ES2296385T3 - Junta de valvula formada por materiales compuestos. - Google Patents
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Abstract
Una junta de válvula (30, 90) que comprende una porción del cuerpo principal formada de un material polimérico que tiene una dureza de un primer durómetro, dicha porción del cuerpo principal que tiene una primera y segunda ranuras (62, 64) localizadas en los lados opuestos aquí y por lo menos una abertura (66) a través de dicho cuerpo conectando dichas primera y segunda ranuras, dichas primera y segunda ranuras (62, 64) y dicha abertura (66) estando llenas con un material elastomérico que tiene una dureza de un segundo durómetro, más blanda, que dicho primer durómetro, una de dichas ranuras llenas (64) formando una superficie de selladura (47, 92) de dicha junta para acoplar y sellar un asiento de la válvula (19), y la otra de dichas ranuras llenas (62) formando una superficie de selladura de dicha junta para acoplar y sellar el vástago de una válvula (25).
Description
Junta de válvula formada por materiales
compuestos.
La presente invención se refiere a juntas para
válvulas de flujo de fluidos. Más particularmente, la invención se
refiere a juntas para válvulas formadas de materiales compuestos
elastoméricos o plásticos que incluyen una porción no deformable
relativamente dura y al menos una porción elástica más rápidamente
deformable. La invención también se refiere a un proceso para
conformar tales juntas compuestas.
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Se ha conocido hace mucho tiempo el equipamiento
de las superficies de las válvulas usadas en el equipo de control
de flujo de fluidos con juntas formadas de goma relativamente blanda
o materiales elastoméricos similares. En otras aplicaciones, se ha
conocido la utilización de plásticos sintéticos más rígidos como el
politetrafluoroetileno (PTFE) como componente reemplazable de
juntas de válvulas. Véase por ejemplo mi Patente de EE.UU. nº.
4.531.532.
A menudo se seleccionan los materiales de las
juntas en base a un compromiso entre una necesidad de estabilidad
dimensional de los materiales, normalmente proporcionada por
plásticos duros o elastómeros de alta dureza, y, por otro lado, la
necesidad de que las superficies de selladura de las juntas sean
suaves y comprimibles para proporcionar una buena eficacia de
selladura. Otras situaciones que requieren compromiso surgen donde,
por ejemplo, las temperaturas de operación del sistema de válvulas
son tales que ninguno de los materiales existentes son totalmente
adecuados.
El documento
US-A-3.861.646 describe un cuerpo de
válvula fabricado inyectando caucho a través de un canal que se
extiende a lo largo del eje longitudinal central de un cuerpo
cilíndrico teniendo una porción final en forma cónica y salida a
través de un par de canales transversos para formar una superficie
de selladura que tiene un borde flexible.
El documento
EP-A-0785384 describe una válvula de
reacción tipo de disco con varilla que comprende un miembro
portador plástico externo teniendo un agujero pasante que admite de
forma removible y retiene un elemento de goma del sello de la
válvula. El elemento del sello es un ajuste sin holgura en el
miembro del portador.
En vista de estas limitaciones, ha continuado
existiendo una necesidad en materiales para juntas que combinen
ventajas tales como estabilidad dimensional, tolerancia al abuso,
estabilidad frente a la temperatura, suavidad y
compresibilidad.
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Según la presente invención se proporciona una
junta de válvula según la Reivindicación 1.
Un objeto importante de la invención es
proporcionar juntas que tienen las porciones principales del cuerpo
formadas de un material más duro, menos deformable, y las
superficies comprimibles de la selladura formadas de materiales
deformables relativamente blandos. Un objeto relacionado es
suministrar un proceso para conformar las juntas de materiales
compuestos.
Los aspectos relacionados de la invención son la
provisión de tales juntas las cuales tengan la rigidez suficiente
en la parte principal del cuerpo para servir como juntas
"resorte" del tipo mostrado en mi anteriormente mencionada
patente '532, mientras que al mismo tiempo tengan superficies de la
selladura adaptadas para encajar un asiento de la válvula y el
vástago y las cuales substancialmente cedan más y por ello sean
mejor adaptadas a la selladura de las superficies unidas hasta un
grado no obtenible con los materiales de la porción principal del
cuerpo, las cuales ceden menos.
Aspectos adicionales relacionados incluyen la
provisión de una parte del cuerpo de una junta, en la que se
proporcionan las aberturas a través del material relativamente más
duro y a través del cual el material más blando se amolda con el
resultado que algo del material relativamente más blando se
posiciona en cada extremo de las aberturas y, así, en los lados
opuestos de la junta. Un agente ligante apropiado se usa para
sujetar firmemente el material más blando en el lugar sobre la
parte principal del cuerpo de la junta. De acuerdo con este
aspecto, el material más blando forma la superficie de selladura de
la junta y se fija a los dos lados de la parte principal del
cuerpo.
De acuerdo con la invención, las dos ranuras
llenas forman una superficie de selladura de la junta. En una
realización la junta generalmente es de configuración en forma de
anillo y las ranuras opuestas están en los lados opuestos al anillo
y cada una circunscribe la circunferencia del anillo.
Otros objetos y ventajas de la invención se
harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, las
reivindicaciones y los dibujos que se acompañan.
La Figura 1 es una vista lateral, en parte en
sección, de una forma de un aparato de control del flujo de
alimentación que incorpora una válvula que usa una junta de la
presente invención, mostrando el conjunto del vástago de la válvula
en la posición abierta;
La Figura 2 es una vista lateral de la sección
transversal de un conjunto del molde usado en el proceso de
conformar las juntas de acuerdo con la invención;
La Figura 3 es una vista superior en planta de
una pieza en bruto (preforma) que forma la porción más rígida del
cuerpo de una junta de la válvula de acuerdo con la invención;
La Figura 4 es una vista seccional tomada a lo
largo de línea 4-4 de la Figura 3;
La Figura 5 es una vista superior en planta de
la junta formada moldeando un material relativamente suave sobre la
pieza en bruto de la Figura 3;
La Figura 6 es una vista seccional tomada a lo
largo de línea 6-6 de la Figura 5;
La Figura 7 es una vista superior en planta con
partes separadas mostrando una junta compuesta de acuerdo con una
realización adicional de la invención; y
La Figura 8 es una vista seccional tomada a lo
largo de línea 8-8 de la Figura 7.
Refiriéndose a la Fig. 1, se ilustra un válvula
de control de fluidos 10 la cual incluye una junta 30 de la
presente invención. La válvula encuentra una utilidad particular en
manejar productos de comida líquidos y viscosos, y bebidas. Sin
embargo, se entenderá que la invención no está limitada a las
aplicaciones sanitarias.
La válvula de control 10 incluye un actuador (no
mostrado). Se hace referencia a mi patente anteriormente mencionada
532 para los detalles adicionales del conjunto de la válvula de
control. El mecanismo de la válvula está ensamblado a una porción
del cuerpo de la válvula 17 que tiene las aberturas 18 y 21. El eje
del vástago de la válvula 13 opera el grupo del vástago de la
válvula 25, el cual es accionado en una dirección lineal a lo largo
del eje longitudinal del eje del vástago de la válvula 13.
En la Fig. 1, se muestra la válvula en la
posición abierta para que el fluido que entra en la abertura 21
pueda fluir fuera de la abertura 18. El conjunto 25 incluye una
junta 30. Para mantener la junta 30 en el extremo del vástago de la
válvula, se proporcionan los resaltos como se describió en la
patente 532. Estos resaltos mantienen la junta en el vástago de la
válvula 13 y soportan la junta cuando ésta se aprieta contra el
asiento de la válvula 19.
Como se describió en la patente '532, la junta
30 está construida con un anillo anular 45 generalmente de sección
transversal rectangular. La superficie interior del anillo 46 se
conforma para corresponder con el tapón del vástago de la válvula
25 para el cual éste es adaptado. La superficie de selladura 47 se
forma para contactar y proporcionar un sello con el asiento de la
válvula.
La junta 30 incluye una sección hueca cónica
truncada 49 que se extiende desde un lado del anillo 45. La sección
49 se define por las superficies generalmente paralelas y externa e
interna 51 y 53, respectivamente. La superficie más interna 53
corresponde a la superficie del vástago de la válvula 25. Para
permitir el reemplazo rápido y económico de la junta 30, la sección
cónica truncada 49 se conforma con una pluralidad de ranuras 57. Las
ranuras se extienden desde la superficie 55 hasta el anillo 45.
Cuando la junta 30 se empuja dentro de la unión
con el vástago de la válvula 25, los dedos 59 se desvían
exteriormente cuando éstos pasan encima de un resalto en el vástago
de la válvula. Como se describió en la patente '532 los dedos
chasquean a su posición sin desvío para mantener la junta en el
vástago de la válvula 25.
La junta compuesta 30 de las Figuras 5 y 6 es
formada comenzando con una pieza en bruto 60 de un elastómero de
alta dureza. La pieza en bruto 60 se proporciona con acanaladuras
circulares 62 y 64 alrededor de las superficies superiores e
inferiores del anillo 45, respectivamente. Una pluralidad de
aberturas 66 conecta las ranuras superior e inferior 62 y 64. La
pieza en bruto 60 puede conformarse de una resina de PTFE o de un
material elastomérico relativamente duro como caucho Buna con una
dureza de durómetro Shore D de aproximadamente 49 a 55 (ASTM
D2240).
Para moldear una junta compuesta 30 la pieza en
bruto 60 se coloca en un molde 70, el cual se ilustra como estando
conformado de un componente superior 72 del molde y un componente
inferior 74 del molde. Los componentes 72 y 74 del molde definen
una cavidad 73 del molde la cual se ajusta estrechamente a las
superficies del trozo de material 60 excepto en el área de las
ranuras 62 y 64. Se proporciona un canal, compuerta o tornillo
adecuado para el influjo en la cavidad 73 del molde de un material
elastomérico moldeable 80. Superficies apropiadas 78 y 79 del molde
se proporcionan para formar una superficie de selladura 47 y 82 en
la junta compuesta. Las ranuras 62 y 64 de la pieza en bruto 60
están recubiertas con un adhesivo o agente ligante para unir
firmemente el caucho suave al material relativamente más duro de la
pieza en bruto 60.
Como se observa en la Figura 2, la serie de
aberturas 66 entre la ranura superior 62 y la ranura inferior 64
habilita el flujo del elastómero 80 para llenar ambas ranuras, la
superior 62 e inferior 64. Después de recortar cualquier material
no deseado desde el área del tornillo se obtiene la junta compuesta
30 mostrada en las Figuras 5 y 6. El material elastomérico suave
deformable puede ser por ejemplo, un caucho Buna M teniendo una
dureza de durómetro Shore A de aproximadamente 60 a 70 (ASTM
D2240).
Como se observa en las Figuras 5 y 6 debido a
que las ranuras superior e inferior 62 y 64 están ambas llenas con
el elastómero relativamente más blando, y están interconectadas
mediante el elastómero contenido dentro de las aberturas 66
localizadas circunferencialmente alrededor de la junta, el
elastómero relativamente más blando está tanto física, como también
adhesivamente unido al cuerpo principal 60.
En la realización adicional mostrada en las
Figuras 7 y 8 se ilustra una forma alternativa de la junta 90. La
junta 90 está conformada con el mismo perfil general que la junta
30. Un anillo anular generalmente de sección transversal
rectangular 91 se proporciona con una superficie interior 93 y una
sección cónica truncada 94 que termina en la superficie 90. La
superficie 90 es de una configuración circular como se observa en la
Figura 7. Esto, por ejemplo, habilita la colocación encima de un
vástago de una configuración dentada o no circular que posibilita
el cierre con chasquido sobre el vástago de la válvula de la junta
90. Como en el caso de la junta 30 hay ranuras en los lados
opuestos del anillo 91. Las aberturas 66 interconectan las ranuras
en los lados opuestos del anillo 91. Así, un elastómero
relativamente blando 80 se amolda en las ranuras usando las
aberturas de conexión 67 para asegurar el flujo del elastómero en
ambas de las ranuras 62 y 64. Se proporciona una superficie de
selladura 92 adaptada para encajar sellando un asiento de la
válvula. También la superficie de selladura 82 completa la
selladura necesaria del asiento al vástago. En otros aspectos, la
junta compuesta de la válvula 90 es similar a la junta 30.
Varios adhesivos o agentes ligantes pueden ser
usados a fin de mantener juntos los materiales de cauchos duros y
blandos para efectuar los propósitos de la invención. Ejemplos de
agentes ligantes preferidos adecuados son los materiales semejantes
a pinturas tales, como los identificados como Chemlock 205 o
Chemlock 220 disponibles de Lord Adhesive Co. de Eire, Pa.
Otros adhesivos incluyen aquéllos basados en copolímeros de nitrilo,
butadienos, caucho natural, organopolisiloxanos, ésteres
metacrílicos, copolímeros de bloques, copolímeros de
acrilonitrilo-butadieno-estireno
(ABS), y copolímeros de dienos conjugados y monómeros insaturados
sólo con un enlace etileno. Otros adhesivos convenientes serán
evidentes a los expertos en la técnica.
Será evidente a los expertos en la técnica que
pueden usarse varios polímeros para los componentes duros y blandos
de las juntas compuestas. Éstos incluyen varios materiales
termoplásticos moldeables y materiales de caucho, ambos naturales y
sintéticos. Las condiciones de moldeado variarán dependiendo de los
elastómeros particulares duro y blando usados, como se apreciará
por esos expertos en la técnica.
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Este listado de referencias citadas por el
solicitante tiene como único fin la conveniencia del lector. No
forma parte del documento de la Patente Europea. Aunque se ha puesto
gran cuidado en la compilación de las referencias, no pueden
excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza cualquier
responsabilidad en este sentido.
- \bullet US 4531532 A
- \bullet EP 0785384 A
\bullet US 3861646 A
Claims (8)
1. Una junta de válvula (30, 90) que comprende
una porción del cuerpo principal formada de un material polimérico
que tiene una dureza de un primer durómetro,
dicha porción del cuerpo principal que tiene una
primera y segunda ranuras (62, 64) localizadas en los lados
opuestos aquí y por lo menos una abertura (66) a través de dicho
cuerpo conectando dichas primera y segunda ranuras,
dichas primera y segunda ranuras (62, 64) y
dicha abertura (66) estando llenas con un material elastomérico que
tiene una dureza de un segundo durómetro, más blanda, que dicho
primer durómetro,
una de dichas ranuras llenas (64) formando una
superficie de selladura (47, 92) de dicha junta para acoplar y
sellar un asiento de la válvula (19), y
la otra de dichas ranuras llenas (62) formando
una superficie de selladura de dicha junta para acoplar y sellar el
vástago de una válvula (25).
2. Una junta de válvula según la Reivindicación
1, en donde dicha junta es generalmente en su configuración con
forma de anillo y dichas primera y segunda ranuras (62, 64) están en
lados opuestos de dicho anillo.
3. Una junta de válvula según la Reivindicación
2, en la que dichas ranuras (62, 64) cada una circunscribe la
circunferencia de dicho anillo.
4. Una junta de válvula (30, 90) según una
cualquiera de las Reivindicaciones precedentes, en la que dicha
porción del cuerpo principal comprende caucho Buna que tiene una
dureza de durómetro Shore D de aproximadamente 49 a 55.
5. Una junta de válvula (30, 90) según la
Reivindicación 4, en la que dicho material elastomérico que llena
dichas ranuras (62, 64) comprende un caucho Buna M que tiene una
dureza de durómetro Shore A de aproximadamente 60 a 70.
6. Una junta de válvula según una cualquiera de
las Reivindicaciones precedentes, en la que dicho material
polimérico y dicho material elastomérico están adhesivamente unidos
uno con el otro.
7. Una junta de válvula (30, 90) según la
Reivindicación 6, en la que dicha unión adhesiva se efectúa por un
material adhesivo basado en un polímero seleccionado del grupo que
consta de copolímeros de nitrilo, butadienos, caucho natural,
organopolisiloxanos, ésteres metacrílicos, copolímeros de bloques,
copolímeros de
acrilonitrilo-butadieno-estireno
(ABS), y copolímeros de dienos conjugados y monómeros insaturados
con un solo enlace etileno.
8. Una junta de válvula según una cualquiera de
las Reivindicaciones precedentes, en la que el material polimérico
del cuerpo principal es un material elastomérico.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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1999
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