ES2340613T3 - Valvula servoaccionada. - Google Patents

Abstract

Una válvula servoaccionada de dos vías y de una única cámara, que comprende un cuerpo (1) de la válvula que presenta en su interior un tubo de flujo con una abertura de entrada (2), una abertura de salida (3) y un paso de acceso (11); una cubierta (12) para cerrar el paso de acceso (11) del cuerpo (1) de la válvula; una lumbrera (4) que divide el tubo de flujo en una sección de entrada (5) y una sección de salida (6); un elemento de válvula (8) que comprende un disco (10) para cerrar dicha lumbrera (4); y un diafragma flexible (14) conectado al disco (10) para separar el tubo de flujo de una cámara de accionamiento (15) que se encuentra entre el disco (10) y la cubierta (12), comprendiendo el disco (10) de dicho elemento de válvula (8) un núcleo central rígido (50) que está cubierto, al menos parcialmente, por una capa de caucho (18) que está adherida a dicho núcleo central (50), extendiéndose dicha capa de caucho (18) desde el borde del disco (10) para formar el diafragma flexible (14), caracterizada porque dicho elemento de válvula (8) presenta un vástago (9) que sobresale solamente de un lado del disco (10), y la cubierta (12) presenta un agujero ciego (13) que actúa como guía para el vástago (9).

Description

Válvula servoaccionada.

La presente invención se refiere a una válvula servoaccionada de dos vías y de una única cámara de acuerdo con la introducción de la reivindicación principal y, por ejemplo, con el documento de EE.UU. número 5.383.646.

En el estado la técnica, las válvulas servoaccionadas de dos vías presentan un disco de válvula que cierra una lumbrera y que está asegurado con chaveta sobre un vástago controlado mediante un accionador que puede ser de tipo de cámara separada o de una única cámara.

En los modelos de cámara separada, el accionador comprende un disco rígido de accionador con un diafragma conectado que está apretado sobre el extremo del borde del accionador mediante una cubierta, para dividir por consiguiente el volumen del accionador en una primera cámara, en un lado del disco de accionador, y en una segunda cámara, en el lado opuesto. Las dos cámaras están completamente separadas una de otra y del fluido que circula a través de la válvula. Normalmente, el disco de accionador está compuesto por dos discos superpuestos asegurados con chaveta sobre el vástago, estando apretado entre los mismos un diafragma que está agujereado en el centro para el paso del vástago. De esta manera, el diafragma está conectado al disco de accionador y sigue sus movimientos por flexión. Un fluido del accionador entra en una de las cámaras de accionamiento para controlar el movimiento del disco de accionador y del elemento de válvula asegurado con chaveta sobre el mismo vástago.

El fluido del accionador puede ser el mismo que el que circula a través de la válvula y puede ser retirado aguas arriba de su entrada en la válvula, pero generalmente es un fluido diferente a presión más alta, para conseguir un accionador de dimensiones más pequeñas.

En válvulas de una única cámara existe solamente una cámara de accionamiento definida por la superficie interior de una cubierta, en un lado del disco de accionador y en el diafragma flexible conectado al mismo, cuyo borde está apretado entre la cubierta y el cuerpo de la válvula. El fluido a interceptar mediante la válvula circula en el otro lado del disco de accionador y actúa con su presión sobre el accionador. En este caso, la función del disco de accionador y del disco de válvula puede ser realizada por un único disco de accionador/válvula (denominado en lo sucesivo simplemente como "disco"). Dicho disco consiste actualmente en dos discos superpuestos asegurados con chaveta sobre un vástago, estando apretado entre los mismos un diafragma agujereado en su centro para el paso del vástago, estando apretado su borde entre la cubierta y el cuerpo de la válvula para separar la cámara de accionamiento del fluido que circula a través de la válvula, y permitir que el elemento de válvula se mueva con la flexión del diafragma.

El fluido alimentado a la cámara de accionamiento para el funcionamiento de la válvula es normalmente el mismo que el que circula a través de la válvula, retirado aguas arriba de dicha lumbrera a cerrar mediante el elemento de válvula.

Cuando el fluido retirado aguas arriba de la lumbrera se alimenta a la cámara de accionamiento, empuja contra el disco y, ayudado posiblemente mediante un muelle o un miembro elástico, cierra el elemento de válvula superando la presión ejercida mediante el fluido que circula a través de la válvula en el otro lado del disco, separado de la cámara de accionamiento. Para obtener un movimiento en el sentido opuesto, simplemente tiene que ser vaciada la cámara de accionamiento.

Normalmente, el vástago sobresale de la cubierta para indicar visualmente el estado de apertura o cierre de la válvula. Esto reduce la superficie activa del disco en el lado de la cámara de accionamiento.

Incluso aunque una válvula de una única cámara representa una simplificación constructiva considerable comparada con una válvula de doble cámara, sigue comprendiendo un número considerable de partes componentes: un diafragma flexible, un disco de accionador/válvula formado en dos partes para apretar el diafragma, un vástago, una junta para sellar el disco de válvula contra el borde de la lumbrera a cerrar, y un elemento de apriete entre el vástago y los discos.

Esta gran cantidad de partes lleva también a un conjunto complicado, dando como resultado tiempos mayores y posibles errores.

Además existen válvulas de una única cámara más sencillas en las que el elemento de válvula está formado a partir de un diafragma sencillo de caucho incorporado en tela, con inflexión del elemento de válvula para su apertura. No obstante, tales válvulas no se pueden usar en aplicaciones en las que las presiones de funcionamiento son elevadas, dando como resultado también un funcionamiento menos preciso, razón por la que están excluidas de ciertas especificaciones.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar una válvula hidráulica con la que se superan los inconvenientes indicados y, en particular, una válvula servoaccionada de dos vías formada a partir de un número reducido de partes componentes y por consiguiente con bajos costes de producción.

Otro objeto es proporcionar una válvula hidráulica que es sencilla y rápida de montar y desmontar.

Un objeto adicional es conseguir partes componentes más sencillas y por consiguiente menos costosas.

Dichos objetos se consiguen gracias a una válvula como se define en las reivindicaciones. La invención será más evidente a partir de la descripción detallada subsiguiente, proporcionada a modo de ejemplo no limitativo, de una realización preferente de la válvula ilustrada en los dibujos que se acompañan, en los que:

la figura 1 es una vista en perspectiva de una sección de la válvula según la invención, obtenida realizando una sección del cuerpo de la válvula y del elemento de válvula según dos planos perpendiculares y de la cubierta según un plano longitudinal;

la figura 2 es una sección longitudinal a través de la válvula con una primera realización del elemento de válvula;

la figura 3 es una vista en perspectiva de la válvula y del elemento de válvula sin la cubierta;

la figura 4 es una vista en perspectiva de una segunda realización únicamente del elemento de válvula.

Haciendo referencia a la figura 1, se puede ver que la válvula de dos vías comprende un cuerpo 1 de la válvula rebordeado por su dos extremos, con una cubierta 12 que cierra un paso de acceso 11. Dicha cubierta comprende un reborde lateral 29 a conectar a un reborde 30 dispuesto sobre el cuerpo 1 de la válvula. Esta válvula se puede utilizar para interceptar no sólo fluidos líquidos y gaseosos de diversos tipos, más comúnmente agua, aceite y líquidos en general, sino también gases y vapores.

Haciendo referencia a la figura 2, se puede ver que esta válvula es del tipo de una única cámara. El cuerpo de la válvula presenta en su interior un tubo de flujo con una abertura de entrada 2 y una abertura de salida 3, entre las que está situada la lumbrera circular 4 para separar el tubo de flujo en una sección de entrada 5 y una sección de salida 6. El borde de la lumbrera 4 lleva un anillo de sellado 7 metálico que está roscado en su asiento.

En la lumbrera 4, el cuerpo 1 de la válvula presenta un paso de acceso 11 a cerrar mediante una cubierta 12, cuyo borde forma un reborde lateral 29 para su conexión al cuerpo 1 de la válvula.

Un elemento de válvula 8 está dispuesto en la lumbrera 4 y en el paso de acceso 11 para cerrar o abrir dicha lumbrera 4 mediante un movimiento de traslación.

Dicho elemento de válvula 8 comprende un disco 10 para cerrar la lumbrera 4 y un vástago 9 para guiar el desplazamiento del elemento de válvula 8. El disco 10 del elemento de válvula 8 comprende un núcleo central rígido 50 cubierto con una capa de caucho 18 que está adherida a dicho núcleo central 50. Dicha capa de caucho 18 se extiende desde el borde del disco 10 para formar un diafragma flexible anular 14. El diafragma 14 está apretado de modo periférico entre el cuerpo 1 de la válvula y la cubierta 12 para definir, junto con la superficie interior de la cubierta 12 y el lado superior del disco 10, una cámara de accionamiento 15 separada del tubo de flujo. El borde del diafragma 14 a apretar entre la cubierta 12 y el cuerpo 1 de la válvula forma un anillo de junta 19, a efectos de ser insertado en asientos adecuados en la cubierta y en el cuerpo de la válvula para asegurar por consiguiente el sellado. El diafragma flexible 14 se extiende por consiguiente desde la superficie del disco 10 y está formado mediante la prolongación de la capa de caucho 18, más allá del borde del núcleo central rígido 50 del disco 10. El disco 10 y el diafragma flexible 14 forman un único elemento con partes rígidas y flexibles que no se pueden separar entre sí. El disco 10 presenta dicha capa de caucho 18 sobre toda su superficie, en particular en la zona destinada a descansar sobre el anillo de sellado 7. En relación con esto, la capa de caucho 18 actúa también como junta que proporciona un sellado cuando el disco 10 empuja contra el anillo de sellado 7 para cerrar la lumbrera 4. Próximo al núcleo central 50, el diafragma 14 presenta un grosor mayor que el de las partes libres distantes del núcleo central 50, siendo estas partes libres las partes del diafragma 14 que no están apretadas entre la cubierta 12 y el cuerpo 1 de la válvula. El diafragma flexible 14 está preformado mediante embutición profunda para constituir una cavidad tal que el elemento de válvula 8 se encuentra con naturalidad en la posición de cierre para que la lumbrera 4 facilite, por su elasticidad, la acción del fluido en la cámara de accionamiento 15 contra la presión del fluido que circula a través del tubo de flujo en el lado opuesto del disco 10. A efectos de soportar los esfuerzos repetidos, el diafragma flexible 14 está incorporado en tela y, por continuidad, la capa de caucho 18 está también incorporada en tela, al menos en un lado del disco 10. El núcleo central del disco 10 es, preferentemente, de metal. La superficie inferior del disco 10 presenta un hinchamiento ligeramente central dirigido hacia abajo (como en la figura 2) o una convexidad, haciendo que la apertura y cierre del elemento de válvula 8 sea más uniforme. El vástago 9, que sobresale solamente de uno de los dos lados del disco 10, puede estar realizado de una pieza con el núcleo central 50 o puede estar fijado de modo desmontable en el disco 10. El vástago 9 está restringido a deslizar dentro de una guía 13 dispuesta sobre la superficie interior de la cubierta 12. Para mayor sencillez constructiva, el vástago 9 sobresale solamente de un lado del disco 10 y la válvula comprende, para el vástago 9, solamente una guía, dispuesta en uno de los dos lados del disco 10. La guía 13 está formada como un agujero ciego. Como es únicamente el vástago el que soporta los importantes momentos flectores ejercidos sobre el elemento de válvula 8, dicho vástago debe tener una sección transversal suficientemente grande. El vástago 9 presenta también acanaladuras longitudinales que conectan la base de dicho agujero ciego 13 a la cámara de accionamiento 15. Dichas acanaladuras longitudinales pueden estar presentes también sobre la superficie interior del agujero ciego 13. Esto da como resultado una mayor superficie activa de la cámara de accionamiento 15, que es también útil si se tiene en cuenta la considerable sección transversal del vástago 9 comparada con las válvulas que tienen elementos de válvula guiados sobre dos lados del disco. Una pequeña varilla indicadora podría salir hacia fuera del extremo del agujero ciego para indicar visualmente la posición del elemento de válvula. Tanto la guía 13 como el vástago 9 están cubiertos con revestimientos que facilitan su deslizamiento y limitan el desgaste.

En el ejemplo de las figuras 1 y 2, está presente también un muelle 23, que descansa sobre la superficie interior de la cubierta 12 para empujar el elemento de válvula 8 hasta la posición en la que cierra la lumbrera 4 y para facilitar la acción del fluido dentro de la cámara de accionamiento 15.

El paso de acceso 11 presenta un acampanamiento hacia fuera que actúa como soporte para el diafragma 14 cuando el elemento de válvula 8 cierra la lumbrera 4. El disco 10 del elemento de válvula 8 presenta un grosor y un diámetro suficientes para proporcionar soporte completo al diafragma 14 sobre el acampanamiento del paso de acceso 11 e impedir por consiguiente la deformación y los esfuerzos excesivos que experimentaría dicho diafragma 14 si no tuviera soporte alguno. De la misma manera, la cubierta 12 presenta inferiormente una porción central convexa para soportar el diafragma 14 cuando se levanta el elemento de válvula 8 hasta la posición abierta de la válvula.

La cubierta 12 presenta dos agujeros 27, 28 del accionador en su porción central. En el cuerpo 1 de la válvula la sección de entrada 5 presenta un agujero de entrada 25, teniendo la sección de salida 6 un agujero de salida 26. El reborde lateral 29 de la cubierta 12 presenta dos agujeros pasantes laterales 31, 32 para recubrir el agujero de entrada 25 y el agujero de salida 26. El diafragma flexible presenta dos patillas (visibles en la figura 3) que tienen dos agujeros periféricos 33 y 34 para estar interpuestos entre la cubierta 12 y el cuerpo 1 de la válvula en posiciones que se corresponden con los agujeros laterales 31, 32 de la cubierta, superpuestos sobre el agujero de entrada 25 y el agujero de salida 26 del cuerpo de la válvula. La cámara de accionamiento 15 puede estar conectada por consiguiente mediante tubos adecuados (no mostrados por simplicidad) tanto a la sección de entrada 5 (mediante un tubo que conecta el agujero 27 del accionador al agujero lateral 31 superpuesto sobre el agujero de entrada 25) como a la sección de salida 5 (mediante un tubo que conecta el agujero 28 del accionador al agujero lateral 32 superpuesto sobre el agujero de salida 26). Evidentemente, estos tubos de conexión pueden estar conectados entre sí, del mismo modo que grifos, manómetros y otros dispositivos pueden estar conectados a los mismos. Mediante esta disposición constructiva, ambos extremos de los tubos de conexión están conectados a la cubierta 12 con la ventaja considerable de que la cubierta puede ser separada fácilmente del cuerpo de la válvula sin tener que desconectar
los tubos.

En funcionamiento, el fluido entra en la válvula a través de la abertura de entrada 2, ocupa la sección de entrada 5 y, si se hace subir el elemento de válvula 8, pasa a través de la lumbrera 4, luego por debajo del disco 10 y del diafragma 14, para alcanzar la sección de salida 6 y abandonar finalmente la válvula a través de la abertura de salida 3. Si se baja el elemento de válvula 8, la lumbrera 4 se cierra y el fluido que ocupa la sección de entrada 5 es incapaz de pasar a la sección de salida 6, permaneciendo confinado aguas arriba de la lumbrera 4.

El elemento de válvula se puede bajar alimentando un fluido a presión a la cámara de accionamiento 15, inmediatamente por encima del disco 10, a través de un agujero 27 del accionador, mientras que el otro agujero 28 del accionador está cerrado. La presencia de un fluido a presión suficiente en la cámara de accionamiento 15 hace que el elemento de válvula 8 baje y cierre la lumbrera 4. El fluido de presión suficiente puede ser el mismo fluido que el que circula a través de la válvula, retirado aguas arriba de la lumbrera 4 a través del agujero de entrada 25.

La presión de este fluido es suficiente para bajar el elemento de válvula 8, tanto debido a que el fluido que circula a través del tubo de flujo presenta una presión inferior por el efecto de su velocidad (efecto de Bernoulli), como debido a la acción del muelle 23, y debido también a que el preformado del diafragma y su elasticidad, inversamente proporcional a su grosor, favorecen la acción del fluido dentro de la cámara de accionamiento 15 y el cierre de la lumbrera 4 mediante el elemento de válvula 8.

Cuando se interrumpe la conexión entre la cámara de accionamiento 15 y la sección de entrada 5, pero está abierta la conexión entre la cámara de accionamiento 15 y la sección de salida 6, o entre la cámara de accionamiento 15 y el entorno exterior a presión atmosférica, el líquido circula desde la cámara de accionamiento 15 y la presión del líquido presente por debajo del elemento de válvula 8 lo hace subir, abriendo por consiguiente la lumbrera 4 y permitiendo que el líquido pase a través de la misma.

En las figuras 1 y 2 se puede ver que en una primera realización del elemento de válvula 8, el disco 10 y el vástago 9 están realizados de una pieza. El disco 10 está cubierto completamente con la capa de caucho 18, mientras que el vástago 9 presenta un recubrimiento de material antidesgaste que facilita su deslizamiento dentro de la guía.

La figura 4 muestra una segunda realización del elemento de válvula 8 con el disco cubierto de caucho y el diafragma flexible 14 preformado que se extiende desde el borde del disco 10 constituyendo una concavidad en el mismo lado que el vástago 9. En este caso, el disco 10 puede estar separado del vástago 9. Esta realización es preferente en el caso de una válvula de grandes dimensiones, debido a que el elemento de válvula 8, si el vástago y el disco estuvieran realizados de una pieza, sería excesivamente voluminoso para el transporte.

En vez de estar guiado a lo largo del vástago 9, el elemento de válvula 8 podría estar guiado también a lo largo de cualquier elemento que forma parte del elemento de válvula 8 o que está conectado rígidamente al mismo, por ejemplo aletas (no presentes en los ejemplos ilustrados).

Existen dos reglas que se refieren a la longitud de una válvula con relación a su diámetro nominal: una se conoce en la jerga técnica como ISO larga (siendo ISO el acrónimo de la organización internacional para la normalización) y correspondiente a la DIN 3202 F1, y la otra conocida como ISO corta correspondiente a la DIN 3202 F5. El diafragma 14 preformado permite que se consiga un acampanamiento acentuado del paso de acceso 11, junto con un diámetro del mismo más pequeño. Esto da como resultado una longitud menor de la válvula, que puede pasar desde la categoría de ISO larga hasta la categoría de ISO corta.

La válvula de la invención comprende un número menor de partes que las válvulas servoaccionadas de dos vías y de una única cámara que existen actualmente. Debido al preformado del diafragma 14 y a su elasticidad, el muelle puede ser también superfluo.

La presente patente protege también un elemento de válvula 8 de una válvula servoaccionada que comprende un disco 10 con un núcleo central rígido 50 cubierto, al menos parcialmente, por una capa de caucho 18 que está adherida a dicho núcleo central 50, extendiéndose dicha capa de caucho 18 desde el borde del disco 10 para formar un diafragma flexible 14.

El diafragma 14 puede estar preformado de manera que constituye una concavidad que facilita la acción del fluido situado en un lado del disco 10, contra el fluido situado en el otro lado.

Dicho elemento de válvula 8 puede presentar ventajosamente dos agujeros periféricos 33 y 34 próximos al borde del diafragma 14 a apretar.

La presente patente protege también una cubierta 12 para una válvula servoaccionada de dos vías y de una única cámara, teniendo dicha cubierta 12 una porción central con dos agujeros 27, 28 del accionador y un reborde 29 de conexión lateral que presenta una pluralidad de agujeros de conexión para recibir pernos que aprieten al cuerpo de la válvula y a dos agujeros pasantes laterales 31, 32 para el paso de fluido.

Claims (13)

1. Una válvula servoaccionada de dos vías y de una única cámara, que comprende un cuerpo (1) de la válvula que presenta en su interior un tubo de flujo con una abertura de entrada (2), una abertura de salida (3) y un paso de acceso (11); una cubierta (12) para cerrar el paso de acceso (11) del cuerpo (1) de la válvula; una lumbrera (4) que divide el tubo de flujo en una sección de entrada (5) y una sección de salida (6); un elemento de válvula (8) que comprende un disco (10) para cerrar dicha lumbrera (4); y un diafragma flexible (14) conectado al disco (10) para separar el tubo de flujo de una cámara de accionamiento (15) que se encuentra entre el disco (10) y la cubierta (12), comprendiendo el disco (10) de dicho elemento de válvula (8) un núcleo central rígido (50) que está cubierto, al menos parcialmente, por una capa de caucho (18) que está adherida a dicho núcleo central (50), extendiéndose dicha capa de caucho (18) desde el borde del disco (10) para formar el diafragma flexible (14), caracterizada porque dicho elemento de válvula (8) presenta un vástago (9) que sobresale solamente de un lado del disco (10), y la cubierta (12) presenta un agujero ciego (13) que actúa como guía para el vástago (9).

2. Una válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque el diafragma (14) está preformado mediante embutición profunda de manera que el elemento de válvula (8) se encuentra con naturalidad en la posición que adquiere cuando la cámara de accionamiento (15) está a presión.

3. La válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque el diafragma (14), próximo al núcleo central (50), presenta un grosor mayor que el de las partes libres distantes del núcleo central (50).

4. La válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho diafragma flexible (14) está apretado de modo periférico entre el cuerpo (1) de la válvula y la cubierta (12).

5. La válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque el borde del diafragma (14) forma un anillo de junta (19).

6. La válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho núcleo central (50) es de metal.

7. La válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho vástago (9) está realizado de una pieza con el núcleo central (50).

8. La válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho vástago (9) puede estar fijado de modo desmontable en el disco (10).

9. La válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque el vástago (9) o el agujero ciego (13) presentan acanaladuras longitudinales que conectan la cámara de accionamiento (15) al extremo de dicho agujero ciego (13).

10. La válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha capa de caucho (18) cubre completamente el disco (10).

11. La válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque la cubierta presenta una porción central con dos agujeros (27, 28) del accionador y un reborde lateral (29) para su conexión al cuerpo (1) de la válvula, presentando este último un agujero de entrada (25) en la sección de entrada (5) y un agujero de salida (26) en la sección de salida (8), presentando el reborde lateral (29) de la cubierta (12) dos agujeros pasantes laterales (31, 32) a efectos de estar superpuestos sobre el agujero de entrada (25) y el agujero de salida (26) para conectar la sección de entrada (5) y la sección de salida (6) a la cámara de accionamiento (15).

12. La válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque el diafragma (14) está preformado para constituir una concavidad.

13. La válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de válvula (8) presenta dos agujeros periféricos (33, 34) próximos al borde del diafragma (14) a apretar.