ES2323020T3 - Valvula de gobierno de la circulacion de fluidos. - Google Patents
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Abstract
Válvula de gobierno de la circulación de fluidos que comprende: - una entrada (E) destinada a ser conexionada a un conducto de alimentación, - una salida (S) destinada a ser conexionada a un conducto de evacuación, - una válvula móvil (1) que en la posición. de reposo descansa contra un correspondiente asiento de válvula (2) de manera que aísla la entrada (E) de la salida (S), - unos medios de accionamiento (5, C) para determinar los desplazamientos de la válvula móvil (1), comprendiendo estos medios: - una cámara (C) que se halla en comunicación con la entrada (E) a través de un orificio (11) de sección predeterminada, estando dispuesta esta cámara (C) con respecto a la válvula (1) en el lado opuesto al asiento (2), en vistas a impulsar aquella válvula contra este asiento, y - un bypass (5) que une la cámara (C) con la salida (S), pudiendo este bypass ser gobernado entre un estado de apertura de la circulación de fluido y un estado de cierre, presentando dicho bypass una sección de paso superior a la sección del orificio (11) de manera que se produzca una caída de sección en la cámara al producirse la apertura del bypass, caracterizada porque comporta unos medios de detección de fugas de fluido (4, 5, 6) integrados en la válvula y dispuestos para detectar una fuga más allá de la válvula móvil.
Description
Válvula de gobierno de la circulación de
fluidos.
La presente invención hace referencia a una
válvula para el gobierno de la circulación de un fluido destinada a
ser montada sobre una linea de alimentación de fluido. El fluido
puede ser un líquido o un gas. La válvula es gobernada con objeto de
autorizar o de impedir la circulación del fluido a través de la
misma. Una válvula de este tipo para gobernar la circulación de un
fluido puede ser utilizada en relación con numerosos ámbitos de
aplicación en los que un fluido cualesquiera deba ser desde un
punto a otro a través de una línea. Debe entenderse por línea
cualquier medio de alimentación o de circulación tal como conductos,
tuberías, etc.
Una válvula del indicado tipo para la
circulación de fluidos comprende por lo general una entrada
destinada a ser conectada a un conducto de alimentación, una salida
destinada a ser conectada a un conducto de evacuación, una válvula
móvil de gobierno que en la posición de reposo descansa sobre un
correspondiente asiento, en vistas a aislar la entrada de la salida
y unos medios de accionamiento para determinar el desplazamiento de
la válvula móvil, estableciendo de esta manera una comunicación de
fluido entre la entrada y la salida. Se trata de una concepción de
tipo totalmente clásico para la constitución de una válvula de
gobierno de la circulación de un fluido. Entre las válvula de este
tipo, son ya conocidas desde hace mucho tiempo las electroválvulas
que comprenden una cámara que se halla en comunicación con la
entrada a través de un orificio de determinada sección, estando
dispuesta esta cámara en el lado opuesto con respecto al
correspondiente asiento, de manera que impulsa a la válvula contra
este último. La electroválvula comprende, por otra parte, un doble
paso ("bypass") que une la cámara con la salida, capaz de ser
gobernado entre un estado de apertura para permitir la circulación
de fluido y un estado de cierre, este doble paso presenta una
sección superior a la del orificio en vistas a determinar una caída
de presión en la cámara, cuando es situado en la posición
correspondiente a la apertura. Esta caída de presión en la cámara se
produce como consecuencia de qué el fluido circula por el interior
de esta cámara con más rapidez que la penetración de fluido en el
interior de la misma a través del doble paso a través del orificio
calibrado. En estas condiciones, la válvula móvil que se halla
igualmente sometida a la presión de fluido en la entrada, se levanta
separándose del correspondiente asiento y liberando de esta manera
un paso de comunicación para el fluido que puede entonces alcanzar
la salida. Se trata de un principio de funcionamiento de tipo
clásico para una electroválvula. Una válvula de gobierno de este
tipo desarrolla una función única consistente en un funcionamiento
binario de autorización o de interrupción de la circulación del
correspondiente fluido.
La presente invención tiene el objetivo de
conferir a una válvula del indicado tipo otras funciones útiles
para un funcionamiento fiable y para la seguridad de la línea sobre
la que dicha válvula de gobierno se halle montada.
De acuerdo con una forma de realización de la
invención, la válvula de gobierno comprende además unos medios para
la detección de fugas de fluido más allá de la válvula móvil. Estos
medios de detección de fugas no se hallan simplemente añadidos a una
válvula de gobierno de tipo clásico, sino que forman parte de la
misma, constituyendo con la misma una entidad única. En otros
términos, los medios para la detección de fugas son indisociables de
la válvula de gobierno. En estas condiciones, una válvula de
gobierno de este tipo de acuerdo con la invención desarrolla una
doble función, a saber la función clásica de interrupción de la
circulación del fluido y la función suplementaria de detección de
fugas. Esta válvula con detector de fugas integrado puede ser
utilizada para la dirección y la detección de fugas en conductos,
tuberías, canalizaciones, etc. y puede igualmente servir para
comprobar la estanqueidad de recipientes, cubas, cisternas,
depósitos, etc.
A través del documento EP 964 235 es ya conocido
un detector de fugas de fluidos que comprende un obturador elástico
dispuesto para desplazarse cuando se halla sometido a un diferencial
de presión. Al final de su carrera, este obturador elástico
establece un contacto que activa un bypass permitiendo reequilibrar
la presión entre la entrada y la salida del detector. Sin embargo,
el detector descrito en este documento europeo en ningún caso puede
cortar la circulación de fluido en el supuesto de que detecte una
fuga. Por esta causa, resulta necesario montar una válvula de
socorro sobre la línea de alimentación equipada con el detector.
Consecuentemente, el detector de fugas no se halla en absoluto
integrado en la válvula de socorro.
De acuerdo con una forma ventajosa de
realización, los medios de detección se hallan acoplados a los
medios de accionamiento de la válvula móvil, de manera que los
medios de accionamiento forman parte integrante de los medios de
detección cuando la válvula. se halla en la posición
correspondiente a la detección de fugas. De esta manera, se utilizan
los medios de accionamiento de la válvula, por una parte, para
gobernar la válvula móvil y, por otra parte, para participar en la
detección de eventuales fugas de fluido. Esta doble utilización de
los medios de accionamiento de la válvula constituye un ventajoso
principio de la invención.
En el caso de una válvula de gobierno que
utilice unos medios de accionamiento que comprendan una cámara y un
bypass tal como se ha mencionado anteriormente, resulta ventajoso
que los medios de detección de fugas comprendan un órgano de
detección desplazable, móvil, deformable o sensible como respuesta a
un diferencial de presión entre la entrada y la salida, estando
sometido este órgano a la presión que reina en la cámara y a la
presión que reina a nivel de la salida. Preferentemente, el órgano
comprende una corona de anclaje solidaria de la válvula móvil, una
membrana elásticamente deformable y una contera extrema situada en
oposición con respecto a la corona, pudiendo desplazarse axialmente
esta contera con respecto a la membrana mediante la deformación de
la membrana, y estando provista de medios de detección dispuestos
para detectar una posición predeterminada de la contera y para
enviar una señal de disparo al bypass para pasar a situarlo en el
estado correspondiente a la apertura. De acuerdo con una
característica particularmente ventajosa de la invención, el bypass
se halla montado sobre la contera. Preferentemente, la contera
presenta un orificio de paso que establece la comunicación entra la
cámara y la salida, comprendiendo el bypass un núcleo ferromagnético
que puede desplazarse deslizándose a lo largo de un selenoide,
estando el núcleo en disposición de obturar el orificio de paso de
la contera cuando el selenoide no se halla alimentado, y estando
provista el núcleo de medios de detección dispuestos para detectar
una posición predeterminada del núcleo y para enviar una señal de
alimentación al solenoide, para determinar el desplazamiento del
núcleo en sentido de alejarse de la contera, liberando de esta
manera el orificio de paso.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, la
válvula móvil presenta un paso que la atraviesa estableciendo la
comunicación entre la salida y el órgano desplazable dispuesto en el
interior de la cámara.
De acuerdo con una forma de realización
práctica, la válvula móvil presenta una arandela elásticamente
deformable sujeta fijamente a su periferia exterior, estando una de
las caras de esta arandela dirigida hacia la entrada y la salida y
descansando contra el asiento, mientras que su cara opuesta se halla
dirigida hacia la cámara, siendo atravesada la arandela por el
orificio desde una cara a la opuesta. Ventajosamente, la válvula
móvil comprende además un casquillo rígido que presenta un paso que
lo atraviesa el cual pone en comunicación la salida con el órgano
desplazable, siendo este órgano desplazable solidario del casquillo,
y estando este casquillo impulsado por un muelle que lo impulsa
contra el asiento.
De acuerdo con otro interesante aspecto de la
invención, la válvula de gobierno comprende además unos medios de
control del caudal a nivel de la salida, los cuales envían una
señal de corte a los medios de detección de fugas, cuando dicho
caudal alcanza un valor predeterminado.
En resumen, resulta posible afirmar que un
diferencial de presión entre la entrada y la salida es indicador de
una fuga a nivel de la salida, o, más generalmente, más allá de la
válvula. Este diferencial de presión actúa sobre el órgano de
detección de los medios de detección de fugas, dado que este órgano
se halla sometido, por un lado, a la presión de entrada y, por otro
lado, a la presión de salida. En función de la sensibilidad de este
órgano, es posible detectar los diferenciales de presión dentro de
unos márgenes de presión muy diversos, que correspondan a unas fugas
muy modestas o a unas fugas más importantes. Cabe incluso utilizar
estos medios de detección de fugas como medio de medición del caudal
si se consideran fugas muy importantes. En efecto, una fuga muy
importante puede corresponder a un régimen normal de circulación a
través de la válvula. En el caso de un órgano desplazable, cuando el
mismo alcanza una posición predeterminada, se remite una señal al
medio de accionamiento para reequilbrar la presión a uno y otro lado
de la válvula. En la práctica, ello se lleva a cabo abriendo el
bypass. Desde el momento en el que se reequilibra la presión a uno y
otro lado de la válvula, se cierra el bypass. Al mismo tiempo, el
reequilibrado de la presión permite que el órgano recupere su
posición inicial de reposo, en la que no se halla sometido a ningún
diferencial de presión. Si persiste la fuga, se produce nuevamente
la deformación del órgano desplazable como consecuencia del
desarrollo de un nuevo diferencial de presión. Otra vez, desde el
momento en el que el órgano desplazable alcanza una posición
predeterminada, se abre el bypass con objeto de reequilibrar las
presiones, recuperando dicho órgano la posición de reposo. En estas
condiciones, si se observa que el bypass es accionado sucesivamente
y/o periódicamente, es posible deducir que existe una fuga al otro
lado de la válvula. Y en función de la frecuencia de funcionamiento
del bypass, o, más generalmente, de los medios de accionamiento de
la válvula, resulta posible determinar la importancia de la fuga,
por ejemplo, en términos de caudal. Al cabo de un cierto número de
accionamientos del bypass, resulta posible, por ejemplo, decidir
que el bypass no responderá ya mas cuando el órgano desplazable haya
alcanzado una posición predeterminada, de manera que a partir de
este momento la válvula quede bloqueada en la posición de cierre. De
esta manera, resulta posible, no ya tan sólo detectar una fuga, sino
igualmente interrumpir la circulación a través de la válvula en el
supuesto de que se detecte una fuga persistente. En lugar del órgano
desplazable, resulta igualmente posible utilizar una célula de
detección de presión diferencial.
Como se comprende, resulta necesario que el
diferencial de presión al que son sensibles los medios de detección
de fugas sea inferior al diferencial de presión que permite
determinar la apertura de la válvula móvil.
En comparación con el detector de fugas de
fluido que aparece descrito en el documento EP 964 235 A1, los
medios de detección que constituyen objeto de la presente invención
se hallan integrados o incorporados a una válvula de gobierno de la
circulación de fluidos de tipo clásico, utilizando incluso los
mismos medios de accionamiento. En el documento europeo al que se ha
hecho anteriormente referencia, los medios de detección se destinan
a ser montados en una linea de alimentación que puede hallarse
equipada además con una válvula de gobierno, de manera que dichos
medios de detección son totalmente independientes de esta válvula de
gobierno. De acuerdo con la presente invención, la válvula de
gobierno y los medios de detección se hallan integrados y fusionados
en una sola unidad, y resulta posible utilizar los medios de
detección para cortar la circulación de fluido en caso de detección
de una fuga persistente.
La invención será ahora más ampliamente descrita
haciendo referencia a los dibujos anexos, en los que, a título de
ejemplo no limitativo, se dan dos ejemplos de realización de la
invención.
En estas figuras:
- La figura 1 es una vista en sección
transversal vertical de una válvula de gobierno de acuerdo con una
primera forma de realización de la invención, en estado de
reposo,
- Las figuras 2A, 2B, 2C, 2D, 2E y 2F son sendas
vistas de la misma válvula representada en la figura 1 en el curso
de seis sucesivas fases del ciclo de funcionamiento,
- La figura 3 es otra vista en sección vertical
transversal de una válvula de gobierno de acuerdo con una segunda
forma de realización de la invención.
Se hará en primer lugar referencia a la figura 1
para explicar detalladamente la estructura de la válvula de gobierno
de la circulación de fluidos de acuerdo con la primera forma de
realización de la invención. Este válvula es una válvula del tipo
electroválvula, es decir una válvula que se halla alimentada
eléctricamente para gobernar su funcionamiento. Se trata incluso de
un tipo especial de electroválvula cuyo funcionamiento se describirá
a continuación.
La válvula comprende de manera clásica una
entrada E y una salida S separadas por una válvula móvil 1 que puede
descansar sobre un correspondiente asiento 2. En la posición de
reposo, tal como se ha representado en la figura 1, el cuerpo de
válvula 1 se halla aplicado de manera estanca contra el asiento 2,
impidiendo de esta manera cualquier circulación de fluido entre la
entrada y la salida. En esta posición, la válvula se halla en estado
de cierre. La entrada E se destina a ser conexionada a un conducto
de alimentación (no representado) que puede ser de cualquier
naturaleza. Igualmente, la salida se destina a ser conectada a un
conducto de evacuación (no representado) que puede asimismo ser de
cualquier naturaleza. La válvula móvil 1 se halla en este caso
realizada a base de dos piezas, a saber una arandela elástica 10 y
un casquillo rígido 12. La arandelas elásticamente deformable 10 se
halla fijada firmemente a nivel de su periferia externa y presenta
en su centro una abertura delimitada por un borde. El casquillo 12
se halla solidarizado al borde de la abertura de la arandela 10 y
presenta igualmente una abertura de paso transversal 13. El
casquillo 12 descansa en gran parte sobre la arandela 10: sin
embargo, esta arandela 10 es susceptible de ser deformada
elásticamente a través de una zona situada entre su periferia
externa y la zona en la que se halla en contacto con el casquillo
12. La válvula móvil se halla constantemente impulsada por un
resorte de recuperación 14 hacia la posición de reposo en la que la
arandela 10 se halla apoyada de manera estanca contra el
correspondiente asiento 2. De acuerdo con la invención, la arandela
10 se halla perforada por un orificio 11 que presenta una sección
reducida predeterminada.
En las indicadas condiciones, cuando la válvula
ocupa su posición de reposo, la cara inferior de la arandela 10 se
halla dirigida hacia la entrada E y hacia la salida S: estando en
contacto la cara inferior de la arandela con la entrada E a nivel de
su periferia externa, mientras que la cara interna de dicha arandela
se halla en contacto con la salida S e nivel de su parte central en
la que se ha previsto la abertura de paso 13. La entrada se halla
separada de la salida a causa del contacto estanco establecido entre
la cara inferior de la arandela 10 y el correspondiente asiento
2.
De acuerdo con la invención, la salida S puede
hallarse provista de medios de detección del caudal que pueden, por
ejemplo, presentarse bajo la forma de un flotador impulsado hacia la
válvula 1 por un muelle de recuperación 31. El caudal puede medirse
en función de la posición adoptada por el flotador 3. El valor del
caudal medido puede utilizarse para proporcionar una indicación del
caudal, o para disparar un funcionamiento especial de la válvula,
tal como se verá más adelante.
Por encima de la válvula 1, el conjunto
presenta una cámara C que se halla en comunicación con la entrada E
a través del orificio 11. En estas condiciones, en la posición de
reposo, la cámara C se halla sometida a la misma presión que la
entrada E, como consecuencia de la comunicación de fluido que se
establece a través del orificio 11. Puede decirse que la cara
superior de la arandela 10 se halla dirigida hacia la cámara C, al
igual que ocurre con el casquillo 12.
De acuerdo con la invención, la cámara C
contiene un órgano de detección 4 que en este caso se presenta bajo
la forma general de un fuelle deformable dispuesto para aplastarse o
contraerse sobre sí mismo. Este órgano deformable 4 presenta un
talón de anclaje 41 solidario del casquillo 12, una membrana
elásticamente deformable 41, un cuello superior de fijación 43 y una
contera extrema 44 que se halla fijada al cuello 43. Esta contera 44
podría asimismo constituirse de una sola pieza con el cuello 43, con
la membrana 42 y con la corona 41. La contera 44 define
interiormente un conducto 45 que en su extremidad superior termina
en un orificio de paso 46. El órgano deformable 4 se halla dispuesto
en el interior de la cámara C, ocupando una parte significativa de
la misma. El interior del órgano deformable 4 define un espacio 40
que se halla en comunicación con la salida S a través de la
abertura axial 13 que presenta la válvula móvil 1. En su extremidad
superior, el espacio 40 se halla en comunicación con la cámara C a
través del conducto a través del conducto 45 y del orificio de paso
46. Sin embargo, tal como se ha representado en la figura 1, en la
posición de reposo, el indicado orificio de paso 46 se halla
obturado por un tapón 54. De esta manera, en la posición de reposo,
el espacio 40 no se halla en comunicación con la cámara C. Teniendo
en cuenta que la cámara C se halla a la misma presión que la
entrada E y que el espacio 40 se halla a la misma presión que la
salida S, el órgano deformable 4 constituye un elemento intermedio
que es sensible a la diferencia de presión existente entre la
entrada E y la salida S. En la posición de reposo, la presión a
nivel de la entrada E es normalmente igual a la presión a nivel de
la salida S, de manera que el diferencial de presión es nulo.
Consecuentemente, el órgano deformable 4 no se halla sometido a
ningún diferencial de presión. Por el contrario, si existe una
diferencia de presiones entre la entrada y la salida, el órgano
deformable 4 queda sometido a este diferencial de presión,
procediendo a deformarse de acuerdo con el mismo. Como se comprende,
la capacidad de deformación de este órgano deformable 4 depende de
su grado de rigidez así, cuanto más importante sea el grado de
rigidez del órgano 4, menos resultará el mismo sensible a reducidos
diferenciales de presión, y viceversa. En estas condiciones, cuando
la presión en el interior de la cámara C sea superior a la presión
en el interior del espacio 40, el órgano deformable 4 se deformará
contrayéndose, lo que determinará el desplazamiento de la contera
extrema 45 hacia abajo, en dirección hacia el paso transversal 13.
Al producirse esta contracción, disminuirá el volumen del espacio 40
y aumentará el volumen de la cámara C. El orificio de paso 46 se
halla obturado mientras el tapón 54 sigue el movimiento de la
contera extrema 45. Sin embargo, si el tapón 54 se separa del
orificio 46, se establece una comunicación entre el espacio 40 y la
cámara C, lo que conduce a un reequilibrado de presiones entre la
entrada E y la salida S. A este efecto, debe hacerse notar que la
sección del orificio 11 es notablemente inferior a la sección de la
abertura de paso 46 así como la sección de la abertura 13.
En lugar del órgano deformable en forma de
fuelle, cabría igualmente utilizar un pistón constantemente
impulsado hacia una posición de reposo por un resorte o por unos
medios de recuperación de tipo cualesquiera. Así, el órgano 4 puede
ser de tipo desplazable o deformable según sea la aplicación que en
cada caso se haya previsto.
Cabría igualmente utilizar una célula
diferencial de detección de la presión.
La válvula comprende igualmente unas medios de
gobierno 5 que en este caso se presentan bajo la forma de un bypass
integrado por un núcleo 51 enchufado en el interior de una bobina o
solenoide 52. El núcleo 51 se halla constituido a base de un
material ferromagnético sensible al campo inducido en el solenoide
52 cuando el mismo es debidamente alimentado. El tapón 54 se halla
montado en la extremidad inferior del núcleo 51, de manera que puede
desplazarse cuando se alimenta el solenoide. Un muelle de
recuperación 53 impulsa. hacia abajo el núcleo 51, de manera que el
tapón 54 queda apoyado sobre el orificio de paso 46 previsto en la
contera 45. Consecuentemente, en la posición de reposo, el tapón 54
se halla impulsado a quedar aplicado de manera estanca sobre el
orificio de paso 46, y ello incluso cuando el órgano deformable 40
se contrae sobre sí mismo.
La cámara C, en combinación con los medios de
gobierno, constituye los medios de accionamiento de la válvula móvil
1. En efecto, cuando se activa el solenoide 52, la apertura del
orificio de paso 46 desarrolla el efecto de determinar la caída de
la presión en la cámara C, de manera que la presión de la entrada E
puede determinar el movimiento de la válvula móvil 1 hacia la
posición correspondiente a la apertura.
La válvula que constituye objeto de la invención
comprende igualmente unos medios de detección 6 que permiten
detectar la posición del núcleo 51 en el interior del solenoide 52.
Estos medios de detección pueden hallarse constituidos, por ejemplo,
por unos medios de detección de distancia que determinen la
distancia a un imán 61 montado en la extremidad superior del núcleo
51. Estos medios de detección quedan en disposición de detectar una
posición predeterminada del núcleo 51, y, consecuentemente, del
tapón 54 en el interior del solenoide 52. Desde el momento en el que
el núcleo 51 alcance esta posición predeterminada, se remite una
señal de disparo o de gobierno al solenoide 52 el cual se halla
alimentado con corriente, lo que desarrolla el efecto de determinar
el desplazamiento del núcleo 51 por el interior del solenoide 52
hacia arriba a contrarresistencia de la fuerza desarrollada por el
resorte de recuperación 53.
Debe hacerse notar que la concepción general de
esta válvula de gobierno que constituye objeto de la invención es la
misma que la de una válvula de tipo clásico que utilice una válvula
móvil, así como una cama situada por detrás de esta válvula móvil y
un bypass para gobernar los movimientos de la misma. Esto es lo que
se verá a continuación haciendo referencia a las figuras 2A a 2F.
Sin embargo, la válvula que constituye objeto de la invención se
distingue de una válvula de tipo clásico por el hecho de que
comporta integrados unos medios de detección de fugas que son
activados por el órgano desplazable o deformable 4 asociado a los
medios de accionamiento, a saber la cámara C y el bypass 5. Resulta
imposible disociar los elementos constitutivos de la válvula de los
elementos que se utilizan para constituir los medios de detección.
Esta es la razón de que pueda afirmarse que los medios de detección
se hallan totalmente integrados en la válvula.
En la figura 2A se ha representado la misma
válvula representada en la figura 1 en estado de reposo, antes de la
apertura, con el correspondiente producto fluido a nivel de la
entrada E y de la cámara C y sin nada de producto a nivel del
espacio 40 y de la salida S. En la entrada E y en la cámara C el
producto fluido no se halla aún bajo presión. En estas condiciones,
no existe ningún diferencial de presión entre la entrada E y la
salida S, y el órgano deformable 4 no se halla sometido a ninguna
tensión. Consecuentemente, este órgano puede mantenerse en su estado
de reposo. El orificio de paso 46 se halla obturado por el tapón 54
que es empujado contra el orificio por el muelle de recuperación del
núcleo 51. La válvula se halla en la posición de cierre, descansando
de manera estanca contra el correspondiente asiento 2.
Se hará ahora referencia a la figura 2B. Si se
pone el producto fluido bajo presión a nivel de la entrada E, esta
presión se transmite igualmente a la cámara C a través del orificio
11 Por el lado opuesto, la salida S se mantiene a la presión
atmosférica. Consecuentemente, se engendra un. diferencial de
presión importante en la cámara C, que desarrolla el efecto de
deformar el órgano 4 que se comprime sobre sí mismo. El espacio 40
presenta entonces un volumen mínimo. La contera del órgano 4 llega
incluso a hacer tope contra la válvula móvil. El orificio de paso 46
permanece todavía obturado por el tapón 54 que es empujado por el
núcleo 51. La válvula permanece en la posición de cierre.
Se hará ahora referencia a la figura 2C. Al
alimentar el solenoide 52, el núcleo 51 se desplaza hacia arriba a
contrarresistencia de la fuerza ejercida por el muelle de
recuperación 53. El tapón 54 es arrastrado por este movimiento,
separándose del orificio de paso 46, de manera que se establece una
comunicación de fluido entre la cámara C y el espacio 40. El
producto fluido puede entonces circular a través del orificio de
paso 46, el espacio 40 y la abertura 13. Sin embargo, como
consecuencia de qué las secciones del orificio 46 y de la abertura
13 son notablemente superiores a la sección del orificio 11, en el
interior de la cámara C se produce una brutal caída de presión y
también en el espacio 40, lo que desarrolla el efecto de levantar le
válvula móvil determinando que se separe del asiento 2.
Ello ha sido representado en la figura 2D, en la
que puede verse claramente que la arandela 10 se halla separada del
asiento 2 y que el orificio de paso 46 no se halla obturado por el
tapón 54. En estas condiciones, el fluido puede circular desde la
entrada E hacia la salida S a través de la válvula abierta. Ello
corresponde a la posición normal de apertura de la válvula. Puede
hacerse notar que el flotador 3 se ha desplazado hacia abajo bajo
el efecto de la circulación del fluido proveniente de la entrada E.
El flotador adopta una posición más baja en la figura 2D que en la
figura 2C: esta circunstancia se explica por el hecho de qué el
caudal es más importante cuando la válvula se halla en la posición
de apertura.
Las figuras 2A y 2D sirven para ilustrar un
ciclo operativo de funcionamiento normal de la válvula de gobierno
que constituye objeto de la invención, así como de cualquier válvula
o electroválvula de tipo clásico que utilice una cámara situada por
detrás de la válvula móvil y un bypass para accionar dicha
válvula.
Se hará ahora referencia a las figuras 2E y 2F
para explicar la forma de funcionamiento de la válvula en lo que
afecta a un sistema de detección de fugas. A partir de la figura
2D, la obturación de la válvula se lleva a cabo situando el
solenoide 52 fuera de tensión. Ello desarrolla el efecto de liberar
el núcleo 51 cuyo tapón 54 pasa a posicionarse nuevamente sobre el
orificio 46 para obturarlo. A partir d este instante, la presión en
la cámara C resulta nuevamente igual a la presión a nivel de la
entrada E, y la presión en el espacio 40 es igual a la presión a
nivel de la salida S. Como consecuencia de ello, el muelle de
recuperación 14 impulsa la válvula móvil hacia su posición de reposo
en la que la arandela 10 estable un contacto estanco contra el
asiento 2. Esta posición corresponde a la figura 2E. En ausencia de
cualquier fuga a nivel de la salida S, la válvula permanecerá en
esta posición de cierre.
Por el contrario, si se detecta una fuga a nivel
de la salida S (materializada con la referencia F en la figura 2F),
se engendra un diferencial de presión y el órgano deformable 4 se
verá directamente sometido a este diferencial de presión, tal como
se ha visto ya precedentemente. Como resultado, el órgano deformable
4 se contraerá igual que en la figura 2B, dado que la presión en la
cámara C será superior a la presión que reina en el espacio 40. De
esta manera, el órgano deformable 4 se deformará hasta un cierto
estado predeterminado. Este estado predeterminado puede ser
fácilmente medido en función de la distancia hasta la que se
desplaza el orificio de paso 46. Teniendo en cuenta que el solenoide
51 sigue el desplazamiento del orificio 46, el estado de deformación
de deformación hasta el límite predeterminado del órgano deformable
4 puede medirse a través del desplazamiento del solenoide 51. Es a
este nivel que se utilizan los medios de detección 6 que sirven para
una posición predeterminada del núcleo 51 detectando una distancia
con respecto al imán 61 montado sobre el núcleo 51. De esta manera,
desde el momento en que el imán 61 se aleja de una distancia
predeterminada de los medios de detección 6, se remite una señal de
gobierno al solenoide 52 que pasa entonces a estar alimentado, lo
que desarrolla el efecto de separar el tapón 54 del orificio 46, tal
como se ha representado en la figura 2C. Sin embargo, el diferencial
de presión engendrado por la fuga F es débil hasta el punto de no
permitir que la válvula móvil se separe del correspondiente asiento.
La válvula permanece, pues, en la posición de cierre, y la
compensación de presión se lleva exclusivamente a cabo por medio del
bypass, es decir, mediante la apertura del orificio 46. Desde el
momento en el que se anula el diferencial de presión, es decir,
desde el momento: en el que se equilibran las presiones a nivel de
la entrada y de la salida, se interrumpe la alimentación del
solenoide 52, y el tapón 52 recupera su contacto estanco contra el
orificio 46. Se recupera entonces la posición representada en la
figura 2F. El solenoide habrá sido alimentado durante un periodo de
tiempo del orden de algunos milisegundos. Si persiste la fuga F, el
órgano deformable 4 se deforma nuevamente, arrastrando el núcleo 51
y el imán 61. Desde el momento en el que el imán 61 alcanza la
posición predeterminada de detección, se envía una nueva señal de
gobierno al solenoide 52 que determina que el tapón 54 se separe del
orificio 46. Se efectúa nuevamente el equilibrado de presiones, de
manera que se anula el diferencial de presión. De esta manera se
repite cíclicamente la alimentación del solenoide, mientras persiste
la fuga F. En estas condiciones, resulta posible detectar una fuga F
a nivel de la salida S sin más que constatar una activación repetida
y cíclica del bypass de la válvula.
Cabe incluso prever que el bypass deje de ser
alimentado después de un cierto número de activaciones, por ejemplo,
de diez o veinte activaciones, con objeto de no restituir cada vez
la presión a la salida S. De esta manera puede minimizarse la
extensión de la fuga F.
Cabe igualmente imaginar que la alimentación del
solenoide se prolongue durante un periodo de tiempo superior a
algunos milisegundos, por ejemplo, durante algunos segundos. Cabe de
todas formas medir el periodo de tiempo que separa el final de la
alimentación del solenoide del inicio de la siguiente fase de
alimentación. Ello proporciona una indicación sobre la frecuencia de
funcionamiento del solenoide, que puede combinarse con las
variaciones de volumen del órgano desplazable, para proporcionar un
valor acerca del caudal de la fuga.
Debe hacerse notar que en la válvula
correspondiente a la primera forma de realización de la invención,
se utilizan los medios de tipo clásico de accionamiento de la
válvula al mismo tiempo por los medios de detección de fugas, para
equilibrar las presiones en relación con un diferencial de presión
de tipo reducido. Más exactamente, el bypass de la válvula de tipo
clásico forma parte integrante de los medios de detección
constituidos por el órgano deformable 4 posicionado en la cámara C.
Puede incluso afirmarse que bypass se halla constituido al mismo
tiempo por la contera del órgano deformable 4 y por los medios de
accionamiento de la válvula. De ello se deduce que los medios de
detección se hallan íntimamente integrados en la válvula, de manera
que no pueden ser disociados de la misma. Es precisamente en este
aspecto donde reside un interesante principio de la invención.
Se hará ahora referencia a la figura 3, en la
que se ha representado una segunda forma de realización, en la que
el bypass no se halla montado sobre el órgano deformable 4. En
efecto, en esta forma de realización, la contera 44 del órgano
deformable 4 se halla directamente provista de medios de detección
de posición, por ejemplo bajo la forma de un imán 61 detectado por
una unidad. de detección 6. La información relativa al
posicionamiento de la contera 44 es remitida al bypass, que en este
caso se halla igualmente constituido por un núcleo 51 que desliza
por el interior de un solenoide 52 a contrarresistencia de un muelle
53. En estas condiciones, en el supuesto de detección de una fuga a
nivel de la salida S, el órgano deformable pasa a contraerse sobre
sí mismo, lo que produce el efecto de determinar el descenso la
contera junto con su imán asociado 61. Desde el momento en el que
los medios de detección 6 detectan la posición predeterminada de la
contera44, la información es dirigida al bypass 5 el cual pasa a
alimentar el solenoide 52, en vistas a determinar el desplazamiento
del núcleo 51, estableciendo de esta manera una comunicación entre
la entrada y la salida. La forma de realización que se ha
representado en la figura 3 tiene la finalidad de facilitar la
comprensión de qué el bypass o el medio de gobierno 5 de la válvula
no debe forzosamente hallarse directamente acoplado o montado sobre
el órgano deformable 4 de los medios de detección. Sin embargo, el
bypass 5 de esta forma de realización forma igualmente parte
integrante de los medios de detección, puesto que, como consecuencia
de su accionamiento repetitivo cíclico permite determinar la
presencia de una fuga.
Se comprende fácilmente que los medios de
detección de fugas son únicamente eficaces ante valores de
diferencia de presiones relativamente débiles, e incluso sumamente
reducidos. Puede de esta manera detectarse una fuga, o incluso unas
microfugas, mientras que el caudal normal de fluido que circula a
través de la válvula se mantiene muy elevado. El margen de
detección de fugas viene determinado, por una parte, por la
sensibilidad del órgano de detección 4, y, por otro lado, por el
grado de rigidez de la válvula móvil 1, y, más en particular, de la
correspondiente arandela elásticamente deformable 10. En efecto,
cuando el diferencial de presión es excesivamente importante, tal
come ocurre en las figuras 2B y 2C, se produce la apertura de la
válvula, y no existe ninguna necesidad de detectare el indicado
inconveniente. En este caso, resulta preferible que los medios de
detección de la posición predeterminada de la contera 44 no envíen
ninguna señal de gobierno al bypass, el cual se halla de todas
formas permanentemente alimentado. para mantener la válvula en la
posición de apertura. Puede por ejemplo impedirse el envío de esta
señal detectando en valor predeterminado de caudal a través de los
medios del flotador 3, que desarrolla funciones de medio de control
del caudal. Resulta por ejemplo posible montar un captador a nivel
del flotador 3 cuya señal sea enviada al bypass 5 para indicarle que
no resulta necesario que obedezca a las señales enviadas por los
medios de detección de fugas. De esta manera, la válvula funciona
como una válvula de tipo clásico para valores de diferencial de
presión o de caudal superiores a un determinado límite, y funciona
como detector de fugas para valores de diferencial de presión y de
caudal débiles situados por debajo de un determinado límite. Se
obtiene de esta manera una válvula multifunciones algunos de cuyos
órganos son compartidos con objeto de realizar al mismo tiempo la
función clásica de cierre y apertura de la válvula y la función
adicional de detección de fugas.
Una válvula de tipo convencional queda en
disposición de abrirse a partir de un diferencial de presión de 200
milibars. Consecuentemente, el órgano de detección 4 puede hallarse
calculado para ser sensible entre 0 y 200 milibars, como máximo.
En la totalidad de la descripción, se ha
utilizado el diferencial de presión. Cabría igualmente utilizar el
parámetro de diferencial de volumen, por ejemplo, en el caso de un
órgano desplazable, tal como la membrana deformable. La señal de
alimentación del solenoide puede ser enviada cuando el volumen de la
membrana haya disminuido de un valor predeterminado, por ejemplo, de
algunos mm^{2}. Ello permitiría detectar el caudal de fuga a
partir de la frecuencia de disparo del solenoide.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante se dirige exclusivamente a ayudar al lector y no forma
parte del documento de patente europea. Incluso si en su concepción
se ha observado el máximo cuidado, no pueden excluirse errores u
omisiones y la OEB declina cualquier responsabilidad en este
sentido.
- EP 964235 A1 (0005) (0013)
Claims (10)
1. Válvula de gobierno de la circulación de
fluidos que comprende:
- -
- una entrada (E) destinada a ser conexionada a un conducto de alimentación,
- -
- una salida (S) destinada a ser conexionada a un conducto de evacuación,
- -
- una válvula móvil (1) que en la posición. de reposo descansa contra un correspondiente asiento de válvula (2) de manera que aísla la entrada (E) de la salida (S),
- -
- unos medios de accionamiento (5, C) para determinar los desplazamientos de la válvula móvil (1), comprendiendo estos medios:
- -
- una cámara (C) que se halla en comunicación con la entrada (E) a través de un orificio (11) de sección predeterminada, estando dispuesta esta cámara (C) con respecto a la válvula (1) en el lado opuesto al asiento (2), en vistas a impulsar aquella válvula contra este asiento, y
- -
- un bypass (5) que une la cámara (C) con la salida (S), pudiendo este bypass ser gobernado entre un estado de apertura de la circulación de fluido y un estado de cierre, presentando dicho bypass una sección de paso superior a la sección del orificio (11) de manera que se produzca una caída de sección en la cámara al producirse la apertura del bypass,
caracterizada porque comporta unos
medios de detección de fugas de fluido (4, 5, 6) integrados en la
válvula y dispuestos para detectar una fuga más allá de la válvula
móvil.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Válvula de gobierno según la reivindicación
1, en la que los medios de detección se hallan acoplados a los
medios de accionamiento de la válvula móvil (5, C) de manera dichos
medios de accionamiento forman parte integrante de los medios de
detección cuando la válvula se halla en la posición correspondiente
a la detección de fugas.
3. Válvula de gobierno según la reivindicación 1
ó 2, en la que los medios de detección de fugas comprenden un órgano
de detección (4) sensible a la diferencia de presiones entre la
entrada y la salida, estando sometido este órgano a la presión que
reina en la cámara (C) y a la presión que existe a nivel de la
salida (S).
4. Válvula de gobierno según la reivindicación
1, 2 ó 3, en la que el órgano (4) comprende una corona de anclaje
(41) solidaria de la válvula móvil (1), una membrana elásticamente
deformable (42) y una contera extrema (44) en oposición con
respecto a la corona, pudiendo dicha contera desplazarse axialmente
con respecto a la corona por deformación de la membrana y estando
provista dicha contera de medios de detección (6) dispuestos para
detectar una posición predeterminada de la misma y para enviar una
señal de disparo al bypass (5) en vistas a situarlo en la posición
correspondiente a la apertura.
5. Válvula de gobierno según la reivindicación
4, en la que el bypass (5) se halla montado sobre la contera
(44).
6. Válvula de gobierno según la reivindicación
5, en la que la contera (44) presenta un orificio de paso (46) que
pone en comunicación la cámara (C) con la salida (S), comprendiendo
el bypass un núcleo ferromagnético (51) que puede desplazarse
deslizando a lo largo de un solenoide (52), quedando en disposición
el núcleo (51) para obturar el orificio de paso (46) de la contera
(44) cuando el solenoide (52) no está alimentado, y estando provisto
el núcleo (51) de medios de detección (6) dispuestos para detectar
una posición predeterminada del núcleo y para enviar una señal de
alimentación al solenoide, en vistas a determinar el desplazamiento
del núcleo en sentido de alejarse de la contera, liberando de esta
manera el orificio de paso.
7. Válvula de gobierno según una cualesquiera.
de las reivindicaciones 3 a 6, en la que la válvula móvil (1)
presenta una abertura que la atraviesa (13), estableciendo la
comunicación entre la salida (S) y el interior del órgano (4)
dispuesto en la cámara (C).
8. Válvula de gobierno según una cualesquiera de
las reivindicaciones precedentes, en la que la válvula móvil (1)
comprende una arandela elásticamente deformable (10) firmemente
solidarizada a su periferia exterior, estando dirigida una cara de
dicha arandela hacia la entrada (E) y la salida (S) y descansando
sabre el correspondiente asiento (2), mientras que la cara opuesta
se halla dirigida hacia la cámara (C), siendo atravesada la arandela
desde una cara hacia la otra por el orificio (11).
9. Válvula de gobierno según la reivindicación
8, en la que la válvula móvil (1) comprende además un casquillo
rígido (12) qué presenta una abertura de paso (13) que establece la
comunicación entre la salida (S) y el interior del órgano (4),
siendo solidario este órgano de dicho casquillo (12), y estando este
último sometido a la acción de un resorte (14) que impulsa
constantemente a la arandela a aplicarse contra el asiento (2).
10. Válvula de gobierno según una cualesquiera
de las reivindicaciones precedentes, que comprende además unos
medios de control del caudal (3) a nivel de la salida (S), enviando
estos medios de control una señal de corte de los medios de
detección de fugas, cuando el caudal alcanza un valor
predeterminado.
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