ES2243627T3 - Valvula de seguridad. - Google Patents

Abstract

Válvula de sobrepresión, en particular para la degradación de la sobrepresión que se forma en uno de los lados de la válvula, con una carcasa de válvula que presenta por lo menos una entrada (2) y por lo menos un orificio de salida (4), un sistema de junta con un elemento de junta elástico, en particular en forma de una membrana (6), que en una posición está situada sobre un asiento de válvula (12) sellándolo entre un orificio de entrada (2) y el orificio de salida (4), y que está realizada para que pueda desplazarse retirándose del asiento de válvula 12, venciendo una fuerza (14) que actúe sobre ella, caracterizada por un postizo de válvula (20) unido al sistema de junta (6) y que sirve como elemento de guiado para el sistema de junta (6), que en un primer tramo (30) presenta una zona del borde circular, que con su perímetro exterior está adosada a un perímetro interior de una prolongación de tubuladura (22) del asiento de válvula (12), o que está dispuesta en la prolongación de la tubuladura (22) con una ligera holgura, y que en un segundo tramo (34) lleva unas guías (36) para el postizo de válvula (20).

Description

Válvula de seguridad.

La invención se refiere a una válvula de mando o una válvula de sobrepresión, en particular en forma de una válvula de recirculación de aire de empuje para la degradación de la sobrepresión que se forma en uno de los lados de la válvula de mando, tal como se describe en la reivindicación 1.

Para cerrar de forma estanca el lado de entrada y el lado de salida de la válvula, en las válvulas de mando se emplean con frecuencia sistemas de junta de material elástico. Este material elástico puede consistir, por ejemplo, en una membrana. En posición cerrada, el elemento de junta elástico asienta de forma estanca sobre un asiento de válvula, y está realizado de tal manera que para abrir la válvula se puede desplazar separándolo del asiento de válvula. Si se desea, por ejemplo, que la sobrepresión existente en el lado de entrada de la válvula se evacue a través de la válvula hacia el lado de salida de la válvula es preciso que la membrana se separe del asiento de la válvula, con lo cual se produce un flujo entre el asiento de la válvula y la membrana.

Se ha observado que al abrir la válvula se forman ruidos. Estos ruidos son debidos a la corriente de Bernoulli que se produce en la zona entre la membrana y el asiento de la válvula, y a las subsiguientes condiciones de depresión. La depresión provoca que el elemento de junta elástico, es decir, por ejemplo, la membrana, vuelva a ser atraída hacia el asiento de la válvula, cerrando brevemente la válvula, a pesar de encontrarse ésta en posición abierta. Este proceso de breves cierres seguidos de breves aperturas de la válvula tiene lugar al principio de la apertura de la válvula, y da lugar a los ruidos antes mencionados.

La patente EP 0 611 219 B1 describe una válvula con un sistema de junta en forma de una membrana que para efectuar un cierre sellado asienta como elemento de junta elástico sobre un asiento de válvula, y al mismo tiempo sella el mecanismo de accionamiento de la válvula con respecto a la trayectoria de flujo de la válvula.

La patente DE 1 239 899 describe una válvula de membrana con un cono de estrangulamiento intercambiable mediante el cual se puede adaptar el efecto de estrangulamiento a las condiciones de trabajo respectivas.

El objetivo de la presente invención es el de proponer una válvula de mando en la que se pueda impedir la formación de ruido de la válvula durante el proceso de apertura.

Este objetivo se resuelve mediante una válvula de mando o una válvula de sobrepresión que presente las características indicadas en la reivindicación 1.

Para evitar que la válvula vuelva a cerrarse en el primer momento del estado de apertura, la válvula de mando lleva un postizo de válvula, que a lo largo de un primer tramo del movimiento de apertura de la válvula impide el comienzo inmediato del flujo que se produce, o por lo menos permite únicamente un flujo tan reducido que se puede impedir que el elemento de junta elástico "se vuelva" hacia el asiento de la válvula. Para ello, el postizo de la válvula así como el elemento de junta elástico está realizado como dispositivo de junta adicional que actúa al menos parcialmente en el asiento de la válvula. A continuación, el elemento de junta elástico puede en primer lugar separarse, es decir llevarse a un estado de apertura, sin que para ello se produzca inmediatamente un flujo intenso en la zona del asiento de la válvula. El postizo de la válvula, que está unido al elemento de junta elástico, puede estar realizado para ello preferentemente de tal manera que incluso se llegue a impedir totalmente que se llegue a producir un flujo. Pero también se puede permitir que el efecto sellante del postizo de la válvula permita primeramente un flujo reducido, cuyas condiciones de depresión sean tales que el elemento de junta elástico no pueda ser atraído de nuevo sobre el asiento de la válvula debido a la depresión, incluso si solo se ha alejado escasamente del asiento de la válvula. En función de las dimensiones de la respectiva válvula de mando y de las condiciones de presión existentes y de los materiales utilizados es preciso desplazar el elemento de junta elástico sólo en un recorrido corto o en un recorrido correspondientemente más largo, antes de que tenga lugar el flujo total, es decir, la apertura propiamente dicha de la válvula de mando. Para permitir la apertura de la válvula de mando, a continuación del primer tramo del postizo de la válvula, que actúa como dispositivo de junta adicional, un tramo que deja libre la trayectoria o sección del flujo, y que sirve como guía para el asiento de la válvula o el dispositivo de junta. De esta manera se tiene la seguridad de que la depresión que se forma en la zona entre el elemento de junta elástico y el asiento de la válvula, después de dejar libre la trayectoria para el flujo, ya no puede dar lugar a que el elemento de junta elástico vuelva a ser atraído sobre el asiento de la válvula, en cualquier posición separada del asiento de la válvula.

Con el postizo de válvula propuesto se consigue una válvula con dos funciones diferentes para regular un flujo, concretamente una válvula de corredera combinada con una válvula de membrana. En una forma de realización preferida, el primer tramo del postizo de la válvula, que forma el dispositivo de junta adicional, está realizado con una zona del borde que se extiende en la dirección del eje longitudinal del postizo de la válvula. La zona del borde, que se puede extender en un tramo más o menos corto o largo, lo que a su vez depende entre otras cosas de las dimensiones de construcción y de las condiciones de presión, está, o bien adosada al asiento de la válvula, para impedir totalmente en un principio cualquier flujo que se vaya a formar, o está ligeramente separada de éste, para permitir el flujo pero al menos sólo en una pequeña magnitud.

El postizo de la válvula puede tener convenientemente una forma de sección circular, lo que resulta ventajoso en cuanto al efecto de sellado que se busca entre el postizo de la válvula y el asiento de la válvula. El hecho de permitir un ligero flujo se puede conseguir, por ejemplo, dejando un intersticio anular entre el asiento de la válvula y la zona del borde. En una forma de realización preferida, el primer tramo del postizo de la válvula puede estar realizado como anillo circular en forma de cilindro hueco, lo cual resulta ventajoso en cuanto a su fabricación y a la elasticidad en la zona del primer tramo, así como en lo referente al ahorro de material.

En el extremo libre del primer tramo del postizo de la válvula, que está orientado hacia el elemento de junta elástico, puede estar dispuesto convenientemente otro anillo circular que se extiende radialmente hacia el interior, cuya extensión en la dirección del eje longitudinal del postizo de la válvula sea menor que la del primer tramo. Este nuevo anillo circular puede servir ventajosamente como asiento para una zona del elemento de junta elástico unido al postizo de la válvula y, en particular, incrementa la estabilidad del postizo de la válvula.

En una forma de realización preferida, el segundo tramo del postizo de la válvula está realizado en forma de puentes o brazos separados entre sí que se extienden en la dirección del eje longitudinal del postizo de la válvula. Esta configuración del segundo tramo sirve por una parte para poder seguir utilizando el postizo de la válvula como elemento de guiado para el dispositivo de junta y permitir, por otra parte, que quede libre al menos parcialmente la sección de paso para el flujo. Por razones de estabilidad existen preferentemente tres o más brazos.

La separación entre los brazos es ventajosamente diferente, vista en la dirección de su eje longitudinal, preferentemente menor en la zona del primer tramo que en la zona que se extiende hacia el extremo libre de los brazos. En una primera zona, en la que el postizo de la válvula está desplazado lo suficiente para que pueda haber un flujo entre los brazos, éste se puede regular de tal manera que en un principio se produzca un flujo menor, debido a la menor sección de paso que en el restante transcurso de la apertura, es decir, que siga separando el postizo de la válvula, ya que en esta zona se van haciendo mayores las separaciones entre los brazos y por lo tanto permiten el paso de un flujo mayor.

Los brazos están provistos, convenientemente, en sus extremos libres de unos salientes que se extienden en la dirección del asiento de la válvula y que asientan en éste. La superficie de asiento entre el postizo de la válvula y la correspondiente zona del asiento de la válvula se reduce de esta manera, con lo cual se reduce el rozamiento que hay entre los brazos y el asiento de la válvula.

En otra forma de realización, los extremos libres de los brazos pueden estar unidos entre sí mediante un anillo circular que asienta en el asiento de la válvula, lo que incrementa la estabilidad de los brazos entre sí y mejora el guiado del postizo de la válvula en el asiento de la válvula.

El material del primer tramo del postizo de la válvula puede consistir ventajosamente en un material distinto, preferentemente un material elástico, del material del segundo tramo. Esto puede resultar especialmente ventajoso si se desea un efecto de sellado total o muy elevado entre el postizo de la válvula y el asiento de la válvula. Pero también puede ser perfectamente suficiente fabricar el conjunto del postizo de la válvula de un mismo material, por ejemplo de plástico.

El postizo de la válvula antes descrito con sus correspondientes configuraciones se emplea preferentemente en una válvula de mando, en particular una válvula de desconexión o de recirculación de aire de empuje.

La invención se describe a continuación con mayor detalle sirviéndose de un ejemplo de realización preferido. Las figuras muestran:

Figura 1, una sección a través de una válvula de mando,

Figura 2, una vista en perspectiva de una primera forma de realización del postizo de la válvula,

Figura 3a, una vista en perspectiva de otra forma de realización preferida del postizo de la válvula, y

Figura 3b, una vista en sección de la forma de realización de la Figura 3a.

En la forma de realización preferida según la Figura 1, se trata de una válvula de recirculación de aire de empuje, que puede estar instalada por ejemplo en el circuito de aire de un turbocompresor. Para este fin, la válvula de mando está situada en el lado de presión, es decir entre el turbocompresor por gases de escape y la válvula de mariposa estableciendo una comunicación con el lado sin presión antes del turbocompresor por gases de escape. La válvula de recirculación de aire de empuje representada tiene en este caso como objetivo degradar la presión que se va creando después del turbocompresor hacia la válvula de mariposa, en el caso de un régimen de empuje, es decir, cuando se reducen las revoluciones del motor, tal como sucede por ejemplo al desembragar. Para degradar la presión se abre la válvula de recirculación de aire de empuje y devuelve la sobrepresión entre el turbocompresor por gases de escape y la válvula de mariposa al canal de aire limpio dispuesto antes del turbocompresor, con lo cual se produce un breve equilibrio de presiones entre el lado antes del turbocompresor y después del turbocompresor. La aplicación antes descrita de este tipo de válvulas de recirculación de aire de empuje ya es conocida por principio. Sirviéndose de la Figura 1 se trata de describir a título de ejemplo la forma de realización preferida objeto de la invención de una válvula de recirculación de aire de empuje de este tipo.

Para ello la válvula de mando, que sirve como válvula de recirculación de aire de empuje presenta en forma conocida una tubuladura de entrada 2 y una tubuladura de salida 4. Entre la tubuladura de entrada 2 y la tubuladura de salida 4 está dispuesto un sistema de junta, que tiene una disposición de por sí conocida. El sistema de junta se compone de un elemento de junta elástico en forma de membrana 6, situada sobre un soporte de membrana 8. La membrana 6 presenta un reborde de sellado 10, que asienta sobre un asiento de válvula 12, en la posición cerrada de la válvula. El asiento de válvula 12 está realizado como prolongación de la tubuladura de salida 4 y presenta una sección circular. Por lo tanto también el reborde de sellado 10 de la membrana 6 tiene forma circular. Encima de la membrana 6, y por lo tanto lejos de la tubuladura de salida 4, la membrana 6 está sometida a la fuerza de un muelle helicoidal 14, el cual asienta por un extremo sobre el soporte de membrana 8 y por el otro extremo en una tapa de la carcasa de la válvula 15. La fuerza del muelle helicoidal 14 empuja la membrana 6 a través del soporte de membrana 8, con su reborde de sellado 10, sobre el asiento de la válvula 16. Para el control del movimiento de apertura del dispositivo de junta, hay una tubuladura 18 dispuesta en la tapa de la carcasa, a la cual se puede conectar una fuente de vacío. En cuanto esté aplicado el vacío en la zona rodeada por la membrana y la tapa de la carcasa se puede separar el dispositivo de junta y por lo tanto, la membrana 6, del asiento de válvula 12, venciendo la fuerza del muelle helicoidal 14, para permitir el paso entre la tubuladura de entrada 2 y la tubuladura de salida 4.

Para guiar el sistema de junta se ha previsto un postizo de válvula 20 que se apoya en el asiento de válvula 12, realizado como prolongación de tubuladura 22 de la tubuladura de salida 4, por zonas, en la pared interior de éste. El postizo de válvula 20 está unido con la membrana 6 y el soporte de membrana 8 por medio de un remache 24. Para ello, en la zona entre uno de los extremos del remache 24 y el soporte de membrana 8, está dispuesto un platillo de válvula 26 en el soporte de membrana 8 y en el otro extremo libre del remache 24 se encuentra una pieza realizada como masa adicional 28, que se aloja en la parte interior del postizo de la válvula 20. Para colocar el remache 24, tanto el platillo de válvula 26 como el soporte de válvula 8, la membrana 6 y el postizo de la válvula 20 presentan el orificio correspondiente. Al unir el sistema de junta con el postizo de la válvula 20 a través del remache 24 el postizo de la válvula 20 sigue los movimientos del sistema de junta, es decir, de la membrana 6 y del soporte de membrana 8, venciendo la fuerza del muelle helicoidal 14.

El postizo de la válvula 20 consta de un primer tramo próximo a la membrana 6, en forma de una zona de borde circular 30, que con su perímetro exterior puede asentar en el perímetro interior de la prolongación de la tubuladura 22, o estar ligeramente separado de éste, formando un intersticio anular.

En la zona del borde 30 y hacia el remache 24 está formado otro anillo circular 32 que se extiende radialmente hacia el interior y está unido con la zona del borde 30 formando una sola pieza, que en el centro lleva un alojamiento para el paso de una parte de la masa 28 y del remache 24. A continuación de la zona del borde 30 del primer tramo del postizo de la válvula 20 y en sentido hacia la tubuladura de salida 4 se extienden unos brazos 34 en forma de garra, formando una sola pieza, donde en la forma de realización del postizo de la válvula 20 representada en la Figura 1 se han indicado tres de tales brazos 34. Los brazos 34, que también se pueden denominar como brazos centradores en forma de garra, sirven para guiar el postizo de la válvula 20 y por lo tanto para guiar el sistema de junta elástico, especialmente cuando la membrana 6 se haya separado tanto del asiento de válvula 12 que la zona del borde 30 del postizo de la válvula 20 deje de estar en contacto con la pared interior del asiento de válvula 12 o de la prolongación de la tubuladura 22. Como elementos de guiado, los extremos libres de los brazos 34 están provistos de unos salientes 36 que se extienden en dirección transversal al eje longitudinal de la tubuladura de salida 4. La zona del borde 30 está realizada de tal manera que no solamente asiente formando una junta estanca o parcialmente estanca con la cara interior de la prolongación de la tubuladura 22, sólo cuando la membrana 6 se encuentre sobre el asiento de válvula 12, sino también cuando la membrana 6 o el borde de sellado 10 de la membrana 6 se haya separado del asiento de válvula 12 venciendo la fuerza del muelle helicoidal 14. Sólo una vez que el borde de sellado 10 se haya separado una distancia determinada del asiento de válvula 12, el perímetro exterior de la zona del borde 30 del postizo de válvula 20 sale también fuera de la pared interior de la prolongación de la tubuladura 22, dejando así libre el espacio que se forma entre los brazos 34, como sección de paso del flujo.

Gracias a esta configuración del postizo de la válvula 20 se evita que inmediatamente después de separarse el borde de sellado 10 del asiento de válvula 12 se produzca un flujo que pueda provocar la vuelta atrás del borde de sellado 10 de la membrana 6 sobre el asiento de válvula debido a las condiciones de depresión que entonces se forman entre el asiento de válvula 12 y el asiento de sellado 10 de la membrana 6. De esta manera se evita la formación de ruidos indeseables debidos a la vuelta del borde de sellado 10 de la membrana 6 durante el estado de apertura inicial de la válvula de mando.

La Figura 2 muestra una forma de realización especial del postizo de válvula 20, que en este caso tiene cuatro brazos 34, que en sus extremos libres también están provistos de salientes 36 tales como los descritos en la Figura 1. La zona del borde 30, que forma el primer tramo del postizo de válvula 20, sigue directamente a continuación del segundo tramo que forma los brazos libres 34. Tal como ya se había descrito también con relación a la Figura 1, en el interior del borde de sellado 30 está dispuesto un tramo en forma de anillo circular 32, que en el centro tiene un orificio para el paso del remache 24 o una parte de la masa 28. Los brazos 34 que forman la segunda parte del postizo de válvula 20 tienen una sección menor que la sección o el espesor del disco circular de la zona del borde 30 realizada como cilindro circular hueco y que produce la junta adicional. En el ejemplo de realización representado en la Figura 2, las separaciones entre los distintos brazos 34 son iguales entre sí, de manera que en cuanto el perímetro exterior de la zona del borde 30 haya salido de la zona con la cara interior de la prolongación de la Figura 22, se tiene una sección de flujo uniforme, con independencia de la distancia a la que se haya separado la zona del borde 30 del extremo libre de la prolongación de la Figura 22 o del asiento de válvula 12. Para poder regular la sección de paso del flujo en función de la distancia de la zona del borde 30 al extremo libre de la prolongación de la tubuladura 22, las separaciones entre los brazos 34 pueden ir aumentando hacia el extremo libre de los brazos, por ejemplo, haciendo los tramos en forma de embudo, que tengan su mayor separación en las zonas de los extremos libres de los brazos 34.

Las Figuras 3a y 3b muestran otra forma de realización preferida del postizo de válvula 20, donde en este ejemplo de realización solamente hay tres brazos 34, que además no presentan salientes, sino que en la zona de sus extremos libres están unidos entre sí por medio de un anillo circular ininterrumpido 38. Mientras que los brazos 34 representados en las Figuras 1 y 2 asientan contra la cara interior de la prolongación de la tubuladura 22 únicamente con sus salientes 36, en cambio los brazos de las Figura 3a y 3b están realizados de tal manera que se encuentran formando una línea con la zona del borde 30, lo cual se refiere también a la zona del borde exterior del anillo circular 38. De este modo, las superficies exteriores de la zona del borde 30, de los brazos 34 y del anillo circular 38 asientan contra el perímetro interior de la prolongación de la tubuladura 22, y sirven por lo tanto todos ellos para el guiado.

Lista de referencias

2

Tubuladura de entrada

4

Tubuladura de salida

6

Membrana

8

Soporte de la membrana

10

Borde de sellado

12

Asiento de válvula

14

Muelle helicoidal

16

Tapa de la carcasa de la válvula

18

Tubuladura

20

Postizo de válvula

22

Prolongación tubular de la tubuladura

24

Remache

26

Platillo de válvula

28

Masa adicional

30

Zona del borde

32

Anillo circular

34

Brazos

36

Saliente

38

Anillo circular

Claims (11)

1. Válvula de sobrepresión, en particular para la degradación de la sobrepresión que se forma en uno de los lados de la válvula, con una carcasa de válvula que presenta por lo menos una entrada (2) y por lo menos un orificio de salida (4), un sistema de junta con un elemento de junta elástico, en particular en forma de una membrana (6), que en una posición está situada sobre un asiento de válvula (12) sellándolo entre un orificio de entrada (2) y el orificio de salida (4), y que está realizada para que pueda desplazarse retirándose del asiento de válvula 12, venciendo una fuerza (14) que actúe sobre ella, caracterizada por un postizo de válvula (20) unido al sistema de junta (6) y que sirve como elemento de guiado para el sistema de junta (6), que en un primer tramo (30) presenta una zona del borde circular, que con su perímetro exterior está adosada a un perímetro interior de una prolongación de tubuladura (22) del asiento de válvula (12), o que está dispuesta en la prolongación de la tubuladura (22) con una ligera holgura, y que en un segundo tramo (34) lleva unas guías (36) para el postizo de válvula (20).

2. Válvula de sobrepresión según la reivindicación 1, en la que el primer tramo del postizo de válvula está realizado con una zona de borde (30) que se extiende en la dirección de su eje longitudinal, que en la zona del asiento de válvula (12) está adosada haciendo junta, o está separada de éste, permitiendo un pequeño flujo.

3. Válvula de sobrepresión según la reivindicación 1 ó 2, en la que el primer tramo (30) del postizo de válvula (20) tiene una sección de forma circular.

4. Válvula de sobrepresión según una de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el primer tramo (30) del postizo de válvula (20) está realizado como anillo circular cilíndrico hueco.

5. Válvula de sobrepresión según una de las reivindicaciones 1 a 4, donde en el extremo libre del primer tramo (30) del postizo de válvula (20) está dispuesto otro anillo circular (32) que se extiende radialmente hacia el interior, cuya extensión en la dirección del eje longitudinal del postizo de válvula (20) es inferior a la del primer tramo (30).

6. Válvula de sobrepresión según una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el segundo tramo del postizo de válvula (20) está realizado en forma de brazos (34) separados entre sí que se extienden en la dirección del eje longitudinal del postizo de válvula (20).

7. Válvula de sobrepresión según la reivindicación 6, en la que la separación entre los brazos (34) es menor en la zona del primer tramo (30) que en la zona de los extremos libres de los brazos (34).

8. Válvula de sobrepresión según la reivindicación 6 ó 7, en la que los brazos (34) presentan preferentemente en sus extremos libres unos salientes (36) que se extienden en la dirección del asiento de válvula (12) y que asientan en la zona del asiento de válvula (12).

9. Válvula de sobrepresión según una de las reivindicaciones 6 a 8, en la que los extremos libres de los brazos (34) están unidos entre sí por medio de un anillo circular (38), preferentemente adosado en la zona del asiento de válvula (12).

10. Válvula de sobrepresión según una de las reivindicaciones 1 a 9, en la que el primer tramo (30) del postizo de válvula (20) es de un material distinto, preferentemente un material elástico, que el segundo tramo (34).

11. Válvula de sobrepresión según una de las reivindicaciones anteriores para su empleo en una válvula de mando, en particular una válvula de desconexión o de recirculación de aire de empuje.