ES2342547T3 - VALVE, IN PARTICULAR FOR COMPRESSORS. - Google Patents
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Abstract
Description
Válvula, en particular para compresores.Valve, in particular for compressors.
La presente invención se refiere a una válvula, y en particular se refiere a una válvula para compresores alternativos, de tipo alternativo.The present invention relates to a valve, and in particular it refers to a valve for compressors alternative, of alternative type.
Las válvulas del tipo habitualmente utilizado en dichos compresores son normalmente válvulas automáticas, comprendiendo un cuerpo de la válvula, llamado el asiento, consiste en una placa que tiene formados en la misma una serie de canales de flujo axiales que pueden ser concéntricos o no. La apertura y cierre de dichos canales es llevada a cabo por el obturador, un órgano que puede consistir en una serie de elementos o en un solo elemento. En todos los casos, los obturadores están sometidos a la acción de medios elásticos de esfuerzo, típicamente resortes de compresión metálicos de forma helicoidal cilíndrica. Los resortes quedan alojados dentro de un cuerpo de válvula (llamado "contra-asiento"; que consiste en una placa en la que se forman los flujos que pasan por los canales. Los cuerpos de resortes antes mencionados pueden contener también elementos de protección de los resortes que están realizados preferentemente en un material termoplástico y que tiene la función de eliminar el contacto metálico entre la superficie del resorte y las partes metálicas externas, tal como, por ejemplo, las paredes del cuerpo envolvente formado en el contra-asiento o el propio obturador.Valves of the type commonly used in said compressors are normally automatic valves, comprising a valve body, called the seat, consists on a plate that has a series of channels formed on it axial flow that can be concentric or not. Opening and closing of these channels is carried out by the shutter, an organ that It can consist of a series of elements or a single element. In In all cases, the shutters are subject to the action of elastic stress means, typically compression springs Cylindrical helical metal. The springs remain housed inside a valve body (called "counter-seat"; which consists of a plate in which forms the flows that pass through the channels. The bodies of springs mentioned above may also contain elements of protection of springs that are preferably made in a thermoplastic material and that has the function of eliminating the metallic contact between the spring surface and the parts external metal, such as, for example, body walls envelope formed in the counter-seat or itself shutter.
La mayor parte de dichos resortes son de tipo de compresión con forma helicoidal cilíndrica o helicoidal cónica. Dichos resortes, que están realizados en varilla o alambre de acero, están constituidos por un número total de vueltas que equivale a la suma de las vueltas activas y las vueltas no activas. Las vueltas no activas están en contacto con las vueltas adyacentes y además dichas vueltas están adecuadamente rectificadas en los extremos para asegurar una buena estabilidad axial de dicho resorte.Most of these springs are of the type of Cylindrical helical or conical helical compression. These springs, which are made of steel rod or wire, they consist of a total number of turns that equals the sum of active laps and non-active laps. Laps no active are in contact with the adjacent turns and also said turns are properly ground at the ends to ensure good axial stability of said spring.
Los resortes constituyen una de las partes más criticas de la válvula; en realidad, las elevadas frecuencias de apertura/cierre producen en ellas y en las piezas en contacto con las mismas, desgastes de naturaleza y grado variable. De acuerdo con el estado de la técnica, la mayor parte de dicho desgaste, que es producido por el movimiento del resorte, ha sido analizado y definido, y se puede clasificar de la forma siguiente:The springs constitute one of the most valve reviews; actually, the high frequencies of opening / closing produce in them and in the parts in contact with the same, wear of nature and variable degree. In accordance with the state of the art, most of said wear, which is produced by the movement of the spring, has been analyzed and defined, and can be classified as follows:
- A)TO)
- desgaste entre la superficie externa del resorte y la superficie de la cavidad del cuerpo, que es eliminado por la introducción de elementos plásticos que se insertan entre el resorte y el cuerpo;wear between the outer surface of the spring and the surface of the body cavity, which is eliminated by the introduction of plastic elements that are inserted between the spring and the body;
- B)B)
- desgaste entre el extremo inferior del resorte y la superficie de soporte de la cavidad del cuerpo, que se elimina mediante la introducción de elementos de plástico;wear between the lower end of the spring and the support surface of the body cavity, which is removed by the introduction of plastic elements;
- C)C)
- desgaste entre el extremo superior del resorte y la superficie de contacto con el obturador, que se elimina por la introducción de elementos de plástico o por la introducción de obturadores de plástico.wear between the upper end of the spring and the contact surface with the shutter, which is removed by the introduction of plastic elements or by the introduction of plastic shutters.
El documento US 4 612 962 A describe una válvula con resorte, por ejemplo, una válvula de retención o una válvula de seguridad, que comprende un resorte helicoidal que funciona no solamente para obligar al elemento de válvula hacia su asiento sino también para retener el elemento de válvula formando el conjunto con la válvula.US 4 612 962 A describes a valve with spring, for example, a check valve or a check valve safety, which comprises a helical spring that works not only to force the valve element towards its seat but also to retain the valve element forming the assembly with The valve.
En el documento US 2003/010950 A1 se describe una válvula para el control de flujos de gran sección transversal con elevada frecuencia de funcionamiento y, en particular, para compresores o similares, comprendiendo un dispositivo de apertura de flujo y un dispositivo de cierre, comprendiendo dicho dispositivo de apertura uno o varios orificios formados sobre un cuerpo fijo que coopera con dicho dispositivo de cierre e introducidos en el canal de flujo, girando dicho dispositivo de cierre con respecto a un eje perpendicular al plano sobre el que se encuentra dicho cuerpo fijo, y estando equipado con medios de impulsión; dicho dispositivo de cierre está dotado, como mínimo, de un rebaje en la superficie dirigida a dicho cuerpo fijo, en el que se aloja un elemento postizo o inserto, estando formado dicho inserto de manera que sea sustancialmente complementario de dicho orificio de dicho cuerpo fijo.US 2003/010950 A1 describes a valve for flow control of large cross section with high operating frequency and, in particular, for compressors or the like, comprising an opening device of flow and a closing device, said device comprising opening one or more holes formed on a fixed body that cooperates with said closing device and introduced into the channel of flow, rotating said closing device with respect to an axis perpendicular to the plane on which said fixed body is located, and being equipped with drive means; said device of closure is provided, at least, with a recess in the surface directed to said fixed body, in which a false element is housed or insert, said insert being formed so that it is substantially complementary to said hole of said body permanent.
En el documento GB 1 055 684 A, que es el que se considera más próximo del estado de la técnica, se describe una válvula de retención anular para compresores del tipo de émbolo, en el que un elemento de válvula es móvil entre una placa de válvula y una protección. El elemento de válvula recibe la acción y guía de un resorte helicoidal que descansa radialmente en extremos opuestos contra superficies cilíndricas dispuestas respectivamente en la protección y en el elemento de válvula. Para reducir choques y desgaste asegurando un asiento regular, por lo menos un extremo del resorte, donde descansa radialmente, tiene un acabado de mecanización de manera que se acopla de manera intima. En una modificación, una superficie radial externa del extremo del resorte se acopla con una superficie dirigida hacia dentro de la válvula. En otra modificación, se utiliza un resorte de alambre redondo.In GB 1 055 684 A, which is the one considered closer to the state of the art, a annular check valve for piston type compressors, in which a valve element is mobile between a valve plate and a protection The valve element receives the action and guidance of a helical spring resting radially on opposite ends against cylindrical surfaces arranged respectively in the protection and in the valve element. To reduce shocks and wear ensuring a regular seat, at least one end of the spring, where it rests radially, has a finish of mechanization so that it engages intimately. In a modification, an external radial surface of the spring end It engages with a surface directed into the valve. In Another modification, a round wire spring is used.
A pesar de estas mejoras, el resorte sigue siendo una de las partes más criticas de la válvula y causa de defectos de funcionamiento. Uno de los problemas más importantes de estos resortes es la interferencia entre las espiras durante el funcionamiento normal de apertura/cierre de las válvulas, especialmente con frecuencias elevadas. El desarrollo de compresores cada vez más rápidos y los continuados esfuerzos para eliminar el aceite en el gas comprimido han tenido como resultado un incremento de problemas de fiabilidad de los componentes antes mencionados.Despite these improvements, the spring continues being one of the most critical parts of the valve and cause of malfunctions One of the most important problems of these springs is the interference between the turns during the normal valve opening / closing operation, especially with high frequencies. The development of compressors increasingly fast and continued efforts to eliminate the oil in the compressed gas have resulted in an increase of reliability problems of the aforementioned components.
El objetivo de la presente invención consiste, por lo tanto, en dar a conocer una válvula para compresores en la que las características de desgaste de los resortes se optimizan en comparación con lo que se conoce en los documentos citados y en el estado de la técnica, y en el que se eliminan prácticamente los problemas de interferencia entre todas las espiras de los resortes de la válvula, tanto en condiciones de reposo como en condiciones de compresión, asegurando una vida útil más prolongada del compresor y un funcionamiento preciso, incluso a altas frecuencias.The objective of the present invention is, therefore, in disclosing a valve for compressors in the that the wear characteristics of the springs are optimized in comparison with what is known in the cited documents and in the state of the art, and in which practically the interference problems between all coil turns of the valve, both in rest conditions and in conditions of compression, ensuring a longer life of the compressor and precise operation, even at high frequencies.
La presente invención se refiere por lo tanto a una válvula para compresores alternativos de acuerdo con la reivindicación 1.The present invention therefore relates to a valve for alternative compressors according to the claim 1.
De acuerdo con otra característica de la válvula, según la presente invención, la diferencia de diámetro entre las espiras extremas, que son espiras terminales cónicas abiertas, y las espiras inmediatamente adyacentes a aquéllas es el doble de la sección transversal del alambre metálico que forma el resorte.According to another feature of the valve, according to the present invention, the difference in diameter between the extreme turns, which are conical terminal turns open, and the turns immediately adjacent to those is the double the cross section of the metallic wire that forms the spring.
En una realización preferente, las espiras extremas tienen dimensiones menores que las espiras inmediatamente adyacentes. De manera ventajosa, la válvula de acuerdo con la presente invención puede ser dotada de elementos de protección que están realizados preferentemente en un material plástico y están dispuestos dentro del cuerpo envolvente que recibe el resorte, a efectos de evitar adicionalmente su desgaste.In a preferred embodiment, the turns extremes have smaller dimensions than the turns immediately adjacent. Advantageously, the valve according to the The present invention can be provided with protective elements that they are preferably made of a plastic material and are arranged inside the housing that receives the spring, to effects of additionally preventing wear.
Otras ventajas y características del dispositivo, de acuerdo con la presente invención, se deducirán de la siguiente descripción de una realización del mismo, que tiene solamente carácter de dibujo no limitativo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos en los cuales:Other advantages and characteristics of device, in accordance with the present invention, will be deducted from the following description of an embodiment thereof, which has only non-limiting drawing character, referring to the attached drawings in which:
la figura 1 es una vista en sección de una realización de la válvula según la presente invención;Figure 1 is a sectional view of a embodiment of the valve according to the present invention;
la figura 2 es un detalle en sección de la válvula según la figura 1, en otra configuración operativa;Figure 2 is a sectional detail of the valve according to figure 1, in another operating configuration;
la figura 3 es una vista en planta del resorte utilizado en la válvula según la invención; yFigure 3 is a plan view of the spring used in the valve according to the invention; Y
las figuras 4A y 4B son dos secciones del resorte, en condiciones de reposo y de compresión, respectivamente.Figures 4A and 4B are two sections of the spring, in conditions of rest and compression, respectively.
La figura 1 muestra una realización de la válvula, según la presente invención; el numeral (1) indica el asiento de dicha válvula, comprendiendo una placa (101) dotada de una serie de orificios pasantes axiales y excéntricos (111) que actúan como guías de flujo para el fluido y que tienen un orificio central, axial, pasante, roscado (201) con el que se acopla el extremo roscado (306) del perno (6). La placa (101) tiene también unas ranuras (121) que comunican con los orificios pasantes (111). La parte central del perno (6) lleva también montado sobre el mismo el casquillo (406) y la placa (2) opuesta al asiento o de "contra-asiento", dotada de un orificio axial central pasante (302); el asiento (1), casquillo (406) y placa opuesta al asiento (2) están fijados conjuntamente por medio de la tuerca (106) roscada sobre el extremo roscado (206) del perno (6). Los conductos axiales pasantes (102) están realizados en la placa opuesta al asiento (2).Figure 1 shows an embodiment of the valve, according to the present invention; the numeral (1) indicates the seat of said valve, comprising a plate (101) provided with a series of axial and eccentric through holes (111) that they act as flow guides for the fluid and they have a hole central, axial, through, threaded (201) with which the threaded end (306) of the bolt (6). The plate (101) also has slots (121) that communicate with the through holes (111). The central part of the bolt (6) is also mounted on it the bushing (406) and the plate (2) opposite the seat or "counter-seat", equipped with an axial hole through exchange (302); the seat (1), bushing (406) and plate opposite the seat (2) are fixed together by means of the threaded nut (106) on the threaded end (206) of the bolt (6). The through axial ducts (102) are made in the plate opposite the seat (2).
El obturador (4) está dispuesto entre el asiento (1) y la placa opuesta al asiento (2), siendo coaxial y concéntrico con el casquillo (406) y deslizante axialmente a lo largo del mismo por medio de su orificio axial central (304). El obturador tiene, formadas en el mismo, aberturas excéntricas (104) que están desplazadas axialmente con respecto a los orificios axiales (111) de la placa (101) del asiento (1), estando estas aberturas alineadas con los conductos (102) formados en la placa opuesta al asiento (2). El asiento (1) y la placa opuesta (2) están unidos además entre sí por medio del pasador (401) que está insertado dentro del orificio ciego (301) formado en la placa (101) y pasa por el orificio (204) del obturador (4) y entra en el orificio ciego (202) de la placa opuesta al asiento (2).The shutter (4) is arranged between the seat (1) and the plate opposite the seat (2), being coaxial and concentric with bushing (406) and axially sliding along it by means of its central axial hole (304). The shutter has, formed therein, eccentric openings (104) that are axially displaced with respect to the axial holes (111) of the seat plate (101) (1), these openings being aligned with the ducts (102) formed on the plate opposite the seat (2). The seat (1) and the opposite plate (2) are also joined together by means of the pin (401) that is inserted into the hole blind (301) formed in the plate (101) and passes through the hole (204) of the shutter (4) and enters the blind hole (202) of the plate opposite the seat (2).
La placa opuesta al asiento (2) está dotada
también de un cuerpo cilíndrico (402) dentro del cual está dispuesto
el resorte de compresión helicoidal cilíndrico (5), teniendo las
espiras extremas (105) un diámetro menor que las espiras (205)
inmediatamente adyacentes a las mismas. Los elementos postizos o
insertos (412) y (422) están dispuestos dentro del cuerpo (402),
estando realizados dichos elementos postizos preferentemente en un
material termoplástico o similar y teniendo la función de eliminar
contacto metálico del resorte (5) con el cuerpo asociado (402). La
pared extrema del elemento postizo (412) presiona, debido a la
acción del resorte (5), contra la superficie del obturador (4) que
en la figura se ha mostrado abierto como resultado de la acción del
flujo de fluido que pasa por los orificios (111) en la placa (101)
del asiento (1). El resorte (5) de esta figura se ha mostrado
comprimido dentro del cuerpo
(402).The plate opposite the seat (2) is also provided with a cylindrical body (402) within which the cylindrical helical compression spring (5) is arranged, the end turns (105) having a smaller diameter than the turns (205) immediately adjacent to them. The false elements or inserts (412) and (422) are arranged inside the body (402), said false elements being preferably made of a thermoplastic or similar material and having the function of eliminating metallic contact of the spring (5) with the associated body (402). The end wall of the insert (412) presses, due to the action of the spring (5), against the surface of the plug (4) which in the figure has been shown open as a result of the action of the flow of fluid passing through the holes (111) in the seat plate (101) (1). The spring (5) of this figure has been shown compressed inside the body
(402).
La figura 2 muestra un detalle en sección de la válvula según la figura 1; las partes idénticas se han designado con los mismos números. La válvula se ha mostrado en este caso en situación cerrada con el obturador (4) que se encuentra en contacto con las ranuras (121) de la placa (101) que comunican, tal como se puede apreciar en la figura 1, con los orificios (111) a través de los cuales pasa el líquido. El resorte (5) se ha mostrado en este caso en situación de equilibrio, expansionado en comparación con las condiciones mostradas en la figura 1.Figure 2 shows a sectional detail of the valve according to figure 1; identical parts have been designated with The same numbers. The valve has been shown in this case in closed situation with the shutter (4) that is in contact with the slots (121) of the plate (101) that communicate, as you can see in figure 1, with the holes (111) through which passes the liquid. The spring (5) has been shown in this equilibrium case, expanded compared to conditions shown in figure 1.
La figura 3 muestra una vista en planta del resorte 5 que actúa sobre el obturador (4) de la válvula; tal como se puede observar, la expira extrema (105) visible en la figura tiene un diámetro más reducido que la espira (205) adyacente a la misma. Las figuras 4A y 4B, por otra parte, resaltan el hecho de que la presencia de las aberturas entre espiras, junto con la diferencia de diámetro entre las espiras extremas cónicas abiertas (105) y las espiras inmediatamente adyacentes (205) tienen como resultado la ausencia de interferencia de todas las espiras en toda la sección de trabajo utilizable.Figure 3 shows a plan view of the spring 5 acting on the valve plug (4); such as it can be seen, the extreme expires (105) visible in the figure has a smaller diameter than the spiral (205) adjacent to the same. Figures 4A and 4B, on the other hand, highlight the fact that the presence of the openings between turns, together with the difference in diameter between the open conical end turns (105) and the immediately adjacent turns (205) result in absence of interference of all turns in the entire section of usable work.
El principio operativo de la válvula, según la presente invención, quedará evidente de la descripción siguiente. La válvula del tipo mostrado en la figura 1 se utiliza normalmente en compresores y funciona con frecuencias de apertura y cierre claramente elevadas. Como consecuencia, los medios elásticos que actúan sobre el obturador (4) están sometidos a considerable desgaste y esto afecta irremediablemente el funcionamiento adecuado de la válvula. El resorte (5) tiene características tales que aseguran que se avería en un grado considerablemente menor que los resortes helicoidales cilíndricos habituales. Una de las causas principales de desgaste de los resortes cuestión está asociada con el hecho de que dichas espiras extremas se encuentren en planos paralelos entre sí, perpendiculares al eje del resorte, pero inclinadas con respecto al plano de extensión de la hélice, es decir, a los planos en los que se encuentran las otras espiras del resorte. Esta diferente inclinación provoca en realidad una distribución poco satisfactoria de la carga sobre el resorte y lo hace más sensible al desgaste.The operating principle of the valve, according to the The present invention will be apparent from the following description. The valve of the type shown in figure 1 is normally used in compressors and works with opening and closing frequencies clearly elevated. As a consequence, the elastic means that act on the shutter (4) are subject to considerable wear and this inevitably affects proper functioning from valvule. The spring (5) has characteristics such that ensure that it breaks down considerably less than usual cylindrical helical springs. One of the causes main springs wear issue is associated with the fact that these extreme turns are in planes parallel to each other, perpendicular to the spring axis, but inclined with respect to the plane of extension of the propeller, it is say, to the planes in which the other turns of the spring. This different inclination actually causes a unsatisfactory distribution of the load on the spring and the It makes more sensitive to wear.
En el presente caso, este efecto de desgaste se reduce notablemente e incluso se elimina casi por completo, debido a la presencia de las aberturas entre espiras junto con la reducción del diámetro de dichas espiras extremas (105) en comparación con las espiras inmediatamente adyacentes. Tal como se puede observar por las figuras 4A y 4B, las características de este resorte, presencia de aberturas entre las espiras y diferencia de diámetro entre dichas espiras extremas son tales que aseguran durante la compresión de dicho resorte, la ausencia de interferencia entre las espiras a lo largo de la sección completa de funcionamiento (ver figura 4B); como consecuencia las espiras del resorte tenderán a no desgastarse, el resorte tenderá a funcionar de la manera más parecida a la configuración inicial y su vida útil mejorará notablemente.In the present case, this wear effect is noticeably reduced and even eliminated almost completely due to the presence of the openings between turns together with the reduction of the diameter of said extreme turns (105) compared to the immediately adjacent turns. As you can see by Figures 4A and 4B, the characteristics of this spring, presence of openings between the turns and diameter difference between said Extreme turns are such that they ensure during compression of said spring, the absence of interference between the turns at along the entire operating section (see figure 4B); how consequently the spring turns will tend not to wear out, the spring will tend to work in the most similar way to the Initial configuration and its useful life will improve markedly.
De manera ventajosa, insertando los elementos postizos de termoplástico (412) y (422) dentro del cuerpo envolvente (402), el contacto metálico entre el resorte (5) y las paredes de la placa opuesta al asiento (2) y/o el obturador (4) se elimina adicionalmente.Advantageously, inserting the elements thermoplastic hairpieces (412) and (422) inside the enclosure (402), the metallic contact between the spring (5) and the walls of the plate opposite the seat (2) and / or the shutter (4) is removed further.
La válvula diseñada de este modo es capaz por lo tanto, por una parte, de asegurar, incluso a elevadas frecuencias, un funcionamiento preciso y, por otra parte, la vida media de los elementos de esfuerzo elástico y, por lo tanto, de la propia válvula, se prolongan considerablemente.The valve designed in this way is capable of so much, on the one hand, to ensure, even at high frequencies, precise operation and, on the other hand, the half-life of elements of elastic effort and, therefore, of one's own valve, extend considerably.
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