ES2436432T3 - Dispositivo de reducción de presión para un cilindro de gas - Google Patents

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Abstract

Dispositivo (100) de reducción de presión para un cilindro de gas, del tipo que comprende uncuerpo (45) de válvula previsto para asociarse con el cilindro de gas, una trayectoria de gas (P) que seextiende en el cuerpo de válvula entre una boquilla (40) de entrada de gas a alta presión y una boquilla (42)de salida de gas a baja presión, así como medios (19, 15, 5) de cierre de gas que comprenden al menosuna primera válvula de reducción de presión y una válvula de regulación de caudal, que comprende unaplaca (7) con orificios calibrados soportada por un disco (8) de soporte correspondiente, colocadas a lolargo de la trayectoria de gas (P), comprendiendo dicho dispositivo (100) de reducción de presión: - un primer tramo de cuerpo (19) reductor dotado de la primera válvula (13, 17) de reducción depresión y que comprende dicha boquilla (40) de entrada; - un segundo tramo de cuerpo (15) reductor dotado a su vez de una segunda válvula (13', 11) dereducción de presión y conectado aguas abajo del cuerpo (19) precedente a dicha boquilla (42) desalida que se extiende transversalmente a la trayectoria de gas (P); - un tramo (5) terminal de cuerpo de caudalímetro adicional dotado de la válvula de regulación decaudal y una boquilla (43) de salida adicional; comprendiendo dicho tramo terminal adicional un botón(1) para la regulación de la tasa del flujo de gas que sale de dicha boquilla (43) de salida adicional; - una junta (4) de sellado que está prevista para impedir la filtración de fluido de la trayectoria de gas(P); caracterizado porque dicha junta (4) de sellado está dispuesta entre dicho botón (1) y una superficie (41) deextremo de dicho tramo (5) terminal de cuerpo de caudalímetro; comprendiendo además dicho dispositivo(100) de reducción de presión una junta (6) de sellado adicional colocada entre la placa (7) y el tramo (5)terminal de cuerpo de caudalímetro en el lado opuesto en relación a la superficie (41).

Description

Dispositivo de reducción de presión para un cilindro de gas
Campo de aplicación
La presente invención se refiere a un dispositivo de reducción de presión que tiene una estructura mejorada y está previsto para cilindros de gas.
Más particularmente, el dispositivo según la invención es del tipo que comprende un cuerpo de válvula previsto para asociarse con el cilindro de gas, una trayectoria de gas que se extiende en el cuerpo de válvula entre una boquilla de entrada de gas a alta presión y una boquilla de salida de gas a baja presión, así como medios de cierre de gas que comprenden al menos una válvula de reducción de presión y una válvula de regulación de caudal colocadas a lo largo de la trayectoria del gas.
Preferible pero no exclusivamente, el dispositivo según la invención puede aplicarse a cilindros de gas para uso médico, por ejemplo para el suministro de oxígeno para tratamientos respiratorios.
Técnica anterior
En este campo técnico específico existe la necesidad conocida de la disponibilidad de dispositivos de reducción de presión del tipo especificado anteriormente, montados en la boquilla de un cilindro de gas y que permitan que el gas se suministre selectivamente por el cilindro mediante la apertura/cierre de una válvula de cierre, además de garantizar el cierre estanco de esta válvula de cierre, también en el caso de alta presión del gas en la entrada.
Se conoce un dispositivo de este tipo con válvula de cierre del tipo mencionado por ejemplo por la patente EP 1 585 003 del mismo solicitante. Un dispositivo que tiene un propósito similar pero dotado de un tramo de reducción único se conoce por la patente US 5.678.602.
En general los dispositivos conocidos prevén la apertura y el cierre del suministro mediante el giro de un botón conectado directamente a un elemento de cierre que tiene un movimiento axial con respecto a la trayectoria del gas.
Existen dispositivos de reducción de presión que son adecuados para asociarse coaxialmente con el cilindro de gas y que prevén el uso de una válvula de cierre que puede moverse axialmente con respecto al eje principal del dispositivo.
Más particularmente, estos dispositivos conocidos proporcionan un cuerpo de válvula dividido en un primer bloque, que comprende una válvula de reducción de presión y una válvula de regulación de caudal, y en un segundo bloque que comprende la válvula de cierre de gas.
Un botón tubular giratorio, asociado coaxialmente con el cuerpo de válvula, está dotado de un perfil de leva para actuar conjuntamente con un perfil correspondiente formado en el primer bloque del cuerpo de válvula. Con el fin de abrir/cerrar la válvula de cierre se gira el botón alrededor de su propio eje de modo que se mueve el primer bloque axialmente a través del perfil de leva. El primer bloque mueve a su vez la válvula de cierre axialmente por medio de un vástago, provocando la apertura o el cierre de la misma.
Sin embargo, se conocen otros dispositivos de reducción de presión que, como los descritos anteriormente, comprenden un botón tubular giratorio, coaxial al cuerpo de válvula, para el control de la válvula de cierre. Sin embargo, en este caso, la válvula de cierre comprende una corredera, que está colocada en un alojamiento formado en el cuerpo de válvula y que puede moverse transversalmente con respecto al eje del cuerpo de válvula. Los extremos de la corredera sobresalen del cuerpo de válvula y actúan conjuntamente con superficies de guía curvadas formadas en la pared interna del botón tubular.
En estos últimos dispositivos con un giro del botón tubular se obtiene un desplazamiento transversal de la corredera y por tanto la apertura/cierre de la válvula de cierre.
Los dispositivos de reducción de presión conocidos, aunque permiten que el gas se suministre selectivamente y garantizan la estanqueidad del gas cuando la válvula de cierre está cerrada, sin embargo tienen la desventaja de que todo el mecanismo de accionamiento para abrir/cerrar esta válvula es bastante complejo y tiene múltiples piezas y requiere una ingeniería mecánica de precisión específica para la fabricación de los componentes individuales con tolerancias mínimas admitidas y que se producen altos costes inevitables para cualquier recambio o reparación de componentes.
Además, como el botón del reductor de presión experimenta múltiples manipulaciones, con el tiempo pueden aparecer fugas y la filtración de fluido hacia el exterior lo que también puede ser muy peligroso en relación con el tipo de gas almacenado en el cilindro.
Por tanto, el problema técnico en el que se basa la presente invención es el de realizar un dispositivo de reducción de presión para un cilindro de gas que comprenda una válvula de cierre que, además de permitir suministro selectivo del gas desde el cilindro, permita superar las desventajas sufridas anteriormente y por medio de componentes de fabricación simple que no requieran necesariamente el mecanizado mecánico de precisión extrema pero que en cambio sean particularmente fiables y duraderos en el tiempo gracias a su estructura y la actuación conjunta de las partes.
Sumario de la invención
El problema técnico se resuelve mediante un dispositivo de reducción de presión del tipo especificado anteriormente y que comprende las características de la reivindicación independiente 1.
Ventajosamente los tramos de cuerpo reductor y de cuerpo de caudalímetro son cilíndricos y con el mismo diámetro y están unidos coaxialmente para formar un cuerpo de válvula monolítico, cilíndrico y alargado con dichas boquillas de salida que se extienden radialmente.
Además la válvula del tramo de cuerpo de caudalímetro tiene un elemento de cierre con orificios calibrados y se controla directamente mediante el giro de dicho botón.
El cuerpo de caudalímetro tiene una superficie expuesta dotada de una escala graduada o muescas numeradas orientadas hacia el botón con el fin de facilitar la regulación mediante el usuario.
Finalmente se proporciona una ventana circular en el botón para el acceso visual a una de las muescas numeradas formadas en la superficie expuesta del cuerpo de caudalímetro.
Debe observarse que en el segundo tramo de cuerpo reductor se proporciona adicionalmente una válvula de seguridad precalibrada que, sin embargo, está conectada neumáticamente al primer tramo.
Se aclararán características y ventajas adicionales del dispositivo reductor de presión según la invención mediante la descripción dada a continuación en el presente documento de una realización, dada a modo de ejemplo no limitante con referencia a los dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 ilustra una vista en perspectiva de un dispositivo de reducción de presión según la invención.
La figura 2 muestra una vista esquemática en perspectiva, con las partes separadas, del dispositivo de la figura 1.
La figura 3 es una vista lateral del dispositivo de la figura 1.
Descripción detallada
En referencia a los dibujos adjuntos, el número de referencia 100 indica un dispositivo de reducción de presión para un cilindro de gas presurizado, preferible pero no exclusivamente un cilindro de gas para uso médico, por ejemplo oxígeno.
El cilindro que está ilustrado en los dibujos no es del tipo convencional. La única indicación en relación a esto es que la presión del gas en el cilindro puede alcanzar valores de 200 bar.
El dispositivo 100 está unido a la boquilla del cilindro por medio de una unión 23 de codo que tiene un extremo roscado para su conexión a una boquilla 40 de entrada del dispositivo 100 y un extremo opuesto dotado de un borde 48 de tope para una tuerca 22 alojada en la unión 23 y prevista para la unión manual a la boquilla del cilindro.
Entre la tuerca 22 y la boquilla del cilindro hay un anillo 26 de sellado y un filtro 24 de malla, preferiblemente de bronce.
El dispositivo 100 está formado sustancialmente por tres tramos asociados coaxialmente entre sí a lo largo de un eje de referencia X para formar un cuerpo 45 de válvula previsto para asociarse con el cilindro de gas de tal manera que el eje X sea perpendicular al eje del cilindro.
El cuerpo 45 de válvula del dispositivo 100 es monolítico y comprende un primer cuerpo 19 reductor de primer tramo, un segundo cuerpo 15 reductor de segundo tramo y un tercer cuerpo 5 que se definirá como cuerpo de caudalímetro.
En la solución ilustrada en la figura 2 a modo de ejemplo no limitante, los cuerpos 19, 15 y 5 son de forma cilíndrica y del mismo diámetro de manera que su totalidad forma un único cuerpo 45 de válvula alargado y cilíndrico.
El primer cuerpo 19 reductor está hecho solidario con el segundo cuerpo 15 reductor por medio de tornillos 27 que pasan a través de agujeros 37 en el primer cuerpo 19 reductor.
El primer cuerpo 19 reductor también es un soporte para un manómetro 20 conectado al cuerpo 19 por medio de una arandela 21 y diseñado para el control visual por parte del usuario del nivel de presión del gas contenido en el cilindro.
El dispositivo 100 también comprende una trayectoria de gas P, indicada con una línea discontinua en la figura 2, que se extiende en el cuerpo 45 de válvula entre una boquilla 40 de entrada del gas a alta presión y una boquilla 43 de salida del gas a baja presión.
Más particularmente la boquilla 40 de entrada de gas está formada en el primer cuerpo 19 reductor, mientras que la boquilla 43 de salida de gas es el extremo de una unión 28 de salida conectada de forma estanca y lateral al cuerpo 5 de caudalímetro por medio de un anillo 29 de sellado.
El dispositivo 100 según la invención comprende al menos tres válvulas colocadas a lo largo de la trayectoria de gas P, dos válvulas de regulación de presión y una válvula de regulación de caudal.
Una primera válvula es una válvula de reducción de presión de gas, alojada en el primer tramo de cuerpo 19 reductor en el que se reduce la presión, por ejemplo, desde la alta presión de 200 bar hasta la presión media de aproximadamente 4 bar, es decir, hasta la presión de trabajo de los sistemas para la distribución de gases médicos.
Esta primera válvula de reducción comprende un elemento 13 de cierre con un pistón 17 accionado en oposición a un resorte 18 y dotado periféricamente de un anillo 12 de sellado. Entre la base del pistón 17 y el cuerpo 15 reductor adyacente al primer tramo de cuerpo 19 reductor hay un anillo 10 de sellado adicional.
Preferible, pero no exclusivamente, el dispositivo 100 comprende además una segunda válvula de reducción de presión de gas, alojada en el segundo tramo de cuerpo 15 reductor.
Esta segunda válvula de reducción comprende un elemento 13’ de cierre con un pistón 11 accionado en oposición a un resorte 14 y dotado periféricamente de un anillo 12’ de sellado. Entre la base del pistón 11 y el cuerpo 5 de caudalímetro adyacente al segundo tramo de cuerpo 15 reductor hay un anillo 10’ de sellado adicional.
La segunda válvula de reducción provoca una reducción en la presión media de desde aproximadamente 4 bar hasta una baja presión final de aproximadamente 2,1 bar y por tanto permite una reducción adicional en la presión del gas necesaria para garantizar un valor de presión constante en los orificios calibrados de la válvula de regulación de caudal sucesiva y, por consiguiente, un valor preciso y constante del flujo suministrado, independientemente del valor de presión del gas contenido en el cilindro.
Ventajosamente, en el lado del segundo tramo de cuerpo 15 reductor se proporciona una abertura 42, cerrada mediante un tapón 35 con un anillo 34 de sellado relativo. Esta abertura 42 está asociada con un enchufe de acoplamiento rápido, por ejemplo un enchufe del tipo según la norma de AFNOR, normalmente para la conexión de un dispositivo médico, por ejemplo, un ventilador pulmonar de emergencia. La figura 2 muestra con una flecha P1 el sentido de suministro de este flujo de gas de presión regulada.
Por tanto, con el dispositivo 100 de la presente invención se pone a disposición una unión de baja presión que puede alimentar una unidad terminal lateral o radialmente al dispositivo 100 por medio de un enchufe de tipo AFNOR
o similar. Esto es de manera totalmente independiente de la otra salida de baja presión aún con un caudal que puede regularse a través de un caudalímetro.
Se proporciona adicionalmente una válvula de seguridad en el segundo tramo del cuerpo 45 de válvula, que aún se conecta neumáticamente al primer tramo, es decir, en el segundo cuerpo 15 reductor. La válvula de seguridad comprende un cuerpo 32 de válvula, un elemento 31 de cierre, un resorte 33 y una arandela 30, preferiblemente una arandela de silicona. La válvula de seguridad está situada radialmente en el segundo cuerpo 15 reductor a aproximadamente 90° con respecto a la boquilla 42 de salida cerrada mediante el tapón 35.
La tercera válvula de regulación de caudal de gas está alojada entre la segunda válvula y la salida 43 de fluido. Aguas abajo de esta tercera válvula se regula el flujo de gas en términos de presión y caudal.
Por tanto, las válvulas primera y segunda de reducción de presión de gas y la válvula de regulación de caudal de gas están integradas entre sí en el interior del cuerpo 45 de válvula.
El dispositivo 100 también comprende un botón 1 de regulación, que está dispuesto sustancialmente coaxial al cuerpo 45 de válvula y puede desplazarse angularmente alrededor del eje X a modo de selector circular. Más particularmente, el botón 1 está montado en el extremo libre del dispositivo 100 como integración del cuerpo 5 de caudalímetro y tiene una forma similar a una tapa esférica aplanada. La función del botón 1 se describe con mayor detalle a continuación en el presente documento en la descripción.
Según la presente invención el cuerpo 5 de caudalímetro tiene un extremo o superficie 41 expuesta con una escala graduada o con muescas numeradas orientadas hacia el botón 1. Un tornillo 9 autorroscante atraviesa el cuerpo 5 de caudalímetro en correlación con el eje X y fija el botón 1 en la parte trasera de la superficie 41.
Entre el botón 1 y la superficie 41 del cuerpo 5 de caudalímetro hay dos resortes 2 de equilibrado que actúan sobre dos cojinetes 3 de bolas correspondientes alojados en asientos correspondientes en la superficie 41 del cuerpo 5 de caudalímetro.
Una junta 4 de anillo de sellado se coloca también entre el botón 1 y la superficie 41 del cuerpo 5 de caudalímetro. La junta está alojada en un asiento relativo alrededor del agujero de paso del tornillo 9.
Por tanto, el botón 1 puede girar alrededor del eje X con un movimiento particularmente suave y regular, pero está sellado frente a la posible filtración de fluido a través del agujero de paso del tornillo 9.
En el lado interno del cuerpo 5 de caudalímetro hay una placa 7 con orificios calibrados soportada mediante un disco 8 de soporte correspondiente.
Los orificios se calibran por ejemplo para permitir el paso como mucho de un flujo de gas de 14 litros por minuto. Más particularmente los orificios pueden dimensionarse según se requiera, con intervalos de caudal definidos por el fabricante. El flujo máximo previsto es de 30 litros/min.
El tornillo 9 fija entre sí el disco 8 y la placa 7 con el botón 1 de modo que un giro angular del botón coincida con un giro similar del disco 8 y de la placa 7.
Una junta 6 de anillo de sellado adicional se coloca entre la placa 7 y el cuerpo 5 de caudalímetro en el lado opuesto con respecto a la superficie 41, siempre alrededor del agujero de paso del tornillo 9.
La placa 7 es sustancialmente un elemento de cierre con orificios calibrados que cierra la apertura de la sección de trayectoria de fluido que se extiende en forma de L en el cuerpo 5 de caudalímetro y que pone en comunicación la cámara interna del cuerpo 5 con la boquilla 43 de salida.
Una ventana 44 circular formada en el botón 1 permite que el usuario vea una de las muescas numeradas formadas en la superficie 41 graduada del cuerpo 5 de caudalímetro. Una muesca dada se corresponde con una posición angular específica de la placa con orificios calibrados.
El botón 1 puede compararse a un grifo giratorio que tiene un grifo de tornillo o elemento que gira alrededor del eje X, que puede desplazarse angularmente para abrir/cerrar selectivamente la trayectoria P del flujo de gas.
Según otra característica de la presente invención el botón 1 tiene una pluralidad de muescas 49 perimetrales elevadas que facilitan la acción de regulación manual del usuario.
El cierre del gas en el dispositivo 100 según la invención se realiza del siguiente modo.
Realizando una maniobra a modo de giro en un sentido, por ejemplo horario, del botón 1, éste actúa sobre la placa con orificios calibrados llevándola selectivamente desde una posición de cierre, en la que no hay orificios abiertos en la trayectoria P del flujo de gas, a una posición de apertura, en la que un número creciente de orificios se coloca en la trayectoria P del flujo de gas.
Debe observarse que, en la posición de cierre, las juntas 4 y 6 de anillo de sellado evitan fugas del gas desde el cuerpo 45 de válvula, mientras que en la posición de apertura el anillo 6 garantiza en cualquier caso que el paso del flujo de gas tenga lugar en el sentido de la boquilla 43 de salida.
La principal ventaja de la presente invención radica en el hecho de que se obtiene un dispositivo de reducción de presión para un cilindro de gas, en el que desde las boquillas de salida puede obtenerse simultáneamente un flujo de gas con presión regulada y un flujo de gas independiente con caudal regulado.
Las válvulas de cierre de gas dentro del dispositivo 100 son de fabricación simple y comprenden elementos mecánicos que son fáciles de encontrar en el comercio y que no requieren ingeniería de precisión.
Otra ventaja del dispositivo según la invención radica en el hecho de que todos los elementos que forman el botón delantero de regulación del cuerpo de caudalímetro pueden sustituirse fácilmente en el caso de desgaste o de 5 rotura.
Otra ventaja de la presente invención consiste en el hecho de que es adecuada para su montaje directo en el cilindro gracias a una estructura particularmente compacta y ligera con integración del caudalímetro con orificios calibrados y el enchufe de acoplamiento rápido para su conexión a una unidad terminal.
Los dispositivos realizados de este modo son particularmente adecuados para la terapia con oxígeno y están hechos 10 con una unión de entrada adaptada a los diversos gases y a las diferentes normas de referencia de los países de destino. Las boquillas 42, 43 de salida también tienen un roscado adecuado para las diferentes aplicaciones.
La calibración de las presiones de los tramos únicos puede hacerse fija, con un único manómetro de control, para visualizar el contenido del cilindro. La válvula de seguridad puede precalibrarse.
Finalmente el dispositivo de la presente invención tiene una estructura de pequeñas dimensiones y su configuración 15 compacta particular permite la posibilidad de suministrar con precisión extrema flujos de gases médicos incluso en las condiciones más críticas, tales como por ejemplo en unidades de emergencia móviles.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo (100) de reducción de presión para un cilindro de gas, del tipo que comprende un cuerpo (45) de válvula previsto para asociarse con el cilindro de gas, una trayectoria de gas (P) que se extiende en el cuerpo de válvula entre una boquilla (40) de entrada de gas a alta presión y una boquilla (42) de salida de gas a baja presión, así como medios (19, 15, 5) de cierre de gas que comprenden al menos una primera válvula de reducción de presión y una válvula de regulación de caudal, que comprende una placa (7) con orificios calibrados soportada por un disco (8) de soporte correspondiente, colocadas a lo largo de la trayectoria de gas (P), comprendiendo dicho dispositivo (100) de reducción de presión:
    un primer tramo de cuerpo (19) reductor dotado de la primera válvula (13, 17) de reducción de presión y que comprende dicha boquilla (40) de entrada;
    un segundo tramo de cuerpo (15) reductor dotado a su vez de una segunda válvula (13’, 11) de reducción de presión y conectado aguas abajo del cuerpo (19) precedente a dicha boquilla (42) de salida que se extiende transversalmente a la trayectoria de gas (P);
    un tramo (5) terminal de cuerpo de caudalímetro adicional dotado de la válvula de regulación de caudal y una boquilla (43) de salida adicional; comprendiendo dicho tramo terminal adicional un botón
    (1) para la regulación de la tasa del flujo de gas que sale de dicha boquilla (43) de salida adicional;
    una junta (4) de sellado que está prevista para impedir la filtración de fluido de la trayectoria de gas (P);
    caracterizado porque dicha junta (4) de sellado está dispuesta entre dicho botón (1) y una superficie (41) de extremo de dicho tramo (5) terminal de cuerpo de caudalímetro; comprendiendo además dicho dispositivo
    (100) de reducción de presión una junta (6) de sellado adicional colocada entre la placa (7) y el tramo (5) terminal de cuerpo de caudalímetro en el lado opuesto en relación a la superficie (41).
  2. 2.
    Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho tramo (19, 15) de cuerpo reductor y dicho tramo (5) de cuerpo de caudalímetro son cilíndricos y tienen el mismo diámetro y están unidos coaxialmente para formar un cuerpo (45) de válvula monolítico, cilíndrico y alargado con dichas boquillas (42, 43) de salida que se extienden radialmente.
  3. 3.
    Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque en dicho tramo (5) de cuerpo de caudalímetro dicha válvula tiene un elemento (7) de cierre con orificios calibrados y se controla directamente mediante el giro de dicho botón (1).
  4. 4.
    Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie (41) de extremo está dotada de una escala graduada o muescas numeradas orientadas hacia dicho botón (1).
  5. 5.
    Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque en el botón (1) está prevista una ventana (44) circular para el acceso visual a una de las muescas numeradas formadas en la superficie (41) expuesta del cuerpo (5) de caudalímetro.
  6. 6.
    Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque en dicho segundo tramo (15) de cuerpo reductor está prevista adicionalmente una válvula de seguridad precalibrada, conectada neumáticamente al primer tramo.
  7. 7.
    Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque dicha válvula de seguridad está situada perimetralmente al cuerpo (15) a 90º en relación a dicha boquilla (42) de salida.
  8. 8.
    Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho botón (1) tiene una pluralidad de muescas (49) perimetrales elevadas que facilitan la acción de la regulación manual del usuario.
  9. 9.
    Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha primera boquilla (42) de salida está asociada con un enchufe de conexión de acoplamiento rápido para una unidad terminal de un dispositivo médico.
  10. 10.
    Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque un manómetro (20) para el control visual de la presión en el cilindro está conectado a dicho primer tramo.
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