ES2305432T3 - Elemento de valvula. - Google Patents
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Abstract
Elemento de válvula (3, 6, 10), que comprende una carcasa, por lo menos una entrada y por lo menos una salida, un paso que conecta la entrada y la salida, por lo menos un disco de ruptura (disco frangible) (13, 35, 63) o un equivalente, el cual, cuando está intacto, cierra el paso de la entrada a la salida, y un elemento de pistón (15, 36, 65) provisto de un elemento perforador o similar para perforar el disco de ruptura, caracterizado porque la biela (16, 38, 66) del elemento de pistón está montada de manera estanca contra la pared del espacio cilíndrico, porque el elemento de pistón (15, 36, 65) está provisto de un paso (17, 39, 67) para un medio de presión, extendiéndose axialmente dicho paso a través del elemento de pistón desde un primer lado hasta un segundo lado, formando, dicho paso que conduce a través del pistón, una parte del paso del medio de presión después de que se haya perforado el disco de ruptura (13, 35, 63), y porque el área de sección transversal de la biela de pistón es menor que la superficie del pistón.
Description
Elemento de válvula.
La presente invención se refiere a un elemento
de válvula según se define en el preámbulo de la reivindicación 1,
el cual comprende una carcasa, por lo menos una entrada y por lo
menos una salida, un paso que conecta la entrada y la salida, y por
lo menos un disco de ruptura (disco frangible) o un elemento
equivalente, el cual, cuando está intacto, cierra el paso de la
entrada a la salida, y un elemento de pistón provisto de un
elemento perforador o similar para perforar el disco de ruptura.
A partir de la memoria del documento DE 2635076
A se conoce un dispositivo correspondiente al tema de la invención.
Uno de los inconvenientes de esta solución es que el elemento
perforador es devuelto a su posición original por la acción de la
presión, de manera que un trozo del disco de ruptura que se pueda
haber desprendido del mismo por la acción de perforación puede
bloquear parcialmente el paso y formar por lo tanto un obstáculo
para el flujo del medio de presión. Adicionalmente, el elemento
perforador debe atravesar completamente el disco de ruptura para
producir un orificio del tamaño deseado en el disco. Si, por alguna
razón, el movimiento de perforación se ejecuta de forma incompleta,
el mismo no producirá un orificio del tamaño deseado.
El objetivo de la presente invención es alcanzar
un tipo de solución completamente nuevo que posibilite la evitación
de los inconvenientes de los dispositivos de la técnica anterior. El
objetivo de la invención es crear un aparato fiable que se pueda
utilizar especialmente en aplicaciones de extinción de
incendios.
El aparato de la invención se refiere a un
elemento de válvula según la reivindicación 1.
El aparato de la invención está caracterizado
asimismo por los aspectos que se exponen en las reivindicaciones 2
a 6.
La solución de la invención presenta numerosas
ventajas significativas. El paso a través del pistón garantiza que
dicho pistón será presionado eficazmente hacia el disco de ruptura
después de que el disco haya sido perforado, incluso en los casos
en los que en el lado opuesto del disco de ruptura predomine una
presión mayor que en el lado de la combinación
pistón-perforador. La solución de la invención es a
prueba de fugas y fiable. Al conseguir que el canal formado a
través del elemento de pistón sea una parte del paso correspondiente
al medio de presión, se logra un paso que tiene un diámetro
constante en todas las circunstancias.
A continuación, se describirá detalladamente la
invención a partir de un ejemplo y haciendo referencia a los
dibujos adjuntos, en los que
la Fig. 1 presenta una forma de realización del
aparato de la invención,
la Fig. 2 presenta un elemento de válvula según
la invención,
la Fig. 3 presenta otro elemento de válvula
según la invención, y
la Fig. 4 presenta un tercer elemento de válvula
según la invención.
La Fig. 1 es una representación esquemática de
un sistema de presión en el cual es posible utilizar los elementos
de válvula según la invención. El sistema comprende por lo menos dos
fuentes de presión 4, 4', conectadas en paralelo, que, en la
solución representada por la figura, constan de cuatro depósitos de
presión 4, 4' cada una de ellas. Adicionalmente, el sistema
comprende por lo menos una primera fuente de presión 1, y unos
medios para abrir un paso de comunicación desde la primera fuente de
presión 1 a una red de presión 2, que se comunica con una primera
fuente de presión 4. Los medios para abrir un paso de comunicación
comprenden un primer elemento de válvula 10, que está dispuesto
entre la primera fuente de presión 1 y la red de presión 2. Cuando
el primer elemento de válvula 10 se abre, por ejemplo, activado por
un sistema de control 7 ó manualmente, la presión en la red 2
aumenta. Esta situación tiene el efecto de abrir los segundos
elementos de válvula 3, que están dispuestos por lo menos en el
paso 5 entre la primera fuente de presión 4 y la red 2. Después de
que la presión en la red 2 se haya elevado hasta un nivel
suficiente, se abrirá un tercer elemento de válvula 6 a una presión
preestablecida.
Como la presión en la red 2 está aumentando, se
abre un paso desde una segunda fuente de presión 1' a un cuarto
elemento de válvula 20. Esto mantiene cerrada la conexión con el
segundo ramal 2' de la red de presión hasta que la presión en la
primera red de presión 2 haya caído a un valor predeterminado.
Después de esto, la presión en la segunda red 2' aumenta, con el
resultado de que los elementos de válvula 3 conectados a por lo
menos una segunda fuente de presión 4' abren un paso 5' hacia la
segunda red de presión 2'. El tercer elemento de válvula 6 no se
abre hasta que la presión en la segunda red de presión 2' haya
alcanzado un valor predeterminado.
En la Fig. 2 se presenta una vista más detallada
del primer elemento de válvula 10. El dispositivo comprende una
carcasa 11 que tiene una entrada conectable a una fuente de presión
y una salida conectable a una línea de salida. Entre la entrada y
la salida se proporciona un disco de ruptura 13 (disco frangible)
que, cuando está intacto, cierra el paso de la entrada a la salida.
El dispositivo comprende también unos medios para perforar el disco
de ruptura 13. Estos medios constan de una combinación de
cilindro-pistón en la cual el pistón 15 comprende
un elemento perforador 14 formado sobre el primero, preferentemente
en el lado de la biela 16. El pistón 15 se ha dispuesto de manera
que se puede mover en el interior de un espacio cilíndrico 12 entre
una primera posición, en la que el elemento perforador 14 formado en
la biela 16 se encuentra en el lado de salida en relación con el
disco de ruptura 13, y una segunda posición, en la que el elemento
perforador se extiende, por lo menos parcialmente, hacia el lado de
entrada en relación con el disco de ruptura 13. El pistón está
provisto de por lo menos una cavidad 17 que se extiende a través del
pistón 15, preferentemente desde el elemento perforador 14 hasta el
lado opuesto del pistón 15 de manera que, después de que se haya
perforado el disco de ruptura 13, se forma un paso desde el lado de
entrada al lado de salida. En la punta del elemento perforador o en
la proximidad de la misma se ha formado por lo menos una abertura 18
que se extiende hacia la cavidad 17, formando de este modo una
parte del paso para el medio de presión después de que se haya
perforado el disco de ruptura 13. Preferentemente, el espacio
cilíndrico está provisto de una parte de camisa 110 que tiene una
abertura que se extiende en la dirección axial del pistón, quedando
la biela montada de forma sustancialmente estanca para moverse en
la abertura. El disco de ruptura 13 está montado de forma estanca
contra la camisa 110 y queda apretado por medio de un acoplamiento
de entrada 101. Además, el dispositivo comprende unos medios de
accionamiento para accionar la combinación
pistón-perforador. La forma de realización ilustrada
en la Fig. 2 está provista tanto de un elemento de accionamiento
manual como de un elemento de accionamiento automático. La solución
manual comprende un volante de mano 106, que, después de retirar una
chaveta 107, se puede girar para moverlo axialmente hacia el pistón
15 según el paso de la rosca 108. El movimiento axial es transmitido
por un separador 111 hacia la superficie del pistón 15 encarada en
la dirección opuesta con respecto al elemento perforador,
provocando de este modo que el perforador se mueva hacia el disco de
ruptura 13. Una vez que el volante de mano se ha girado
suficientemente, la punta del perforador perforará el disco de
ruptura, permitiendo de este modo que el medio de presión fluya a
través de las aberturas 18 y la cavidad 17 hacia el lado de salida.
A continuación, el medio de presión se introduce en el lado de
salida 102 del pistón 15, en el que la superficie del pistón es
mayor que el área de sección transversal de la biela, con el
resultado de que el pistón 15 es movido por la acción de la presión
hacia el disco de ruptura hasta que es detenido por la camisa 110.
De este modo, incluso un pequeño orificio en el disco de ruptura 13
es suficiente para provocar que el perforador 14 penetre en el
disco de ruptura a través de un área correspondiente a la sección
transversal del perforador.
Un segundo elemento de accionamiento está
diseñado para funcionar por control remoto, con lo cual el elemento
de válvula se activará por medio de una señal de control. La señal
de control se suministra a través de unos medios de transmisión 8,
tales como unos conductores, típicamente desde un sistema de
control. La señal de control provoca que el pistón del elemento de
accionamiento se mueva hacia el pistón 15. En un caso preferido, el
elemento de válvula comprende una pieza de conexión 109 situada
entre el elemento de accionamiento 105 y el pistón 15, y provista
de perforaciones 112 u orificios de escape similares para permitir
un paso más sencillo del medio de presión desde el canal 17 a
través del espacio cilíndrico 12 y el canal 113 hasta la salida.
Preferentemente, el elemento de accionamiento 105 es un dispositivo
accionado eléctricamente en el que una corriente de control hace
detonar una carga explosiva en el elemento de accionamiento,
provocando de este modo que el pistón del elemento de accionamiento
sea empujado fuertemente. El elemento de accionamiento se puede
conectar a un sistema de control, de modo que el dispositivo se
puede usar, por ejemplo, en conexión con equipos de extinción de
incendios, de manera que el impulso que activa al elemento de
accionamiento 105 es recibido desde detectores de incendios y/o
detectores de humo (no representados).
En la forma de realización presentada en la
figura, el elemento de válvula 10 comprende también una segunda
salida 103 especialmente con fines relacionados con la descarga. A
esta segunda salida es posible conectarle, por ejemplo, un elemento
de válvula (no representado) que, cuando el elemento de válvula se
encuentra en un estado de disponibilidad, descarga cualquier
presión de fuga aunque queda cerrado para presiones elevadas.
Se dispone también de un segundo canal de
descarga 104 que conduce al exterior desde el espacio cilíndrico 12
para garantizar que el pistón se pueda mover hacia el disco de
ruptura sin quedar obstruido por el medio de presión entre el
pistón y el disco de ruptura, ya que el medio de presión se puede
dejar salir del espacio a través del segundo canal de descarga
104.
De este modo, el primer elemento de válvula 10
es preferentemente una válvula de activación usada para activar un
sistema accionado con un medio de presión.
Después de la activación del primer elemento de
válvula 10, en la primera línea 2 entra presión a través de la
salida. De este modo, la presión en la línea se eleva, y los
segundos elementos de válvula 3 abren un paso desde la fuente de
presión 4 hacia la primera línea 2. Los segundos elementos de
válvula 3 comprenden una carcasa 31, una primera conexión 32 con la
línea 5, una segunda conexión 33 con la fuente de presión, una
cámara cilíndrica 34 y un disco de ruptura 35, el cual está
dispuesto de manera que, mientras está intacto, cierra el paso
entre la primera y la segunda conexiones. El dispositivo comprende
asimismo unos medios para perforar el disco de ruptura 35. Estos
medios constan de una combinación de cilindro-pistón
en la que el pistón 36 comprende un elemento perforador 37 formado
sobre el primero, preferentemente en el lado de la biela 38. El
pistón 36 se ha dispuesto para poder moverse en el espacio
cilíndrico 34 entre una primera posición, en la que el elemento
perforador 37 formado en la biela 38 se encuentra en el lado de la
primera conexión 32 en relación con el disco de ruptura 35, y una
segunda posición, en la que el elemento perforador 37 se extiende,
por lo menos parcialmente, hasta el lado de la segunda conexión 33
en relación con el disco de ruptura 35. El pistón está provisto de
por lo menos una cavidad 39 que se extiende a través del pistón,
preferentemente desde el elemento perforador 37 hasta el lado
opuesto del pistón de manera que, después de que se haya perforado
el disco de ruptura 35, se forma un paso desde el lado de la segunda
conexión hasta el lado de la primera conexión. En la punta del
elemento perforador o en la proximidad de la misma se ha formado por
lo menos una abertura 40 que se extiende hacia la cavidad 39,
formando de este modo una parte del paso para el medio de presión
después de que se haya perforado el disco de ruptura 35, o por lo
menos facilitando la entrada del medio de presión en la cavidad 39.
Como la presión en la línea está aumentando, el elemento de pistón
se mueve hacia el disco de ruptura y la punta del elemento
perforador penetra en el disco de ruptura. El medio de presión
proveniente de la fuente de presión 4 se puede propagar a través de
la segunda conexión y pasando por el paso formado por el orificio
realizado en el disco de ruptura y la cavidad del elemento de pistón
para salir a través de la primera conexión y la línea 5 hacia la
línea 2. A continuación, el medio de presión entra en el lado del
pistón 36 enfrentado hacia la primera conexión, en donde la
superficie 41 del pistón es mayor que el área de sección
transversal de la biela, con el resultado de que el pistón 36 es
movido por la acción de la presión hacia el disco de ruptura 35
hasta que el mismo queda detenido por la camisa 42. De este modo,
incluso un pequeño orificio en el disco de ruptura 35 es suficiente
para conseguir que el elemento perforador 37 penetre en el disco de
ruptura a través de un área correspondiente a la sección transversal
del perforador. El disco de ruptura y el elemento perforador, y las
fuerzas aplicadas a los mismos, están adaptados unos con respecto a
otros de manera que el disco de ruptura será perforado por lo menos
parcialmente por el elemento perforador a una presión deseada. De
este modo, el segundo elemento de válvula 3 es preferentemente una
válvula de cierre de la segunda fuente de presión, que es abierta
por un impulso de presión recibido desde la primera fuente de
presión.
Para elevar la presión en la línea 2 hasta un
nivel suficiente, la misma se puede dotar de un tercer elemento de
válvula 6. Este elemento de válvula está provisto también de un
disco de ruptura diseñado para ser perforado, preferentemente por
medio de una combinación de pistón-perforador,
después de que la presión en el lado de entrada se haya elevado
hasta un nivel suficiente. El dispositivo comprende una carcasa 61 y
un espacio cilíndrico 62 con una entrada 68 desde la línea 2 y una
salida 69. Entre la entrada y la salida se ha dispuesto por lo
menos un disco de ruptura 63 que, cuando está intacto, cierra el
paso entre la entrada y la salida. En el espacio cilíndrico se ha
montado un elemento de pistón 65 en el lado de entrada del disco de
ruptura, estando provisto dicho elemento de pistón de un elemento
perforador 64 formado preferentemente en la biela 66. En la forma
de realización ilustrada en la Fig. 4, el disco de ruptura 63 está
montado de forma estanca entre una parte de acoplamiento 70
diseñada para conectar el elemento de válvula con la línea 2 y una
camisa 71 proporcionada en la carcasa. Cuando la presión en el lado
de entrada alcanza un valor predeterminado, el elemento perforador
con por lo menos una abertura 78 perforará el disco de ruptura,
abriendo de este modo un paso desde el lado de entrada al lado de
salida, preferentemente a través de una cavidad 67 formada en el
pistón.
En todas las formas de realización descritas
anteriormente, la biela 16, 38, 66 correspondiente al elemento de
pistón está montada de forma estanca contra la pared del espacio
cilíndrico, de manera que típicamente el medio de presión
únicamente puede fluir a través del paso proporcionado a través del
pistón.
El disco de ruptura está diseñado
preferentemente para resistir presiones y diferencias de presión
elevadas. Las presiones activas se encuentran típicamente por
encima de 30 bares, preferentemente, por encima de 70 bares. Las
presiones incluso pueden tener un valor de hasta 300 bares.
Preferentemente, el disco de ruptura comprende una parte más fina
en el área a la cual se aplica la acción del elemento perforador en
la situación de activación.
Los elementos de válvula según la invención se
pueden aplicar especialmente en relación con sistemas de extinción
de incendios, especialmente, en relación con un aparato de extinción
de incendios que haga uso de agua nebulizada a alta presión. El
medio de presión puede ser gas, líquido o una mezcla de gas y
líquido.
Es evidente para los expertos en la materia que
la invención no se limita a las formas de realización descritas
anteriormente, sino que la misma puede variar dentro del alcance de
las reivindicaciones que se presentan a continuación.
Claims (6)
1. Elemento de válvula (3, 6, 10), que comprende
una carcasa, por lo menos una entrada y por lo menos una salida, un
paso que conecta la entrada y la salida, por lo menos un disco de
ruptura (disco frangible) (13, 35, 63) o un equivalente, el cual,
cuando está intacto, cierra el paso de la entrada a la salida, y un
elemento de pistón (15, 36, 65) provisto de un elemento perforador
o similar para perforar el disco de ruptura, caracterizado
porque la biela (16, 38, 66) del elemento de pistón está montada de
manera estanca contra la pared del espacio cilíndrico, porque el
elemento de pistón (15, 36, 65) está provisto de un paso (17, 39,
67) para un medio de presión, extendiéndose axialmente dicho paso a
través del elemento de pistón desde un primer lado hasta un segundo
lado, formando, dicho paso que conduce a través del pistón, una
parte del paso del medio de presión después de que se haya
perforado el disco de ruptura (13, 35, 63), y porque el área de
sección transversal de la biela de pistón es menor que la
superficie del pistón.
2. Elemento de válvula según la reivindicación
1, caracterizado porque el elemento perforador (14, 37, 64)
está provisto de por lo menos una abertura (18, 40, 68) que se
extiende desde la superficie externa del elemento de pistón hasta
el paso (17, 39, 67) que conduce a través del elemento de
pistón.
3. Elemento de válvula según la reivindicación 1
ó 2, caracterizado porque el dispositivo comprende unos
medios (105, 106) para accionar el elemento de pistón.
4. Elemento de válvula según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el elemento de
válvula comprende asimismo unos medios manuales (106) y/o
automáticos (105) para accionar el elemento de pistón.
5. Elemento de válvula según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el elemento de
válvula (10) es una válvula de activación para la activación de un
sistema de medio de presión.
6. Elemento de válvula según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el elemento de
válvula (3) es la válvula de cierre de una segunda fuente de
presión, y porque el mismo se abre mediante un impulso de presión
recibido desde una primera fuente de presión.
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