ES2221232T3 - Valvula monoestable. - Google Patents

Valvula monoestable.

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ES2221232T3 ES98962485T ES98962485T ES2221232T3 ES 2221232 T3 ES2221232 T3 ES 2221232T3 ES 98962485 T ES98962485 T ES 98962485T ES 98962485 T ES98962485 T ES 98962485T ES 2221232 T3 ES2221232 T3 ES 2221232T3
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Abstract

Válvula monoestable para el control de la descarga brusca de un gas contenido en una cavidad, que comprende: - un cuerpo (2) que delimita una cámara (3) que presenta, por una parte, un conducto (4) de entrada unido a una cavidad y, por otra parte, un orificio (5) llamado de descarga hacia un conducto (6) de salida. - un pistón (7) alojado en la cámara (3) citada anteriormente, que se desplaza entre una posición llamada de obturación, en la cual la cara (7A) delantera de este pistón (7) obtura el orificio de descarga, y una posición llamada abierta, en la cual esta cara delantera está separada del orificio de descarga de forma que el aire de la cavidad puede ser evacuado bruscamente por el conducto de salida, pistón que: - por una parte, presenta un collarín (8) que divide la cámara (3) en una cámara delantera y una cámara trasera (9), cuya cara (8A) llamada ¿cara delantera¿, vuelta hacia la parte delantera del pistón y hacia el orificio de descarga, está sometida a la presión del aire aprisionado en la cavidad, presión que desarrolla una fuerza llamada de apertura que tiende a hacer retroceder al pistón y a llevarlo a posición abierta, y - por otra parte, delimita, entre su cara (8B) trasera y el cuerpo de la válvula, la citada cámara (9) trasera, en la cual se ejerce una presión que desarrolla en la parte trasera del pistón una fuerza llamada de obturación que empuja al pistón hacia su posición de obturación, fuerza de obturación que es de módulo sensiblemente idéntico, pero de sentido opuesto, al de la fuerza de apertura, para bajar bruscamente la presión en la cámara trasera clásicamente la válvula comprende además: - situado en un conducto (11) de evacuación que une la cámara (9) trasera con el conducto (6) de salida, un obturador (12) llamado obturador principal, móvil entre una posición llamada de cierre y una posición llamada de escape, estando este obturador solicitado: - por una parte hacia su posición llamada de escape por la presión que, reinando en la cámara trasera citada anteriormente, desarrolla sobre la cara delantera de este obturador una fuerza llamada de escape y - por otra parte, hacia su posición de cierre por la presión de un gas que, contenido en una cámara (13) llamada de mando, desarrolla sobre la cara trasera del obturador una fuerza llamada de cierre que aplica al obturador sobre su asiento y - medios (14, 15) de retirada del pistón y del obturador principal respectivamente hacia su posición de obturación y de cierre, esta válvula comprende además: - en un conducto (17) llamado de mando que une la cámara de mando al menos indirectamente con la atmósfera, un segundo obturador (18) llamado de mando, móvil entre una posición llamada de interrupción, en la cual el gas contenido en la cámara (13) de mando no puede escaparse y una posición llamada de evacuación, en la cual el gas contenido en la cámara de mando puede escaparse, - un medio motor (19) para desplazar rápidamente al obturador de mando hacia su posición de evacuación y - un medio (20) de retirada del obturador de mando respectivamente hacia su posición de interrupción, estando esta válvula caracterizada porque: - el área definida por la sección recta del conducto (11) de evacuación es al menos constante, incluso creciente, desde la cámara (9) trasera hacia el conducto (6) de salida con el fin de limitar la pérdida de carga y el tramo (11A) del conducto de evacuación aguas arriba del obturador principal (12), llamado tramo aguas arriba, tiene una sección de área sensiblemente idéntica a la del tramo aguas abajo y - el obturador (12) principal es del tipo de membrana.

Description

Válvula monoestable.
La invención se refiere a una válvula monoestable para la carga progresiva y después el control de la descarga brusca de un gas contenido en una cavidad o capacidad.
Para facilitar el flujo de materia granulosa y/o evitar la formación de depósito, por ejemplo, en los hornos para la fabricación del cemento, se utilizan dispositivos conocidos bajo el nombre de cañones de aire.
Este dispositivo comprende una capacidad o cavidad en la cual se acumula a presión un volumen de aire y después periódicamente este aire es liberado brutalmente, por ejemplo a través de una tobera, de forma que la deflagración producida, elimina los depósitos.
Para permitir, en un primer tiempo, la acumulación del aire en la cavidad y, en un segundo tiempo, esta brusca descarga, entre la cavidad y la tobera, se ha dispuesto una válvula monoestable que gobierna el paso del aire desde una fuente en la cavidad y desde la cavidad hacia la tobera u otro medio.
Clásicamente, esta válvula monoestable (US 3.905.575) comprende:
- un cuerpo que delimita una cámara que presenta, por una parte, un conducto de entrada unido a la cavidad y, por otra parte, un orificio llamado de descarga hacia un conducto de salida,
- un pistón alojado en la cámara citada anteriormente que se desplaza entre una posición llamada de obturación en la cual la cara delantera de este pistón obtura el orificio de descarga y una posición llamada de apertura en la cual esta cara delantera se separa del orificio de descarga de forma que el aire de la cavidad puede ser evacuado bruscamente por el conducto de salida, pistón que:
- por una parte, presenta un collarín que divide la cámara en una cámara delantera y una cámara trasera cuya cara llamada "cara delantera" vuelta hacia la parte delantera del pistón y hacia el orificio de descarga está sometida a la presión del aire aprisionado en la cavidad, presión que desarrolla una fuerza llamada de apertura que tiende a hacer retroceder al pistón y a llevarlo a la posición abierta y
- por otra parte, delimita, entre su cara trasera y el cuerpo de la válvula, la citada cámara trasera, en la cual se ejerce una presión que desarrolla sobre la parte trasera del pistón una fuerza llamada de obturación que empuja al pistón hacia su posición de obturación, fuerza de obturación que es de módulo sensiblemente idéntico, pero de sentido opuesto al de la fuerza de apertura, y
- un medio para bajar bruscamente la presión en la cámara trasera y así provocar el retroceso del pistón.
La eficacia de estos cañones de aire depende por cierto principalmente del volumen de la cavidad y de la presión del aire contenido en ésta, pero igualmente tanto de la velocidad de puesta en comunicación de la cavidad con el conducto de salida como de la pérdida de carga.
Se conoce, por ejemplo, una válvula (FR-A-2.660.395) cuyo pistón se presenta en forma de una cubeta, permitiendo así reducir el peso, y por consiguiente la inercia, del pistón, lo que permite mejorar sensiblemente la velocidad de retroceso del citado pistón.
La concavidad de la cubeta permite además alojar una corredera de sección pequeña y que forma el medio de guía del pistón y permitiendo así reducir la longitud del pistón con relación a un pistón convencional.
Para bajar bruscamente la presión en la cámara trasera, el aire de esta cámara debe ser rápidamente evacuado.
Para tratar de conseguirlo, se conoce una válvula (FR-A-2.712.639) que comprende:
- situado en un conducto de evacuación que une la cámara trasera con el conducto de salida, un obturador llamado obturador principal, móvil entre una posición llamada de cierre y una posición llamada de escape, estando este obturador solicitado:
- por una parte, hacia su posición llamada de escape por la presión que, reinando en la cámara trasera citada anteriormente, desarrolla sobre la cara delantera de este obturador una fuerza llamada de escape y,
- por otra parte, hacia su posición de cierre por la presión de un gas que, contenido en una cámara llamada de mando o accionamiento, desarrolla sobre la cara trasera del obturador una fuerza llamada de cierre que aplica al obturador sobre su asiento y
- medios de retirada del pistón y del obturador principal respectivamente en su posición de obturación y de cierre.
Una fuente de gas a presión está unida a esta válvula y alimenta la cámara de mando que alimenta la cámara trasera por un canal llamado de alimentación de pequeña sección y esta cámara trasera alimenta la capacidad mediante una fuga controlada.
Así, durante el llenado de la cavidad es la presión de alimentación la que mantiene al pistón y al obturador en apoyo sobre su asiento respectivo.
Un distribuidor está situado entre la fuente de gas a presión y la válvula.
Para provocar el desplazamiento del pistón, se interrumpe la alimentación de gas presurizado y después, por medio del distribuidor citado anteriormente, se une al menos indirectamente con la atmósfera la cámara de mando de forma que la presión, al bajar rápidamente, el obturador se abre para dejar escapar al gas contenido en la cámara trasera.
Esta bajada de presión en la cámara trasera permite al pistón retroceder con el fin de establecer la comunicación entre la cavidad y el conducto de salida.
Esta sucesión de etapas permite, con una presión de mando relativamente baja, liberar un volumen de aire muy importante.
El recorrido a través del cual el gas se escapa es sinuoso y provoca desgraciadamente una gran pérdida de carga.
En el ejemplo (FR-A-2.660-395), el conducto de entrada que une la capacidad con la válvula presenta un diámetro constante ligeramente inferior a la longitud del pistón, enfrente de la pared lateral en cuyo pistón, desemboca este conducto de entrada.
Esta constancia del diámetro reduce las pérdidas de carga del fluido que fluye desde la cavidad hasta el conducto de salida.
Se conoce igualmente una válvula (US-4.201.362) cuya apertura está accionada por desplazamiento de dos obturadores.
Así, la válvula comprende:
- en un conducto llamado de mando que une la cámara de mando al menos indirectamente con la atmósfera, un segundo obturador llamado de mando móvil entre una posición llamada de interrupción, en la cual el gas contenido en la cámara de mando no puede escaparse, y una posición llamada de evacuación en la cual el gas contenido en la cámara de mando puede escaparse.
- un medio motor para desplazar rápidamente al obturador de mando hacia su posición de evacuación y
- un medio de retirada del obturador de mando respectivamente a su posición de interrupción.
En este sistema de mando por etapas, la velocidad de retroceso del pistón puede ser aun mejorada y, de este modo, permitir una mayor eficacia.
A este efecto, la invención tiene por objeto una válvula del tipo citado anteriormente caracterizada porque:
- el área definida por la sección recta del conducto de evacuación es al menos constante, incluso creciente, desde la cámara trasera hasta el conducto de salida con el fin de limitar la pérdida de carga y el tramo del conducto de evacuación aguas arriba del obturador principal, llamado tramo aguas arriba, tiene una sección de área sensiblemente idéntica a la del tramo aguas abajo, y
- el obturador principal es del tipo de membrana.
La invención se comprenderá bien con la ayuda de la descripción que se da a continuación, hecha a título de ejemplo no limitativo a la vista del dibujo adjunto, que representa esquemáticamente un corte vertical de una válvula monoestable según la invención.
En referencia al dibujo, se ve que la válvula 1 monoestable comprende:
- un cuerpo 2 que delimita una cámara 3 que presenta, por una parte, un conducto 4 de entrada unido a una cavidad y, por otra parte, un orificio 5 llamado de descarga hacia un conducto 6 de salida.
- un pistón 7 alojado en la cámara 3 citada anteriormente que se desplaza entre una posición llamada de obturación en la cual la cara 7A delantera de este pistón 7 obtura el orificio de descarga y una posición llamada abierta en la cual esta cara delantera está separada del orificio de descarga de forma que el aire de la cavidad puede ser evacuado bruscamente por el conducto de salida, pistón que:
- por una parte, presenta un collarín 8 que divide la cámara 3 en una cámara delantera y una cámara trasera 9, cuya cara 8A llamada "cara delantera" vuelta hacia la parte delantera del pistón y hacia el orificio de descarga está sometida a la presión del aire aprisionado en la cavidad, presión que desarrolla una fuerza llamada de apertura que tiende a hacer retroceder al pistón y a llevarlo a la posición abierta, y
- por otra parte, delimita, entre su cara 8B trasera y el cuerpo de la válvula, la cámara 9 trasera en la cual se ejerce una presión que desarrolla sobre la parte trasera del pistón una fuerza llamada de obturación que empuja al pistón hacia su posición de obturación, fuerza de obturación que es de módulo sensiblemente idéntico pero de sentido opuesto al de la fuerza de apertura, y
- un medio 10 para bajar bruscamente la presión en la cámara trasera y así provocar el retroceso brusco del pistón.
Para bajar bruscamente la presión en la cámara trasera, clásicamente la válvula comprende además:
- situado en un conducto 11 de evacuación que une la cámara 9 trasera con el conducto 6 de salida, un obturador 12 llamado obturador principal, móvil entre una posición llamada de cierre y una posición llamada de escape, estando este obturador solicitado:
- por una parte, hacia su posición llamada de escape por la presión que, reinando en la cámara trasera citada anteriormente, desarrolla sobre la cara delantera de este obturador una fuerza llamada de escape, y
- por otra parte, hacia su posición de cierre, por la presión de un gas que, contenido en una cámara 13 llamada de mando o accionamiento, desarrolla en la cara trasera del obturador una fuerza llamada de cierre que aplica al obturador sobre su asiento, y
- medios 14, 15 de retirada del pistón y del obturador principal respectivamente hacia su posición de obturación y de cierre.
La alimentación de la cavidad se hace por introducción del gas a presión que proviene de una fuente S externa directamente en la cámara 9 trasera bajo el control de un distribuidor 16 que está comunicado con la cavidad por una fuga controlada al nivel del grado de estanqueidad que presenta el collarín del pistón.
La válvula comprende:
- en un conducto 17 llamado de mando que une la cámara de mando al menos indirectamente con la atmósfera, un segundo obturador 18 llamado de mando, móvil entre una posición llamada de interrupción en la cual el gas contenido en la cámara 13 de mando no puede escaparse y una posición llamada de evacuación en la cual el gas contenido en la cámara de mando puede escaparse,
- un medio motor 19 para desplazar al obturador de mando hacia su posición de evacuación y
- un medio 20 de retirada del obturador de accionamiento respectivamente hacia su posición de interrupción.
Según una característica de la invención
- el área definida por la sección derecha del conducto 11 de evacuación es al menos constante, incluso creciente, desde la cámara 9 trasera hacia el conducto 6 de salida con el fin de limitar la pérdida de carga y
- el obturador 12 principal presenta una inercia pequeña y es del tipo de membrana.
La cámara 13 de mando es de pequeño volumen y se comunica con la cámara trasera a través de un orificio 21 de pequeña sección, de forma que la cámara trasera y la cámara de mando están a la misma presión.
Ventajosamente, el tramo 11A del conducto de evacuación aguas arriba del obturador principal, llamado tramo aguas arriba, tiene una sección en forma de media luna dispuesta alrededor del tramo aguas abajo 11B de este conducto de evacuación que es, en lo que a ella se refiere, de sección sensiblemente circular, siendo las secciones de estos dos tramos, por otra parte, de áreas idénticas.
El obturador 12 principal es un obturador de membrana que comprende, por ejemplo, una zona central rígida que constituye la parte activa del obturador y una zona periférica flexible para el posicionamiento del obturador.
Se podría utilizar una membrana metálica.
Es al menos, en parte, esta zona periférica la que está sometida a la presión del gas contenido en la cámara trasera.
El tramo aguas arriba del conducto de evacuación se sitúa en la parte de atrás de la cámara trasera y el tramo aguas abajo se extiende en el lado de la cámara que aloja al pistón.
El orificio 21 que permite la introducción del gas en la cámara de mando está realizado en la membrana.
La utilización de tal obturador permite la realización de una gran sección de paso recurriendo a una pieza mecánica de bajo peso que favorece la velocidad y con una carrera reducida.
El obturador de mando está por ejemplo constituido por un pequeño pistón que se desplaza por efecto de un campo magnético producido por un electroimán.
Ventajosamente, el escape del gas contenido en la cámara de mando se hace en el tamo 11B aguas abajo del conducto de evacuación de forma que el ruido producido durante el escape del gas está dirigido, por ejemplo, hacia el horno y no hacia el exterior, lo que sería molesto para el personal.
Ventajosamente, el conducto 4 de entrada que une la cavidad con el cuerpo de la válvula que aloja el pistón tiene, en toda su longitud, una sección de superficie constante, pero de geometría que varía según su posición a lo largo del eje longitudinal del conducto, de forma que, al nivel de la conexión entre el conducto y el cuerpo de la válvula, esta sección recta es sensiblemente elíptica con la dimensión pequeña de la elipse orientada paralelamente al eje de desplazamiento del pistón.
Esto permite acortar el pistón sensiblemente al valor del eje pequeño de la elipse y por consiguiente reducir su carrera sin por ello inducir pérdida de carga.
Una ventaja igualmente de la realización resulta de la disposición de los componentes de la válvula.
En efecto, la introducción del gas que proviene de la fuente se hace directamente en la parte trasera del pistón 7 y no como se realiza habitualmente mediante un escape controlado.
Esto mejora el mantenimiento del pistón sobre su asiento durante el llenado.
Otro aspecto interesante es el hecho de que la pieza que lleva el medio de guía del pistón y que, con el cuerpo de la válvula, delimita la cámara, aloja la válvula que permite la introducción del aire y lleva en su cara trasera el obturador de mando.
Este tipo de montaje permite un intercambio fácil de los diversos elementos sin tener que recurrir a numerosas operaciones de desmontaje-montaje posterior.

Claims (7)

1. Válvula monoestable para el control de la descarga brusca de un gas contenido en una cavidad, que comprende:
- un cuerpo (2) que delimita una cámara (3) que presenta, por una parte, un conducto (4) de entrada unido a una cavidad y, por otra parte, un orificio (5) llamado de descarga hacia un conducto (6) de salida.
- un pistón (7) alojado en la cámara (3) citada anteriormente, que se desplaza entre una posición llamada de obturación, en la cual la cara (7A) delantera de este pistón (7) obtura el orificio de descarga, y una posición llamada abierta, en la cual esta cara delantera está separada del orificio de descarga de forma que el aire de la cavidad puede ser evacuado bruscamente por el conducto de salida, pistón que:
- por una parte, presenta un collarín (8) que divide la cámara (3) en una cámara delantera y una cámara trasera (9), cuya cara (8A) llamada "cara delantera", vuelta hacia la parte delantera del pistón y hacia el orificio de descarga, está sometida a la presión del aire aprisionado en la cavidad, presión que desarrolla una fuerza llamada de apertura que tiende a hacer retroceder al pistón y a llevarlo a posición abierta, y
- por otra parte, delimita, entre su cara (8B) trasera y el cuerpo de la válvula, la citada cámara (9) trasera, en la cual se ejerce una presión que desarrolla en la parte trasera del pistón una fuerza llamada de obturación que empuja al pistón hacia su posición de obturación, fuerza de obturación que es de módulo sensiblemente idéntico, pero de sentido opuesto, al de la fuerza de apertura,
para bajar bruscamente la presión en la cámara trasera clásicamente la válvula comprende además:
- situado en un conducto (11) de evacuación que une la cámara (9) trasera con el conducto (6) de salida, un obturador (12) llamado obturador principal, móvil entre una posición llamada de cierre y una posición llamada de escape, estando este obturador solicitado:
- por una parte hacia su posición llamada de escape por la presión que, reinando en la cámara trasera citada anteriormente, desarrolla sobre la cara delantera de este obturador una fuerza llamada de escape y
- por otra parte, hacia su posición de cierre por la presión de un gas que, contenido en una cámara (13) llamada de mando, desarrolla sobre la cara trasera del obturador una fuerza llamada de cierre que aplica al obturador sobre su asiento y
- medios (14, 15) de retirada del pistón y del obturador principal respectivamente hacia su posición de obturación y de cierre,
esta válvula comprende además:
- en un conducto (17) llamado de mando que une la cámara de mando al menos indirectamente con la atmósfera, un segundo obturador (18) llamado de mando, móvil entre una posición llamada de interrupción, en la cual el gas contenido en la cámara (13) de mando no puede escaparse y una posición llamada de evacuación, en la cual el gas contenido en la cámara de mando puede escaparse,
- un medio motor (19) para desplazar rápidamente al obturador de mando hacia su posición de evacuación y
- un medio (20) de retirada del obturador de mando respectivamente hacia su posición de interrupción,
estando esta válvula caracterizada porque:
- el área definida por la sección recta del conducto (11) de evacuación es al menos constante, incluso creciente, desde la cámara (9) trasera hacia el conducto (6) de salida con el fin de limitar la pérdida de carga y el tramo (11A) del conducto de evacuación aguas arriba del obturador principal (12), llamado tramo aguas arriba, tiene una sección de área sensiblemente idéntica a la del tramo aguas abajo y
- el obturador (12) principal es del tipo de membrana.
2. Válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque el tramo (11A) del conducto de evacuación aguas arriba del obturador principal, llamado tramo de aguas arriba, tiene una sección en forma de media luna dispuesta alrededor del tramo de aguas abajo (11B) de este conducto de evacuación que es, en lo que a ella se refiere, de sección sensiblemente circular.
3. Válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque el obturador (12) principal es un obturador del tipo de membrana que comprende una zona central rígida que constituye la parte activa del obturador y una zona periférica flexible para el posicionamiento del obturador.
4. Válvula según la reivindicación 3, caracterizada porque el orificio (21) que permite la introducción del gas en la cámara de mando está realizado en la membrana.
5. Válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque el obturador de mando está constituido por un pequeño pistón que se desplaza por efecto de un campo magnético producido por un electroimán.
6. Válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque el escape del gas contenido en la cámara de mando se hace en el tramo (11B) aguas abajo del conducto de evacuación.
7. Válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque el conducto (4) de entrada que une la cavidad con el cuerpo de la válvula que aloja al pistón tiene, en toda su longitud, una sección de superficie constante, pero de geometría que varía según su posición a lo largo del eje longitudinal del conducto de salida, de forma que, al nivel de la conexión entre el conducto y el cuerpo de la válvula, esta sección recta es sensiblemente elíptica con la dimensión pequeña de la elipse orientada paralelamente al eje de desplazamiento del pistón.
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