ES2373891B1 - Dispositivo regulador de caudal. - Google Patents

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Abstract

Dispositivo regulador de caudal de un fluido en una instalación o en una máquina, que garantiza un caudal predeterminado con independencia de la presión en la tubería, constituido por un cuerpo macizo (1) dotado de un limitador de caudal conformado por una perforación pasante con dos tramos de diferente diámetro (2a) (2b), y una válvula de paso (3) que se abre automáticamente cuando la presión en la red cae por debajo de la de referencia.

Description

Dispositivo regulador de caudal.
Campo técnico
El objeto de la presente invención, tal como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, hace referencia a un dispositivo para la regulación del caudal de un fluido en una instalación o en una máquina, capaz de garantizar un caudal predeterminado con independencia de la presión en la tubería o en la red. Antecedentes de la invención
Con frecuencia, una red de distribución y abastecimiento de fluidos dispone de una configuración sobredimensionada con respecto al caudal que tiene que circular por ella, es decir, por sus canalizaciones podría pasar un caudal de líquido superior al requerido. Esta forma de construcción tiene significado cuando se considera la posibilidad futura de contratar un mayor caudal en una red de distribución, por ejemplo de agua, o en la posibilidad de utilizar una misma referencia de de tubo en varias máquinas y para diferentes caudales. En estos casos es frecuente la instalación de un dispositivo limitador de caudal, a través del cual se adecua el caudal máximo que puede pasar por la canalización al suministro contratado o en el caso de una máquina, al requerido para el correcto funcionamiento de esta.
Por lo general, este tipo de dispositivo está constituido por un casquillo que se inserta en la tubería y en el que se ha realizado una perforación en la dirección del flujo, cuya sección está calibrada para dar un máximo de caudal a una presión de servicio, de manera que, aún aumentando la presión en el sistema, el caudal servido no aumentará.
Es un dispositivo sencillo, económico y eficaz, pero adolece de un importante problema: por debajo de la presión de servicio es incapaz de mantener el caudal máximo concertado, el cual disminuye rápidamente.
Este problema es especialmente significativo en aquellas instalaciones en las que no es posible garantizar una presión estable del fluido, por limitaciones de la bomba impelente o por cualquier otro motivo.
Existen algunos dispositivos que tratan de solventar esta problemática, como por ejemplo la patente E99103045, y los modelos de utilidad U175321 y 8703320 donde se describen dispositivos mecánicos presuntamente capaces de garantizar un caudal estable independientemente de la presión de la canalización. Sin embargo, estos dispositivos incorporan un gran número de piezas que los hacen complejos y propensos a desajuste y averías. A la vez, esta complejidad implica unos costes de fabricación muy elevados en comparación con un dispositivo limitador de caudal convencional, por lo que en muchas ocasiones, el usuario decide no adquirirlo y resignarse a una utilización del sistema sin este tipo de regulación. Descripción de la invención
Con el fin de superar estos inconvenientes, se ha diseñado el novedoso dispositivo regulador de caudal, a través del cual se garantiza un caudal estable incluso cuando la presión de la red disminuye por debajo de la de servicio. El funcionamiento del nuevo dispositivo se basa en un esquema de trabajo simple, aumentar la sección de paso del líquido cuando la presión de servicio disminuye, para que circule más agua, todo ello a través de un dispositivo mecánico, totalmente automatizado y formado por cuatro piezas, lo que garantiza un coste de fabricación ligeramente superior al de un limitador de caudal convencional, por lo que desaparece el efecto disuasorio de uso con respecto a su coste de adquisición.
Concretamente, el novedoso dispositivo regulador de caudal, está constituido por un cuerpo macizo insertable en la tubería cuyo caudal se quiere regular, interceptando el flujo de líquido. Este cuerpo macizo presenta en su seno dos elementos, un limitador de caudal y una válvula de paso.
El limitador de caudal está conformado por una perforación pasante con dos tramos de diferente diámetro, situándose en primer lugar en el sentido del flujo, el tramo de diámetro menor. Esta perforación está calibrada para el caudal concertado y a la presión de servicio, de manera que aunque la presión en la tubería aumente, el caudal concertado se mantiene invariable.
La válvula de paso tiene como función abrir una vía de paso complementaria, que aumente la sección de flujo a baja presión. Esta válvula está conformada por una segunda perforación paralela a la primera y de mayor diámetro, en cuyo seno se ubica un émbolo con una cabeza cónica que encaja en un asiento cónico previsto en entrada de la perforación según sentido del flujo.
Preferentemente para que el ajuste de estas piezas sea hermético, la cabeza cónica incorpora una junta tórica.
El émbolo dispone de un aleteado en el extremo contrario al de la cabeza cónica, que centra su posición en la perforación e impide su salida de esta. A su vez, presenta una envergadura y diámetro que le permite moverse axialmente dentro de su alojamiento.
Alrededor del émbolo se dispone un resorte, que en combinación con una arandela alojada en el interior de la segunda perforación, ejerce presión sobre el mismo en sentido contrario al flujo pasante, manteniendo la cabeza cónica separada de su asiento. Así, la vía de paso alternativa queda abierta, aumentando el caudal de líquido.
La primera y segunda perforación de hallan comunicadas por un canal interno dispuesto en su zona media posterior a fin de equilibrar sus presiones hidrostáticas en todo momento.
El funcionamiento del novedoso dispositivo es muy simple:
Cuando la presión en la tubería es la concertada de trabajo o superior, la presión del flujo sobre la cabeza cónica vence la fuerza del resorte, con lo que dicha cabeza se mantiene asentada sobre su asiento cónico, impidiendo al paso de líquido a través de la segunda perforación, por lo que todo el caudal pasa por la primera perforación tarada al caudal de referencia.
Cuando la presión en la tubería cae por debajo de la de referencia, la primera perforación no es capaz de suministrar el caudal requerido y la presión del flujo no es suficiente para vencer la fuerza del resorte, con lo que el émbolo se desplaza en contra del sentido del flujo, y el líquido comienza a circular por la segunda perforación, complementando el caudal que pasa por la primera. Así, la suma de caudales es igual al caudal contratado o de referencia. Descripción de los dibujos
Con el objeto de ilustrar cuanto hasta ahora hemos expuesto, se acompaña a la presente memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, de
un conjunto de dibujos en los que se ha representado de manera simplificada y esquemática, un ejemplo de realización práctica únicamente explicativo y no limitativo de las posibilidades prácticas de la invención.
En dichos dibujos:
La figura 1 representa una perspectiva explosionada de la invención.
La figura 2 muestra una vista en sección de la invención. Descripción de un ejemplo práctico
En las figuras que acompañan a la presente memoria se describe, a modo de ejemplo, un caso práctico de realización del dispositivo regulador de caudal, en una configuración tal para ser intercalado en un tramo de tubería de conducción de líquido, por ejemplo de una tubería de la red de agua doméstica.
El novedoso dispositivo regulador de caudal, está constituido por un cuerpo macizo (1) que presenta en su seno un limitador de caudal (2) y una válvula de paso (3).
El limitador de caudal (2) está conformado por una perforación pasante dividida en dos tramos de diferente diámetro (2a y 2b), situándose primero en el sentido del flujo, el tramo de diámetro menor (2a).
La válvula de paso (3) está conformada por una segunda perforación (4) y un émbolo (5) con una cabeza cónica (6) con una junta tórica (12) que encaja en un asiento cónico (7) previsto en la perforación (4).
El émbolo (5) dispone de un aleteado (8) en el extremo contrario al de la cabeza cónica (6) y a su alrededor se ubica un resorte (9), que en combinación con una arandela (10) alojada en el interior de la perforación (4), ejerce presión sobre el mismo en sentido contrario al flujo, manteniendo la cabeza cónica
(6) separada de su asiento cónico (7), y permitiendo que el agua circule a través de la segunda perforación (4).
Las perforaciones (2) y (4) de hallan comunicadas por un canal interno (11) dispuesto en su zona media posterior a fin de equilibrar sus presiones hidrostáticas en todo momento.
Serán independientes del objeto de la presente invención los materiales que se empleen en la fabricación de los distintos elementos que la componen, así como las formas, dimensiones y accesorios que pueda presentar, pudiendo ser reemplazados por otros técnicamente equivalentes, siempre que no afecten a la esencialidad de la misma ni se aparten del ámbito definido en el apartado de reivindicaciones.
Establecido el concepto expresado, se redacta a continuación la nota de reivindicaciones, sintetizando así las novedades que se desean reivindicar.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo regulador de caudal caracterizado esencialmente por estar constituido por un cuerpo macizo (1) insertable en la tubería cuyo caudal se quiere regular que presenta en su seno un limitador de caudal conformado por una perforación pasante con dos tramos de diferente diámetro (2a) (2b) situándose primero en el sentido del flujo, el tramo de diámetro menor (2a), y una válvula de paso (3) conformada por una segunda perforación (4) paralela a la primera y un émbolo (5) insertado en la perforación (4), que presenta en un extremo una cabeza cónica (6) que encaja en un asiento cónico (7) previsto en entrada de la perforación (4) según sentido del flujo, y en el otro extremo, un aleteado (8) que centra su posición en la perforación (4) e impide su salida de esta, siendo la envergadura y diámetro del émbolo (5) tal que le permite moverse axialmente dentro de su alojamiento. Alrededor del émbolo (5) se dispone un resorte (9) en combinación con una arandela (10) alojada en el interior de la segunda perforación (4), que ejerce presión sobre el mismo en sentido contrario al flujo. El limitador de caudal (2) y la válvula de paso (3) perforación de hallan comunicados por un canal interno (11) dispuesto en su zona media posterior.
  2. 2. Dispositivo regulador de caudal según reivindicación anterior, caracterizado porque la cabeza cónica (6) que encaja en un asiento cónico (7) incorpora una junta tórica (12).
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 200900066
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 12.01.2009
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoria
    @ Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    A A A A A JP 60227077 A (MATSUSHITA ELECTRIC IND CO LTD) 12.11.1985, Resumen de la base de datos EPODOC. Recuperado de EPOQUE. Figuras. US 2003006315 A1 (NAKAMURA KENJI) 09.01.2003, párrafos [0033-0036]; figuras 1-3. JP 2005164129 A (TGK CO LTD) 23.06.2005, Resumen de la base de datos EPODOC. Recuperado de EPOQUE. Figuras. CN 2564808 Y (ZHEJIANG SANHUA GROUP CO LTD) 06.08.2003, Resumen de la base de datos EPODOC. Recuperado de EPOQUE. Figura. CN 2473414 Y (SONG ZHIZHONG) 23.01.2002, Resumen de la base de datos EPODOC. Recuperado de EPOQUE. Figura. 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado � para todas las reivindicaciones � para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realizaci6n del informe 23.01.2012 Examinador G. Villarroel Álvaro Pagina 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 200900066
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) F16K Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINION ESCRITA
    Nº de solicitud: 200900066
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 23.01.2012
    Declaraci6n
    Novedad (Art. .1 LP 11/198 )
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1, 2 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/198 )
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1, 2 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opini6n.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINION ESCRITA
    Nº de solicitud: 200900066
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Numero Publicaci6n o Identificaci6n Fecha Publicaci6n
    D01
    JP 60227077 A (MATSUSHITA ELECTRIC IND CO LTD) 12.11.1985
    D02
    US 2003006315 A1 (NAKAMURA KENJI) 09.01.2003
    D03
    JP 2005164129 A (TGK CO LTD) 23.06.2005
    D04
    CN 2564808 Y (ZHEJIANG SANHUA GROUP CO LTD) 06.08.2003
    D05
    CN 2473414 Y (SONG ZHIZHONG) 23.01.2002
  3. 2. Declaraci6n motivada segun los articulos 29. y 29.7 del Reglamento de ejecuci6n de la Ley 11/198 , de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaraci6n
    La solicitud consiste en un regulador de caudal insertable en la tubería a regular que se compone de un cuerpo macizo que incluye en su interior un limitador de caudal materializado en un agujero pasante con dos tramos de distinto diámetro, situándose primero en el sentido del flujo el de menor diámetro y una válvula de paso conformada por una segunda perforación paralela a la del limitador y conectada con ella a través de una canal interno dispuesto en su zona media. La válvula tiene un émbolo que presenta una cabeza cónica en un extremo (aguas abajo) que encaja en un asiento cónico y un aleteado en el opuesto, además se dispone sobre el émbolo un resorte y una arandela que ejerce presión sobre él en sentido contrario al flujo. En el estado de la técnica se conocen múltiples reguladores de caudal que están básicamente constituidos por un casquillo con una perforación en dirección del flujo y son calibrados para dar un máximo de caudal a una presión de servicio de forma que aunque aumente la presión el caudal no aumente. También existen reguladores que mantienen el flujo con una bajada de presión en la tubería como en el caso de la solicitud.
    En el documento D01 encontramos un ejemplo de regulación de flujo con bajada de presión. Las referencias entre paréntesis se refieren a este documento. En este documento se observa un agujero de bypass practicado en el centro del cuerpo de entrada (17) en la dirección del flujo, y una junta (18) aguas arriba del cuerpo (17). De esta forma ante una bajada de presión el agua pasa por el hueco entre el cuerpo de entrada (17) y el anillo (16) en unión con el agua que pasa por el agujero del bypass. Cuando la presión hidráulica es alta el agujero del bypass del cuerpo de entrada se cierra y de esta forma se consigue un flujo constante. Se considera que esta solución difiere considerablemente a la reivindicada en la solicitud.
    El documento D02 consiste en un regulador de flujo (1) de los conformados por un cuerpo tubular (2) que es introducido en la tubería cuyo flujo se quiere regular y que contiene un orificio de salida (3), una aguja (4) o émbolo movible y un muelle (5) que soporta dicho émbolo posicionado frente al orificio con la fuerza elástica apropiada mientras la aguja o émbolo se conforma para tener una superficie plana. Con esta configuración se consigue que la aguja se mueva en respuesta de la presión del fluido y se consiga un volumen de descarga dentro de un margen prefijado. También se compone de un miembro de sellado elástico (6) y tubular dispuesto para cubrir el cuerpo tubular que tiene además una porción circunferencial abultada para su acoplamiento en la tubería, y que permite reducir las vibraciones de la aguja. Si bien se encuentran en este documento elementos comunes con el objeto solicitado, se considera que la solución aportada por el solicitante es considerablemente diferenciadora.
    Se citan también como ejemplos los documentos D03 a D05 en los que se contemplan reguladores de fluido de diversas configuraciones, no existiendo en estos ni en los D01 y D02 ya comentados, una configuración como la de la solicitud en la que se reivindica en el interior del regulador un limitador de caudal paralelo a una válvula de paso.
    Por todo ello se considera que la invención en su conjunto posee novedad y actividad inventiva según los artículos 6.1 y 8.1 de la ley 11/1986 de Patentes.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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