ES2282962T3 - Racor con valvula de flujo elevado. - Google Patents
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Abstract
Un racor con válvula que comprende: un cuerpo de una sola pieza (32) que tiene un primer extremo (38) y un segundo extremo (54), y una pared interior (154) que define un paso de flujo entre los extremos primero y segundo, e incluyendo dicha pared interior una porción de diámetro reducido (157) que forma un asiento de válvula; un conjunto de válvula (64) asegurado de forma separable dentro del paso de flujo para controlar el flujo a su través, incluyendo dicho conjunto de válvula un espaciador (70) que está conectado a dicha pared interior de forma separable sin que se destruya, un vástago de válvula (66) soportado de forma deslizable por dicho espaciador y un cabezal de válvula (68) conectado a un extremo de dicho vástago de válvula, teniendo el cabezal de válvula un diámetro exterior que es menor que un diámetro interno de la porción de diámetro reducida; y un sello (160) dispuesto sobre el cabezal de válvula, siendo dicho sello de forma acoplable con dicho asiento de válvula sobre dicha pared interior de dicho cuerpo de una sola pieza, y en el que dicho cabezal de válvula entra en contacto con dicho espaciador cuando dicho sello está acoplado con dicho asiento de válvula, con lo cual dicho espaciador actúa como un tope para dicho cabezal de válvula; caracterizado porque una acanaladura de retención circunferencial formada en el exterior del cuerpo de una sola pieza (32) se encuentra acoplada con un conector de enganche.
Description
Racor con válvula de flujo elevado.
La presente invención se refiere en general a
racores con válvula en bloques de válvula de servicio de unidades
de acondicionamiento de aire. Más particularmente, la presente
invención se refiere a un racor con válvula que permite un flujo
elevado y una conexión rápida a un conducto de fluido.
Es común en sistemas de refrigeración, tales
como unidades de acondicionamiento de aire, emplear un bloque de
válvula de servicio en la tubería de succión entre el evaporador y
el compresor y entre el condensador y el evaporador. Estos bloques
de válvula de servicio incluyen típicamente conductos de entrada y
de salida, un racor de válvula de cierre que controla el flujo
entre los conductos de entrada y salida y un racor de
carga/evacuación para permitir la carga, evacuación y/o comprobación
del sistema.
En la figura 1 se ilustra un bloque de válvula
de servicio típico 10 e incluye un conducto 12 que puede conectarse
por ejemplo al compresor, y un conducto 14 que puede conectarse al
evaporador y un racor de válvula de cierre 16 para controlar el
flujo entre los conductos 12, 14. El bloque de servicio 10 incluye
además un racor de carga/evacuación 18 para permitir la carga,
evacuación y comprobación del sistema con el que se utiliza el
bloque de servicio.
Como puede verse en las figuras 1 y 2, el racor
18 incluye un cuerpo 20 que tiene un extremo fijo a un alojamiento
22 del bloque de servicio 10 y que tiene un paso de flujo interior
que comunica con el interior del alojamiento. Un conjunto de
válvula Schrader 24 está asegurado de forma separable dentro del
cuerpo 20, tal como por roscado, para controlar el flujo a través
del cuerpo 20. La superficie exterior del cuerpo 20 está roscada
para permitir la conexión de una tapa de cierre 26 al mismo cuando
el racor 18 no se encuentra en uso y para permitir la conexión a
una tubería de fluido internamente roscada cuando se retire la tapa
26 para permitir la introducción o retirada de fluidos del sistema
a través de la tubería de fluido. El conjunto de válvula Schrader 24
incluye un alojamiento de válvula 28 a través del cual fluye el
fluido, y que está externamente roscado, de modo que el conjunto de
válvula pueda sustituirse cuando sea necesario simplemente
desatornillando el conjunto de válvula del cuerpo y sustituyendo el
conjunto de válvula defectuoso por un nuevo conjunto de válvula. Un
vástago de válvula desviado por resorte y un cabezal de válvula 29
están dispuestos dentro del alojamiento para controlar el flujo a
su través. El cabezal de válvula 29, que tiene una junta en el misma
y que es desviada normalmente hacia un acoplamiento sellado con el
alojamiento 28 para evitar el flujo a través del cuerpo 20, se
acciona apartándola del alojamiento 28 por el vástago de válvula a
fin de permitir que el fluido fluya a través del cuerpo.
Aunque el racor 18 es generalmente adecuado para
permitir la introducción y/o retirada de fluidos del sistema, el
área de flujo y, por tanto, el caudal proporcionado por el racor 18
se encuentra limitado. En particular, el fluido debe fluir a través
del área relativamente pequeña del alojamiento 28, lo que limita la
cantidad de flujo que puede fluir a través del racor. Aunque sería
posible incrementar el tamaño del alojamiento 28 e incrementar el
tamaño del paso de flujo del cuerpo 20, tales incrementos están
limitados por limitaciones mecánicas, así como por el hecho de que
el tamaño de los cuerpos de los racores de válvula están
generalmente estandarizados para permitir el uso intercambiable de
los racores de válvula 18 en bloques de válvula de servicio 10.
Además, el sellado en la cabeza de la válvula Schrader incrementa el
tamaño del cabezal 29 de la válvula y reduce así la cantidad de
flujo de fluido a través del racor 18. Además, aunque los hilos de
rosca en la superficie exterior del cuerpo 20 permiten la conexión
con una tubería de fluido, ésta debe roscarse sobre el cuerpo, lo
que puede ser difícil y consumir tiempo y deja también abierta la
posibilidad de dañar los hilos de rosca en el cuerpo, lo cual
podría requerir la sustitución del racor.
Lo que se necesita entonces es un racor con
válvula mejorado para uso en un bloque de válvula de servicio que
tenga un área de flujo mayor y, por tanto, un caudal mayor que los
racores convencionales con conjuntos de válvula Schrader, y que
esté diseñado para permitir una conexión rápida y fácil con una
tubería de fluido, mientras se retienen muchas de las
características de los racores convencionales, tales como la
posibilidad de sustituir el conjunto de válvula.
El documento US 2.971.526 describe un conjunto
de válvula según el preámbulo de la reivindicación 1 el cual se
utiliza para un neumático sin cámara en donde se instala el conjunto
de válvula en el neumático antes de que el neumático se endurezca o
vulcanice, y el cual no sobresale más allá de la superficie externa
del neumático. El documento EP 0 554 752 A1 describe una válvula de
control utilizada para cargar y descargar un recipiente con fluido
tal como un fluido refrigerante utilizado en un sistema de aire
acondicionado para vehículos. El documento US 4.129.145 describe
una válvula de control utilizada en conductos de fluidos que están
unidos mediante un elemento de unión. La válvula de control se abre
por la presión del fluido. El documento US 4.570.669 describe una
válvula de control que está desprovista de un muelle. La válvula de
control se abre mediante la presión del fluido. El documento US
5.711.508 describe un conjunto que incluye un paso principal con una
válvula de control 30 y un paso auxiliar con una válvula de
servicio 110.
La invención proporciona una racor con válvula
mejorado, particularmente para uso de un bloque de válvula de
servicio en un sistema de acondicionamiento de aire y similar para
permitir la carga, evacuación y/o comprobación, que tiene un área
de flujo y, por tanto, un caudal que es mayor que en los racores con
válvulas convencionales. El racor con válvula de la invención
proporciona preferiblemente un área de flujo mayor que
aproximadamente tres veces el área de flujo de un racor
convencional con un conjunto de válvula Schrader. Más
preferiblemente, el área de flujo de la invención es
aproximadamente tres a aproximadamente cinco veces mayor que el área
de flujo de un racor convencional con un conjunto de válvula
Schrader. Más preferiblemente, el área de flujo de la invención es
aproximadamente cuatro veces mayor que el área de flujo de un racor
convencional con un conjunto de válvula Schrader.
El racor con válvula está diseñado para
conectarse con una tubería de fluido por roscado o con un conector
de enganche. El racor con válvula está diseñado también para
permitir que el conjunto de válvula sea retirado del mismo y
sustituido por un conjunto de válvula diferente sin pérdida de
medios de
fluido.
fluido.
En una realización de acuerdo con la invención,
se proporciona un racor con válvula que incluye un cuerpo que tiene
un primer extremo y un segundo extremo espaciado a partir del primer
extremo. Un paso de fluido se extiende a través del cuerpo entre el
primer y segundo extremo y un asiento de válvula se define en el
cuerpo dentro del paso de fluido. Un conjunto de válvula se dispone
de forma separable dentro del paso de fluido para controlar el
flujo a través del paso de fluido y el conjunto de válvula incluye
un cabezal de válvula que se acopla con el asiento de válvula en
una relación a escala con el mismo.
Se consiguen un área de flujo mayor y, por
tanto, un caudal mayor con el racor de la invención en comparación
con racores convencionales que utilizan un cuerpo de una sola pieza
con una válvula Schrader debido a que el asiento de válvula está
definido sobre el cuerpo y la cabeza de válvula puede acoplarse con
el asiento de válvula. Por tanto, el área de flujo está determinada
por el paso de flujo del cuerpo y no por un alojamiento de válvula
Schrader. Además, el conjunto de válvula es separable, permitiendo
así que el conjunto de válvula sea sustituido cuando sea
necesario.
Dado que se incrementa el área de flujo del
racor con válvula de la invención, el racor con válvula tiene uso
particular en un bloque de válvula de servicio tal como el que se
encuentra típicamente en un sistema de acondicionamiento de aire.
Se consigue un caudal mayor hacia el bloque de válvula de servicio o
desde el mismo, de modo que en un periodo de tiempo más corto puede
completarse la carga, evacuación o comprobación del sistema con el
que se usa el bloque de válvula de servicio. Además, el cuerpo está
diseñado de modo que pueda acoplarse con todas las herramientas de
conexión de servicio existentes, tales como conectores roscados y
conectores de enganche.
Una variedad de ventajas adicionales de la
invención se expondrán en parte en la descripción que sigue y en
parte serán evidentes a partir de la descripción o se podrán
apreciar mediante la puesta en práctica de la invención. Las
ventajas de la invención se desarrollarán y obtendrán por medio de
los elementos y combinaciones particularmente señalados en las
reivindicaciones. Debe entenderse que tanto la anterior descripción
general como la posterior descripción detallada son únicamente a
modo de ejemplo y explicativas y no limitan la invención según se
reivindica.
La figura 1 ilustra un bloque de válvula de
servicio convencional con el que puede usarse la presente
invención.
La figura 2 es una vista detallada de un racor
con válvula convencional usado en el bloque de válvula de servicio
de la figura 1.
La figura 3 es una vista en sección transversal
longitudinal del racor con válvula de acuerdo con la presente
invención, que tiene un cuerpo de una sola pieza.
La figuras 4A, 4B y 4C ilustran estructuras
alternativas del vástago de válvula y el cabezal de válvula.
Con referencia ahora a la figura 3, se ilustra
con detalle un racor con válvula de acuerdo con la presente
invención. El racor con válvula tiene uso particular en conexión con
bloques de válvula de servicio en sistemas de acondicionamiento de
aire para permitir la carga, evacuación y/o comprobación del sistema
de acondicionamiento de aire. Sin embargo, el racor con válvula
podría utilizarse también en conexión con otros sistemas. La frase
"racor con válvula" está destinada a abarcar racores del tipo
descrito aquí que permitan la carga, evacuación y/o comprobación de
un sistema.
El racor con válvula comprende un cuerpo de una
sola pieza 32 que define un paso de flujo a través del cual es
capaz de fluir un fluido, tal como un refrigerante. El cuerpo de una
sola pieza 32 incluye un primer extremo 38 y un segundo extremo 54
y presenta un paso de fluido central definido por una pared
interior154 y que se extiende entre los dos extremos. El primer
extremo 38 está dimensionado y configurado para asegurarse fijamente
dentro de un receptáculo en un alojamiento de un bloque de válvula
de servicio, tal como soldadura dura o soldadura autógena, con lo
que el racor con válvula se encuentra asegurado al bloque de válvula
de servicio.
Un conjunto de válvula 64 está soportado dentro
del cuerpo de una sola pieza 32 para controlar el flujo a su
través. El conjunto de válvula 64 incluye un vástago de válvula
alargado 66 que se extiende a través del paso de flujo paralelo al
eje longitudinal del mismo y un cabezal de válvula 68 está asegurado
a un extremo del vástago de válvula.
Un espaciador 70 está fijado dentro del paso de
flujo para soportar deslizablemente el vástago de válvula 66 a fin
de permitir movimientos de apertura y cierre del conjunto de válvula
64. El espaciador 70 incluye un manguito central a través del cual
se extiende el vástago de la válvula 66, y una pluralidad de brazos
espaciadores 74 están circunferencialmente espaciados alrededor del
manguito 72 y se extienden hasta la pared interior para soportar el
manguito central. Hay preferiblemente dos o tres brazos espaciadores
74 a fin de proporcionar soporte adecuado para el manguito central
72.
Los brazos 74 del espaciador 70 están formados
con hilos de rosca 150, los cuales se acoplan con los hilos de
rosca 152 formados en la pared interior 154 del cuerpo de una sola
pieza 32. De este modo, el conjunto de válvula 64 puede retirarse
del cuerpo de una sola pieza y sustituirse con un nuevo conjunto de
válvula según se requiera simplemente desatornillando el espaciador
70. Aunque el uso de los hilos de rosca se muestra y se describe
como para asegurar de forma separable el conjunto de válvula dentro
del cuerpo de una sola pieza, otros medios de sujeción separables
pudieran ser utilizables en lugar de los hilos de rosca. Los brazos
74 están estampados dentro de una acanaladura con el fin de fijar
el espaciador 70 en el paso de flujo o se pudiera disponer de un
anillo de cierre rápido en una acanaladura para fijar el espaciador
en el paso de flujo. El uso de un anillo de cierre rápido
eliminaría la necesidad de estampar o deformar los brazos
espaciadores. Además, en caso de que la válvula no necesite ser
separable, el conjunto de válvula 64 podría asegurarse dentro del
cuerpo de una sola pieza 32 estampando los brazos 74 o utilizando
una prensa o ajuste de frotamiento suave y disposición de anillo de
retención o utilizando otros medios de sujeción deseados.
Un resorte helicoidal 80 rodea el vástago de
válvula 66 y está acoplado entre el manguito 72 y un extremo
agrandado 82 del vástago de válvula.
Un saliente 156 formado en la pared interior 154
define un tope para los brazos 74, deteniendo de ese modo el
conjunto de válvula en una posición completamente insertada. La
pared interior 154 incluye además una porción de asiento de válvula
157 de diámetro reducido que tiene un diámetro interior ligeramente
mayor que el diámetro exterior más grande del cabezal de válvula 68
del conjunto de válvula para permitir la retirada del conjunto de
válvula. El cabezal de válvula 68 incluye además una acanaladura 158
que mira hacia fuera radialmente formada en el mismo y está
dispuesto un sello 160 en la acanaladura 158 para sellar
herméticamente el acoplamiento con la porción del asiento de
válvula 157 cuando el cabezal de válvula se desvía por el resorte 80
hacia la derecha, según se muestra en la mitad superior de la
figura 3. El sello 160 se asegura preferiblemente dentro de la
acanaladura 158 de cualquier manera adecuada para evitar que se
reviente el sello. Cuando se produce la conexión con la tubería de
fluido, que acciona el vástago de válvula 66 y el cabezal de válvula
68 hacia la izquierda, el sello 160 se desplaza del asiento de la
porción del asiento de válvula 157 y el flujo está permitido, según
se muestra la mitad inferior de la figura 3. Para incrementar el
área de flujo aún más, la pared interior 154 está formada con una
porción rebajada 162 contigua a la porción del asiento de válvula
157 aguas abajo del mismo. Cuando el cabezal de válvula 68 se
encuentra desplazado del asiento, la porción rebajada se
posicionará radialmente hacia fuera del cabezal de válvula, a fin de
que se incremente el área de flujo para el fluido.
El cuerpo de una sola pieza según el diseño de
la figura 3 proporciona un incremento del área de flujo y de ese
modo se incrementa el flujo, cuando se compara con los racores que
se utilizan en el conjunto de válvula Schrader. Según se muestra en
la figura 2, el área de flujo del racor está limitada debido al
hecho de que todo el fluido debe fluir a través del alojamiento 28
de la válvula Schrader y en vista de que el cabezal de válvula 29
de la válvula 24 Schrader se cierra con el alojamiento de válvula 28
para cortar el flujo a través del racor 18. El racor con válvula
del diseño de la figura 3, sin embargo elimina el alojamiento y el
cabezal de válvula 68 se acopla con la pared interior 154 del cuerpo
de una sola pieza 32. Por lo tanto, se incrementa el área de flujo
disponible al fluido, puesto que el área de flujo está limitada por
la pared interior del cuerpo de una sola pieza y no un alojamiento
para el conjunto de válvula.
Las figuras 4A, 4B y 4C que ilustran estructuras
alternativas del vástago de válvula y el cabezal de válvula se
pueden utilizar en los racores con válvulas de la invención. En la
figura 4A, el vástago de válvula 66A tiene un extremo arponado 299
el cual se acopla dentro de un orificio formado en el cabezal de
válvula 68A, con lo cual el cabezal de válvula 68A y el vástago de
válvula 66A se aseguran fuertemente en su conjunto. En la figura
4B, el extremo del vástago de válvula 66B se presiona o ajusta por
frotamiento suave dentro del orificio dispuesto en el cabezal de
válvula 68B. La figura 4C ilustra un cabezal de válvula 68C que se
encuentra troquelado con el vástago de válvula 66C que tiene un
extremo arponado 299 que se acopla dentro de un orificio formado en
el cabezal de válvula troquelado 68C.
El racor con válvula de la invención proporciona
un área de flujo muchas veces mayor que la de los racores que se
utilizan en el conjunto de válvula Schrader, con el racor con
válvula de la invención que tiene el mismo tamaño total que los
racores previamente mencionados. Además, se mantiene la capacidad de
sustituir el conjunto de válvula, sin pérdida de fluido. El racor
con válvula de la invención está también específicamente diseñado
para permitir la conexión a una tubería de fluido mediante una
conexión rápida con un conector de enganche, de modo que las
conexiones se puedan realizar mucho más rápido y con menos esfuerzo
físico. Sin embargo, el racor también puede ser conectado con una
tubería de fluido roscada, de modo que el racor con válvula de la
invención se pueda conectar en una variedad de formas distintas con
las tuberías de fluido.
Además, aunque se ha ilustrado en la figura 1 un
bloque de válvula de servicio específico de la técnica anterior, se
debe considerar que el racor con válvula de la presente invención
puede ser usado con una variedad de bloques de válvulas de servicio
diferentes, además del bloque de válvula de servicio que se ilustra
en este documento.
Claims (4)
1. Un racor con válvula que comprende:
- un cuerpo de una sola pieza (32) que tiene un primer extremo (38) y un segundo extremo (54), y una pared interior (154) que define un paso de flujo entre los extremos primero y segundo, e incluyendo dicha pared interior una porción de diámetro reducido (157) que forma un asiento de válvula;
- un conjunto de válvula (64) asegurado de forma separable dentro del paso de flujo para controlar el flujo a su través, incluyendo dicho conjunto de válvula un espaciador (70) que está conectado a dicha pared interior de forma separable sin que se destruya, un vástago de válvula (66) soportado de forma deslizable por dicho espaciador y un cabezal de válvula (68) conectado a un extremo de dicho vástago de válvula, teniendo el cabezal de válvula un diámetro exterior que es menor que un diámetro interno de la porción de diámetro reducida; y
- un sello (160) dispuesto sobre el cabezal de válvula, siendo dicho sello de forma acoplable con dicho asiento de válvula sobre dicha pared interior de dicho cuerpo de una sola pieza, y en el que dicho cabezal de válvula entra en contacto con dicho espaciador cuando dicho sello está acoplado con dicho asiento de válvula, con lo cual dicho espaciador actúa como un tope para dicho cabezal de válvula;
caracterizado porque una
acanaladura de retención circunferencial formada en el exterior del
cuerpo de una sola pieza (32) se encuentra acoplada con un conector
de
enganche.
2. Racor con válvula según la
reivindicación 1, en el que dicho espaciador (70), dicho vástago
(66), dicho cabezal de válvula (68) y dicho sello (160) son
separables como una unidad única del cuerpo de una sola pieza.
3. Racor con válvula según la
reivindicación 1, que comprende además un resorte (80) que rodea
dicho vástago de válvula (66) que desvía dicho cabezal de válvula
(68) y dicho sello (160) en acoplamiento con dicho asiento de
válvula.
4. Racor con válvula según la reivindicación 1,
que comprende además una porción rebajada (162) formada en dicha
pared interior (154) aguas abajo de dicho asiento de válvula, y
cuando dicho sello (160) no se encuentra asentado en dicho asiento
de válvula, y dicha porción rebajada (162) está situada radialmente
hacia fuera de dicho cabezal de válvula (68).
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