ES2353305T3 - Válvula de compuerta. - Google Patents
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Abstract
Una válvula de compuerta que tiene un cuerpo que comprende una primera parte (10), una segunda parte (12), y las partes (14) de entrada y salida, - las mencionadas primera (10) y segunda (12) partes, al estar ensambladas, definen conjuntamente una entrada y una salida en comunicación con una cavidad formada por las mencionadas primera y segunda partes ensambladas; - en donde la mencionada entrada y salida están en comunicación fluida con las respectivas aberturas en las partes (14) de entrada y salida, y - una cuña (18) movible en el mencionado cuerpo, dentro de la mencionada cavidad para formar una barrera en la mencionada cavidad, previniendo por tanto que el fluido circule a través del cuerpo, y fuera de la mencionada cavidad para permitir la circulación del mencionado fluido, caracterizada porque la primera parte (10) comprende unos objetos (22) de guía integrales, dispuestos en los lados generalmente opuestos de la cuña, y que tienen porciones respectivas (23) que se extienden dentro de una zona de la mencionada cavidad definida por la segunda parte cuando la primera y segunda partes están en el estado de ensamblado, puenteando por tanto un espacio libre respectivo entre la primera y segunda partes, y esencialmente solapando las respectivas áreas de la mencionada segunda parte, y asegurando por tanto unos recorridos de guía continuos para la cuña.
Description
Válvula de compuerta.
La invención está relacionada con una válvula de
compuerta que tiene un cuerpo que comprende una primera parte, una
segunda parte, y las partes de entrada y salida, en donde la primera
y segunda partes definen una cavidad en el mencionado cuerpo en
conexión fluida con las respectivas aberturas en las partes de
entrada y salida, y en donde una cuña es movible en el mencionado
cuerpo, dentro de la cavidad formando una barrera entre las partes
de entrada y salida, impidiendo por tanto el flujo del líquido a
través del cuerpo, y fuera de la cavidad mencionada para permitir el
flujo del mencionado fluido.
Una válvula del tipo anteriormente mencionado es
conocida por medio, por ejemplo, del documento US 2934313 y el
documento WO-A-02/077504, estando
este ultimo registrado por el solicitante. En las válvulas de
compuerta conocidas, la cuña está guiada típicamente por una
inserción dispuesta en el cuerpo de la válvula. El uso de los
recorridos de guía en una válvula de compuerta es una solución
técnica común en las válvulas de asiento metálico, así como
también en las válvulas de compuerta de asiento flexible. El uso de
recorridos de guía en combinación con las zonas de guiado de baja
fricción sobre la cuña en bien conocido, por ejemplo en la solicitud
de la patente europea EP 0926410 A2.
En las válvulas de compuerta conocidas, el
armazón de la válvula está en cualquier caso fundido en una única
pieza con recorridos de guía continuos, o bien el armazón de la
válvula tiene un diseño de dos piezas, y los recorridos de guía se
extienden hacia esta separación o bien están totalmente ausentes.
Tal ausencia de los recorridos de guía o discontinuidad de los
recorridos de guía podrán afectar al guiado de la cuña y/o
incrementando el desgaste sobre las zonas correspondientes sobre la
cuña.
Existe también el riesgo de una desalineación
durante el ensamblado de la parte superior y partes inferiores de la
válvula, con una reducida calidad y rendimiento potencial durante el
funcionamiento. Estos factores adversos contribuyen el tiempo de la
vida útil para dicha válvula de compuerta.
Existe por tanto una necesidad de una válvula de
compuerta que tenga unos recorridos fiables, facilitando así el
ensamblado y el funcionamiento mejorado de la válvula de
compuerta.
La inserción de sellado hermético de la válvula
de compuerta necesita tener una cierta resistencia y rigidez, con
el fin de cumplir su fin perseguido. Las normativas estipulan que el
agua potable solo podrá estar expuesta ciertos materiales, los
cuales se seleccionan según unos objetivos de salubridad y no en
las propiedades del material como la resistencia y rigidez. Se
consigue así la resistencia y rigidez necesarias en la inserción
de sellado hermético, mientras que al mismo tiempo se cumple con las
normativas de salubridad correspondientes, lo cual es un
problema.
La presente invención resuelve dicha necesidad
mediante el suministro de una válvula según lo especificado en la
reivindicación 1 y 2.
Las realizaciones preferidas de la válvula de
compuerta de acuerdo con la invención se exponen en las
reivindicaciones dependientes 3-11.
Una característica innovadora es por tanto el
uso de recorridos de guía en una válvula de compuerta de asiento
flexible el donde el cuerpo de la válvula está dividido en una parte
superior, una parte inferior, una parte de entrada y una parte de
salida, y en donde los recorridos de guía han sido ampliados desde
la parte superior en un una parte inferior por debajo de la línea
central de la válvula. Esto asegurará un mejor rendimiento del
guiado de la cuña en una posición de cerrado, e impedirá una ranura
en el recorrido de guiado que incrementará el desgaste sobre las
zonas correspondientes de la cuña. Impedirá también una
desadaptación y una reducción de la calidad de los recorridos de
guiado durante el ensamblado de la parte superior y de la parte
inferior. En total, esto asegurará una calidad óptima de los
recorridos de guiado, un menor desgaste y una vida útil más
duradera para la válvula. En una realización, la zona del recorrido
de guiado se extenderá como dos dientes o como un perfil, y en
donde se fundirá una bolsa o ranura correspondiente en la parte
inferior.
Una solución alternativa es crear una zona de
guiado independiente en la parte superior y la parte inferior, y
conectar estas dos zonas por la inserción de un recorrido de guiado
continuo en un material de baja fricción durante el ensamblado. La
ventaja sería una geometría de fundición más simplificada y la
posibilidad de reemplazar los recorridos de guiado, y el uso de un
material distinto en los recorridos de guiado para distintas
aplicaciones.
Como una alternativa para utilizar una
inserción, la válvula podría realizarse con las juntas herméticas
integradas en una parte inferior revestida de goma, es decir, la
parte inferior y la inserción de sellado en combinación
esencialmente en una sola unidad. La parte inferior revestida de
goma podría entonces reemplazar totalmente la necesidad de una
inserción.
Dicha cubierta inferior podría por ejemplo
realizarse en un grado de hierro fundido y con un revestimiento
totalmente de goma. El revestimiento de goma sería capaz de calibrar
las ranuras para el área de acoplamiento, así como también una
película de protección de epoxia para la parte de entrada y la parte
de salida, así como también una protección contra la corrosión
total para la tapa inferior. Este diseño sería muy ventajoso puesto
que ahorraría un proceso de revestimiento de epoxia de la tapa
inferior, y el instrumental para la inserción. El proceso de
inserción sería también más fácil con un bajo número de piezas.
Tendría una gran ventaja si la tapa del fondo
con el sellado integrado pudiera realizarse con un material exento
de corrosión, por ejemplo con acero inoxidable, y el revestimiento
de goma podría realizarse limitándolo a la superficie del sellado
de la cuña, al sellado del acoplamiento y la junta. Mediante la
utilización de un proceso de fundición de alta calidad, el área de
acoplamiento podría realizarse con una precisión óptima sin
mecanización.
Sería ventajoso si tanto la parte superior como
la parte inferior pudieran realizarse con un material exento de
corrosión, tal como el acero inoxidable, por ejemplo, en un proceso
de cera perdida. Esto mejoraría la calidad y precisión de las
ranuras en el área de acoplamiento. Sería también ventajoso para el
medio ambiental para evitar el proceso de revestimiento de epoxia.
Para evitar problemas de corrosión galvánica en los sistemas de
tuberías debido a una válvula de compuerta de material noble, la
parte de entrada y la parte de salida se realizarían con un grado
de hierro fundido revestido con epoxia. La precisión total en el
área de acoplamiento se incrementaría, y el revestimiento de epoxia
actuaría como un aislamiento hacia el resto del sistema de
tuberías.
La parte de entrada y la parte de salida podrían
aislarse del contacto metálico con la parte superior y la parte
inferior también mediante otro tratamiento de la superficie, tal
como con un material de plástico.
En la válvula de compuerta, el área de
acoplamiento deberá conectar la parte superior, la parte inferior,
la parte de entrada, y la parte de salida, y asegurar la resistencia
y robustez necesarias para la válvula en su totalidad.
Para tener en cuenta las tolerancias de la
fundición y las tolerancias del tratamiento superficial (normalmente
un revestimiento de epoxia), y para proteger el tratamiento de la
superficie, podría incluirse una inserción en el área de conexión.
Dicha inserción podría estar inicialmente sobredimensionada para
adaptarse a las partes del cuerpo de la válvula y pudiendo crear
un acoplamiento rígido. La ranura en la parte superior y la parte
inferior podrían tener un ángulo mayor sobre el lado exterior para
crear un movimiento axial para la parte de entrada y la parte de
salida contra la inserción durante el ensamblado. Podrían tener
cualesquiera deformaciones durante el proceso de ensamblado en la
inserción, y no en el tratamiento superficial del cuerpo de la
válvula.
Se tiene una importante ventaja de poder tener
una cierta deformación del anillo de la estructura de la inserción
debido a la fricción contra la parte de entrada y la parte de salida
después del ensamblado. La deformación y la fricción creada
asegurarán que la parte de entrada y la parte de salida puedan
llegar a ser una parte rígida de la válvula en total, y podrán
prevenir el movimiento rotacional de la parte de entrada y al parte
de salida.
Para crear una deformación más controlada del
anillo de la estructura de la inserción, sería preferible crear
algunas zonas de deformación en la superficie del anillo de la
estructura de la inserción. Esto podría realizarse por la adición de
algunas ranuras en la superficie.
Para asegurar un proceso fácil de ensamblado de
la parte superior, parte inferior, parte de entrada y parte de
salida, y para asegurar que la parte de entrada y parte de salida
consigan un movimiento axial optimo contra el anillo de la
estructura de la inserción, la ranura en la parte superior y la
parte inferior podría equiparse con un anillo de baja fricción.
Este anillo de baja fricción protegerá el revestimiento superficial
de las partes del cuerpo de la válvula. Este anillo de baja
fricción podría colocarse también sobre la brida correspondiente de
la parte de entrada y parte de
salida.
salida.
El anillo de baja fricción podría ser
reemplazado con el uso de una lubricación especial en el área de
conexión para conseguir la misma funcionalidad.
Una ventaja de situar el anillo de baja fricción
en la ranura de la parte superior y la parte inferior, sería la
posibilidad de calibrar estas ranuras antes del proceso de
ensamblado. Las tolerancias de fundición en las ranuras en la parte
superior y la parte inferior estarían entonces controladas por este
proceso de calibración. El proceso de calibración podría realizarse
mediante un proceso de fundición utilizando una herramienta
fija.
El anillo de la estructura de inserción en el
área de acoplamiento podría realizarse con un material de polímeros
con un refuerzo de fibra de vidrio. El material de polímeros podría
ser un material de Poliamida o bien un material basado en el
Poliéster.
La geometría de la inserción podría realizarse
de forma tal que las superficies de sellado contra la parte
superior y la parte inferior se realizaran como un sellado estático
formado durante el proceso de ensamblado. El sellado contra la
parte de entrada y la parte de salida podría realizarse como un
sellado combinado con un sellado a prueba de vacío, y un sellado
hidráulico para asegurar un sellado óptimo durante una situación de
dobladura en la tubería.
\newpage
La geometría de la inserción podría realizarse
de forma tal que cualquier contacto entre el agua potable en la
válvula y el anillo de la estructura de la inserción, no protegido
por cualquier revestimiento de goma pudiera ser evitado. La
estructura de la inserción podría realizarse con una amplia variedad
de materiales distintos, sin necesidad de las aprobaciones de agua
potable. Así mismo, la lubrificación en el área de acoplamiento, o
con el uso de un anillo de baja fricción, podría seleccionarse sin
necesidad de aprobaciones de agua potable.
Es una gran ventaja que la inserción pueda
realizarse sin un revestimiento total de goma, al igual que en el
área del anillo de la estructura de la inserción en el área de
acoplamiento de la válvula. El anillo de la estructura de inserción
podría entonces utilizarse como una superficie de posicionamiento
importante de la estructura de inserción durante el proceso de
revestimiento de goma para conseguir un resultado óptimo de la
inserción final.
El anillo de la estructura de la inserción
podría realizarse con algunas áreas de embolsamiento para acoplar
algunos mandos de seguridad en la parte superior y en la parte
inferior, véase la figura 6. Estos mandos de seguridad se incluirán
en la geometría de la parte superior y la parte inferior y se
formarán durante el proceso de fundición. Los mandos de seguridad
serán capaces de actuar como una seguridad adicional a la conexión
para prevenir daños en el anillo de la estructura de la inserción en
una situación de doblez o de presión de sobrecarga en la tubería
durante la vida útil de la válvula.
En un diseño distinto, el área de acoplamiento
podría diseñarse con una ranura en la parte de la entrada y de la
parte de salida, y una geometría correspondiente en la parte
superior y en la parte inferior. Este diseño separa el área de
acoplamiento mecánico del área de sellado del acoplamiento.
Mediante el uso del diseño de acoplamiento del tipo Victaulic, casi
igual en el documento EP 0291331, es posible conseguir una alta
resistencia mecánica y un diseño rígido, utilizando una geometría
sencilla.
Tiene una gran ventaja el poder utilizar un
diseño de acoplamiento el tipo Victaulic, puesto que la parte
superior y la parte inferior pueden fácilmente mecanizarse en esta
área, conjuntamente con la parte de entrada, y la parte de salida,
para poder conseguir una alta precisión.
Es una gran ventaja el poder evitar la
mecanización del área de diseño de acoplamiento del tipo Victaulic
de la parte inferior, utilizando la parte inferior como una parte
de mordaza para conseguir un diseño rígido.
Para compensar las tolerancias de la fundición
de la parte inferior, y las tolerancias de grosores del
revestimiento de la protección de la corrosión (es decir, la
epoxia), la inserción podría tener una película de goma delgada a
colocar en el área de acoplamiento del tipo Victaulic. Esta película
de goma asegurará una alta fricción en la parte de entrada y en la
parte de salida contra la parte superior y la parte inferior, y
evitar una rotación posible de la parte de entrada y la parte de
salida. Mediante la separación del área de acoplamiento mecánico,
y el área de sellado del acoplamiento, la película de goma delgada
podrá comprimirse, y romperse sin crear ninguna clase de fuga.
Mediante la realización del proceso de
mecanización en la parte superior, la parte de entrada y la parte de
salida, y por la adición de una película de goma delgada en el
área de acoplamiento del tipo Victaulic, las tolerancias debidas a
la fundición y el revestimiento de la superficie podrán controlarse.
Esto es importante para conseguir un acoplamiento rígido y para
controlar la compresión en la junta entre la parte superior y la
parte inferior.
La descripción se refiere a una válvula de
compuerta flexible con una parte superior, una parte inferior, una
parte de entrada y una parte de salida, igual a la descrita en el
documento WO 02/077504 A1. Al utilizar la inserción para conectar
la parte de entrada y la parte de salida durante el ensamblado, o al
utilizar una parte inferior revestida de goma, la cuña puede
hacerse con hierro fundido revestido de epoxia, o con un material
exento de corrosión, tal como el acero inoxidable. Puesto que la
cuña no está revestida ya con goma, la funcionalidad de sellado
está en la posición totalmente abierta al reempaquetar la válvula
bajo presión. Esto podría ser posible por la extensión de la tuerca
de la cuña por encima de la cuña, y añadiendo un anillo de sellado
de la tuerca de la cuña.
La parte superior de la válvula representa un
diseño nuevo de alta calidad, incluyendo una alta resistencia, con
una baja fricción y altamente resistente a la corrosión. El diseño
de la parte superior de la válvula incluye numerosas características
para reducir el número de piezas y poder proporcionar un proceso
optimizado de ensamblado.
Para asegurar una alta resistencia, la pieza
central de la parte superior de la válvula se realiza en acero
inoxidable. Para reducir el numero de piezas, el núcleo de acero
inoxidable podría tener un revestimiento de un polímero (es decir,
POM), para incluir una junta contra el polvo en la parte superior,
una superficie de rodamiento para el vástago, y una película de
protección de polímero por debajo de los pernos, para evitar el
contacto metálico con el núcleo de acero inoxidable. La película de
protección de polímero crea una mayor flexibilidad en la selección
del material de los pernos sin crear ninguno de los problemas de
corrosión galvánica.
Mediante la utilización de una película de
protección de un polímero, el núcleo del acero inoxidable podría ser
como una pieza basta de fundición a bajo precio, y todavía el diseño
final obtendría un excelente acabado.
Será una gran ventaja si el revestimiento del
material de polímero tiene una adherencia total al núcleo de acero
inoxidable.
Se describirá ahora una realización con más
detalle con referencia a los dibujos adjuntos, en donde las piezas
iguales recibirán números de referencia iguales.
La figura 1 es una vista fragmentada de una
realización de la válvula de compuerta de acuerdo con la
invención.
La figura 2 es una vista fragmentada de la
válvula de compuerta de la figura 1, pero mostrando solo las partes
superior e inferior y exponiendo también los recorridos de guía.
La figura 3 es una sección parcial a través de
las partes superior e inferior de la válvula de compuerta de acuerdo
con la invención.
La figura 4 es una sección parcial a través de
la válvula de compuerta de acuerdo con la invención, mostrando
también los recorridos de guía desmontables en lugar de las ranuras
correspondientes y extendiéndose hacia abajo y solapándose con la
parte inferior o del fondo de la válvula.
La figura 5 es una sección parcial de la junta
de goma de inserción, parte de la válvula superior, y parte de
entrada/salida, que ilustra las distintas áreas de sellado para una
realización de la presente invención.
La figura 6 es una vista en perspectiva de las
partes superior e inferior ensambladas con el anillo de la
estructura en posición. El dibujo identifica también cuatro mandos
de seguridad.
La figura 7 es una vista en sección fragmentada
de la válvula de acuerdo con la invención, mostrando una realización
en donde la parte inferior de la válvula comprende un material
flexible, aminorando por tanto esencialmente la necesidad de una
inserción de sellado.
La figura 8 es una vista parcial del dibujo de
la válvula que identifica la parte de entrada/salida y la parte
superior de la válvula, así como también las distintas áreas de
acoplamiento entre dichas dos partes.
La figura 9 es una vista en sección fragmentada
de la válvula de acuerdo con la invención, identificando la junta
entre las partes superior e inferior.
La figura 10 es un dibujo en perspectiva de una
cuña y la tuerca de la cuña, identificando también las aletas de
guía en ambos lados de la cuña.
La figura 11 es una vista en primer plano de la
parte superior de la cuña mostrada en la figura 10.
La figura 12 es una vista en sección de la parte
superior de la cuña, identificando el revestimiento del material de
polímero, la junta contra el polvo y la superficie de
rodamiento.
La figura 13 es una vista fragmentada de la
parte superior de la válvula y la cuña mostradas en las figuras
anteriores, identificando en particular la parte del núcleo y el
revestimiento del material de polímero.
La figura 14 es una sección parcial a través de
una realización de la inserción, similar en general a la mostrada en
la figura 5, peo con una configuración distinta.
La figura 15 es una vista en perspectiva de una
realización distinta de una inserción de sellado.
La figura 16 es una vista en perspectiva de una
realización de un anillo de la estructura.
La figura 17 es otra vista en perspectiva de la
inserción de sellado de la figura 15, exponiendo también una parte
del anillo de la estructura.
La figura 18 es una vista en perspectiva de la
inserción de sellado hermético con piezas del revestimiento
retiradas, exponiendo así una parte del anillo de la estructura para
los fines de ilustración.
La válvula comprende cuatro partes básicas; las
partes de entrada y salida 14, una parte superior (o primera parte)
10 o parte inferior (segunda parte) 12. Estas partes se muestran en
una vista fragmentada en la figura 1. Las partes de entrada/salida
pueden ser idénticas y por tanto reciben el mismo número de
referencia 14. La figura 1 muestra también una inserción 20 de
sellado hermético 20, que se sitúa dentro de la válvula, y que
proporciona un sellado contra la cuña cuando se encuentra en la
posición de cerrado, así como también el sellado contra las partes
de entrada y salida. La válvula de acuerdo con la invención
comprende también una cuña o elemento de cierre 18 tal como se
muestra en la figura 10. Cuando la válvula se encuentra en la
posición de abierta, es decir, permitiendo que el flujo del fluido
pase por la cavidad interna de la válvula, la cuña es arrastrada
generalmente al interior de la parte 10 superior de la válvula. Esto
se consigue de una forma convencional, es decir, mediante el giro
del vástago 60.
Retornando ahora a la figura 1, se muestra que
la primera parte o parte superior comprende los recorridos de
guiado 22. En la figura 1 solo se muestran los recorridos de guía
del lado izquierdo, y una característica distinta es que los
recorridos de guía comprenden una porción que se extiende más allá
de la primera parte, identificada aquí por el numeral de referencia
23. Estos extremos 23 de los recorridos de guía se muestran también
en el lado derecho de la primera parte.
Volviendo ahora a la figura 2, estos recorridos
de guiado o bien los objetos de guiado 22 se muestran en forma más
clara. Ambos recorridos de guía comprenden una ranura o hendidura 24
para guiar la cuña sobre su movimiento deslizante dentro y fuera de
la cavidad definida por las partes superior e inferior de la
válvula. Se muestran también los extremos 23 de los recorridos de
guía, que se extienden más allá del extremo de la primera parte o
parte superior.
La figura 3 es un dibujo en sección que muestra
como los extremos de las partes de guía 23 se extienden dentro de
la parte inferior 12, cuando la válvula se encuentra en un estado
ensamblado. Los extremos 23 de los recorridos de guía se acomodan
en las ranuras correspondientes 27 en la parte segunda o parte
inferior 12.
La figura 4 muestra una realización alternativa
de los objetos de guía 22'. En este caso, los objetos de guía 22'
están montados en forma desmontable en la válvula cuando ésta se
encuentra en un estado ensamblado. Así mismo, se muestra en la
figura 4 la cuña 18, la cual está dispuesta en forma deslizable en
los dos objetos 22' de guía desmontables, preferiblemente por los
medios de las aletas 17 de la cuña.
En un estado de ensamblado, la primera 10 y
segunda 20 partes definen una cavidad en el cuerpo de la válvula
que está en comunicación fluida con las respectivas aberturas en
las partes de entrada y salida 14. La cuña será capaz de moverse en
el cuerpo de la válvula, dentro de esta cavidad para formar una
barrera entre las partes de entrada y salida para prevenir que el
fluido circule a través del cuerpo, y la cuña será movible también
para salirse fuera de la mencionada cavidad a través del cuerpo.
Una característica de la invención de la válvula es que al menos un
objeto de la misma 23;23' que se extiende en una zona de la cavidad
definida por una segunda parte, se solapará en un área en la
segunda parte. Los objetos de guía 22;22' en una realización
preferida comprenderán una hendidura 24;24' se adaptarán para la
guía de la mencionada cuña 18. Tal como se muestra en la figura 4,
el objeto de guía 22' puede conectarse en forma desmontable al
cuerpo de la válvula, preferiblemente la primera parte 10. Tal como
se muestra por ejemplo en la figura 1, el objeto de guía 22 puede
también ser una parte integral del cuerpo de la válvula,
notablemente en la primera parte 10.
La figura 7 muestra una realización de la
válvula en donde la segunda parte 12 y la inserción de sellado 20
están unidas. En este caso, todas las caras de sellado están
integradas en una parte inferior revestida de goma. Así pues, esta
parte 12 inferior revestida de goma puede aminorar la necesidad de
una inserción 20. Tal como se expuso anteriormente, el fondo o
segunda parte 12 podría en esta realización estar hecha de hierro
fundido revestido totalmente con un material flexible, tal como la
goma. El material flexible sería capaz entonces de calibrar las
ranuras para las áreas de acoplamiento así como también como una
protección para la parte de la entrada y la parte de la salida, así
como también como una protección contra la corrosión para la
segunda parte. La figura 7 muestra esta realización con las áreas 29
de sellado y las áreas 35 de sellado de la cuña, así como también
las juntas 36.
Con el fin de conectar la primera parte 10,
segunda parte 12 y las partes 14 de entrada/salida, y para tener en
cuenta cualesquiera imprecisiones en las tolerancias de la fundición
y las tolerancias del tratamiento superficial, y para proteger el
tratamiento superficial, puede incluirse un anillo 30 de la
estructura de inserción en el área de acoplamiento, tal como se
indica en la figura 5 y figura 14. En este caso, se muestran una
sección de la primera parte y la parte de entrada/salida, así como
también un anillo 30 de la estructura de inserción, que podría
inicialmente estar sobredimensionado para adaptar a las partes del
cuerpo de la válvula y crear un acoplamiento rígido. La figura 5
muestra también la junta 31 de goma de inserción, las áreas 31 de
goma de inserción, el área 34 de sellado hidráulico, así como
también el sellado 33 a prueba de vacío. En las cargas axiales en
la parte 14 de entrada/salida, indicadas por la flecha F de la
fuerza, las partes respectivas (10, 14) tenderán a moverse tal como
se indica por las flechas d1 y d2 en la figura 5. Tal como se
indica en la figura 5, la ranura (en la primera parte, y también en
la segunda parte) podría tener un ángulo mayor en el exterior para
crear este movimiento axial para las partes de entrada/salida contra
la estructura de la inserción durante el ensamblado. Cualquiera de
las deformaciones durante el proceso del ensamblado tendría lugar
en el anillo de la estructura de la inserción y no en la superficie
del cuerpo de la válvula. Las ventajas adicionales de esta
configuración se exponen en la introducción a esta descripción.
Tal como se muestra en la figura 6, el anillo 30
de la estructura de la inserción podría realizarse con algunas
áreas hendidas para encajar a presión algunos mandos 11 de seguridad
correspondientes en la primera parte y segunda parte. Estos mandos
11 de seguridad serán partes integrales y se formarán durante el
proceso de fundición. Estos mandos de seguridad serán capaces de
funcionar como una seguridad extra en la conexión, mediante la
prevención de daños en el anillo de la estructura de la inserción
debido a cualquier doblez debida a cualquier doblez o de presión de
sobrecarga en la tubería durante su vida útil.
En lugar de utilizar un diseño según lo
explicado anteriormente (es decir, con un anillo de estructura de
inserción), el área de acoplamiento podría diseñarse con una ranura
en las partes 14 de entrada/salida y una geometría correspondiente
en la parte superior y la parte inferior, tal como se indica por el
dibujo en sección transversal en la figura 8. En este caso, el área
de sellado del acoplamiento está dentro de un círculo y se indica
por el numero de referencia 52, mientras que el área de acoplamiento
mecánico está dentro de un circulo y se indica por el numeral de
referencia 50. Esta área de acoplamiento mecánico es conocida
también como un acoplamiento del tipo Victaulic. En este
acoplamiento del tipo Victaulic, la película 51 de goma delgada está
indicada en la figura 8.
Una característica de este diseño es que el área
50 de acoplamiento mecánico está separado del área 52 de sellado del
acoplamiento. Mediante el uso de dicho diseño, es posible conseguir
una alta resistencia mecánica y un diseño rígido al utilizar una
geometría sencilla.
Tal como se mencionó en la introducción
anterior, es ventajoso el utilizar un diseño de acoplamiento del
tipo Victaulic sencillo, ya que la primera y segunda partes pueden
mecanizarse en esta área, conjuntamente con las partes de
salida/entrada, con el fin de conseguir un alto grado de precisión.
Es una gran ventaja el evitar la mecanización del área de diseño
del acoplamiento del tipo Victaulic en la segunda parte, y el uso de
la segunda parte como una parte de mordaza para conseguir una
estructura rígida.
La película 51 de goma fina está colocada en el
área de acoplamiento mecánico para compensar las tolerancias de
fundición en la parte superior o inferior, y las tolerancias del
grosor del revestimiento de protección de la corrosión. Esta
película delgada asegurará una alta fricción de las partes
respectivas y evitará la posible rotación de las partes de
entrada/salida. Mediante la separación del área de acoplamiento
mecánico del área de sellado del acoplamiento, la película delgada
anterior podrá comprimirse e incluso romperse, sin provocar ninguna
fuga. Mediante la ejecución de un proceso de mecanizado sobre las
partes antes mencionadas, y por la adición de una película delgada
(de goma) en la ranura del área de acoplamiento, las tolerancias
debidas a la fundición y al revestimiento de la superficie podrán
controlarse. Esto es importante con el fin de conseguir un
acoplamiento rígido, y para controlar la compresión de la junta 37
entre la primera y segunda partes, tal como se muestra en la figura
9.
La figura 14 muestra una realización del anillo
30 de la estructura, que tiene un área 30a generalmente enfrentada
y en algunos casos contra una zona de la primera parte 10 cuando el
anillo de la estructura está ensamblado en el cuerpo de la válvula.
Una configuración similar se muestra en la figura 8. El técnico
especializado comprenderá que esta área 30a forma esencialmente un
anillo, en donde una parte del mismo en ciertos casos estará en
contacto también contra la segunda parte 12 cuando el anillo de la
estructura esté ensamblado en el cuerpo de la válvula. Esta área
30a de forma de anillo se muestra también en la figura 15. El área
30a del anillo de la estructura no estará expuesta al flujo de agua
a través de la válvula. Tal como se ha expuesto anteriormente, el
anillo de la estructura podría estar hecho de un material de
polímero con un refuerzo de fibra de vidrio. Este material, sin
embargo, no entrará en contacto con el agua en la válvula.
En la figura 15, la inserción de sellado se
muestra en una realización similar a la figura 14, pero en un estado
sin ensamblar. El área del anillo de la estructura expuesta, está
oculta cuando la inserción está montada en la válvula de compuerta,
está indicada por el numeral de referencia 30a. Se comprenderá que
un área similar está expuesta en el otro lado de la inserción.
Además de ello, ciertas áreas pequeñas del
anillo de la estructura pueden permanecer no cubiertas por el
material flexible después de completar el proceso de fabricación
(por ejemplo, debido a los métodos y limitaciones de la
fabricación). Estas áreas más pequeñas pueden por tanto estar
expuestas al agua cuando la válvula está en utilización. No
obstante, las dimensiones de estas áreas expuestas del material del
anillo de la estructura son pequeñas y están dentro de los límites
de regulación.
La figura 16 muestra el anillo 16 de estructura.
Tal como se ha mencionado antes, el anillo de la estructura puede
estar hecho de un material duro tal como un material de poliamida o
bien un material basado en el poliéster. En general, no obstante,
el anillo de la estructura puede estar hecho de metal, plástico o
goma.
La figura 17 muestra la inserción de la figura
15 desde otra perspectiva. En este caso, se muestra una porción
30b del anillo de la estructura junto con las hendiduras 30c de guía
utilizadas cuando el anillo de la estructura está revestido con el
material más blando, es decir, al fabricar la inserción de sellado
hermético. El lector especializado comprenderá que el agua que
circula a través del cuerpo de la válvula no se expondrá al área 30b
del anillo de la estructura.
La inserción (20) de sellado inventada está por
tanto adaptada a una cavidad formada por la primera parte y la
segunda parte de la válvula de compuerta. El elemento de la
estructura (30) rígida está cubierto por un material flexible hasta
un grado en que las áreas de la inserción de sellado que están bajo
las condiciones operativas normales están expuestas al flujo del
agua a través de la válvula, cubriéndose substancialmente por el
mencionado material flexible.
Una o más de las áreas de sellado (29), sellado
de la cuña (35), juntas (31, 36, 37), sellado estático (32), están
formadas por el material flexible.
La estructura puede estar hecha de un metal,
plástico o goma. El metal puede un material tal como hierro fundido
o acero.
El material flexible puede estar hecho de un
plástico o material de goma, por ejemplo un elastómero termoplástico
(TPE).
El material flexible puede comprender un
plástico el cual esté vulcanizado sobre la estructura, siendo el
adecuado si la estructura comprende el hierro. El material flexible
puede también estar asociado a la estructura por los medios de un
adhesivo, tal como se conoce generalmente en la técnica.
El material flexible puede estar asociado a la
estructura por los medios de una unión sobre el nivel molecular.
Pueden ser aplicables las siguientes
combinaciones:
- Estructura de metal + revestimiento de TPE
- Estructura de metal + revestimiento de
goma
- Estructura de plástico + revestimiento de
TPE
- Estructura de plástico + revestimiento de
goma
- Estructura de goma dura + TPE
- Estructura de goma dura + revestimiento de
goma.
\vskip1.000000\baselineskip
Las ventajas de la combinación de la estructura
de metal /goma incluye el bien probado proceso de fabricación, con
un resultado fiable, y una larga vida de servicio. Esta combinación
de materiales requiere un imprimador, el cual no obstante no es
deseable. Además de ello, los materiales y el proceso de
fabricación son comparativamente costosos.
El proceso de fabricación para la combinación de
la estructura de plástico/TPE es más simple. No se requiere
imprimador y el precio del producto acabado es comparativamente
bajo. No obstante, existe una experiencia limitada disponible para
esta combinación.
La combinación de infraestructura de
plástico/revestimiento de goma precisará de un imprimador, lo cual
es una desventaja.
Tal como se muestra en la figura 14, una zona de
las caras de la estructura rígida esta enfrentada a una zona de la
primera parte 10 cuando el anillo de la estructura está ensamblado
en el cuerpo de la válvula, de forma tal que esta zona 30a de
material rígido (con frecuencia comprendiendo fibra de vidrio, tal
como se expuso anteriormente) no se expondrá al flujo del agua a
través de la misma durante el funcionamiento normal y el uso de la
válvula.
Con referencia a la figura 8, es evidente la
forma en que una parte 51 de la realización del material de
inserción flexible está amordazada entre las primeras zonas de
acoplo de una o de ambas partes de la primera parte 10 y la segunda
parte 12, y una o ambas de las partes de entrada y salida 14, por lo
que se genera un área mecánica de acoplamiento 51 cuando la
válvula está en un estado sin ensamblar. Así mismo, y todavía con
referencia a la figura 8, una parte de la inserción de la
estructura rígida que comprende una zona de la estructura rígida,
la cual al menos está parcialmente cubierta por el material
flexible, puede amordazarse en una realización entre las segundas
zonas de acoplo de una o de ambas partes de la primera parte y la
segunda parte 12, y una o ambas de las partes 14 de entrada y
salida, por lo que se genera un área 52 de sellado de acoplamiento
cuando la válvula está en un estado no ensamblado. El área 51 de
acoplamiento mecánico y el área 52 de sellado del acoplamiento
están conectadas en forma flexible. Es evidente a partir de la
figura 8, la forma en que la primera y segunda regiones de acoplo
comprenden áreas hendidas y elevadas en forma complementaria.
Volviendo ahora a la cuña 18, que se muestra en
una realización de la figura 10, dicha cuña puede estar hecha con
un grado de hierro fundido revestido de epoxia, o en un material
libre de corrosión, tal como el acero inoxidable, al utilizar una
inserción para conectar las partes de entrada y salida durante el
ensamblado, o con la utilización de una segunda parte (inferior)
revestida de goma tal como se expuso anteriormente. Puesto que la
cuña no está ya revestida de goma, la funcionalidad de sellado en
una posición totalmente abierta, por ejemplo, cuando el
reempaquetado de la válvula está bajo presión, ya no está presente.
Esto puede hacerse posible por la extensión de la tuerca de la cuña
por encima de la misma y añadiendo un anillo de sellado de la
tuerca de la cuña, tal como se indica en la figura 10. En este caso,
la tuerca 19 de la cuña está dispuesta en la parte superior de la
cuña 18, y un anillo de sellado 19b según lo indicado en la parte
superior de la tuerca. En la figura 11 se muestra una vista ampliada
de esta área.
Volviendo ahora a las figuras 12 y 13, se
muestra una porción de la válvula. Con el fin de reducir el número
de piezas, y proporcionar un proceso optimizado de ensamblado, se
introducen varias características nuevas pertenecientes a la parte
superior de la válvula. Con el fin de asegurar una alta resistencia,
la parte 62 del núcleo de la parte superior de la válvula está
hecha, por ejemplo, de acero inoxidable, tal como el vástago 60. El
núcleo 62 está cubierto por un revestimiento 61 de polímero, el
cual incluye una junta antipolvo 63 soportada contra el vástago 60.
Incluye también una superficie de rodamiento 64 para el vástago y
una película 65 de protección de polímero por debajo de los pernos
66 con el fin de evitar el contacto metal-metal con
el núcleo (acero inoxidable) 62. Esta película de protección de
polímero crea una mayor flexibilidad en la selección del material
de los pernos, sin crear ningunos de los problemas asociados con
respecto a la corrosión galvánica.
Mediante la utilización de una película de
protección de un polímero, el núcleo de acero inoxidable podría
realizarse como una pieza de fundición basta a un bajo precio, y el
producto final obtendría no obstante un acabado aceptable.
Será una ventaja añadida si el revestimiento del
material de polímero tiene una adherencia total al núcleo de acero
inoxidable. Una ventaja de esta parte superior de la válvula es que
puede ensamblarse y des-ensamblarse fácilmente
varias veces, al contrario que en las partes superiores de las
válvulas conocidas, en donde el empaquetado de la parte superior de
la válvula puede ser difícil de des-ensamblar.
Claims (11)
1. Una válvula de compuerta que tiene un cuerpo
que comprende una primera parte (10), una segunda parte (12), y las
partes (14) de entrada y salida,
- \bullet
- las mencionadas primera (10) y segunda (12) partes, al estar ensambladas, definen conjuntamente una entrada y una salida en comunicación con una cavidad formada por las mencionadas primera y segunda partes ensambladas;
- \bullet
- en donde la mencionada entrada y salida están en comunicación fluida con las respectivas aberturas en las partes (14) de entrada y salida, y
- \bullet
- una cuña (18) movible en el mencionado cuerpo, dentro de la mencionada cavidad para formar una barrera en la mencionada cavidad, previniendo por tanto que el fluido circule a través del cuerpo, y fuera de la mencionada cavidad para permitir la circulación del mencionado fluido,
caracterizada porque
la primera parte (10) comprende unos objetos
(22) de guía integrales, dispuestos en los lados generalmente
opuestos de la cuña, y que tienen porciones respectivas (23) que se
extienden dentro de una zona de la mencionada cavidad definida por
la segunda parte cuando la primera y segunda partes están en el
estado de ensamblado, puenteando por tanto un espacio libre
respectivo entre la primera y segunda partes, y esencialmente
solapando las respectivas áreas de la mencionada segunda parte, y
asegurando por tanto unos recorridos de guía continuos para la
cuña.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Una válvula de compuerta que tiene un cuerpo
que comprende una primera parte (10), una segunda parte (12), y las
partes (14) de entrada y salida,
- \bullet
- la mencionada primera (10) y segunda (12) partes, al estar ensambladas, definen conjuntamente una entrada y salida en comunicación con una cavidad formada por las mencionadas primera y segunda partes ensambladas;
- \bullet
- las mencionadas entrada y salida están en comunicación fluida con las respectivas aberturas en las partes (14) de entrada y salida, y
- \bullet
- una cuña movible (18) en el mencionado cuerpo, dentro de la mencionada cavidad para formar una barrera en la mencionada cavidad, previniendo por tanto el flujo del fluido a través del cuerpo, y fuera de la mencionada cavidad para permitir el mencionado flujo del fluido,
caracterizada porque:
dos objetos (22') de guía separados y
desmontables están acomodados en la primera parte (10) y dispuestos
en los lados generalmente opuestos de la cuña, para guiar el
movimiento de la mencionada cuña, en donde cada objeto de guía (22')
comprende una porción respectiva (23') que se extiende en una zona
de la mencionada cavidad definida por la segunda parte, puenteando
por tanto un espacio libre respectivo entre la primera y segunda
partes y solapando esencialmente las áreas respectivas de la
mencionada segunda parte, asegurando por tanto los recorridos de
guía continuos de la cuña.
\vskip1.000000\baselineskip
3. La válvula de compuerta de las
reivindicaciones 1 ó 2, en donde cada objeto de guía (22; 22')
comprende una hendidura respectiva (24; 24') adaptada para el guiado
deslizante de la mencionada cuña (18).
4. La válvula de compuerta de la reivindicación
2, en donde la primera parte comprende unas hendiduras (26) para
acomodar los respectivos objetos de guía (22').
5. La válvula de compuerta de la reivindicación
2, en donde la segunda parte comprende unas ranuras (27) para
acomodar las porciones respectivas (23') de los objetos de guía.
6. La válvula de compuerta de las
reivindicaciones 1 ó 2, en donde está dispuesta una inserción de
sellado (20) en la mencionada cavidad para el acoplamiento de
sellado con las partes de la cuña (18), cuando la mencionada cuña
está en la posición para prevenir que el fluido pueda circular a
través del mencionado cuerpo de la válvula.
7. La válvula de compuerta (6) en donde la
mencionada inserción de sellado comprende un material flexible al
menos en el área de contacto con la mencionada cuña.
8. La válvula de compuerta de las
reivindicaciones 1 ó 2, en donde la segunda parte (12) comprende un
material flexible al menos en el área de contacto con la mencionada
cuña.
9. La válvula de compuerta de las
reivindicaciones 1 ó 2, en donde la segunda parte (12) comprende un
material flexible al menos en la proximidad del área de contacto con
el objeto de guía (22; 22').
10. La válvula de compuerta de la reivindicación
8, en donde la segunda parte comprende las respectivas áreas de
sellado (29) para el acoplamiento de sellado con las mencionadas
partes de entrada y salida.
11. La válvula de compuerta de la reivindicación
3, en donde la mencionada cuña (18) comprende unas aletas (17) de
cuña para el acoplamiento deslizante con las mencionadas hendiduras
de los objetos de guía (24; 24').
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