27. Y la suma de
estas dos secciones de flujo debe ser tal que, por lo menos, sea
igual a la sección de flujo ofrecida por el conducto de suministro
13, la entrada 12 a la cavidad y el conducto de descarga 21.
Sin embargo, al movimiento del cuerpo de válvula
25 hacia una posición abierta se le opone la acción a unos medios
elásticos en forma de fuelle hermético 38 que está dispuesto
longitudinalmente entre el cuerpo de válvula 25 y, más precisamente,
la pared superior anular 32 que se proyecta hacia fuera del mismo, y
la cubierta 9 con el fin de descansar corriente arriba en la primera
y corriente abajo en la segunda, con respecto a dicha dirección
16.
El reborde 34 que se proyecta hacia arriba del
cuerpo de válvula 25 define una región anular 35 entre la superficie
interna 8 de la pared tubular 7 y la superficie externa del fuelle
38. El resorte helicoidal 37 ejerce una pequeña fuerza sobre el
cuerpo de válvula 25 a los fines de mantener el cuerpo de válvula 25
en contacto con el fuelle 38 cuando el fuelle 38 es comprimido.
El fuelle 38 está hecho de un tubo de acero
corrugado cerrado en ambos extremos que incluye ondulaciones
anulares transversales, de revolución en torno al eje 5. El fuelle
38 contiene un gas de control, tal como aire. La rigidez elástica
del fuelle 38 y la presión del gas de control tienden a provocar la
extensión longitudinal del fuelle 38 y tienden a resistir su
compresión longitudinal por el efecto de la presión del GPG. Cuando
el cuerpo de la válvula 25 ocupa la posición ilustrada en la cual
está apoyado corriente arriba, con referencia a la dirección 16,
sobre el asiento de válvula anular 15, el fuelle 38 está
pre-tensionado bajo compresión longitudinal elástica
entre el cuerpo de válvula 25 y la cubierta 9, lo cual corresponde a
un estado de máxima extensión elástica para el fuelle 38. En este
estado, el gas de control contenido en el fuelle 38 tiene una
presión predeterminada que depende de una presión de referencia
seleccionada de manera tal que, conjuntamente con la rigidez
elástica del fuelle 38, y teniendo en cuenta la fuerza ejercida
sobre el cuerpo de válvula 25 por la caída de presión encontrada por
el GPG que fluye a través del orificio calibrado 27;
- si la presión real del GPG en la abertura 2 de
entrada es menor que esta presión de referencia, el cuerpo de
válvula 25, bajo el efecto combinado del fuelle 38 y del resorte
helicoidal 37, que es generalmente despreciable en este sentido,
ocupa su posición de estrangulamiento de la abertura 12 de la
cavidad que se ilustra en la figura 1, en cuya posición el GPG que
fluye a través de la abertura de entrada 2 debe ir a través del
orificio calibrado 27 para llegar a la abertura de salida 3 a través
de las ranuras y mientras fluye a través del orificio calibrado 27
sufre una caída de presión predeterminada; y
- si la presión real del gas en la abertura de
entrada 2 alcanza o excede este punto establecido, el efecto de la
sobrepresión sobre el fuelle 38 provoca una compresión longitudinal
del fuelle 38 y, de esta manera, permite que el cuerpo de válvula 25
obtenga una posición abierta de la entrada 12 a la cavidad (no
ilustrada) en la cual deja que el gas fluya libremente, esto es, sin
una caída de presión significativa entre la abertura de entrada 2 y
la abertura de salida 3, esencialmente entre el asiento de válvula
anular 15 y la superficie inferior 28 de la pared 26 y parcialmente
a través del orificio calibrado 25.
Por supuesto, en ambos casos, el flujo de GPG a
través del orificio calibrado 27 es seguido por un flujo a través de
las ranuras 31 de la pared lateral tubular 30, las cuales, sin
embargo, no impondrán una caída de presión adicional en el GPG.
La presión de referencia, que se determina
mediante el fuelle 38 en la posición del cuerpo de válvula 25 que
corresponde al estrangulamiento de la entrada 12 a la cavidad si se
ignora la presencia del orificio calibrado 27 puede seleccionarse de
una vez para siempre. Sin embargo, de acuerdo con las aplicaciones
del dispositivo de acuerdo con la invención, se podría también
prever la posibilidad de ajustar la presión del gas de control
dentro del fuelle 38. Esto se puede hacer conectando el fuelle 38,
mediante un tubo 39 que se pasa a través de la cubierta 9, por
ejemplo a lo largo del eje 5 con medios adecuados 40, que son
externos al alojamiento 1 de válvula y conocidos para cualquier
persona experta en la técnica.
Se puede observar que el modo de cooperación del
fuelle 38 con el cuerpo de válvula 25, por un lado, y con la
cubierta 9 por otro lado, es un soporte simple, longitudinal,
respectivamente corriente arriba y corriente abajo con referencia a
la dirección 16; en otras palabras, no se prevén otros medios que la
interactuación de cargas ejercidas sobre el cuerpo de válvula 25 por
medio del fuelle 38, por un lado, el resorte helicoidal 37 y el gas
que circula a través de la abertura 2 de la entrada, por otra parte,
para proveer este soporte. Preferiblemente, sin embargo, también se
proveen medios para centrar el fuelle 38, con referencia al eje 5,
en relación con el cuerpo de válvula 25 y la cubierta 9; en este
sentido, el fuelle 38 calza dentro del reborde 34 que se proyecta
hacia arriba, en el nivel del cuerpo de válvula 25 y, de manera
similar, calza dentro de un resalto anular 41, de revolución en
torno al eje 5, cuya cubierta 9 presenta hacia el interior de la
cavidad 6.
La válvula de control ilustrada en la figura 1
puede ser relativamente compacta en la dirección transversal del eje
4, es decir en la dirección transversal del conducto en el cual se
debe insertar la válvula de control y ciertas dimensiones espaciales
en la dirección longitudinal del eje 5, es decir, lateralmente en
relación al conducto.
Por cuestiones de mecanización, el eje 5 también
puede estar inclinado formando un ángulo de 45º a los fines de que
el conducto de descarga 21 esté dispuesto a lo largo del eje 4.
Dependiendo de las condiciones de montaje, puede
ser seleccionada otra disposición de los componentes de la válvula
de control de acuerdo con la invención (ilustrada en la figura 2),
en donde las dimensiones espaciales de la válvula de control,
lateralmente en relación con el conducto en el cual se inserta, no
exceden las dimensiones espaciales de este último; por otra parte,
las dimensiones espaciales de la válvula de control en la dirección
del conducto, son generalmente mayores que cuando se adopta la
disposición ilustrada en la figura 1.
En la figura 2, a la cual haremos referencia
seguidamente, se pueden encontrar los mismos componentes esenciales
de la figura 1, y hemos utilizado en la figura 2 los mismos números
de referencia que en la figura 1, aumentados en el valor de 100 para
indicar componentes idénticos o correspondientes.
La válvula de control ilustrada en la figura 2
comprende un alojamiento cerrado tubular 101 de revolución en torno
a un eje geométrico longitudinal 105 que, en este ejemplo, es común
al conducto (no ilustrado) en el cual se ha de montar la válvula de
control, es decir, es particular en una abertura de entrada 102 del
GPG del alojamiento 101 y en una abertura de salida 103 del GPG en
este alojamiento 101, alrededor de las cuales se presentan
disposiciones tales como roscas 123 ó 124 para la conexión al
conducto.
Dentro del alojamiento 101, la abertura de
entrada 102 se extiende longitudinalmente, es decir coaxialmente,
mediante un conducto de suministro 113 hacia una pared de fondo 111
la cual, en referencia al eje longitudinal 105, tiene la misma
configuración que la pared de fondo 11 en relación con el eje
longitudinal 5 y, en particular, define alrededor del eje 5 una
abertura 112 que es idéntica, en todos los aspectos, a la entrada 12
a la cavidad excepto que ésta está dispuesta directamente en la
abertura de entrada 102 de acuerdo con el eje 5 y está delimitada,
en el ejemplo ilustrado, por medio de una cara periférica interior
que no tiene número de referencia, la cual es cilíndrica y de
revolución en torno al eje 5 pero tiene un diámetro menor que el de
la cara periférica interna (también carente de número de referencia)
del conducto de suministro 113, el cual por ejemplo, también es
cilíndrico y de revolución en torno al eje 105.
En la dirección de corriente abajo con respecto a
la dirección 116 del flujo del GPG dentro de la abertura 112, desde
la abertura de entrada 102 hacia la abertura de salida 103, la pared
de fondo 111 es adyacente a una cavidad 106 que es idéntica, en
todos los aspectos, a la cavidad 6 excepto que está delimitada por
una superficie interna 108 que, siendo de revolución en torno al eje
105, es consecuentemente en este ejemplo coaxial con la abertura de
entrada 102 y la abertura de salida 103.
En la dirección de corriente abajo con referencia
a la dirección 116, es decir, hacia la cavidad 106, la pared de
fondo 111 (indicada por los números de referencia 115, 117, 118, y
120) se caracteriza por los componentes descritos con las
referencias 15, 17, 18 y 20 con relación a la figura 1, en
correlación con respecto al eje 116 y la superficie interior 108 de
la cavidad 106 que es idéntica a las correlaciones previamente
descritas con relación a la dirección 16 y a la superficie interna 8
de la cavidad 6.
De manera similar, dentro de la cavidad 106, en
una correlación idéntica a la de los componentes correspondientes
dentro de la cavidad 6, se dispone un cuerpo de válvula 125, que es
idéntico en todos los aspectos al cuerpo de válvula 25, con una
excepción que será descrita siguientemente, un resorte 137, que es
idéntico en todos los aspectos al resorte helicoidal 37, soportado
longitudinalmente, por un lado, por medio del borde 117 del asiento
115 y por otra parte, por medio de la superficie inferior 133 del
cuerpo de válvula 125, alrededor de la pared tubular 130 de este
último, y un fuelle hermético 138 que es idéntico en todos los
aspectos al fuelle 38 pero que está soportado corriente abajo en
relación a la dirección 116 por medio del alojamiento 101, no por
una cubierta similar a la cubierta 9, sino por medio de una grapa de
soporte transversal 142 que está ventajosamente fijada al
alojamiento 101 por medio de muescas 145 en una garganta anular 143
de revolución en torno al eje 105 dispuesta en la pared tubular del
alojamiento 101 a una distancia longitudinal del asiento 15 que
corresponde a la distancia longitudinal que separa el asiento 15 de
la cubierta 9 del alojamiento 1 de la válvula de control ilustrada
en la figura 1. Esta garganta 143 constituye la salida 112' de la
cavidad y forma la transición entre la superficie interna 108 de la
cavidad 106 y una superficie interna que directamente extiende esta
superficie interior 108 y que delimita, dentro del alojamiento 101,
en la extensión longitudinal directa del conducto de suministro 113
y la cavidad 106, un conducto de descarga 121 que conduce a la
abertura de salida 103 para el GPG.
Una persona experta en la técnica, entenderá
fácilmente que la operación de esta versión de la válvula de control
de acuerdo con la invención es idéntica, en todos los aspectos, a la
versión descrita con referencia a la figura 1.
A los fines de que cuando, el cuerpo valvular 125
ocupa su posición abierta de la abertura 112, ni el cuerpo de
válvula 125 ni la grapa de soporte 142 constituya un obstáculo
significativo al flujo de gas en la abertura de entrada 102 hacia la
abertura de salida 103, se disponen muescas longitudinales 144 y 145
respectivamente en la cara periférica externa 136 del borde 135 del
cuerpo de válvula 125 y en una zona periférica de la grapa 142,
directamente adyacente a la superficie interna 108 de la cavidad
106, de tal manera que estas muescas 144 y 145, además del espacio
sin referencia, que se forma entre el fuelle 138 y la superficie
interna 108 de la cavidad 106, ofrecen una sesión de flujo por lo
menos igual a la que se ofrece acumuladamente por medio del orificio
calibrado 127 del cuerpo de válvula 125 y el espacio provisto por
este último frente al asiento 15 cuando el cuerpo de válvula 125
ocupa su posición abierta de la abertura 112.
Por supuesto, en este caso como en el caso de la
válvula de control ilustrada en la figura 1, ciertos medios (esta
vez no ilustrados) pueden estar previstos para ajustar la presión
predeterminada que es la del gas de control dentro del fuelle 138
cuando este último ocupa su posición de máxima expansión en la cual
fuerza al cuerpo de válvula 125 contra el asiento 115 a los fines de
permitir el ajuste de la presión de referencia que define la presión
real del GPG en la abertura de entrada 102 por debajo de la cual el
cuerpo de la válvula 125 mantiene su posición de estrangulamiento de
la abertura 112, es decir, para el flujo obligado del GPG a través
del orificio calibrado 127 hacia la abertura de salida 103, y desde
la cual el cuerpo de válvula 125 adopta su posición abierta de la
abertura 112 y para la liberación del flujo del GPG desde la
abertura de entrada 102 hacia la abertura de salida 103.
Una persona experta en la materia fácilmente
entenderá que los dos modos de ejecución de la invención que se
acaban de describir son meramente ejemplos basadas en los cuales
pueden ser diseñadas numerosas variantes sin apartarse del alcance
de la presente invención según queda definido por las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (10)
1. Válvula de control diseñada para ser conectada
en un conducto para el paso de GPG desde un tanque, para
proporcionar una caída de presión si la presión del GPG es inferior
a un valor de referencia, y una caída de presión mucho menor si la
presión del GPG es superior a un valor de referencia, cuya válvula
de control comprende:
- un alojamiento (1, 101) que tiene una abertura
(2, 102) de entrada y una abertura (3, 103) de salida, una cavidad
(6, 106) que tiene una entrada (12, 112) a la cavidad en
comunicación de fluido con la abertura (2, 102) de entrada y una
salida (12', 112') de la cavidad en comunicación de fluido con la
abertura de salida (3, 103) y un asiento (15, 115) de válvula anular
posicionado dentro de la cavidad (6, 106),
- un cuerpo (25, 125) de válvula dispuesto
moviblemente dentro de la cavidad (6, 106) entre una posición de
estrangulación en donde el cuerpo (25, 125) de válvula es presionado
contra el asiento (15, 115) de válvula anular y una posición abierta
en la que el cuerpo (25, 125) de válvula es movido separándose del
asiento (15, 115) de válvula anular,
- medios elásticos (38, 138) para presionar el
cuerpo (25, 125) de válvula en la dirección del asiento (15, 115) de
válvula anular, de tal forma que el cuerpo (25, 125) de válvula
ocupe la posición de estrangulación cuando la presión real del gas
sea menor que una presión de referencia, y la posición abierta
cuando la presión real del gas sea, por lo menos, igual a la presión
de referencia, caracterizada porque el asiento (15, 115) de
válvula anular está posicionado alrededor de la entrada (12, 112) a
la cavidad, porque el cuerpo (25, 125) de válvula tiene un pasaje
con un orificio (27, 127) calibrado que, cuando el cuerpo (25, 125)
de válvula ocupa la primera posición de estrangulación, permite la
comunicación calibrada de fluido entre la entrada (12, 112) a la
cavidad y la salida (12', 112') de la cavidad, y porque os medios
elásticos (38, 138) comprenden un fuelle hermético (38, 138)
posicionado dentro de la cavidad (6, 106) cuyo fuelle (38, 138)
contiene un gas de control y puede ser deformado longitudinal y
elásticamente desde un primer estado de compresión longitudinal que
se presenta cuando el cuerpo (25, 125) de válvula ocupa la posición
de estrangulación y en el que el gas de control tiene una presión
determinada de acuerdo con la presión de referencia, a un segundo
estado de compresión longitudinal que se presenta cuando el cuerpo
(25, 125) de válvula ocupa la posición abierta y en el que el fuelle
(38, 138) es comprimido por una presión GPG más alta.
2. Válvula de control de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que la cavidad (6, 106) incluye medios (9,
142) para soportar el extremo del fuelle (38, 138) completamente
cerrado que no está en contacto con el cuerpo (25, 125) de
válvula.
3. Válvula de control de acuerdo con la
reivindicación 2, que además comprende medios (37, 137) para
mantener el cuerpo (25, 125) de válvula en contacto con el fuelle
(38, 138) completamente cerrado.
4. Válvula de control de acuerdo con la
reivindicación 3, en la que los medios (37, 137) para comprimir el
cuerpo (25, 125) de válvula elásticamente contra el fuelle (38, 138)
completamente cerrado comprenden un resorte helicoidal (37,
137).
5. Válvula de control de acuerdo con la
reivindicación 4, en la que el cuerpo (25, 125) de válvula comprende
una tapa, que tiene una pared de fondo (26, 126), una pared lateral
tubular (30, 130) y una pared superior anular (32, 132) que se
proyecta hacia fuera, y en la que el resorte helicoidal (37, 137)
está montado alrededor de la pared lateral tubular (30, 130).
6. Válvula de control de acuerdo con la
reivindicación 5, en la que el pasaje en el cuerpo (25, 125) de
válvula incluye por lo menos una ranura (31, 131) en la pared
lateral tubular (30, 130).
7. Válvula de control de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el cuerpo (25, 125) de
válvula y la cavidad (6, 106) tienen medios (36, 8, 136, 108) para
guiar el cuerpo (25, 125) de válvula.
8. Válvula de control de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el asiento (15) anular de
válvula con la entrada (12) a la cavidad, el cuerpo (25) de válvula
con el orificio calibrado (27) y el fuelle (38) completamente
cerrado están alineados a lo largo de un eje geométrico longitudinal
(5), en la que la abertura (2) de entrada y la abertura (3) de
salida están alineadas a lo largo de un eje geométrico transversal
(4), en el que la abertura (2) de entrada lleva transversal y
directamente aguas arriba de la entrada (12) a la cavidad con
referencia a la dirección (16), y en la que la abertura (3) de
salida conduce transversalmente a una zona de la cavidad (6) del
alojamiento (1) dispuesta directamente corriente abajo del asiento
(15) de válvula anular con referencia a la dirección (16).
9. Válvula de control de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 7, en la que la abertura (102) de
entrada, el asiento (115) de válvula anular con la entrada (112) a
la cavidad, el cuerpo (125) de válvula con el orificio calibrado
(127), el fuelle (138) completamente cerrado y la abertura de salida
(103) están alineados a lo largo de un eje geométrico longitudinal
(105) y el cuerpo (125) de válvula y el fuelle hermético (138) dejan
libre, dentro de la cavidad (106) un pasaje para el flujo de gas
proveniente de la abertura de entrada (102) hacia la abertura de
salida (103), corriente abajo del asiento (115) de válvula anular,
cuyo pasaje es por lo menos igual en tamaño al pasaje que está
asociado con el cuerpo (25, 125) de válvula en la posición
abierta.
10. Válvula de control de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además medios (39, 40)
para ajustar la presión del gas de control en el fuelle (38, 138)
completamente cerrado.
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