ES2282342T3 - Dispositivo para el cierre de tuberias de conduccion por las que transcurren fluidos, por medio de un cuerpo de cierre en forma de bola. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para el cierre de tuberías de conducción por las que fluyen fluidos, en particular tuberías de conducción de alta presión, en las cuales hay alojado de modo girable al menos un cuerpo de cierre en forma de bola (10) que está en un alojamiento alrededor de un eje que transcurre perpendicularmente a la tubería de conducción, con un elemento de obturación (7) para hacer estanco el cuerpo de cierre en forma de bola (10) contra la tubería de conducción, por lo cual hay colocado alrededor del cuerpo de cierre en forma de bola (10) un émbolo de obturación (6) que se puede impulsar en unas superficies en ambos lados con una presión, y que se pueden deslizar axialmente y por lo cual se presiona el elemento de obturación (7) del émbolo de obturación (6) sobre el cuerpo de cierre en forma de bola (10), para su estanqueamiento, caracterizado por el hecho de que las superficies del émbolo de obturación (6) son unas superficies frontales (26, 27) que se encuentran en los espacios anulares (15, 15¿), por el hecho de que al menos un canal conecta entre sí los dos espacios anulares (15, 15¿) del émbolo de obturación (6) para la generación de una contrapresión sobre la superficie frontal opuesta (15¿) y con ello para la reducción del cierre de fricción entre el elemento de obturación (7) y el cuerpo de cierre (10) y que está provisto con una válvula de cierre (17).

Description

Dispositivo para el cierre de tuberías de conducción por las que transcurren fluidos, por medio de un cuerpo de cierre en forma de bola.

La invención se refiere a un dispositivo para el cierre de tuberías de conducción, por las que transcurren fluidos, en particular tuberías de alta presión, en las cuales hay alojado al menos un cuerpo de cierre en forma de bola en un alojamiento, que está alojado de modo girable alrededor de un eje que transcurre verticalmente a la tubería de conducción, con un elemento de estanqueidad para hacer estanco el cuerpo de cierre en forma de bola contra la tubería donde hay colocado alrededor del cuerpo de cierre en forma de bola un émbolo de estanqueidad de una sola pieza, movible axialmente, que en ambos lados puede ser puesto bajo presión en unas superficies y por lo cual para hacer estanco el elemento de estanqueidad del émbolo de estanqueidad se presiona sobre el cuerpo de cierre en forma de bola.

Se conocen unos dispositivos de cierre de este tipo. De esta forma el modelo de utilidad alemán 299 05 414 describe un grifo de macho esférico de acuerdo con el género. Un grifo de macho esférico de este tipo ya no se puede usar a partir de un cierto valor nominal de la tubería de conducción, por ejemplo mayor de 60 mm y de una presión de operación determinada. Por la presión del fluido que existe en la tubería de conducción, se presiona la bola del grifo de macho esférico fuertemente sobre el anillo de obturación. Se origina un cierre por fricción entre la bola y el anillo de obturación. Si se ha de girar de nuevo la bola en su posición permeable, se ha de vencer este cierre por fricción. El momento de torsión necesario para ello se debe introducir o bien por una palanca o por medio de un engranaje. El momento de torsión introducible de esta forma ciertamente no es suficiente para vencer el cierre por fricción. Tampoco un alargamiento de la palanca puede procurar ayuda. Bajo presión por tanto ya no se puede activar un grifo de macho esférico de este tipo.

Para la solución de estos problemas ya se han emprendido varias medidas constructivas. Por ejemplo se intentó solucionar los problemas con una válvula de paso llamada auxiliar de nivelación de la presión. Todas estas construcciones son ciertamente complicadas en su realización o están ligadas a una reducción del ancho nominal en la tubería de conducción, que tiene un efecto negativo sobre la función de este dispositivo de cierre conocido.

De esta forma, de DE 29 38 265 A1 se conoce un dispositivo de acuerdo con el género para el cierre de tuberías de conducción por las que fluyen fluidos con las características del concepto principal de la primera reivindicación de patente. También ya se consigue una descarga del grifo de macho esférico con el giro, sin embargo con un coste constructivo relativamente grande, por el hecho de que el sistema de estanqueidad consta de un émbolo de tres escalones, cuyos escalones individuales están estanqueizados por juntas diferenciales contra el alojamiento.

En el dispositivo conocido de EP-A1-0 547 381, el medio puesto bajo presión se dirige solamente a través de un canal delgado detrás del anillo de obturación, para que este se mueva entonces en la dirección del eje alejado de la bola. Este grifo de macho esférico conocido tiene una desventaja gravosa, pues la descarga de presión solo se origina cuando la parte apartada de la presión esté al vacío, es decir cuando está llena con el medio. Si se parte del hecho que el grifo de macho esférico se encuentra en una situación de cierre, y en la parte cerrada hay por ejemplo una presión de 300 bares, la parte apartada de la presión por circunstancias se ha quedado vacía, entonces ésta debe ser llenada primero completamente a través del canal delgado, para que se construya la presión detrás del anillo de obturación. Solo entonces se puede lograr una descarga eventual. Esto, sin embargo, significa para la práctica, que condicionado por la pequeña sección transversal del canal delgado, que solo representa una "válvula de paso", que con una tubería vacía, puede ocurrir que durante horas no se puede tener un proceso de conexión, sino solo en el momento en el que la tubería esté de nuevo completamente llena. Por tanto, para un manejo adaptado a la función ciertamente casi no se puede usar el grifo conocido en la construcción representado.

Por tanto, la invención tiene la tarea de formar de tal manera un dispositivo del tipo mencionado al principio y descrito en mayor detalle anteriormente y de continuar con su formación en cuanto a que una activación del dispositivo también sea posible de modo fiable bajo presión.

Se soluciona esta tarea con un dispositivo de acuerdo con el concepto principal de la reivindicación 1, por el hecho de que las superficies del émbolo de obturación son caras frontales, que al menos conectan un canal de los dos espacios anulares del émbolo de obturación entre sí y que está provisto con una válvula de cierre.

Si se activa la válvula en posición cerrada del cuerpo de cierre en forma de bola, entonces tiene lugar una nivelación de la presión entre las dos caras frontales del émbolo de obturación. La presión, con la que se presiona el anillo de obturación a través del émbolo de obturación sobre el cuerpo de cierre en forma de bola, se nivela por la presión contraria sobre el lado frontal opuesto y se reduce el cierre por fricción, de modo que el cuerpo de cierre se puede girar de nuevo de modo manual.

Otra enseñanza de la invención provee, que el elemento de estanqueidad en posición abierta del dispositivo se presiona axialmente por medio de un muelle contra el cuerpo de cierre en forma de bola. La presión del elemento de obturación también puede tener lugar ya antes de la puesta bajo presión. Como elemento de obturación para el cuerpo de cierre en forma de bola se puede emplear un anillo de obturación unido con un émbolo de obturación.

En otra realización de la invención se puede activar la válvula de cierre por medio de una palanca, que según otra forma de la invención puede presentar un bloqueo de conexión para la palanca de activación conectada de modo activo con el cuerpo de cierre en forma de bola. El bloqueo de conexión puede tratarse por ejemplo de un elemento de enclavamiento. El bloqueo de conexión se puede enclavar con un disco, que puede estar conectado con la palanca de activación del cuerpo de cierre.

Además puede haber presente piezas de conexión para la conexión del dispositivo a los finales de la tubería de conducción, que pueden estar atornillados con el dispositivo. Además es ventajoso, que el dispositivo presente una construcción modular. El émbolo de obturación y el elemento de estanqueidad pueden ser montados antes de la introducción del cuerpo de cierre en forma de bola, y el cuerpo de cierre en forma de bola puede ser incorporado desde la parte interior dentro del dispositivo antes del montaje de las piezas de conexión.

A continuación se explica en mayor detalle la invención por medio de unos dibujos que representan meramente un ejemplo de realización preferencial. En el dibujo se muestra:

Figura 1: un dispositivo de acuerdo con la invención en un corte longitudinal,

Figura 2: un dispositivo de acuerdo con la invención en un corte en vista en planta,

Figura 3: un dispositivo de acuerdo con la invención en una vista lateral, y

Figura 4: un dispositivo de acuerdo con la invención en una vista en planta.

En el ejemplo de realización representado y como tal preferencial, el dispositivo de acuerdo con la invención está compuesto de varios elementos de construcción. Con ello se trata de un cuerpo de base (1), dos piezas de conexión (3) fijadas en el cuerpo de base (1) con tornillos de montaje (2) y una placa de base (4) también fijada al cuerpo de base (1) con unos tornillos de montaje (2').

Como se puede ver en la figura 1, se ha incorporado en el cuerpo de base (1) un émbolo de obturación (6) provisto en un lado por un muelle (5) y un aro de obturación (7) así como un cojinete (8) para la recogida de un eje (9). El émbolo de obturación (6) está además en la mitad superior del dibujo en una posición descargada o en una posición con nivelación de la presión y en la mitad inferior del dibujo en una posición presionada contra un cuerpo de cierre (10) en forma de bola, por lo cual para aclaración de las diferentes posiciones el elemento de obturación (7) se ha representado de forma elevada en la posición descargada del cuerpo de cierre (10).

El cuerpo de cierre en forma de bola (10) está unido de modo activo con el eje (9). En el eje (9) que sobresale del cuerpo de base (1) en la zona superior hay montada una palanca de mando (11). En unión con el eje (9) debajo de la palanca de mano (11) se encuentra un disco (12) como conductor para la palanca. En la figura (2) en la mitad superior del dibujo se ha representado la posición abierta del cuerpo de cierre (10) y en la mitad inferior del dibujo la posición cerrada del cuerpo de cierre (10), por lo cual para la aclaración de las diferentes posiciones, se ha representado el elemento de estanqueamiento (7) de modo elevado en la posición abierta del cuerpo de cierre (10).

Entre las piezas de conexión (3) hay montada una pared lateral (14) que presenta un canal (taladrados 13, 13', 13'' y 13'''). Dos de los taladros (13 y 13') llevan desde el lado exterior de la pared lateral (14) en todos los casos hasta las zonas del espacio anular del émbolo (15 y 15') del émbolo de obturación (6). En ángulo recto a los taladros (13 y 13') y en conexión con ellos hay colocados otros dos taladros (13'' y 13'''). Las aberturas de los taladros (13) hasta (13'') están estanqueizadas con los lados exteriores de la pared lateral (14) por medio de tornillos de cierre (16). Entre los taladros (13'' y 13''') hay colocada una válvula de cierre (17), que en su posición de base separa los dos taladros (13'' y 13''') el uno del otro y está introducida en una escotadura prevista para ello en la pared lateral (14) (no indicado en mayor detalle). La activación de la válvula de cierre (17) tiene lugar por medio de una palanca (18), que se mantiene con un muelle (17) en la posición de base.

La zona del espacio anular del émbolo (15) recoge el muelle (5) y está unido sobre una multitud de taladros circulares (20) con el espacio de conducción (21) en sí.

En la figura 3 se han representado adicionalmente las piezas de construcción ya descritas para una conducción por disco (22). Su función se hace clara en la figura 4. Para ello se reduce el ángulo de conexión de la palanca de mano (11) a 90°, la posición final del caso por medio del camino de conducción (23), que está incorporado en el disco (12). El disco (12) presenta adicionalmente dos escotaduras (24), en las cuales se puede encajar un elemento de enclavamiento (25) formado como un alargamiento de la palanca (18) y que sirve como bloqueo de conexión. El elemento de enclavamiento (25) sirve como una seguridad adicional contra una activación indeseada de la palanca de mano (11) y al mismo tiempo asegura que el cuerpo de cierre en forma de bola solo se pueda activar en una situación con nivelación de la presión.

Si el dispositivo de acuerdo con la invención está incorporado en una tubería de conducción provista de presión, entonces el fluido fluye en la posición abierta del cuerpo de cierre (10) a través del espacio de conducción (21). El anillo de obturación (7) es presionado por el muelle (5) que se encuentra en la zona del espacio anular del émbolo (15) con su fuerza de resorte sobre el cuerpo de cierre (10). El elemento de enclavamiento (25) está en conexión con la escotadura (24) del disco (12). Si se ha de cerrar el dispositivo de acuerdo con la invención por la activación de la palanca de mano (11), entonces se debe activar la palanca (18), por lo cual el elemento de enclavamiento (25) se suelta de la escotadura (24) en el disco (12) y se hace posible activar la palanca de mano (11). Por el giro de la palanca de mano en 90° se lleva el cuerpo de cierre (10) a su posición de cierre. Adicionalmente a la fuerza de resorte del muelle (5), actúa la presión del fluido que se encuentra en el espacio de conducción (21) sobre la superficie anular del émbolo (26) del émbolo de obturación (6). Por ello se presiona el anillo de obturación (7) con una gran fuerza sobre el cuerpo de cierre (10), por lo cual se origina un estanqueamiento fiable.

Después de finalizar el proceso de conexión el elemento de enclavamiento (25) se encuentra en conexión con la segunda escotadura (24) del disco (12). El cierre por fricción entre el anillo de obturación (7) y el cuerpo de cierre (10) es ahora tan grande, que por la mera activación de la palanca de mano (11) no se puede llevar de nuevo el cuerpo de cierre (10) a su posición abierta.

Si se ha de abrir de nuevo el dispositivo de acuerdo con la invención, por tanto si se ha de llevar de nuevo el cuerpo de cierre (10) a su posición abierta, se ha de reducir la intensidad del cierre por fricción entre el anillo de obturación (7) y el cuerpo de cierre (10). Esto ocurre, por el hecho de que se genera una nivelación de presión sobre la desviación de la superficie anular del émbolo (27) que se encuentra opuesto a la superficie anular del émbolo (26) (de la misma magnitud). Los taladros (13) hasta (13'') también ya están llenos con fluido al igual que la zona del espacio anular del émbolo (15'). La zona del espacio anular del émbolo (15) y los taladros (13) hasta (13''') ya están bajo la presión que existe dentro de la tubería de conducción. Por la activación de la palanca (18) se impulsan los taladros (13' y 13'') y también la zona del espacio anular del émbolo (15') por la presión que existe dentro del espacio de la tubería (21). Las fuerzas que actúan sobre las superficies anulares de los émbolos (26 y 27) del émbolo de obturación (6) se distinguen en su cantidad solo alrededor de la fuerza de resorte del muelle (5) que actúa sobre la superficie del anillo de émbolo (26). La fricción entre el anillo de obturación (7) y el cuerpo de cierre (10) por tanto solo se genera por la fuerza de resorte del muelle (5). Esta está dimensionada de tal forma que el momento de torsión transmitido por la palanca de mano (11) introducido y transmitido por el eje (9) es suficiente para vencer el cierre por fricción entre el anillo de obturación (7) y el cuerpo de cierre (10) sin demasiado desgaste en el anillo de obturación (7). El cuerpo de cierre (10) se puede conmutar de modo manual sin una gran fuerza y sin el peligro de cizallamiento de la palanca de mano (11) del eje (9).

Claims (7)

1. Dispositivo para el cierre de tuberías de conducción por las que fluyen fluidos, en particular tuberías de conducción de alta presión, en las cuales hay alojado de modo girable al menos un cuerpo de cierre en forma de bola (10) que está en un alojamiento alrededor de un eje que transcurre perpendicularmente a la tubería de conducción, con un elemento de obturación (7) para hacer estanco el cuerpo de cierre en forma de bola (10) contra la tubería de conducción, por lo cual hay colocado alrededor del cuerpo de cierre en forma de bola (10) un émbolo de obturación (6) que se puede impulsar en unas superficies en ambos lados con una presión, y que se pueden deslizar axialmente y por lo cual se presiona el elemento de obturación (7) del émbolo de obturación (6) sobre el cuerpo de cierre en forma de bola (10), para su estanqueamiento,

caracterizado por el hecho de que las superficies del émbolo de obturación (6) son unas superficies frontales (26, 27) que se encuentran en los espacios anulares (15, 15'), por el hecho de que al menos un canal conecta entre sí los dos espacios anulares (15, 15') del émbolo de obturación (6) para la generación de una contrapresión sobre la superficie frontal opuesta (15') y con ello para la reducción del cierre de fricción entre el elemento de obturación (7) y el cuerpo de cierre (10) y que está provisto con una válvula de cierre (17).

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el elemento de obturación (7) con el dispositivo en posición abierta es presionado por un muelle (5) axialmente contra el cuerpo de cierre en forma de bola (10).

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la válvula de cierre (17) se activa por medio de una palanca (18).

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que la palanca (18) presenta un cierre de conexión (25) para el cuerpo de enclavamiento en forma de bola (10) unido de modo activo con la palanca de activación (11).

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que el enclavamiento de conexión (25) se puede enclavar en un disco (12) unido con la palanca de activación (11) del cuerpo de cierre (10).

6. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 5, caracterizado por el hecho de que hay previstas unas piezas de conexión (3) para la conexión del dispositivo en los finales de una tubería de conducción y estando dichas piezas de conexión (3) atornilladas con el dispositivo.

7. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 6, caracterizado por el hecho de que el dispositivo presenta una construcción modular.