ES2273064T3 - Valvula. - Google Patents
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Abstract
Una válvula, que comprende un alojamiento que tiene una entrada y una salida, y un puerto de detección de presión, un pistón deslizable en una parte del alojamiento en respuesta a una diferencia entre una primera presión de fluido en el puerto de detección presión a un lado del pistón, y una segunda presión de fluido a la entrada y/o la salida por el otro lado del pistón, un miembro de válvula portado por el pistón y operable con el mismo para cerrar la entrada cuando dicha segunda presión de fluido es menor que un valor suficientemente mayor que la citada primera presión de fluido; en la que el miembro de válvula es móvil con respecto al pistón para facilitar el cierre de la entrada, en respuesta a un flujo de fluido desde el alojamiento hasta la entrada, habiéndose dispuesto medios de empuje para empujar el miembro de válvula con respecto al pistón para cerrar la entrada, cuando el pistón no está actuando para cerrar la entrada, y en la que se han previsto medios de interrupción manual para cerrar la válvula.
Description
Válvula.
Esta invención se refiere a una válvula, en
particular, aunque no exclusivamente, para su uso en relación con un
compresor.
Los compresores de refrigeración y de
acondicionamiento de aire, se basan con frecuencia en la diferencia
de presión generada por el compresor, para proporcionar la
diferencia de presión que se necesita para inyectar aceite en el
compresor a efectos de lubricación, hermetización y enfriamiento. La
presión en la entrada (o "succión") del compresor, viene
impuesta por el rendimiento de refrigeración que se debe alcanzar
con el tiempo. La presión de suministro a la salida, está impuesta
por la capacidad del condensador del sistema de refrigeración para
transferir calor al medio de enfriamiento del condensador. El medio
puede ser el aire del ambiente, o puede ser un líquido tal como agua
o una solución que contenga un anticongelante. El medio se enfría a
su vez con el aire del ambiente o con una torre de enfriamiento.
A veces, a menos que se adopte alguna acción
preventiva, la diferencia de presión entre el suministro y la
succión puede ser demasiado baja como para inyectar aceite en el
compresor. Esto puede ser el resultado tanto de una presión de
succión alta, por ejemplo cuando la planta se pone en marcha después
de haber estado interrumpida durante un período, como puede resultar
de una presión de suministro baja. Lo último puede ocurrir de nuevo
después de que la planta haya estado desconectada durante un período
de tiempo, o puede presentarse cuando el medio de enfriamiento del
condensador está a una temperatura muy baja. Ambas situaciones,
presión de succión alta y presión de suministro baja, pueden estar
presentes al mismo tiempo. En algunos casos, la condición se
clarificaría si se permitiera a la planta seguir funcionando, pero
esto no puede ser debido a la falta de inyección de aceite. En otros
casos, el medio de enfriamiento podría estar tan frío que la
condición se mantendría.
Para subsanar esta situación, resulta necesario
adaptar medios para mantener la presión de suministro (según la
"ve" el compresor y el sistema de aceite). Uno de tales medios
consiste en una válvula de control de presión de suministro/succión,
corriente abajo del suministro de compresor y del separador/depósito
de aceite, pero corriente arriba del condensador; véase, por
ejemplo, el documento WO 98/15788. Una válvula de ese tipo resulta
costosa.
Los compresores de desplazamiento positivo que
no tienen válvulas mecánicas de suministro (por ejemplo, los
compresores de husillo y caracol), tienden a actuar como expansores
y a girar hacia atrás cuando la fuerza impulsora es conmutada a
desconexión hasta que se igualan las presiones en el evaporador y el
condensador. Esta migración inversa de refrigeración en el sistema
desde el lado de alta presión hasta el de baja, resulta indeseable,
puesto que supone la rotación inversa del compresor, lo que puede
causar daños mecánicos. Para evitar esto, una válvula de no retorno
(conocida también como válvula de control), se acopla con frecuencia
a la línea de suministro, corriente abajo del suministro del
compresor y del separador/depósito de aceite, pero corriente arriba
del condensador.
Un objetivo de la invención consiste en
proporcionar una válvula que cumpla las funciones tanto de control
de presión de
suministro-respecto-a-succión,
como de válvula de no retorno.
En consecuencia, la invención proporciona una
válvula que comprende un alojamiento que tiene una entrada y una
salida, y un puerto de detección de presión, un pistón deslizable
por una parte del alojamiento en respuesta a la diferencia de
presión entre una primera presión de fluido en el puerto de
detección de presión a un lado del pistón, y una segunda presión de
fluido a la entrada y/o a la salida del otro lado del pistón, un
miembro de válvula portado por el pistón y operable con el mismo
para cerrar la entrada cuando dicha segunda presión de fluido es
menor que un valor suficientemente más grande que la citada primera
presión de fluido; en la que el miembro de válvula es móvil con
respecto al pistón para facilitar el cierre de la entrada, en
respuesta a un flujo de fluido desde el alojamiento hasta los medios
de regulación de entrada que están dispuestos para empujar al
miembro de válvula con respecto al pistón para cerrar la entrada,
cuando el pistón no está actuando para cerrar la entrada, y en la
que se han previsto medios de interrupción manual para cerrar la
válvula.
De este modo, la detección de la diferencia de
presión puede cumplir la función de control de presión de
suministro-respecto-a-succión,
y el movimiento del miembro de válvula con respecto al pistón puede
proporcionar una función de no retorno de la válvula.
Medios de empuje del pistón pueden actuar de
modo que empujen al pistón hacia una posición en la que el miembro
de válvula cierra la entrada. Ésta es una forma útil de determinar
la suficiencia de la diferencia entre la primera y la segunda
presiones de fluido. Los medios de empuje pueden comprender uno o
más resortes helicoidales.
El miembro de válvula puede estar formado con
una superficie de entrada dispuesta para entrar en contacto con un
asiento de válvula de la entrada, y con una superficie opuesta que
se enfrenta al alojamiento. El miembro de válvula puede tener un
vástago guiado deslizablemente por el interior de una parte del
pistón. Medios de empuje del miembro de válvula, tal como un resorte
helicoidal, pueden empujar al miembro de válvula de modo que cierre
la entrada.
Si el área de la superficie opuesta del miembro
de válvula es sustancialmente igual al área de una superficie del
pistón que se enfrenta a la citada superficie opuesta, las fuerzas
aplicadas a estas superficies por la presión de fluido tenderán a
ser iguales, de tal modo que solamente tiene que ser tomada en
consideración la fuerza aplicada a la superficie de entrada del
miembro de válvula.
Se proporcionan medios de interrupción manual
para el cierre de la válvula, por ejemplo a efectos de
mantenimiento. Los medios de interrupción manual pueden comprender
un husillo que tiene una porción proximal no redondeada, y una
porción distal roscada. La porción distal puede estar encajada en un
manguito roscado no giratorio, siendo el manguito deslizable a lo
largo de la porción distal entre una posición normal en la que el
pistón es móvil, y una posición de mantenimiento en la que el
manguito retiene al pistón y al miembro de válvula en posición
cerrada. Por ejemplo, en la posición de mantenimiento, un extremo
distal del manguito puede hacer tope contra una superficie
enfrentada del pistón.
Con el fin de que la invención pueda ser
comprendida más fácilmente, se va a describir ahora una realización
particular de la misma, únicamente a título de ejemplo, con
referencia a los dibujos que se acompañan, los cuales muestran una
sección esquemática a través de una válvula de la invención, y en
los que:
La Figura 1 muestra la válvula en la condición
de mantenimiento;
La Figura 2 muestra la válvula en una condición
operativa cerrada;
La Figura 3 muestra la válvula en una condición
operativa parcialmente abierta;
La Figura 4 muestra la válvula en una condición
operativa completamente abierta, y
La Figura 5 muestra la válvula en una condición
de no retorno.
Los dibujos muestran una válvula que comprende
un alojamiento 1 que tiene una cámara 2 abierta y un cilindro 3 que
comunica con la misma. La cámara 2 de operación posee una entrada 4
y una salida 5. Un pistón 6, deslizable en el cilindro 3 con un
ajuste apretado, se extiende por la cámara 2 de operación, y porta
un miembro 7 de válvula que está dispuesto para cerrar la entrada
4.
En el extremo del cilindro que se muestra, en la
parte superior de los dibujos, se ha previsto un puerto 8 para la
detección de una presión de fluido. Cuando se utiliza la invención
en un dispositivo de compresor, el puerto 8 puede estar conectado
ventajosamente a un lado de succión del mismo.
Un extremo proximal del pistón 6 dispone de un
receptáculo 9 cilíndrico en general, en el que se han montado dos
resortes de pistón, tales como resortes 10, 11 de compresión
helicoidales, uno dentro del otro. Los resortes 10, 11 de pistón
hacen tope en la superficie interior del alojamiento por un extremo,
y en la superficie opuesta del pistón por el otro extremo.
Un extremo distal del pistón 6 ha sido
conformado con un orificio que recibe deslizantemente un vástago 12
del miembro 7 de válvula. El miembro de válvula posee un disco 13 de
cierre sujeto al vástago 12 y dispuesto para cerrar la entrada por
medio de un anillo 14 en "O". Un resorte 15 de miembro de
válvula se encuentra montado en el lado exterior del extremo distal
del pistón, entre el disco 13 de cierre y una superficie opuesta del
pistón 6. En este ejemplo, el resorte 15 de miembro de válvula
consiste en un resorte helicoidal de compresión que ejerce una
fuerza significativamente más débil que cualquiera de los resortes
10, 11 de pistón.
Los medios de interrupción manual, situados en
el extremo proximal del pistón 6, comprenden un husillo 16 encajado
roscadamente con un manguito 17 deslizable. El extremo 18 proximal
del husillo 16 no está redondeado, y se extiende desde el
alojamiento. Una espiga 19, alojada en una parte del alojamiento, se
extiende por una ranura 20 longitudinal del manguito.
La válvula puede tener, por ejemplo, su entrada
4 conectada a la alimentación de un compresor, y su salida 5
conectada al condensador de un sistema de refrigeración.
La Figura 1 muestra la válvula en la condición
de mantenimiento cerrada, después de que el extremo 18 proximal del
husillo haya sido girado, utilizando por ejemplo una llave de vaso.
La espiga 19 impide que el manguito 17 gire, de modo que el encaje
entre la rosca del husillo 16 y la del manguito 17, fuerza a este
último a moverse descendentemente hasta la posición representada. El
extremo distal del manguito 17 hace tope contra una superficie
opuesta del pistón 6, manteniendo de ese modo el pistón en su
posición más avanzada, es decir, en la parte inferior de su carrera
según se ve. En esta posición, el miembro 7 de válvula se encuentra
completamente cerrado y el resorte 15 de miembro de válvula está
comprimido. No puede entrar nada de fluido por la entrada 4.
En la Figura 2, la válvula está en una condición
operativa o automática cerrada, habiendo sido el husillo 16 girado
completamente, por ejemplo en contra de las agujas del reloj, para
elevar el manguito 17 y liberar el pistón 6. Sin embargo, la presión
detectada en el puerto 8 es demasiado alta y/o la presión sobre la
superficie externa del disco 13 de cierre es demasiado baja. Los
resortes 10, 11 de pistón mantienen el pistón 6 en su posición más
avanzada, de modo que el miembro 7 de válvula cierra la entrada
4.
La Figura 3 muestra la válvula en una posición
operativa parcialmente abierta. Por ejemplo, la presión del
condensador podría ser muy baja. Existe suficiente presión sobre la
superficie externa del disco 13 de cierre, y sobre las superficies
distales del pistón 6, para equilibrar la presión sobre la
superficie interior del disco 13 de cierre, la presión en el puerto
8 (que actúa sobre la superficie proximal del pistón 6), y la fuerza
de los resortes 10, 11 de pistón que están más comprimidos que en la
Figura 2. El miembro 7 de válvula se abre unos pocos milímetros, y
existe un flujo de fluido, por ejemplo gas, a través de la entrada
4, hacia la cámara 2 y hacia fuera de la salida 5. La presión de
suministro aparente del compresor es más alta que la presión de
salida de válvula (condensador), y la diferencia de presión entre el
suministro aparente y la succión es suficiente para inyectar
bastante aceite en el compresor.
La válvula tiene una acción moduladora, de
apertura y cierre para mantener una diferencia de presión mínima
predeterminada entre el suministro aparente y la succión.
La Figura 4 muestra la válvula en la condición
operativa de totalmente abierta, en la que la diferencia de presión
es alta a través del pistón 6, siendo la presión en la cámara
significativamente más alta que la presión en el puerto 8. Los
resortes 10, 11 están tan comprimidos como sea posible. El fluido
circula desde la entrada 4 hasta la salida 5, con sólo una pequeña
caída de presión.
La Figura 5 muestra una condición en la que el
fluido está tendiendo a fluir a la inversa a través de la válvula.
Por ejemplo, el compresor puede haber sido conmutado a corte
recientemente, y existe todavía una gran diferencia de presión a
través del pistón 6 que provoca que los resortes 10, 11 de pistón
permanezcan comprimidos, con el pistón en su posición retraída. El
resorte 15 de miembro de válvula "débil", y la fuerza del
fluido en la cámara 2 que tiende a fluir hacia el disco 13, se
combinan para expansionar el miembro 7 de válvula desde el pistón y
cerrar la entrada 4, evitando de ese modo cualquier flujo inverso de
fluido.
Por lo tanto, se podrá apreciar que la invención
ha combinado elegantemente las funciones de una válvula de control
de presión y de una válvula de no retorno en una única unidad.
Adicionalmente, la válvula de la invención puede proporcionar
también, en determinadas realizaciones, una interrupción manual a
efectos de las operaciones de mantenimiento.
Una ventaja adicional de combinar las funciones
de las dos o tres válvulas que anteriormente eran necesarias,
consiste en que cada válvula provoca una caída de presión
concomitante. De ese modo, el uso de la válvula de la invención
mejora significativamente la caída total de presión entre la entrada
y la salida.
Claims (9)
1. Una válvula, que comprende un alojamiento que
tiene una entrada y una salida, y un puerto de detección de presión,
un pistón deslizable en una parte del alojamiento en respuesta a una
diferencia entre una primera presión de fluido en el puerto de
detección presión a un lado del pistón, y una segunda presión de
fluido a la entrada y/o la salida por el otro lado del pistón, un
miembro de válvula portado por el pistón y operable con el mismo
para cerrar la entrada cuando dicha segunda presión de fluido es
menor que un valor suficientemente mayor que la citada primera
presión de fluido; en la que el miembro de válvula es móvil con
respecto al pistón para facilitar el cierre de la entrada, en
respuesta a un flujo de fluido desde el alojamiento hasta la
entrada, habiéndose dispuesto medios de empuje para empujar el
miembro de válvula con respecto al pistón para cerrar la entrada,
cuando el pistón no está actuando para cerrar la entrada, y en la
que se han previsto medios de interrupción manual para cerrar la
válvula.
2. Una válvula de acuerdo con la reivindicación
1, en la que los medios de empuje del pistón están dispuestos de
modo que empujan el pistón hacia una posición en la que el miembro
de válvula cierra la entrada.
3. Una válvula de acuerdo con la reivindicación
2, en la que los medios de empuje de pistón comprenden uno o más
resortes helicoidales.
4. Una válvula de acuerdo con la reivindicación
1, 2 ó 3, en la que el miembro de válvula se ha conformado con una
superficie de entrada dispuesta de modo que entra en contacto con un
asiento de válvula de la entrada y con una superficie opuesta que se
enfrenta al alojamiento.
5. Una válvula de acuerdo con la reivindicación
4, en la que el área de la superficie opuesta del miembro de válvula
es sustancialmente igual al área de una superficie del pistón que se
enfrenta a dicha superficie opuesta.
6. Una válvula de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que el miembro de válvula posee
un vástago guiado deslizablemente por el interior de una parte del
pistón.
7. Una válvula de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que los medios de empuje del
miembro de válvula comprenden un resorte helicoidal.
8. Una válvula de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que los medios de interrupción
manual comprenden un husillo que posee una porción proximal no
redondeada y una porción distal roscada.
9. Una válvula de acuerdo con la reivindicación
8, en la que dicha porción distal está encajada con un manguito
roscado no giratorio, siendo el manguito deslizable a lo largo de la
porción distal entre una posición normal en la que el pistón es
móvil, y una posición de mantenimiento en la que el manguito retiene
al pistón y al miembro de válvula en posición cerrada.
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