ES2252575T3 - Valvula de presion elevada. - Google Patents

Valvula de presion elevada.

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ES2252575T3
ES2252575T3 ES03009543T ES03009543T ES2252575T3 ES 2252575 T3 ES2252575 T3 ES 2252575T3 ES 03009543 T ES03009543 T ES 03009543T ES 03009543 T ES03009543 T ES 03009543T ES 2252575 T3 ES2252575 T3 ES 2252575T3
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Charles A. Weiler, Jr.
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Ross Operating Valve Co
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Abstract

Una válvula de control para accionar un dispositivo accionado por fluido, comprendiendo dicha válvula de control: una primera entrada de fluido (520) a una primera presión, una segunda entrada de fluido (521) a una segunda presión, siendo dicha primera presión mayor que dicha segunda presión, un conducto de salida (522) que se puede conectar fluidamente con el dispositivo accionado por fluido, un primer mecanismo de válvulas (542) en comunicación fluida entre dicha primera entrada (520) y dicho conducto de salida (522), un segundo mecanismo de válvulas (552) en comunicación fluida entre dicha segunda entrada (521) y dicho conducto de salida (522), pudiéndose mover dicho segundo mecanismo de válvulas (552) entre una posición cerrada, en la que se impide que dicho fluido motor fluya a través de los mismos, y una posición totalmente abierta, en la que se permite que dicho fluido motor fluya a través de los mismos, caracterizado además el segundo mecanismo de válvulas (552) porque se puede mover entre una pluralidad de posiciones intermedias y porque un vástago de control (602) está acoplado operativamente a dicho segundo mecanismo de válvulas (552), pudiéndose ajustar dicho vástago de control (602) selectivamente a una pluralidad de posiciones para impulsar dicho segundo mecanismo de válvulas (552) a dicha posición cerrada, a dicha posición totalmente abierta y a dicha pluralidad de posiciones intermedias, limitando de ese modo el flujo de fluido motor a través de dicho segundo mecanismo de válvulas (552).

Description

Válvula de presión elevada.
Referencia a las solicitudes relacionadas
Esta solicitud es una continuación en parte de la solicitud de patente estadounidense Nº 09/671.841 presentada el 27 de septiembre de 2000, que es una continuación en parte de la solicitud de patente estadounidense Nº 09/527.395, presentada el 16 de marzo de 2000. Las descripciones de las solicitudes anteriores se incluyen en la presente memoria descriptiva como referencia.
Antecedentes y resumen de la invención
En general, la invención se refiere a válvulas de control de fluido para accionar un dispositivo de accionamiento por fluido y, más en particular, a válvulas de control de fluido que hacen uso de una o más válvulas de retención de bola.
Gracias a los documentos EP 1134430A2 y GB 940901 se conocen válvulas de control de alta presión. Preferentemente, una válvula de retención de bola y un asiento de válvula frustocónico, adaptados para un contacto sustancialmente de tipo lineal entre ellos, están provistos de una zona de flujo limitado ascendente a fin de reducir al mínimo el daño por flujo sónico provocado a la superficie real de estanqueidad del asiento de válvula.
Con frecuencia las válvulas de control de fluido se usan para una gran variedad de aplicaciones de alta presión, tal como botellas de plástico moldeadas por soplado u otros recipientes de este tipo. Si bien dichas válvulas de control, por lo general, han funcionado de manera satisfactoria, con frecuencia tienen un corto período de duración debido al desgaste excesivo que provoca la exposición a altas presiones de fluido y, asimismo, pueden sufrir fugas internas de fluido. Dichas fugas internas de fluido, tales como fugas de traspaso, se pueden producir mientras se abre el orificio de entrada de la válvula y simultáneamente se cierra el orificio de escape de la válvula a fin de accionar el dispositivo de accionamiento por fluido. Por consiguiente, estos factores han contribuido a los altos costes de operación y a los altos costes de mantenimiento de los sistemas de técnica anterior.
Además, en muchas aplicaciones comerciales se prefiere que la válvula de control sea capaz de dar salida a varias presiones. Por ejemplo, respecto a las botellas de plástico de moldeado por soplado, con frecuencia es aconsejable introducir inicialmente en el molde una presión relativamente baja a fin de introducir el plástico (u otro material) en la cavidad o cavidades de moldeo y posteriormente introducir una presión relativamente alta para empujar el material o expandir el mismo para conformar la cavidad de moldeo.
Por consiguiente, existe la necesidad, en la técnica pertinente, de proporcionar una válvula de control de fluido de alta presión o de varias presiones que sea capaz de reducir al mínimo el desgaste y la fuga interna de fluido de la misma, a fin de potenciar al máximo la vida útil de la válvula y reducir al mínimo los costes de operación y mantenimiento relacionados. Además, existe la necesidad, en la técnica pertinente, de proporcionar una válvula de control de fluido que sea capaz de dar salida, selectivamente, a varias presiones para el dispositivo de accionamiento por fluido.
De conformidad con las numerosas enseñanzas de la presente invención, una válvula principal de control para accionar un dispositivo accionado por fluido incluye una entrada de fluido, una salida de fluido y un conducto en comunicación fluida entre la entrada de fluido y la salida de fluido, definiendo el conducto un eje longitudinal. Un asiento de válvula está dispuesto en el conducto e incluye un diámetro ascendente y un diámetro descendente. El diámetro descendente es menor que el diámetro ascendente. Se puede colocar una válvula de retención de bola en una posición de contacto lineal de estanqueidad con el asiento de válvula. El asiento de válvula tiene un ángulo de asiento de válvula, respecto a una línea central del eje longitudinal, que es mayor que un ángulo formado por la línea central y una línea tangente a la válvula de retención de bola en la posición de contacto lineal de asiento.
Cada lateral del asiento de válvula de admisión frustocónico preferente tiene un ángulo de asiento de admisión, respecto a la línea central del asiento de válvula de admisión, que es mayor que un ángulo formado por la línea central del asiento de válvula de admisión y una línea tangente a la válvula de retención de bola de admisión, en el contacto sustancialmente lineal que se ha mencionado anteriormente, cuando la válvula de retención de bola de admisión está en su posición cerrada. Se prefiere que la relación angular incluida de los ángulos de asiento de válvula en ambos laterales de la línea central sea de, aproximadamente, noventa grados. Esto tiene como resultado la formación de un espacio anular entre el asiento de válvula de admisión y la válvula de retención de bola de admisión, esférica, que define una zona de flujo de admisión limitado hacia arriba del contacto sustancialmente lineal, que se ha mencionado anteriormente, cuando la válvula de retención de bola de admisión se mueve inicialmente a su posición abierta y cuando el fluido motor de gran velocidad y de alta presión fluye inicialmente hacia abajo por delante de la válvula de retención de bola de admisión a través del extremo de menor diámetro del asiento de válvula. Esto es muy ventajoso porque cualquier erosión por flujo sónico provocada por el flujo inicial del flujo motor de gran velocidad y de alta presión a través de la zona anular de flujo de admisión limitado se desplaza sustancialmente justo hasta una superficie ascendente del asiento de válvula de admisión que es adyacente a dicha zona anular de flujo de admisión limitado. Lo que es más importante, una superficie ascendente, de este tipo, del asiento de válvula de admisión es una zona que la válvula de retención de bola de admisión no contacta de manera estanca. Por lo tanto, dicho desplazamiento inmediato de la zona susceptible de daño sónico reduce sustancialmente al mínimo la erosión sónica del extremo descendente de menor diámetro, casi de tipo "cuchilla", del asiento de válvula de admisión que es sustancialmente contactado en línea por la válvula de retención de bola de admisión. En las válvulas de control según la presente invención que tienen tanto sistemas de válvulas de admisión como sistemas de válvulas de escape, se prefiere proporcionar una disposición similar en el conducto de escape en comunicación fluida para escape de fluido entre el conducto de salida de carga (y salida de carga) y la salida de escape. Como se ha mencionado anteriormente, esta disposición también es aplicable a una válvula de control de fluido con selector de presión, según se describe más adelante.
Además, la presente invención, preferentemente, incluye una cavidad generalmente cilíndrica justo hacia arriba de los extremos ascendentes de mayor diámetro de los asientos de válvula de admisión y/o escape, teniendo, preferentemente, dicha cavidad un diámetro mayor que el extremo ascendente de mayor diámetro de los asientos de válvula respectivos. Una guía de válvula de retención cilíndrica o guía de válvula de retención de bola está situada en dicha cavidad de diámetro ampliado del conducto de fluido, teniendo la guía de válvula de retención de bola una perforación central de guía extendiéndose axialmente a través de la misma. Una serie de lengüetas de guía extendiéndose axialmente circunferencialmente separadas sobresalen radialmente hacia adentro de la perforación de guía, alojándose la válvula de retención de bola dentro de la perforación de guía para un movimiento axial dentro de los bordes radialmente hacia adentro de las lengüetas de guía, entre su posición abierta y su posición cerrada. El diámetro interior de la cavidad que se ha mencionado anteriormente es, preferentemente, ligeramente mayor que el diámetro exterior de la guía de válvula de retención de bola, a fin de permitir que tanto la guía de válvula de retención de bola como la válvula de retención de bola floten radialmente dentro de la cavidad. Esto permite que la válvula de retención de bola, generalmente esférica, se centre para un contacto sustancialmente lineal de estanqueidad con el extremo de menor diámetro del asiento de válvula de admisión o de escape, respectivo. Dichas lengüetas de guía circunferencialmente separadas permiten que el flujo motor de alta presión fluya entre ellas y la guía de válvula de retención de bola reduce sustancialmente al mínimo el desgaste de la válvula de retención de bola y/o del asiento de válvula que resultaría si pudiera vibrar o moverse radialmente en el flujo de fluido a gran velocidad. Una guía de válvula de retención de bola, de este tipo, también se puede usar en una válvula de control de fluido con selector, según se describirá más adelante.
Asimismo, la presente invención sustancialmente impide la fuga de traspaso de las válvulas de control de fluido de alta presión, que tienen tanto sistemas de válvulas de admisión como de escape, activando el accionador de la válvula de retención de bola de escape, cerrando de ese modo el lateral de escape de la válvula de control justo antes de activar el accionador de válvula de retención de bola de admisión, que posteriormente abre el lateral de admisión e inicia un flujo de admisión al conducto de carga y al orificio.
Las válvulas de retención de bola que se han mencionado anteriormente (ya sean para válvulas principales o de control de fluido con selector), preferentemente, están compuestas de un material metálico, tal como, por ejemplo, un acero inoxidable, y las guías de válvula de retención de bola que se han mencionado anteriormente, preferentemente, están compuestas de un material sintético, tal como, por ejemplo, nailon. Los expertos en la materia reconocerán fácilmente que también se puede hacer uso de otros materiales metálicos, sintéticos o no sintéticos, para las válvulas de retención de bola y/o para las guías de válvulas de retención de bola, en función del fluido motor específico (neumático o líquido) que se use, en función de las supuestas presiones específicas del fluido motor, así como en función de la aplicación específica en la que se use la válvula de control de fluido de la presente invención.
La presente invención también proporciona una válvula de control de fluido con selector de presión para suministrar selectivamente al menos dos presiones de fluido motor diferentes a un dispositivo accionado por fluido, ya sea directamente o por medio de una válvula principal de control de fluido, tal como la que se ha analizado anteriormente. Un ejemplo de válvula de control de fluido con selector, según la presente invención, preferentemente, tiene una entrada de alta presión en comunicación fluida con una fuente de fluido motor a una presión relativamente alta, una entrada de baja presión en comunicación fluida con una fuente de fluido motor a una presión relativamente baja y un conducto de salida de fluido de carga interconectado en comunicación fluida con el dispositivo accionado por fluido o con la entrada de la válvula principal de control de fluido. Una válvula de control de fluido con selector, de este tipo, incluye además un mecanismo de válvulas de alta presión normalmente cerrado, en comunicación fluida entre la entrada de alta presión y el conducto de salida de fluido de carga, para permitir selectivamente que el fluido de alta presión fluya desde la entrada de alta presión hasta el conducto de salida de fluido de carga, así como un mecanismo de válvulas de baja presión, normalmente abierto, en comunicación fluida entre la entrada de baja presión y el conducto de salida de fluido de carga, para permitir selectivamente que fluido de baja presión fluya desde la entrada de baja presión hasta el conducto de salida de fluido de carga. Se proporciona un accionador auxiliar y se puede accionar selectivamente para empujar el mecanismo de válvulas de alta presión, normalmente cerrado, a una posición abierta y permitir que dicho fluido de alta presión fluya desde la entrada de alta presión hasta el conducto de salida de fluido de carga. Dicho fluido de alta presión admitido en el conducto de salida de fluido de carga empuja el mecanismo de válvulas de baja presión normalmente abierto a una posición cerrada para evitar que el fluido fluya entre la entrada de baja presión y el conducto de salida de fluido de carga. Por lo tanto, el accionamiento o activación selectivos del accionador auxiliar, ya sea el fluido motor de alta presión o de baja presión (tal como por ejemplo, un fluido motor neumático), se pueden admitir en la entrada de un dispositivo accionado por fluido o en la entrada de una válvula principal de control de fluido, tal como la que se ha descrito anteriormente, o prácticamente de cualquier tipo.
Al menos uno o, preferentemente, ambos de los mecanismos de válvulas de alta presión y de baja presión puede incluir una asiento de válvula, generalmente frustocónico, situado en un conducto de válvula de fluido en comunicación fluida con el conducto de salida de fluido de carga, teniendo el asiento de válvula un extremo descendente de menor diámetro y un extremo ascendente de mayor diámetro. Una válvula de retención de bola, generalmente esférica, se puede mover selectivamente entre posiciones cerradas y abiertas, respectivas, dentro y fuera del contacto sustancialmente lineal de estanqueidad de la válvula de retención de bola con dicho extremo de menor diámetro del asiento de válvula de admisión. La válvula de retención de bola, generalmente esférica, preferentemente, tiene una dimensión de cuerda, en dicho contacto lineal con el extremo descendente de menor diámetro del asiento de válvula, que es menor que el extremo ascendente de mayor diámetro del asiento de válvula. El asiento de válvula, generalmente frustocónico, preferentemente, tiene un ángulo de asiento respecto a la línea central del asiento de válvula de admisión que es mayor que un ángulo formado por la línea central del asiento de válvula y una línea tangente a la válvula de retención de bola, esférica, en el contacto lineal de la válvula de retención de bola cuando la válvula de retención de bola está en dicha posición cerrada, siendo, preferentemente, dicho ángulo de asiento de, aproximadamente, cuarenta y cinco grados, de tal manera que el ángulo de asiento total entre partes del asiento de válvula diametralmente opuestas es de, aproximadamente, noventa grados. Por lo tanto, un espacio anular formado entre el asiento de válvula y la válvula de retención de bola, esférica, define una zona de flujo limitado hacia arriba del contacto lineal de la válvula de retención de bola entre la válvula de retención de bola, esférica, y el extremo descendente de menor diámetro del asiento de válvula cuando la válvula de retención de bola, esférica, se mueve inicialmente fuera de dicho contacto lineal a su posición abierta y cuando el flujo motor fluye inicialmente hacia abajo por delante de la válvula de retención de bola a través del extremo de menor diámetro de dicho asiento de válvula. Con una disposición de este tipo, cualquier erosión por flujo sónico, provocada por el flujo inicial del fluido motor por delante de la válvula de retención de bola abierta, se desplaza sustancialmente justo hasta una zona ascendente del asiento de válvula que es adyacente a la zona de flujo limitado y que la válvula de retención de bola, esférica, no contacta de manera estanca. Esto reduce sustancialmente al mínimo el daño sónico provocado al extremo descendente de menor diámetro de dicho asiento de válvula, contra el que la válvula de retención de bola está engranada de manera estanca cuando está en su posición cerrada. Esto aumenta enormemente la duración de la válvula de control reduciendo al mínimo el desgaste de la parte de estanqueidad del asiento de válvula.
Uno o ambos de los conductos de válvula de fluido pueden incluir una cavidad generalmente cilíndrica justo hacia arriba del extremo ascendente de mayor diámetro del asiento de válvula, teniendo la cavidad un diámetro mayor que el extremo ascendente de mayor diámetro. Preferentemente, el mecanismo de válvulas incluye una guía de válvula de retención de bola, generalmente cilíndrica, situada en la cavidad de dicho conducto de fluido, teniendo la guía de válvula de retención de bola una perforación central de guía extendiéndose axialmente a través de la misma. Preferentemente, la guía de válvula de retención de bola tiene una serie de lengüetas de guía extendiéndose axialmente, circunferencialmente separadas, que sobresalen radialmente hacia adentro de la perforación de guía, alojándose la válvula de retención de bola dentro de la perforación de guía para un movimiento axial dentro de los bordes, radialmente hacia adentro, de las lengüetas de guía entre su posición abierta y su posición cerrada. El diámetro interior de la cavidad es mayor que el diámetro exterior de la guía de válvula de retención de bola a fin de permitir que la guía de válvula de retención de bola flote radialmente dentro de la cavidad y para permitir que la válvula de retención de bola, esférica, se centre sustancialmente para un contacto lineal de estanqueidad con el extremo de menor diámetro de dicho asiento de válvula frustocónico.
Un ejemplo de válvula de control de fluido con selector, según la presente invención, puede incluir además una entrada de alta presión en comunicación fluida con una fuente de flujo motor a una presión relativamente alta, una entrada de baja presión en comunicación fluida con una fuente de flujo motor a una presión relativamente baja y un conducto de salida de fluido de carga interconectado en comunicación fluida con el dispositivo accionado por fluido o con la entrada de válvula principal de control de fluido, que tiene un vástago de control que se puede ajustar selectivamente. El vástago de control se ajusta selectivamente a una pluralidad de posiciones, que incluyen una posición cerrada, una posición totalmente abierta y una pluralidad de posiciones intermedias entre ellas para limitar el flujo de fluido motor a través de la entrada de baja presión.
En cualquiera de las válvulas principal o de control de fluido con selector de presión, según la presente invención, el asiento de válvula frustocónico puede alternativamente estar situado en un disco de asiento de válvula reemplazable que es de un material más duro que el del cuerpo de válvula.
Objetivos, ventajas y características adicionales de la presente invención resultarán evidentes gracias a la descripción siguiente y a las reivindicaciones adjuntas cuando se consideren junto con los dibujos adjuntos.
Gracias a la descripción detallada, que se proporciona más adelante en la presente memoria descriptiva, resultarán evidentes otras áreas de aplicabilidad de la presente invención. Se debería entender que la descripción detallada y los ejemplos específicos, si bien indican la forma de realización preferente de la invención, sólo intentan ilustrarla y no pretenden limitar el alcance de la invención.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se entenderá mejor gracias a la descripción detallada y a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una ilustración transversal de un ejemplo de válvula de control de fluido según la presente invención.
La Figura 2 es una vista desde un extremo de la válvula de control de fluido de la Figura 1.
La Figura 3 es una vista desde arriba de la válvula de control de fluido de las Figuras 1 y 2 con la cubierta o tapa superior extraída.
La Figura 4 es una vista desde arriba de una guía de válvula de retención de bola para uso con cualquiera o ambas de una válvula de retención de bola de admisión y una válvula de retención de bola de escape de la válvula de control de la Figura 1.
La Figura 5 es una vista lateral de la guía de válvula de retención de la Figura 4.
La Figura 6 es una vista detallada a escala ampliada de la parte de sistema de válvulas de admisión de la válvula de control de la Figura 1, mostrándose la válvula de retención de bola de admisión en su posición cerrada.
La Figura 7 es una vista detallada a escala ampliada similar a la de la Figura 6, pero que ilustra la válvula de retención de bola de admisión en su estado inicialmente abierto.
La Figura 8 es una vista detallada a escala ampliada de la parte de sistema de válvulas de escape de la válvula de control de la Figura 1, mostrándose la válvula de retención de bola de escape en su posición cerrada.
La Figura 9 es una vista detallada a escala ampliada similar a la de la Figura 8, pero que ilustra la válvula de retención de bola de escape en su estado inicialmente abierto.
La Figura 10 es una ilustración transversal de un ejemplo de una válvula de control de fluido con selector de dos presiones según la presente invención.
La Figura 10a es una vista transversal tomada generalmente a todo lo largo de la línea 10a-10a de la Figura 10.
La Figura 11 es una vista desde arriba del ejemplo de válvula de control de fluido con selector de dos presiones de la Figura 10, interconectada operativamente con una válvula principal de control de fluido, tal como se ilustra en las Figuras 1 a 9, estando ambas montadas en un colector de fluido.
La Figura 12 es una vista de frente de la disposición de la válvula de control de fluido de la Figura 11.
La Figura 13 es una vista desde un extremo de la disposición de la válvula de control de fluido de las Figuras 11 y 12.
La Figura 14 es una ilustración transversal de un ejemplo de válvula de control de fluido con selector de presión similar a la de la Figura 10, pero que muestra una versión alternativa de tres presiones de la válvula de control de fluido con selector.
La Figura 15 es una vista detallada a escala ampliada de una versión alternativa de la parte de válvula de retención de bola de una válvula de control, según la invención, que tiene un disco de asiento de válvula reemplazable y que es aplicable a cualquiera de las válvulas de control de fluido de las Figuras 1 a 14 y
La Figura 16 es una ilustración transversal de un ejemplo de válvula de control de fluido con selector de dos presiones que incluye un vástago de control ajustable según la presente invención.
Descripción detallada de las formas de realización preferentes
La siguiente descripción de las formas de realización preferentes únicamente tiene carácter de ejemplo y en modo alguno pretende limitar la invención, su aplicación o usos.
Haciendo referencia a la Figura 1, se muestra un ejemplo de válvula principal de control de fluido 10 que tiene un cuerpo 12, una tapa auxiliar 14 y un colector 16. El cuerpo 12 y la tapa auxiliar 14 están sujetos al colector 16 por medio de una serie de pernos 18. No obstante, se debería entender que el cuerpo 12 y la tapa auxiliar 14 se pueden acoplar juntos por medio de tuberías de fluido, sin el uso del colector 16, si, alternativamente, se proporcionan orificios roscados.
El ejemplo de válvula principal de control 10 incluye un orificio de entrada 20, un orificio de salida o carga 22 y un orificio de escape 24. Un conducto de admisión de fluido motor 28 proporciona al fluido motor comunicación desde el orificio de entrada 20 hasta el orificio de salida 22, que está conectado, tal como por medio del colector 16, a un dispositivo accionado por fluido. De modo similar, un conducto de escape 30 proporciona al fluido de escape comunicación entre el orificio de carga 22 y la salida de escape 24.
En el ejemplo de válvula principal de control 10, los conductos de admisión y escape 28 y 30, respectivamente, incluyen un asiento de válvula de admisión frustocónico 36 y un asiento de válvula de escape frustocónico 46. El asiento de válvula de admisión 36 incluye un extremo de menor diámetro 38 y un extremo de mayor diámetro 40. Del mismo modo, el asiento de válvula de escape 46 incluye un extremo de menor diámetro 48 y un extremo de mayor diámetro 50. Se proporciona una válvula de retención de bola de admisión, generalmente esférica, 42 y una válvula de retención de bola de escape, generalmente esférica, 52 similar, para un movimiento de apertura y cierre respecto a sus asientos de válvula de admisión y de escape frustocónicos 36 y 46 respectivos.
Preferentemente, la válvula de retención de bola de admisión 42 se acciona de manera móvil por medio de un accionador auxiliar de admisión 80, que recibe aire auxiliar de un conducto de aire auxiliar 97, que, a su vez, está conectado en comunicación fluida con una entrada de aire auxiliar 96. Cuando el accionador auxiliar de admisión 80 está activado, la fuerza del aire auxiliar se transmite al pistón de admisión 81 y, a su vez, al empujador de admisión 82 para separar la válvula de retención de bola de admisión 42 del asiento de válvula de admisión 36, abriendo de ese modo la parte de sistema de válvulas de admisión de la válvula de control 10. Cuando el accionador auxiliar de admisión 80 está desactivado, la válvula de retención de bola 42 vuelve a su posición cerrada bajo la influencia de la presión del fluido de entrada y de un muelle de retorno 58.
Del mismo modo, mediante la activación de un accionador auxiliar de escape 90 se empuja la válvula de retención de bola de escape 52 a su posición cerrada respecto al asiento de válvula de escape 46. En este aspecto, el accionador auxiliar 90 actúa para aplicar la fuerza del aire auxiliar sobre un pistón de escape 91 y a su vez expulsar el empujador 98 (Fig. 1) hacia la válvula de retención de bola de escape 52. Al desactivar el accionador auxiliar de escape 90, la válvula de retención de bola de escape 52 se vuelve a empujar hacia su posición abierta bajo la influencia del fluido motor de alta presión del conducto de escape 30.
Un experto en la materia reconocerá fácilmente que, alternativamente, se puede hacer uso de accionadores distintos del accionador auxiliar de admisión electroneumático 80 y del accionador auxiliar de escape electroneumático 90 de ejemplo. Los dispositivos de accionamiento de este tipo podrían incluir, por ejemplo, solenoides electromecánicos, ya sean locales o remotos, dispositivos de transmisión de movimiento mecánico o una amplia variedad de otros dispositivos de accionamiento bien conocidos para los expertos en la materia.
Haciendo referencia, principalmente, a las Figuras 6 y 7, el ejemplo de válvula de control de fluido de alta presión 10 que se representa en los dibujos también, preferentemente, incluye una cavidad de admisión generalmente cilíndrica 60 justo hacia arriba del extremo ascendente de mayor diámetro 40 del asiento de válvula de admisión 36. Como se ilustra en las Figuras 4 a 6, se proporciona una guía de válvula de retención de admisión, generalmente cilíndrica, 62 hacia arriba de la cavidad de admisión preferentemente cilíndrica, diametralmente alargada 60. La guía de válvula de retención de admisión 62 incluye una perforación central de guía de admisión, generalmente cilíndrica, 64 extendiéndose axialmente a través de la misma, con una serie de lengüetas de guía de admisión circunferencialmente separadas y extendiéndose axialmente 66 que sobresalen radialmente hacia adentro de la perforación de guía de admisión 64. La válvula de retención de bola de admisión 42 se aloja dentro de la perforación de guía de admisión 64 para un movimiento axial dentro de los bordes, radialmente hacia adentro, de las lengüetas de guía de admisión 66 entre su posición cerrada y su posición abierta, respecto al asiento de válvula de admisión 36. Como quizá se ilustra mejor en las Figuras 6 y 7, el diámetro interior de la cavidad de admisión 60 es ligeramente mayor que el diámetro exterior de la guía de válvula de retención de bola de admisión 62, permitiendo de ese modo que la guía de válvula de retención 62 y la válvula de retención de bola 42 floten radialmente dentro de la cavidad de admisión 60. Como tal, la válvula de retención de bola de admisión, generalmente esférica, 42 está centrada para un contacto sustancialmente lineal de estanqueidad 44 con el extremo de menor diámetro 38 del asiento de válvula de admisión 36.
Además, las lengüetas de guía de admisión 66, preferentemente, se extienden axialmente hacia abajo para formar una parte de extensión de lengüetas de guía de admisión 63 en un extremo de la guía de válvula de retención de admisión 62. Un aro resiliente 61, tal como una junta tórica, rodea la parte de extensión 63 a fin de empujar de manera resiliente la guía de válvula de retención 62 hacia el extremo ascendente opuesto de la cavidad de admisión 60. Esta acción resulta de la compresión del aro resiliente 61 entre el suelo de la cavidad de admisión 60 y el resto de la guía de válvula de retención de bola de admisión 62.
Se debería tener en cuenta que la disposición anterior, según se representa en las Figuras 4 a 7, es sustancialmente normal respecto al asiento de válvula de escape frustocónico 46. Explicado más detalladamente, el extremo ascendente de menor diámetro 48 está dispuesto para engranar, en un contacto sustancialmente lineal, con la válvula de retención de escape, generalmente esférica, 52, que se muestra en la Figura 1. La guía de válvula de retención de admisión 62 que se representa en las Figuras 4 y 5 también es sustancialmente normal para la guía de válvula de retención de escape 72, que es alojada dentro de la cavidad de escape, generalmente cilíndrica, diametralmente alargada 70 y tiene una perforación central de guía de escape similar 74 y lengüetas de guía de escape similares 76, y que también se puede observar en las Figuras 1, 8 y 9.
En particular, haciendo referencia a las Figuras 6 y 7, se muestra una vista detallada a escala ampliada de la parte del sistema de válvulas de admisión del ejemplo de válvula de control 10. En la Figura 6, la válvula de retención de bola 42 se muestra en su posición cerrada, en la que, la válvula de retención de bola 42 está engranada, de manera estanca en contacto sustancialmente lineal 44, con el borde del extremo de menor diámetro 38 del asiento de válvula de admisión 36. Del mismo modo, en la Figura 7 se muestra la válvula de retención de bola 42 parcialmente abierta y, por lo tanto, desplazada de dicho contacto sustancialmente lineal 44. El asiento de válvula de admisión frustocónico 36, preferentemente, tiene un ángulo de asiento de válvula 37 (respecto a la línea central 57 del asiento de válvula 36) que es ligeramente mayor que el ángulo tangente 59 de la línea tangente 56 a la válvula de retención de bola 42 (respecto a la línea central 57) cuando la válvula de retención de bola 42 está en contacto sustancialmente lineal 44, como se muestra en la Figura 6.
Esta disposición del asiento de válvula tiene como resultado un espacio anular 43 que crea una zona de flujo de admisión limitado justo hacia arriba del contacto lineal de admisión 44 y del extremo de menor diámetro 38. La zona de flujo limitado se crea cuando la válvula de retención de bola de admisión 42 inicialmente se desplaza de dicho contacto lineal 44 a su posición abierta, como se muestra en la Figura 7, cuando el fluido motor fluye hacia abajo por delante de la válvula de retención de bola 42 a través del extremo de menor diámetro 38 del asiento de válvula de admisión 36. Por consiguiente, cualquier daño de erosión por flujo sónico, provocado por dicho flujo inicial de fluido motor de alta presión, se desplaza sustancialmente justo hasta una zona ascendente 45 del asiento de válvula de admisión 36. Esto es muy ventajoso porque desplaza dicho desgaste o daño provocado por dicha erosión por flujo sónico a una zona del asiento de válvula de admisión 36 que es adyacente al espacio anular 43 en lugar de en contacto con la válvula de retención de bola 42. Por consiguiente, se reduce al mínimo el daño sónico provocado al extremo de estanqueidad descendente de menor diámetro 38 del asiento de válvula de admisión 36. Por consiguiente, asimismo se reduce sustancialmente al mínimo el daño provocado a la superficie de estanqueidad real del asiento de válvula 36 de la válvula de retención de bola 42, así como el desgaste de la misma y la duración funcional de la válvula de control 10, de ejemplo, se prolonga en la misma medida. En este aspecto, se reducen los costes de tiempo de inactividad y de mantenimiento correspondientes a un sistema que hace uso de una válvula de control 10, según la presente invención.
Como fácilmente reconocerá un experto en la materia, la función de la válvula de retención de bola 42, que se ha descrito anteriormente, respecto al asiento de válvula de admisión 36, como se muestra en la Figura 6 y en la Figura 7, es similar a la función y a la relación de la válvula de retención de bola de escape 52 y del asiento de válvula de escape 46.
Haciendo referencia, principalmente, a las Figuras 8 y 9, el ejemplo de válvula de control de fluido de alta presión 10, que se representa en los dibujos, preferentemente, también incluye una cavidad de escape, generalmente cilíndrica, 70 justo hacia abajo del extremo descendente de mayor diámetro 50 del asiento de válvula de escape 46. Se proporciona una guía de válvula de retención de escape, generalmente cilíndrica, 72 (similar a la guía de válvula de retención de admisión 62 de las Figuras 5 y 6) hacia abajo de la cavidad de escape preferentemente cilíndrica diametralmente alargada 70. La guía de válvula de retención de escape 72 incluye una perforación central de guía de escape, generalmente cilíndrica, 74 extendiéndose axialmente a través de la misma, con una serie de lengüetas de guía de escape circunferencialmente separadas y extendiéndose axialmente 76 que sobresalen radialmente hacia adentro de la perforación de guía de escape 74. La válvula de retención de bola de escape 52 se aloja dentro de la perforación de guía de escape 74 para un movimiento axial dentro de los bordes, radialmente hacia adentro, de las lengüetas de guía de escape 76 entre su posición cerrada y su posición abierta, respecto al asiento de válvula de escape 46. El diámetro interior de la cavidad de escape 70 es ligeramente mayor que el diámetro exterior de la guía de válvula de retención de bola de escape 72, permitiendo de ese modo que la guía de válvula de retención 72 y la válvula de retención de bola de escape 52 floten radialmente dentro de la cavidad de escape 70. Por consiguiente, la válvula de retención de bola de escape, generalmente esférica, 52 está centrada para un contacto sustancialmente lineal de estanqueidad 54 con el extremo de menor diámetro 48 del asiento de válvula de escape 46.
Las lengüetas de guía de escape 76, preferentemente, se extienden axialmente hacia arriba para formar una parte de extensión de lengüetas de guía de escape 73 en la guía de válvula de retención de escape 72. Un aro resiliente 71, tal como una junta tórica, rodea la parte de extensión 73 a fin de empujar la guía de válvula de retención 72 hacia el extremo descendente opuesto de la cavidad de escape 70. Esta acción resulta de la compresión del aro resiliente 71 entre el suelo de la cavidad de escape 70 y el resto de la guía de válvula de retención de bola de escape 72.
En particular, haciendo referencia a las Figuras 8 y 9, se muestra una vista detallada a escala ampliada de la parte del sistema de válvulas de escape del ejemplo de válvula de control 10. En la Figura 8, la válvula de retención de bola de escape 52 se muestra en su posición cerrada, en la que, la válvula de retención de bola 52 está engranada de manera estanca en contacto sustancialmente lineal 54 con el borde del extremo de menor diámetro 48 del asiento de válvula de escape 46. Del mismo modo, en la Figura 9 se muestra la válvula de retención de bola 52 parcialmente abierta y, por lo tanto, desplazada de dicho contacto sustancialmente lineal 54. El asiento de válvula de escape frustocónico 46, preferentemente, tiene un ángulo de asiento de válvula de escape 47 (respecto a la línea central de escape 67 del asiento de válvula 46) que es ligeramente mayor que el ángulo tangente de escape 69 de la línea tangente de escape 65 a la válvula de retención de bola 52 (respecto a la línea central 67) cuando la válvula de retención de bola 52 está en contacto sustancialmente lineal 54, como se muestra en la Figura 8.
Esta disposición del asiento de válvula tiene como resultado un espacio anular 53 que crea una zona de flujo de escape limitado justo hacia abajo del contacto lineal de escape 54 y del extremo de menor diámetro 48. La zona de flujo limitado se crea cuando la válvula de retención de bola de escape 52 inicialmente se desplaza de dicho contacto lineal 54 a su posición inicialmente abierta, como se muestra en la Figura 9, cuando el fluido de escape fluye hacia abajo por delante de la válvula de retención de bola 52 a través del extremo de menor diámetro 48 del asiento de válvula de escape 46. Por consiguiente, cualquier daño de erosión por flujo sónico, provocado por dicho flujo inicial de fluido de escape de alta presión, se desplaza sustancialmente justo hacia una zona de flujo ascendente adyacente al asiento de válvula de escape 46. Esto es muy ventajoso porque desplaza dicho desgaste o daño, provocado por dicha erosión por flujo sónico, hasta el espacio anular 53 en lugar de en contacto con la válvula de retención de bola 52. Por consiguiente, se reduce al mínimo el daño sónico provocado al extremo de estanqueidad ascendente de menor diámetro 48 del asiento de válvula de escape 46. Por consiguiente, asimismo se reduce sustancialmente al mínimo el daño provocado a la superficie real de estanqueidad del asiento de válvula 46 de la válvula de retención de bola 52, así como el desgaste de la misma y la duración funcional de la válvula de control 10, de ejemplo, se prolonga en la misma medida. Preferentemente, el asiento de válvula 46 está fabricado de un metal rígido, tal como, entre otros, acero inoxidable. En este aspecto, se reducen los costes de tiempo de inactividad y de mantenimiento correspondientes a un sistema que hace uso de una válvula de control 10, según la presente invención.
Haciendo referencia, principalmente, a la Figura 1, la fuga de traspaso del ejemplo de válvula de control de fluido 10, que se representa en los dibujos, sustancialmente se reduce al mínimo activando el accionador auxiliar de escape 90 para cerrar la válvula de retención de bola de escape 52 justo un momento antes de activar el accionador auxiliar de admisión 80 para abrir la válvula de retención de bola 42. Debido al equipo y a la energía necesarios para elevar el fluido motor a un estado de alta presión de este tipo, reduciendo al mínimo la fuga de traspaso se reducen enormemente los costes operativos que de otro modo resultarían de una pérdida o escape excesivos de fluido motor de alta presión. Dicho fluido motor de alta presión, que puede ser neumático o hidráulico, pero que preferentemente es neumático, con frecuencia oscila entre 300 psig y 900 psig y, normalmente, es de, aproximadamente, 600 psig en los procedimientos de moldeo por soplado que se han mencionado anteriormente.
Por último, cualquiera de las válvulas de retención de bola 42 y 52 o ambas, preferentemente, están compuestas de un material metálico, tal como acero inoxidable u otros materiales metálicos o no metálicos que un experto en la materia considere ventajosos para una aplicación determinada. Del mismo modo, la guía de válvula de retención de bola de admisión 62 y la guía de válvula de retención de bola de escape 72 o ambas, preferentemente, están compuestas de un material sintético, tal como nailon, pero también pueden estar compuestas de un material metálico, tal como acero inoxidable u otros materiales adecuados conocidos para los expertos en la materia.
Las Figuras 10 a 15 ilustran diversas versiones de una válvula de control de fluido con selector que se pueden usar solas o junto (en el lateral de admisión) con la válvula principal de control de fluido que se ha analizado anteriormente en relación con las Figuras 1 a 9. Dado que muchos de los componentes de las válvulas que se ilustran en las Figuras 10 a 15 son idénticos o sustancialmente similares, al menos respecto a la función, a los de las válvulas que se representan en las Figuras 1 a 9, dichos componentes de las Figuras 10 a 15 se indican con números de referencia que son iguales a los de las Figuras 1 a 9, pero que tienen el prefijo doscientos, trescientos o cuatrocientos.
En las Figuras 10 a 13 un ejemplo de válvula de control de fluido con selector 210 incluye un cuerpo 212, una tapa auxiliar 214 y un colector 216 (como se muestra en las Figuras 11 a 13). El cuerpo 212 y la tapa auxiliar 214 están sujetos al colector 216 de un modo similar al que se ha representado anteriormente en relación con las Figuras 1 a 9.
El objeto de la reivindicación 1 no comprende la válvula de control de fluido con selector 210 que se ilustra en las Figuras 10 a 13. No obstante, se debería entender que el cuerpo 212 y la tapa auxiliar 214 se pueden acoplar juntos por medio de tuberías de fluido, sin el uso del colector 216, si, alternativamente, se proporcionan orificios roscados.
El ejemplo de válvula de control de fluido con selector 210 incluye orificios de entrada 220 y 221, que están en comunicación fluida, con fuentes independientes de fluido motor. El orificio de entrada 220 está configurado para comunicarse con un fluido a una presión relativamente mayor mientras que el orificio de salida 221 está configurado para comunicarse con fluido a una presión relativamente menor. En la presente memoria descriptiva se hará referencia a dichas presiones relativamente mayores, como "alta presión" y, del mismo modo, se hará referencia a dichas presiones relativamente menores como "baja presión". Se debería entender que los orificios de entrada y de salida que se describen en la presente memoria descriptiva, alternativamente, pueden ser roscados.
Un conducto de salida de fluido de carga 228 se extiende a través del cuerpo 212 de la válvula de control de fluido con selector 210 y está en comunicación fluida con un orificio de carga de salida 222. La válvula de control de fluido con selector 210 se puede usar sola o en combinación con una válvula principal de control de fluido, tal como la válvula principal de control de fluido 10 de las Figuras 1 a 9. En una aplicación de este tipo, la válvula de control de fluido con selector 210 puede tener su orificio de carga de salida 222 interconectado en comunicación fluida con el orificio de entrada 20 de la válvula principal de control de fluido 10, ya sea por tuberías de fluido o por medio del colector 216 de la Figura 11.
La válvula de control de fluido con selector 210 también incluye un mecanismo de válvulas de alta presión, normalmente cerrado, en comunicación fluida entre el orificio de entrada de alta presión 220 y el conducto de salida de fluido de carga 228. Del mismo modo, un mecanismo de válvulas de baja presión, normalmente abierto, está en comunicación fluida entre el orificio de entrada de baja presión 221 y el conducto de salida de fluido de carga 228. En el ejemplo de válvula de control de fluido con selector 210, el mecanismo de válvulas de alta presión incluye un asiento de válvula frustocónico 236 que, a su vez, incluye un extremo de menor diámetro 238 y un extremo de mayor diámetro 240. Una válvula de retención de bola 242 que, preferentemente, tiene una forma y una configuración generalmente esféricas, engrana el asiento de válvula 236 en un engranaje de contacto sustancialmente lineal, del modo que se ha explicado previamente más detalladamente en relación con el asiento de válvula 36 y la válvula de retención de bola 42 de las Figuras 1 a 9. Del mismo modo, el mecanismo de válvulas de baja presión incluye un asiento de válvula 246 que tiene un extremo de menor diámetro 248 y un extremo de mayor diámetro 250, engranando la válvula de retención de bola de baja presión 252 el extremo de menor diámetro 248 en el mismo tipo de contacto lineal que se ha analizado anteriormente.
La válvula de retención de bola de alta presión 242 se aloja dentro de una guía de válvula de retención de bola de alta presión 262 similar a la guía de válvula de retención de bola 62 de las Figuras 1 a 9. De un modo similar, la válvula de retención de bola de baja presión 252 se aloja dentro de una guía de válvula de retención de bola de baja presión 272. Las guías 262 y 272 mantienen las capacidades de centrado y de flotación radial de la válvula de retención de bola, relacionadas con las guías 62 y 72 de las Figuras 1 a 9. No obstante, por el contrario, las lengüetas 266 y 276 no se extienden necesariamente axialmente más allá del extremo de sus guías respectivas 262 y 272, como ocurre con las lengüetas 66 y 76 de las guías 62 y 72, que se han analizado anteriormente. En una disposición de este tipo, en lugar de las juntas tóricas 61 y 71 de las Figuras 1 a 9, se proporcionan arandelas onduladas resilientes o arandelas onduladas elásticas 261 y 271 para derivar de manera resiliente las guías respectivas 262 y 272 hacia sus posiciones adecuadas respectivas dentro de las perforaciones de guía respectivas 264 y 274. No obstante, sustancialmente en el resto de aspectos, las guías de válvula de retención de bola 262 y 272 actúan de un modo sustancialmente idéntico al de las guías correspondientes de válvula de retención de bola 62 y 72 que se han analizado anteriormente.
En la válvula de control de fluido con selector, preferente, 210, la válvula de retención de bola de alta presión 242 es derivada hacia su posición normalmente cerrada por medio de un muelle de retorno 258 que actúa sobre la válvula de retención de bola 242 por medio de una vara de válvula de retención de bola 275. Se proporciona un accionador auxiliar 280 en conexión con la válvula de retención de bola de alta presión 242 y se puede accionar selectivamente para extraer la válvula de retención de bola 242 de su asiento de válvula respectivo 236 y para ponerla en su posición abierta, actuando el accionador auxiliar 280 a través del ensamblaje de pistones de accionamiento de alta presión 281 y del empujador 282.
En el mecanismo de válvulas de baja presión, la válvula de retención de bola 252 está en una posición normalmente abierta bajo la influencia del fluido motor de baja presión de la entrada de baja presión 221 que actúa sobre la válvula de retención de bola 252 y contra la fuerza de derivación de un muelle de retención de poca fuerza 251. La válvula de retención de bola de baja presión 252 se mantiene en su sitio por medio de un tapón de retención 249 que tiene una abertura generalmente en forma de U 278 extendiéndose a través del mismo, como se ilustra en la Figura 10a. La carrera de apertura de la válvula de retención de bola de baja presión 252 está limitada por su contacto con una varilla o pasador de tope 277 interconectados de manera fija con el tapón de retención 249 y extendiéndose dentro del conducto del tapón de retención 278.
En funcionamiento, la válvula de control de fluido con selector 210 se puede usar para suministrar selectivamente una de dos presiones diferentes de fluido motor (preferentemente, un fluido motor neumático) a un dispositivo accionado por fluido o a la entrada de una válvula principal de control (tal como la válvula principal de control de fluido 10 que se ha analizado anteriormente) por medio del orificio de carga de salida 222 de la válvula de control de fluido con selector 210. Inicialmente, se suministra una fuente de fluido motor de presión relativamente baja al orificio de entrada de baja presión 221 y pasa por la válvula de retención de bola normalmente abierta 252 hasta el conducto de salida de fluido de carga 228 y hasta el orificio de carga de salida 222. Dicho fluido motor de presión relativamente baja ejerce una fuerza suficiente en la válvula de retención de bola de baja presión 252 para mantenerla en su posición abierta contra la fuerza de derivación del muelle de retención de baja presión 251, siempre que el fluido esté fluyendo en el circuito. Por lo tanto, en esta condición, como se ilustra en la Figura 10, el flujo motor de presión relativamente alta, suministrado al orificio de entrada de alta presión 220, está aislado del fluido motor de presión relativamente baja del conducto de salida de fluido de carga 228 por medio de la válvula de retención de bola de alta presión normalmente cerrada 242. La válvula de retención de bola de alta presión normalmente cerrada es empujada contra su asiento de válvula respectivo 236 bajo la influencia del muelle de retorno 258. En esta condición, dicho fluido motor de presión relativamente baja se suministra al orificio de carga de salida 222.
No obstante, cuando se desea admitir fluido motor de presión relativamente alta en el conducto de salida de fluido de carga 228 y en el orificio de carga de salida 222, se activa selectivamente el accionador auxiliar 280. Se debería tener en cuenta que el accionador auxiliar 280 se puede accionar, por ejemplo, de manera neumática, eléctrica o mecánica.
La activación del accionador auxiliar 280 hace que el ensamblaje de pistones 281 y el empujador 282 empujen la válvula de retención de bola de alta presión 242 a su posición abierta contra la fuerza de derivación del muelle de retorno 258 y del fluido de alta presión de la entrada 220. Esta apertura de la válvula de retención de bola de alta presión 242 permite que, fluido motor de presión relativamente alta del orificio de entrada de alta presión 220, entre en el conducto de salida de fluido de carga 228. El fluido motor de alta presión admitido en el conducto de salida de fluido de carga 228 actúa (junto con el muelle de retención de poca fuerza 251) para empujar la válvula de retención de bola de baja presión normalmente abierta 252 a su posición cerrada en un engranaje estanco con el asiento de válvula 246. Por lo tanto, en esta condición, el fluido motor de presión relativamente baja del orificio de entrada de baja presión 221 está aislado del fluido motor de presión relativamente alta del conducto de salida de fluido de carga 228, del conducto del tapón de retención 278 y del orificio de carga de salida 222. Como se ha mencionado anteriormente, esto permite un suministro selectivo de, o bien el fluido motor de presión relativamente baja o bien el fluido motor de presión relativamente alta desde el orificio de carga de salida 222 hasta un dispositivo accionado por fluido o hasta la entrada 20 de una válvula principal, tal como la de la válvula principal de control 10 que se ilustra en las Figuras 1 a 9. Esta última disposición se ilustra en las Figuras 11 a 13, en las que la válvula de control de fluido con selector 210 y la válvula principal de control 10 están montadas juntas en un colector 216. Una vez más, el colector 216 se puede sustituir, alternativamente, por tuberías de fluido independientes si se proporcionan orificios roscados alternativos.
En la Figura 14, se representa una forma de realización alternativa de una válvula de control de fluido con selector según la presente invención, a efectos de ilustrar que la presente invención es igualmente aplicable a válvulas de control de este tipo adaptadas para suministrar más de dos presiones de fluido motor diferentes a un dispositivo de accionamiento por fluido, ya sea directamente o a través de una válvula principal de control de fluido, tal como la válvula principal de control de fluido 10 que se ha analizado anteriormente y que se muestra en las Figuras 1 a 9. La válvula de control de fluido con selector 410 de la Figura 14 tiene varios componentes que son idénticos o funcionalmente sustancialmente similares a los de la válvula de control de fluido con selector 210 de la Figura 10. No obstante, en la Figura 14 dichos componentes equivalentes se indican con números de referencia que tienen el prefijo cuatrocientos o los sufijos a o b en el caso de componentes que son idénticos entre sí.
El cuerpo 412 de la válvula de control de fluido con selector 410 incluye dos de las entradas de alta presión 420a y 420b, que se han analizado anteriormente, con dos de los accionadores auxiliares 480a y 480b, que se han descrito anteriormente, cada uno de los cuales se puede accionar de manera independiente o selectiva para empujar sus válvulas de retención de bola 442a y 442b respectivas a sus respectivas posiciones abiertas. No obstante, en prácticamente el resto de aspectos, la válvula de control de fluido con selector 410 funciona sustancialmente del mismo modo que la válvula de control de fluido con selector 210 que se ha descrito anteriormente.
La diferencia de funcionamiento entre la válvula de control de fluido con selector 410 y la válvula de control de fluido con selector 210 es que los accionadores auxiliares 480a y 480b se pueden accionar o activar, o apagar o desactivar, de manera independiente o selectiva, a fin de permitir el suministro selectivo de tres presiones o fluidos motores diferentes al dispositivo accionado por fluido, por medio del orificio de carga de salida 422, ya sea directamente o por medio de la válvula principal de control de fluido, que se ha mencionado anteriormente. Se debería tener en cuenta que la Figura 14 únicamente ilustra un ejemplo de aplicación de varias presiones de la presente invención y un experto en la materia reconocerá fácilmente que la válvula de control de fluido con selector de la presente invención puede alojar cualquier cantidad de presiones diferentes.
En la Figura 15, se representa otra disposición alternativa más de la presente invención, en la que la arandela ondulada elástica y resiliente 361 se mueve a una posición opuesta, respecto a la guía de válvula de retención de bola, a la que se representa en la Figura 10. En esta disposición, un disco de asiento de válvula reemplazable 388, que incluye el asiento de válvula 336 en el mismo, está retenido entre la guía de válvula de retención de bola 362 y el extremo descendente de la perforación de guía 364. El disco de asiento de válvula 388 incluye un borde biselado 386 que está engrando de manera estanca por medio de una junta tórica 384 y que, preferentemente, está compuesto de un material más duro que el cuerpo de válvula. Una disposición de este tipo permite una sustitución adecuada de un asiento de válvula desgastado 336 simplemente sustituyendo el disco de asiento de válvula 388, sin la necesidad de desechar o volver a maquinar el asiento de válvula 236 del cuerpo 212 de la Figura 10. Por lo tanto, una válvula de control de fluido con selector se puede desensamblar parcialmente y reparar con dicha sustitución del disco de asiento de válvula 388 mientras que otra válvula de control de fluido con selector está en funcionamiento. Dicha válvula de control de fluido con selector reparada se puede reservar para una sustitución inmediata de una válvula de control de fluido con selector desgastada que actualmente está en funcionamiento. Se debería tener en cuenta que un disco de asiento de válvula reemplazable similar también se puede usar alternativamente junto con cualquiera de las disposiciones o mecanismos de válvulas que se muestran en las Figuras 1 a 15.
Por último, los fluidos o el fluido motor neumático de alta presión preferente pueden estar a prácticamente cualquier presión superior a la del fluido motor de baja presión, tal como, por ejemplo, presiones que oscilan entre 300 psig y 900 psig, necesitando una aplicación un fluido motor de alta presión a, aproximadamente, 600 psig. Del mismo modo, el fluido motor de baja presión puede estar a prácticamente cualquier presión inferior a la del fluido motor de alta presión, tal como, por ejemplo, presiones que oscilan entre 10 psig y 300 psig, necesitando, al menos una aplicación, dicho fluido motor de baja presión a una presión de, aproximadamente, 100 psig. Además, como se ha mencionando anteriormente, las válvulas principales de control de fluido y las válvulas de control con selector de la presente invención tienen un gran intervalo de aplicabilidad en diversos sistemas de accionamiento o control de fluido neumático o líquido. Un ejemplo de una aplicación de este tipo es un sistema neumático para moldeado por soplado de botellas de plástico u otros recipientes, que necesita una primera presión relativamente menor para introducir el material plástico en la cavidad de moldeo, seguida de un fluido motor de presión relativamente mayor para completar el procedimiento de moldeado por soplado empujando el material plástico contra los contornos internos del molde. No obstante, un experto en la materia reconocerá fácilmente que se trata únicamente de un ejemplo de las muchas aplicaciones de la presente invención.
Volviendo a la Figura 16, se muestra una forma de realización alternativa de la válvula de control de fluido con selector según la presente invención. La válvula de control de fluido con selector 610 de la Figura 16 tiene varios componentes que son idénticos o funcionalmente sustancialmente similares a los de la válvula de control de fluido con selector 210 de la Figura 10. No obstante, en la Figura 16 dichos componentes equivalentes están indicados con números de referencia que tienen el prefijo quinientos, en el caso de componentes que son idénticos entre sí. Además, los componentes correspondientes a la válvula con selector 610 que incorpora un vástago de ajuste 602 están indicados con números que tienen un prefijo seiscientos.
El cuerpo 512 de la válvula de control de fluido con selector 510 incluye la entrada de alta presión 520, que se ha analizado anteriormente, con el accionador auxiliar 580, que se ha descrito anteriormente, que se puede accionar selectivamente para empujar la válvula de retención de bola 542 a su posición abierta respectiva. Se debe observar que los muelles ondulados 561 y 571 se han desplazado a los laterales opuestos de las válvulas de retención de bola 542 y 552. Además, como se explicará más detalladamente, más adelante, la válvula de retención de bola de baja presión normalmente abierta 552 coopera con el vástago de ajuste de control de fluido 602. No obstante, en prácticamente el resto de aspectos, la válvula de control de fluido con selector 610 funciona sustancialmente del mismo modo que la válvula de control de fluido con selector que se ha descrito anteriormente 210.
Todavía haciendo referencia a la Figura 16, el vástago de ajuste de control de fluido 602 es accionado linealmente, de manera selectiva, a través de la perforación 604 al girar el botón de control de flujo 606. En este aspecto, la carrera lineal del vástago de ajuste 602 está limitada entre las superficies 608 y 612 por el manguito 611. El tapón 616 incluye roscas 624 para cooperar con roscas complementarias 618 del vástago de ajuste 602. Fijadores 626 sujetan de manera roscada el tapón 616 a la tapa auxiliar 614. Una contratuerca 640 y una arandela 642 están colocadas entre el botón de control 606 y la tapa auxiliar 614. La contratuerca 640 engrana las roscas 622 para bloquear el vástago 602 a la tapa piloto 614. Una clavija o parte de engranaje 630 se extiende desde un extremo distal del vástago de ajuste 602 para engranar la válvula de retención de bola 552 y limitar el desplazamiento admisible de la misma. Se incluye un muelle de retorno 632 alrededor de la clavija 630.
A continuación se describirá más detalladamente el funcionamiento del vástago de ajuste 602. El caudal permitido alrededor de la válvula de retención de bola 552 está determinado por el desplazamiento de la válvula de retención de bola 552 del asiento de válvula 546. En este aspecto, el caudal aumenta cuando la válvula de retención de bola 552 se separa del asiento de válvula 546. El desplazamiento admisible de la válvula de retención de bola 552 del asiento de válvula 546 se controla mediante la posición de la clavija 630 que se extiende desde el vástago de ajuste 602. Explicado más detalladamente, el flujo de fluido a través del orificio de entrada de baja presión 521 separa la válvula de retención de bola 552 del asiento de válvula 546 colocándola en contacto con la clavija 630. De este modo, el vástago de ajuste 602 puede estar colocado en una posición predeterminada para obtener un caudal deseado alrededor de la válvula de retención de bola 552. Una vez alcanzado un caudal deseado, la contratuerca 640 se puede hacer avanzar para que engrane con la tapa auxiliar 614 para impedir un giro involuntario del botón de control 606.
El análisis anterior da a conocer y describe únicamente formas de realización de ejemplo de la presente invención sólo a efectos de ilustración. Un experto en la materia reconocerá fácilmente, gracias a dicho análisis y gracias a las reivindicaciones y dibujos adjuntos, que se pueden realizar diversos cambios, modificaciones y variaciones a los mismos sin apartarse del alcance de la invención según se define en las reivindicaciones siguientes.

Claims (16)

1. Una válvula de control para accionar un dispositivo accionado por fluido, comprendiendo dicha válvula de control:
una primera entrada de fluido (520) a una primera presión,
una segunda entrada de fluido (521) a una segunda presión, siendo dicha primera presión mayor que dicha segunda presión,
un conducto de salida (522) que se puede conectar fluidamente con el dispositivo accionado por fluido,
un primer mecanismo de válvulas (542) en comunicación fluida entre dicha primera entrada (520) y dicho conducto de salida (522),
un segundo mecanismo de válvulas (552) en comunicación fluida entre dicha segunda entrada (521) y dicho conducto de salida (522), pudiéndose mover dicho segundo mecanismo de válvulas (552) entre una posición cerrada, en la que se impide que dicho fluido motor fluya a través de los mismos, y una posición totalmente abierta, en la que se permite que dicho fluido motor fluya a través de los mismos, caracterizado además el segundo mecanismo de válvulas (552) porque se puede mover entre una pluralidad de posiciones intermedias y porque
un vástago de control (602) está acoplado operativamente a dicho segundo mecanismo de válvulas (552), pudiéndose ajustar dicho vástago de control (602) selectivamente a una pluralidad de posiciones para impulsar dicho segundo mecanismo de válvulas (552) a dicha posición cerrada, a dicha posición totalmente abierta y a dicha pluralidad de posiciones intermedias, limitando de ese modo el flujo de fluido motor a través de dicho segundo mecanismo de válvulas (552).
2. La válvula de control de la reivindicación 1, en la que uno de dichos primero y segundo mecanismos de válvula (542, 552) incluye una válvula de retención de bola, generalmente esférica (542, 552) que se puede mover selectivamente entre dicha posición cerrada y dicha posición totalmente abierta.
3. La válvula de control de la reivindicación 2, en la que dicho vástago de control incluye una parte de cuerpo longitudinal (512) que tiene una parte de ajuste (602) incorporada en un extremo proximal (606) y una parte de engranaje (630) incorporada en un extremo distal, avanzando selectivamente dicha parte de engranaje hacia dicha válvula de retención de bola (552) tras el ajuste de dicha parte de ajuste hacia dicha posición cerrada, saliéndose dicha parte de engranaje de dicha válvula de retención de bola (542, 552) tras el ajuste de dicha parte de ajuste hacia dicha posición totalmente abierta.
4. La válvula de control según la reivindicación 3, en la que al menos uno de dichos primer y segundo mecanismos de válvula (542, 552) incluye un asiento de válvula (546) situado en una conducto de fluido de válvula en comunicación fluida con dicho conducto de salida (522), teniendo dicho asiento de válvula (546) un extremo de menor diámetro (548) y un extremo de mayor diámetro (550) y pudiéndose engranar una válvula de retención de bola, generalmente esférica (552), con dicho asiento de válvula (546) en un punto de contacto de los mismos, en dicha posición cerrada para estanqueidad con dicho extremo de menor diámetro (548) de dicho asiento de válvula (546), teniendo dicha válvula de retención de bola, generalmente esférica, (552) una dimensión de cuerda en dicho punto de contacto con dicho extremo de menor diámetro (548) de dicho asiento de válvula (546) que es menor que dicho extremo de mayor diámetro (550) de dicho asiento de válvula (546), teniendo dicho asiento de válvula (546) un ángulo de asiento respecto a la línea central de dicho asiento de válvula (546) que es mayor que un ángulo formado por la línea central de dicho asiento de válvula y una línea tangente a dicha válvula de retención de bola, esférica, (552) en dicho punto de contacto cuando dicha válvula de retención de bola (552) está en dicha posición cerrada.
5. La válvula de control según la reivindicación 4, que comprende además:
un espacio anular formado entre dicho asiento de válvula (546) y dicha válvula de retención de bola, esférica, (552) que define una zona de flujo limitado adyacente a dicho punto de contacto entre dicha válvula de retención de bola, esférica, (552) y dicho extremo de menor diámetro (548) de dicho asiento de válvula (546) cuando dicha válvula de retención de bola, esférica, (552) se separa inicialmente de dicho punto de contacto a su posición abierta y cuando dicho fluido motor fluye inicialmente por delante de dicha válvula de retención de bola (552), desplazándose de ese modo cualquier erosión por flujo sónico, provocada por dicho flujo inicial de fluido motor, sustancialmente justo hasta una zona de flujo ascendente que es adyacente a dicho punto de contacto y que no es contactada de manera estanca por dicha válvula de retención de bola, esférica, (552) reduciendo de ese modo sustancialmente al mínimo el daño sónico provocado a dicho extremo de menor diámetro (548) de dicho asiento de válvula (546).
6. La válvula de control de la reivindicación 5, en la que dicha parte de engranaje (630) de dicho vástago de control (602) limita la carrera de dicha válvula de retención de bola (552) a una posición predeterminada descentrada de dicho asiento de válvula (546).
7. La válvula de control de la reivindicación 1, en la se puede ajustar el flujo de dicho fluido motor a través de dicho mecanismo de válvulas de baja presión (552) entre el intervalo de 10 a 300 psig.
8. La válvula de control de la reivindicación 1, en la que dicha válvula de retención de bola (552) está compuesta de un material metálico.
9. La válvula de control de la reivindicación 8, en la que dicho material metálico incluye acero inoxidable.
10. Una válvula de control según la reivindicación 4, en la que dicho conducto de salida (28) incluye una cavidad generalmente cilíndrica (70) justo adyacente a dicho extremo de mayor diámetro (50) de dicho asiento de válvula (36), teniendo dicha cavidad un diámetro mayor que dicho extremo de mayor diámetro (50), incluyendo además al menos uno de dichos primer y segundo mecanismo de válvulas (42, 52) una guía de válvula de retención (72) situada en dicha cavidad (70) de dicho conducto de fluido, teniendo dicha guía de válvula de retención una perforación de guía (74) extendiéndose axialmente a través de la misma, teniendo dicha guía de válvula de retención (72) una pluralidad de lengüetas de guía extendiéndose axialmente (76) sobresaliendo radialmente hacia adentro de dicha perforación de guía (64), alojándose dicha válvula de retención de bola (52) dentro de dicha perforación de guía (64) para un movimiento axial dentro de bordes, radialmente hacia adentro, de dichas lengüetas de guía (76) entre dicha posición abierta y dicha posición cerrada, siendo el diámetro interior de dicha cavidad (70) mayor que el diámetro exterior de dicha guía de válvula de retención (72) a fin de permitir que dicha guía de válvula de retención (72) flote radialmente dentro de dicha cavidad y a fin de permitir que dicha válvula de retención de bola, esférica, (52) se centre sustancialmente en dicha cavidad cilíndrica para estanqueidad con dicho asiento de válvula (46).
11. La válvula de control de la reivindicación 1, en la que dicho segundo mecanismo de válvulas (552) incluye una válvula de retención de bola, generalmente esférica, (552) que se puede mover entre una posición cerrada en la que se impide que dicho fluido motor fluya a través de la misma, y una posición totalmente abierta en la que se permite que dicho fluido motor fluya a través de la misma y una pluralidad de posiciones intermedias.
12. La válvula de control de la reivindicación 11, en la que dicho vástago de control (602) incluye una parte de cuerpo longitudinal que tiene una parte de ajuste incorporada en un extremo proximal y una parte de engranaje incorporada en un extremo distal, avanzando selectivamente dicha parte de engranaje hacia dicha válvula de retención de bola (552) tras el ajuste dicha parte de ajuste hacia dicha posición cerrada, saliéndose dicha parte de engranaje de dicha válvula de retención de bola (552) tras el ajuste de dicha parte de ajuste hacia dicha posición totalmente abierta.
13. La válvula de control según la reivindicación 11, en la que al menos uno de dichos primer y segundo mecanismos de válvulas (542, 552) incluye un asiento de válvula (546) situado en un conducto de fluido de válvula en comunicación fluida con dicho conducto de salida (522), teniendo dicho asiento de válvula (546) un extremo de menor diámetro (548) y un extremo de mayor diámetro (550) y pudiéndose engranar una válvula de retención de bola, generalmente esférica, (552) con dicho asiento de válvula (546) en un punto de contacto del mismo en dicha posición cerrada para estanqueidad con dicho extremo de menor diámetro (548) de dicho asiento de válvula (546), teniendo dicha válvula de retención de bola, generalmente esférica, (552) una dimensión de cuerda en dicho punto de contacto con dicho extremo de menor diámetro (548) de dicho asiento de válvula (546) que es menor que dicho extremo de mayor diámetro (550) de dicho asiento de válvula (546), teniendo dicho asiento de válvula (546) un ángulo de asiento respecto a la línea central de dicho asiento de válvula (546) que es mayor que un ángulo formado por la línea central de dicho asiento de válvula (546) y una línea tangente a dicha válvula de retención de bola, esférica, (552) en dicho punto de contacto cuando dicha válvula de retención de bola (552) está en dicha posición cerrada.
14. La válvula de control según la reivindicación 13, que comprende además:
un espacio anular formado entre dicho asiento de válvula (546) y dicha válvula de retención de bola, esférica, (552) que define una zona de flujo limitado adyacente a dicho punto de contacto entre dicha válvula de retención de bola, esférica, (552) y dicho extremo de menor diámetro (548) de dicho asiento de válvula (546) cuando dicha válvula de retención de bola, esférica, (552) se separa inicialmente de dicho punto de contacto a su posición abierta y cuando dicho fluido motor fluye inicialmente por delante de dicha válvula de retención de bola (552), desplazándose de ese modo cualquier erosión por flujo sónico, provocada por dicho flujo inicial de fluido motor, sustancialmente justo hasta una zona de flujo ascendente que es adyacente a dicho punto de contacto y que no es contactada de manera estanca por dicha válvula de retención de bola, esférica, reduciendo de ese modo sustancialmente al mínimo el daño sónico provocado a dicho extremo de menor diámetro de dicho asiento de válvula (546).
15. La válvula de control de la reivindicación 11, en la que se puede ajustar el flujo de dicho fluido motor a través de dicho segundo mecanismo de válvulas (552) entre el intervalo de 10 a 300 psig.
16. La válvula de control de la reivindicación 11, en la que dicho vástago de control se puede ajustar selectivamente a una pluralidad de posiciones descentradas de dicha válvula de retención de bola (552) para engranar dicha válvula de retención de bola (552) y limitar el movimiento de la misma a una pluralidad de posiciones que incluyen dicha posición cerrada, dicha posición totalmente abierta y dicha pluralidad de posiciones intermedias.
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