ES2583929T3 - Mejoras en válvulas de control o relativas a éstas - Google Patents
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Abstract
Válvula de control para controlar el flujo de fluido que comprende al menos un plato de válvula multi-abierto (214) operativamente conectado a un actuador para el movimiento de deslizamiento con respecto a un asiento de válvula multi-abierto (212), caracterizado por el hecho de que el plato de válvula se conecta al actuador vía uno o más elementos de soporte elásticos (216) configurados para permitir un movimiento de flotación del plato de válvula perpendicular al plato de válvula.
Description
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Mejoras en valvulas de control o relativas a estas Campo tecnico de la invencion
[0001] La presente invencion se refiere generalmente a valvulas para controlar flujo de gases y/o lfquidos entre dos espacios discretos y, en particular, a una valvula de control con un plato de valvula configurado para el movimiento de deslizamiento, al igual que el aparato que incorpora tales valvulas.
La invencion concierne particularmente a la provision de una valvula de control de deslizamiento que es capaz de resistir numerosos y/o rapidos movimientos alternativos durante su vida util.
[0002] El termino "valvula de control" pretende referirse a una valvula donde un miembro de valvula en forma de plato multi-abierto se mueve dentro y fuera de registro con un asiento de valvula multi-abierto para permitir o evitar flujo fluido a traves de las multiples aberturas o puertas.
La invencion concierne a valvulas de control de deslizamiento donde el miembro en forma de plato sufre un movimiento de deslizamiento relativo al asiento de valvula, es decir un movimiento oblicuo o lateral, como oposicion, por ejemplo, a una valvula de placa que levanta perpendicularmente abierto/cerrado el asiento de valvula.
[0003] Valvulas de control se pueden utilizar en aplicaciones tales como motores, bombas de vacfo, compresores de gas, expansores de gas, motores de calor, bombas de calor, otras bombas, conductos, situaciones de flujo de tuberfas y similares.
Se pueden utilizar en aplicaciones donde la presion en cada uno de los espacios discretos separados por la valvula puede variar de manera que en alguna fase no hay diferencia de presion entre los espacios y en otras fases hay una diferencia de presion.
[0004] En la aplicacion anterior del solicitante, W02009074800, por ejemplo, describe una valvula de control de deslizamiento que comprende un miembro flexible en forma de plato configurado para alternancia lateral, que puede ajustarse a la cara de un asiento de valvula multi-abierto debido a su flexibilidad y por lo tanto proporcionar un sellado de buena calidad en respuesta a una presion diferencial a traves de la valvula, y tambien encerrar en la configuracion cerrada en respuesta a la presion diferencial.
Se disena para abrir automaticamente sobre igualacion de presion.
Es importante que el tiempo de abrir y cerrar se mantenga al mfnimo, asf es un beneficio si el plato de valvula flexible se puede acelerar y desacelerar rapidamente.
Sin embargo, esto da lugar a fuerzas de alta aceleracion y deceleracion y por lo tanto un plato de valvula con flexibilidad incorporada puede ser susceptible a fallo de tension en un uso intensivo durante perfodos prolongados.
[0005] En cualquier valvula de control de deslizamiento, el camino del plato de valvula puede tambien ser significativo.
Si el plato de valvula se desliza demasiado cerca del asiento de valvula, entonces el plato de valvula puede desgastarse y/o la friccion puede atrasar eventos de valvula.
Si el plato de valvula esta demasiado lejos del asiento de valvula, entonces el plato de valvula puede no sellar debidamente alrededor de su punto de fijacion y/o tensiones adicionales pueden ser puestas en la placa por la presion que esta siendo sellada en contra.
[0006] Es tambien deseable en una valvula de control de deslizamiento para parar al plato de valvula con precision en su posicion cerrada y, cuanto mejor sea esta precision, menores pueden ser las areas de sellado de valvula, y por lo tanto, mayor el area de abertura disponible para flujo fluido.
Topes fijos se pueden posicionar en la valvula para conseguir esta posicion, sin embargo, cualquier parada brusca del plato de valvula contra tales mecanismos de posicion tambien puede conducir a desgaste del plato de valvula y pueden causar problemas de rebote, particularmente en el caso de valvulas de control de alternancia lateral.
Antecedentes de la invencion
[0007] Por consiguiente, serfa deseable disenar una valvula de control de deslizamiento con caracterfsticas que mejoren la longevidad y/o eficiencia de la valvula.
Resumen de la invencion
[0008] La presente invencion comprende un numero de aspectos.
Terminologfa usada y/o definida respecto a un aspecto deberfa ser considerada como tener el mismo sentido respecto a todos los otros aspectos, a menos que explfcitamente sea declarado de otro modo.
[0009] El tercer aspecto cae dentro del campo de las reivindicaciones anexas, mientras el primer, segundo y cuarto aspectos ya no caen dentro del campo de las reivindicaciones anexas.
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Primer aspecto
[0010] En un primer aspecto, ya no dentro del campo de las reivindicaciones anexas, la presente invencion proporciona una valvula de control donde al menos un plato de valvula multi-abierto se configura para el movimiento de deslizamiento a lo largo de un eje de movimiento con respecto a un asiento de valvula multi-abierto entre una configuracion cerrada por la cual las aberturas no se registran para prevenir pasaje de un fluido, y una configuracion abierta por la cual las aberturas se registran para permitir pasaje de fluido, donde el plato de valvula comprende una coleccion de aberturas donde aberturas vecinas estan separadas unas de otras por elementos intersticiales alargados al menos algunos de los cuales estan en angulo entre 15 hasta 45 grados de dicho eje de movimiento.
[0011] Por la angulacion de los divisores de modelo de agujero en la valvula de control a un angulo de entre 15 y 45 grados (de la lfnea central o eje de los elementos intersticiales alargados) al eje del movimiento, el camino de tension a traves del plato de valvula se mejora conforme se aleja oblicuamente desde y hacia el asiento de valvula.
[0012] Donde una valvula de control se configura para que movimientos de valvula de alternancia lateral lleven las aberturas dentro y fuera de registro, esta disposicion de elementos intersticiales proporciona resistencia mejorada a las cargas de aceleracion y deceleracion asociadas a los frecuentes arranques y paradas, y por lo tanto longevidad mejorada.
Este es especialmente el caso donde la valvula de control se disena para ser flexible y/o donde la valvula de control esta operativamente conectada (por ejemplo a un actuador) para movimientos de valvula alternativos rapidos.
[0013] El movimiento alternativo lateralmente, es decir, movimientos de vaiven oblicuos al plato de valvula, puede ser alternancia lineal o giratoria.
El plato de valvula (y asiento) puede ser plano o (por ejemplo ligeramente) curvado; en este ultimo caso, la alternancia puede ser o bien en la direccion de cualquier curva o perpendicular a esta.
Donde la superficie es plana, la valvula puede alternar de una manera giratoria es decir alrededor de un punto de pivote central.
Normalmente, el movimiento sera movimiento alternativo rectilfneo a lo largo de un eje recto de movimiento, y mientras el plato de valvula se mueve generalmente en su propio plano (plano o curvado), puede inclinarse ligeramente, por ejemplo, cuando entra y deja el asiento de valvula.
[0014] Normalmente al menos 50%, preferiblemente al menos 66%, o al menos 75%, e idealmente, todos los elementos intersticiales alargados que separan aberturas vecinas del plato estan en angulo entre 15 hasta 45 grados de dicho eje de movimiento.
Si, sin embargo, hay ambos elementos intersticiales alargados dispuestos perpendicularmente al eje de movimiento, y otros elementos no perpendiculares, es decir elementos que se separan transversalmente extendiendo aberturas vecinas, luego al menos 50%, preferiblemente al menos 66%, o al menos 75%, e idealmente todos los elementos intersticiales que se separan transversalmente extendiendo aberturas vecinas estan en angulo entre 15 hasta 45 grados.
Elementos intersticiales dispuestos perpendicularmente al eje de movimiento no son de interes (por ejemplo tal como podrfan encontrarse en filas adyacentes de aberturas hexagonales).
[0015] Elementos intersticiales alargados angularmente son de beneficio particular en los platos de valvula que tienen espesores de menos de 3mm o incluso menos de 2mm y/o elementos intersticiales alargados menos de 1.5mm o incluso menos de 1mm de anchura.
Sin embargo, velocidad y distancia de alternancia son tambien factores que pueden variar estos valores crfticos.
[0016] En una forma de realizacion, el area de abertura totalmente abierto (es decir el area de abertura totalmente abierto cuando las primeras y segundas partes estan en la configuracion abierta) es sobre 20%, o sobre 30%, o incluso sobre 40% del area de valvula total.
[0017] En una forma de realizacion, la densidad de abertura (es decir el numero de aberturas por unidad de area de superficie de valvula) es mayor de 1000 por m2, o mayor de 2000 por m2, o incluso mayor de 4000 por m2.
[0018] En una forma de realizacion, el area de abertura media es menos del 4%, o menos del 2%, o menos del 1% del area de valvula total.
[0019] En una forma de realizacion, el area de sellado alrededor de las aberturas es inferior al 40%, menos del 30%, o menos del 20% del area de valvula total.
[0020] En una forma de realizacion la valvula tiene una masa de menos de 20kg por m2, o menos de 10kg por m2, o menos de 5kg por m2.
[0021] En una forma de realizacion, dicha coleccion de aberturas comprende filas respectivas de aberturas que se extienden transversalmente al eje de movimiento, comprendiendo cada fila aberturas definidas por elementos intersticiales alargados (por ejemplo listones estrechos), y preferiblemente siendo separada una de la otra
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extendiendo transversalmente porciones solidas o tierras (destinadas a bloquear correspondientes filas de aberturas en el asiento de valvula).
Cada fila de aberturas se puede separar de la fila siguiente extendiendo transversalmente una porcion solida o tierra, extendiendose los elementos intersticiales entre tierras adyacentes para definir las aberturas adyacentes.
Filas unicas de aberturas se pueden proporcionar entre tierras para conseguir, movimientos de valvula pequenos y rapidos.
[0022] En una forma de realizacion, los elementos intersticiales que separan aberturas vecinas extendiendose transversalmente al eje de movimiento estan todos preferiblemente en angulo entre 20 hasta 40 grados, mas preferiblemente entre 25 hasta 35 grados de dicho eje de movimiento.
[0023] En una forma de realizacion, los elementos intersticiales que separan aberturas vecinas extendiendose transversalmente al eje de movimiento estan en angulo a orientaciones especulares uno a otro para subtender pares respectivos de angulos especulares +/- a dicho eje de movimiento.
En una fila de aperturas los elementos intersticiales usualmente estaran en angulo alternativamente en los angulos especulares + y - para proporcionar una distribucion equilibrada.
Preferiblemente, todos los elementos intersticiales en la coleccion que separan aberturas vecinas extendiendose transversalmente al eje de movimiento subtienden el mismo par de angulos especulares +/- a dicho eje de movimiento.
[0024] En una forma de realizacion, antes que ser dispuestos de forma aleatoria, los elementos intersticiales son alineados uno con respecto al otro a traves de la coleccion de aberturas para formar lfneas de soporte de carga.
Por lo tanto, elementos intersticiales en filas adyacentes formaran una fila de modo que se encuentren a lo largo de la misma lfnea de soporte carga.
Alineando los intersticiales, las cargas locales creadas a ambas extremidades de los respectivos intersticiales (es decir los nodos) son alineadas asf proporcionando lfneas de soporte de carga.
Preferiblemente, formaran lfneas paralelas de soporte de carga, preferiblemente uniformemente distanciadas una de otra.
Normalmente, lfneas de imagen especular de fuerza definidas por angulos especulares que subtienden intersticiales con respecto al eje de movimiento deberfan ser proporcionadas incluso para soporte de carga, cuando cargas de aceleracion se aplican en la direccion opuesta.
[0025] En una forma de realizacion, al menos un plato de valvula multi-abierto es un miembro en forma de plato flexible, por ejemplo, un material plastico flexible o chapa metalica flexible fina (por ejemplo < 3mm).
[0026] El material de valvula puede ser hecho de una variedad de materiales, algunos ejemplos son plasticos (por ejemplo Mylar, Peek) compuestos (por ejemplo carbono, vidrio, aramida, (es decir poliamidas aromaticas resistentes a altas temperaturas)), Epoxys, metales (por ejemplo acero inoxidable) y ceramica (por ejemplo finas hojas de carbono de carburo de silicio).
Las temperaturas y presiones implicadas tendran un impacto significativo en el material real seleccionado para asegurar que no se deforme de manera adversa por el uso.
Para temperaturas mas altas, aceros inoxidables o aleaciones de alto rendimiento pueden ser utilizados. Superaleaciones que exhiben buena resistencia a la fluencia, fuerza mecanica y longevidad a la fatiga en altas temperaturas han sido desarrolladas especialmente para el uso en las turbinas de gas y estas son normalmente aleaciones de nfquel o de base cobalto; ejemplos de superaleaciones incluirfan Inconel™ o Hastelloy™.
En aplicaciones determinadas puede ser util usar materiales que padecen deformacion por fluencia y plastica ya que estas tienen otras propiedades beneficiosas.
En este caso la deformacion por fluencia y plastica puede ser superada uniendo un material mas fuerte para proporcionar fuerza localizada, tal como acero inoxidable en Mylar.
El material de valvula (incluyendo el miembro flexible en forma de plato) puede ser cortado por laser, cortado por agua, fotograbado, cortado o formado por otros medios.
[0027] Tal y como se menciona previamente, una valvula de control puede tener un miembro en forma de plato que es suficientemente flexible para conformarse a la cara de sellado del asiento de valvula, por ejemplo, en respuesta a un diferencial de presion a traves de la valvula.
Si tal miembro en forma de plato flexible y ligero dispone de elementos intersticiales en angulo como se detalla anteriormente, puede resistir mejor altas cargas inerciales de aceleraciones y deceleraciones y/o cargas de alta presion.
[0028] En el caso de un plato de valvula flexible, el tamano de abertura se puede configurar de manera que el miembro flexible en forma de plato puede abarcar aberturas correspondientes en la segunda parte sin curvarse significativamente.
Ademas, el tamano de abertura se puede configurar para asegurar que el plato de valvula flexible no agarra un labio de las aberturas correspondientes en la segunda parte cuando la primera parte se mueve a la configuracion cerrada.
[0029] Los elementos intersticiales alargados pueden ser rectos de borde o pueden tener bordes ligeramente
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curvados (formando modelos de agujeros ligeramente redondeados) y pueden ensanchar en sus extremidades respectivas para fuerza adicional.
Ellos puede definir, por ejemplo, una o mas aberturas hexagonales triangulares o trapezoidales.
[0030] Los agujeros pueden ser ligeramente redondeados con radios internos para reducir adicionalmente concentraciones de tension.
En una forma de realizacion, el plato de valvula multi-abierto comprende elementos intersticiales que ensanchan aberturas de definicion de intersecciones concavas con esquinas redondeadas.
Es deseable para algunas (al menos 50%) o todas las aberturas tener esquinas redondeadas para reducir concentraciones de tension en los nodos respectivos de los elementos intersticiales.
Segundo aspecto
[0031] Segun un segundo aspecto de la presente invencion, ya no dentro del campo de las reivindicaciones anexas, se proporciona una valvula de control para controlar flujo fluido que comprende al menos un plato de valvula multi- abierto operativamente conectado via un bastidor de actuador a un actuador para el movimiento de deslizamiento con respecto a un asiento de valvula multi-abierto, donde el movimiento de al menos un plato de valvula se controla por el bastidor del actuador.
[0032] La valvula de control sufre movimientos de valvula de deslizamiento bajo el control del actuador para llevar las aberturas multiples dentro y fuera de registro con el asiento de valvula para permitir y prevenir flujo fluido, respectivamente.
En una valvula multi-abierto, las distancias pueden ser bastantes pequenas.
Es importante que la valvula de control pueda moverse entre una posicion abierta y una cerrada rapidamente mientras tambien controla la posicion del plato de valvula de manera que permanece correctamente alineada con las aberturas.
Idealmente el borde de sellado alrededor de las aberturas se mantiene a un mfnimo, sin embargo, si la posicion de la valvula a cierre es incorrecto luego la valvula puede fallar para sellar correctamente.
Por lo tanto el actuador necesita tener una posicion de parada precisa para cada movimiento relativo a las aberturas de valvula.
Donde un bastidor de actuador se utiliza para controlar el movimiento del plato de valvula, normalmente mientras lo sostiene (por ejemplo desde arriba o debajo o el lateral), este bastidor puede mejorar el control posicional; en particular, el bastidor puede interactuar con mecanismos de posicion (por ejemplo topes) sin implicar el (normalmente menos robusto) plato de valvula; por lo tanto, ninguno de los bordes del plato de valvula necesita entrar en contacto con ninguna otra superficie durante la operacion normal.
[0033] El bastidor del actuador puede comprender un cuerpo de una pieza o multicomponente, esqueleto o estructura (por ejemplo de barras).
El bastidor puede estar dispuesto sustancialmente para cubrir el plato de valvula, o, alternativamente, puede arrastrar/empujar el plato de valvula (por ejemplo de un borde).
Usualmente sera el mismo orden de tamano que el plato de valvula respectivo, esta controlando, por ejemplo, extendiendose en una dimension (por ejemplo perpendicular al eje del movimiento) al menos un tercio, preferiblemente al menos la mitad e incluso al menos dos tercios de la dimension correspondiente del plato de valvula, pero normalmente no mas de una vez, o, una y un tercio de veces esa dimension.
Si, sin embargo, el bastidor se configura para mover/controlar al unfsono multiples platos, que es donde su uso puede ser ventajoso, entonces las dimensiones anteriores son con referencia a la dimension total de los platos de valvula respectivos esta controlando.
[0034] El termino "actuador" se usa en su sentido mas amplio para significar un dispositivo de accionamiento que es capaz de accionar movimiento mecanico (en este caso, alternancia lateral) del plato de valvula.
El dispositivo puede ser un mecanismo que transforma una senal (por ejemplo senal electrica) en movimiento y se puede seleccionar de un motor, transductor, piston, electroiman, o similar y puede incluir, por ejemplo, un actuador piezoelectrico, neumatico o hidraulico (usado solo aquf en su sentido estricto), piston hidraulico, o motor electrico.
[0035] Al menos un plato de valvula se puede configurar para someterse a un movimiento alternativo lateralmente, donde el plato de valvula es movido hacia atras y hacia adelante lateralmente por el actuador.
Estos movimientos accionados pueden ser un movimiento alternativo giratorio o lineal (por ejemplo rectilfneo) relativo al asiento de valvula.
El plato de valvula y asiento de valvula se pueden montar en planos paralelos que ocupan cualquier orientacion (con el bastidor correspondientemente orientado), aunque normalmente ocuparan planos horizontalmente dispuestos, con el plato de valvula bien alternativo en vaiven de un lado a otro por encima, o bien por debajo, del asiento de valvula.
[0036] Convenientemente, el bastidor del actuador puede controlar el movimiento de multiples platos de valvulas al unfsono.
Es a menudo preferible para cubrir un area de asiento de valvula con multiples platos de valvula mas pequenos, mientras el bastidor del actuador permite que se controlen juntas.
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Platos mas pequenos tienen los beneficios siguientes: son menos propensos a la distorsion de efectos termicos es decir al ahuecamiento en respuesta al calor en un lado del plato solo o simplemente expansion y contraccion termica; si multiples puntos de fijacion se escogen de un unico plato entonces hay una probabilidad mayor de que los puntos de fijacion entren en conflicto e induzcan tensiones entre ellos; si solo se usa uno o dos puntos de fijacion entonces las tensiones en los puntos de fijacion crecen significativamente cuando el plato de valvula se hace mayor; platos mas pequenos tienen fuerzas inerciales mas bajas por plato, asf que esto puede significar por lo tanto tensiones mas bajas en cada punto de fijacion y ademas es poco probable que platos multiples sufran de impactos duros simultaneos, ya que es poco probable que todos sean detenidos exactamente al mismo tiempo.
[0037] Preferiblemente, al menos un plato de valvula esta operativamente conectado al bastidor (por ejemplo sostenido) en ubicaciones multiples a lo largo del bastidor del actuador.
Normalmente, el bastidor sostiene el peso del plato de valvula y gufa su movimiento, pero en algunas disposiciones de deslizamiento ningun soporte ffsico puede ser requerido.
[0038] Sostener el plato de valvula en puntos multiples a lo largo del bastidor del actuador permite movimientos rotacionales y/o traslacionales del plato de valvula mas alla de los movimientos accionados por el actuador para mejorar el posicionamiento del plato de valvula.
[0039] Las ubicaciones multiples pueden ser partes multiples del bastidor del actuador (por ejemplo puntos o regiones) que son distanciadas entre si, o, pueden ser partes adyacentes del bastidor del actuador formando al menos una region continua que se extiende a lo largo del bastidor, donde nuevamente multiples (es decir diferentes) partes del bastidor proporcionan el soporte.
[0040] De forma similar, al menos un plato de valvula es preferiblemente conectado operativamente (por ejemplo sostenido) por el bastidor del actuador en ubicaciones multiples en la superficie del plato de valvula.
Asimismo, las ubicaciones multiples en el plato de valvula pueden ser multiples partes adyacentes o multiples partes distanciadas del plato de valvula.
Cada parte (por ejemplo punto o region) en el bastidor se emparejara preferiblemente con una parte correspondiente unica (por ejemplo punto o region) en el plato de valvula.
[0041] Como se ha indicado anteriormente, el bastidor permite conseguir mejor control posicional en la valvula de modo que el plato comienza y para en el punto correcto en relacion a las puertas.
Este puede estar dependiendo del ambiente de valvula al permitir el bastidor al plato de valvula ciertos grados de libertad y/o interaccion con otros mecanismos de posicion junto a el.
Por ejemplo, el plato de valvula puede estar sujeto a cargas de presion (durante expansion o compresion de gas) o cargas inerciales (si proporcionado sobre un cuerpo movil por ejemplo cara de piston) que afectan su movimiento, y el bastidor del actuador puede apoyar la flexibilidad del plato para adaptar/compensar para estas.
[0042] Los seis grados de libertad de movimiento de un cuerpo rfgido en tres dimensiones comprenden los siguientes tres grados traslacionales y tres rotacionales:-
1. Moviendo arriba y abajo (vertical)
2. Moviendo a izquierda y derecha (lateral)
3. Moviendo hacia adelante y hacia atras (longitudinal)
4. Inclinando hacia adelante y hacia atras (cabeceo)
5. Girando a izquierda y a derecha (guinada)
6. Girando de lado a lado (alabeo)
[0043] Mas alla de la alternancia accionada, el bastidor del actuador (incluyendo cualquier accesorio) se puede configurar para permitir uno, o dos o tres grados de libertad rotacional en uno o mas platos de valvula.
El bastidor puede controlar tal rotacion en al menos un plato de valvula y cualquiera de estos puede ser una rotacion limitada, por ejemplo, normalmente hasta + o - 20°, y en particular, hasta + o - 10°.
Normalmente, el bastidor no necesitara a impartir ninguna estabilidad de alabeo o cabeceo ya que la valvula de control puede proporcionar esto mismo cuando sella (por ejemplo asiento de valvula y cualquier placa de retencion opuesta recluira el plato de valvula).
Preferiblemente, el bastidor del actuador controla la rotacion del plato de valvula en su propio plano (guinada), ya que una desalineacion puede suponer un fallo para sellar.
[0044] El bastidor del actuador (incluyendo cualquier accesorio) se puede configurar para permitir uno, dos o tres grados de libertad traslacional (libertad normalmente limitada) a uno o mas platos de valvula mas alla de la alternancia accionada en el plano de la valvula.
Por lo tanto, el bastidor del actuador se puede configurar para controlar el movimiento (preferiblemente limitado) de uno o mas platos de valvula en el plano de los platos de valvula, pero en una direccion perpendicular a la direccion del movimiento del actuador (por ejemplo lateralmente si los platos estan siendo forzados a alternar longitudinalmente), ya que de nuevo una desalineacion puede suponer un fallo para sellar.
[0045] Ademas, el bastidor se puede configurar para controlar el movimiento de uno o mas platos de valvula
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perpendicular a los (pianos de los) platos de valvula, para controlar la distancia de separacion del plato de valvula y el asiento de valvula.
Por ejemplo, el bastidor se puede configurar para cabecear alrededor de uno o multiples pivotes o puntos de bisagra en el bastidor (por ejemplo flexuras estranguladas), permitiendo al plato de valvula sostenido levantarse o caer normalmente fuera de su plano; en este caso, todo el soporte en el plato puede estar normalmente en justo una ubicacion axial descendente (relativa al eje del movimiento).
Alternativamente, elementos de soporte elasticos proporcionados entre el bastidor y el plato de valvula pueden ser utilizados, como se discute a continuacion.
Estos pueden ser mas pequenos y mas ligeros que el bastidor (es decir menos que la masa) y por lo tanto menos sujetos a cargas inerciales.
[0046] En una forma de realizacion, el bastidor del actuador comprende al menos un primer sub-bastidor de igualacion teniendo un punto de pivote.
Por "sub-bastidor de igualacion" se entiende un mecanismo donde fuerzas son capaces de ser uniformemente distribuidas a traves de enlaces y comprender al menos un miembro de bastidor de igualacion (por ejemplo barra) pivotado a un punto de pivote en o cerca de su centro; asf, cuando una fuerza se aplica al pivote (en este caso por el actuador), una fuerza opuesta se aplica al miembro de bastidor de igualacion (por ejemplo barra) via enlaces dispuestos a lo largo de su longitud (en este caso, conexiones entre las multiples ubicaciones en el sub-bastidor y ubicaciones correspondientes en el plato de valvula).
Tal mecanismo es tambien conocido como un balancfn de enganche o mecanismo de balancfn de enganche y se ha encontrado eficaz para el posicionamiento de manera precisa del plato de valvula multi-abierto en la configuracion cerrada (para un sellado de valvula exitoso) y/o la configuracion abierta (para la mejorada eficiencia/flujo pasante de valvula).
[0047] Donde el actuador se configura para alternancia rectilfnea en un plano, la barra de igualacion se extendera normalmente en angulo recto al eje del movimiento del actuador.
[0048] Al menos un plato de valvula se puede sostener en ubicaciones multiples a lo largo del sub-bastidor alrededor de su punto de pivote, o el sub-bastidor puede sostener otros componentes que tienen las ubicaciones multiples para el soporte del plato de valvula.
El punto de pivote se puede seleccionar de cualquier componente adecuado, bisagra, conexion o soporte para proporcionar el grado deseado de libertad rotacional, como se ha mencionado anteriormente, y podrfa ser por ejemplo, una flexura estrangulada, o bisagra (por ejemplo una bisagra de clavija).
[0049] En una forma de realizacion preferida, al menos el primer sub-bastidor de igualacion es sostenido en su punto de pivote por un unico elemento axial alargado que permite al sub-bastidor alabear y/o cabecear y/o guinar.
El elemento alargado puede ser una flexura plana o cilfndrica y puede ser estrangulada.
Este diseno permitira solo limitado alabeo y/o cabeceo y/o guinada al sub-bastidor.
[0050] El primer sub-bastidor de igualacion puede sostener uno o mas sub-bastidores de igualacion descendente; cada sub-bastidor ascendente sostendra normalmente dos o tres sub-bastidores en una fase descendente (posterior).
En una forma de realizacion preferida, todos los sub-bastidores ascendentes sostienen un par de sub-bastidores descendentes.
Dependiendo del numero y tamano de los platos de valvula, dos o tres etapas totales de sub-bastidores pueden ser requeridas.
[0051] Para la posicion de valvula precisa, el bastidor del actuador preferiblemente comprende una serie de sub- bastidores de igualacion configurada de tal manera que encierre sus configuraciones deseadas en cualquier orden, en respuesta a una fuerza opuesta del actuador.
[0052] Un balancfn de enganche es un mecanismo para distribuir fuerza uniformemente a traves de enlaces.
En este caso se usa para asegurar que todas valvulas paran en la posicion correcta.
Debido a tolerancias de fabricacion, es diffcil controlar con precision la posicion de parada de un numero de valvulas (es decir platos) si sujetadas rfgidamente.
Sin embargo, si se tira de ellas (o se empuja) via un balancfn de enganche entonces independientemente del orden que valvulas diferentes golpean su unico o varios topes, todas acabaran colindantes a su unico o varios topes respectivos.
Si usted acaba de tirar del mecanismo entonces todas las valvulas TIENEN QUE acabar colindantes a su unico o varios topes respectivos, la unica diferencia entre dos conjuntos diferentes de valvulas es que usted podrfa necesitar empujar o tirar del mecanismo ligeramente mas lejos en uno que en otro.
[0053] El bastidor del actuador se puede configurar para interactuar con mecanismos de posicion en el aparato, por ejemplo, en la valvula, especfficamente el asiento de valvula, para situar el plato de valvula correctamente, por ejemplo, para asegurarlo en la deseada configuracion cerrada o abierta.
Mecanismos de posicion pueden comprender uno o mas enlaces, conectores, topes, barreras, mecanismos de
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amortiguacion, partes de enganche recfproco (empujes y topes) o similar.
[0054] En una forma de realizacion, al menos un sub-bastidor de igualacion comprende uno o varios empujes o superficies de empuje, normalmente dispuestos simetricamente, configurados para sostener topes respectivos correspondientes proporcionados en el asiento de valvula para situar el plato de valvula en la configuracion de valvula cerrada y/o abierta.
[0055] El mecanismo de posicion puede comprender un mecanismo de amortiguacion para la amortiguacion de la energfa cinetica del bastidor del actuador.
A diferencia del plato de valvula, el diseno del bastidor se puede construir especfficamente para resistir interacciones con mecanismos de posicion y mecanismos de amortiguacion tambien pueden ser incluidos por ejemplo para dirigir rebotes de topes duros, especialmente en valvulas alternativas lateralmente.
[0056] El mecanismo de amortiguacion puede ser como se describe abajo respecto al cuarto aspecto.
Por ejemplo, puede ser un mecanismo de amortiguacion de accion doble asf configurado para proporcionar amortiguacion a cada extremo del recorrido alternativo de un componente de movimiento del bastidor del actuador.
[0057] Donde el bastidor del actuador comprende al menos un sub-bastidor de igualacion como anteriormente, al menos un mecanismo de amortiguacion se puede configurar para actuar directamente en al menos uno, o en cada sub-bastidor de igualacion, para amortiguar sus movimientos.
Este puede ser deseable para la reduccion de la tension en enlaces ya que la amortiguacion se puede disenar para armonizar con el tamano de los componentes locales.
[0058] El mecanismo de amortiguacion puede comprender un mecanismo de amortiguacion de percusion, como se describe abajo respecto al cuarto aspecto.
[0059] El bastidor puede comprender un cuerpo plano fino o una estructura, preferiblemente un cuerpo de una pieza o estructura, y puede tener secciones huecas o recortadas para reducir peso.
Se puede formar de metal, o plastico o compuesto y se puede formar como un artfculo de una pieza, por ejemplo, por moldeado por inyeccion o por fotograbado o por corte por choro de agua.
[0060] El bastidor del actuador puede ser una estructura de soporte dispuesta para sostener y mover un unico plato de valvula, o una pluralidad de platos de valvula al unfsono.
Cada plato de valvula puede tener dos o mas ubicaciones en las que es sostenido, normalmente dispuesto simetricamente alrededor de su centro de gravedad, y normalmente estara justo en una posicion axial descendente relativa al eje del movimiento.
[0061] Uno o mas platos de valvula pueden ser sostenidos por el bastidor del actuador via elementos de soporte intermedios, que pueden ser integrales o separar al bastidor, y pueden ser fntegramente formados con o separar al plato de valvula.
Estos puede extenderse entre puntos o regiones en el bastidor y puntos o regiones en el plato, y pueden ser rfgidos o elasticos, y ramificados o solidos en la estructura.
[0062] Preferiblemente, el plato de valvula esta fntegramente formado con, o fijado de forma segura al bastidor del actuador o a cualquier elemento de soporte intermedio, de modo que no hay juego en cualquier conexion que pudiera llevar al desgaste.
Tambien, preferiblemente ninguno de los bordes del plato de valvula entran en contacto con cualquier otra superficie durante la operacion normal ya que el uso del bastidor hace esto innecesario.
[0063] El plato de valvula puede ser sostenido por el bastidor del actuador via uno o mas elementos de soporte elastico asf configurado para permitir movimiento limitado del plato de valvula perpendicular a su propio plano.
Los elementos de soporte elasticos, por ejemplo, elementos de muelle planos, confieren un grado traslacional adicional de libertad, permitiendo la distancia de separacion de los planos respectivos del asiento de valvula y plato de valvula para ser variada ligeramente.
Tal "flotacion" del plato de valvula le permite moverse suficientemente cerca del asiento de valvula para un sellado eficaz, mientras asegura que no esta permanentemente tan cerca del asiento que la friccion se encuentra dando lugar al desgaste o a eventos de valvula mas lentos.
Los elementos de soporte elasticos pueden ser como se describe abajo respecto al tercer aspecto.
[0064] El plato de valvula se puede posicionar entre el asiento de valvula y una placa de retencion para movimiento alternativo lateral, estando posicionado el bastidor del actuador el otro lado de la placa de retencion (de manera que cualquier elemento de soporte se extiende a traves de aberturas en la placa de retencion).
El uso de una placa de retencion es especialmente ventajoso donde la valvula se configura para permitir un movimiento de flotacion del plato de valvula perpendicular a su propio plano, esta flotacion se puede facilitar por el bastidor del actuador y/o por el uso de elementos de soporte elasticos.
La placa de retencion se puede configurar para proteger el plato de valvula y limitar sus movimientos fuera de plano,
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en particular, restringiendolo a permanecer cerca del asiento de valvula, por ejemplo, no mas lejos de 2 grosores, o preferiblemente 1 grosor, o idealmente no mas lejos del 75% o incluso el 50% del grosor del asiento de valvula.
La placa de retencion normalmente comprendera un cuerpo plano sustancialmente, normalmente de material relativamente fino, y puede comprender una pantalla porosa configurada para sustancialmente cubrir el plato de valvula.
Puede comprender una serie de cables en tension, una serie de pernos con tapas, una hoja de metal de corte fino; o, cincha metalica.
[0065] Tal y como se menciona previamente, en la aplicacion anterior del solicitante W02009/074800, se usa una valvula de control que puede tener un miembro en forma de plato flexible y ser configurada para acoplarse a una superficie de sellado del asiento de valvula cuando la valvula de control esta en una configuracion cerrada y se encierra en la configuracion cerrada; se puede configurar para conformarse a la cara de sellado del asiento de valvula, por ejemplo en respuesta a un diferencial de presion a traves de la valvula.
Se ha encontrado especialmente beneficioso para controlar los movimientos y la posicion de un plato de valvula flexible y ligero usando un bastidor de actuador como se ha descrito anteriormente.
[0066] En una forma de realizacion preferida, al menos un plato de valvula multi-abierto es un miembro en forma de plato flexible.
Ventajosamente, el miembro en forma de plato flexible es (suficientemente flexible para ser) capaz de conformarse a la cara del asiento de valvula multi-abierto para proporcionar un sello.
Tercer aspecto
[0067] Segun un tercer aspecto de la presente invencion, se proporciona una valvula de control para controlar flujo fluido que comprende al menos un plato de valvula multi-abierto operativamente conectado a un actuador para el movimiento de deslizamiento relativo a un asiento de valvula multi-abierto, estando conectado el plato de valvula al actuador via uno o mas elementos de soporte elasticos configurados para permitir un movimiento de flotacion del plato de valvula perpendicular al plato de valvula.
[0068] Durante el movimiento de deslizamiento, al menos un plato de valvula se mueve oblicuamente por el actuador, a menudo a altas velocidades, mientras uno o mas elementos de soporte elasticos permiten movimiento o "flotacion" en una direccion perpendicular al plato de valvula (por ejemplo perpendicular a su propio plano) es decir de manera que el espaciado de asiento de valvula/plato de valvula varfa.
Esto permite que el plato de valvula se mueva lo suficientemente cerca del asiento de valvula para sellado eficaz, mientras se asegura que no esta permanentemente tan cerca del asiento que la friccion se encuentra dando lugar al desgaste o a eventos de valvula mas lentos.
Por lo tanto, la presente valvula de control puede ser abierta y cerrada rapidamente, mientras mantiene longevidad y sellado eficaz.
[0069] Idealmente la masa de plato de valvula se mantiene lo mas baja posible para reducir fuerzas inerciales mientras no compromete capacidad de llevar carga de presion.
Si un elemento de soporte fijo se usa en vez de un elemento de soporte elastico y hay un espacio entre el plato de valvula y el asiento de valvula, entonces la valvula no sellara debidamente o sellara mientras induce una tension en el material del plato de valvula que esta conectando localmente el espacio entre el plato de valvula y el asiento de valvula - normalmente alrededor del accesorio de soporte.
Platos de valvula finos pueden padecer vida reducida por fatiga si se espera que traten con estas tensiones de conexion.
[0070] Esta disposicion de soporte elastico se prefiere en valvulas de flujo de gas (por ejemplo aplicaciones de expansion y/o de compresion), donde los elementos de soporte permiten variar cargas de presion para mover el plato de valvula segun sea necesario.
En aplicaciones donde es posible que haya ciclo de temperatura y expansion diferencial de la fina valvula de placa con respecto a su ambiente esta disposicion de soporte es tambien altamente preferida sobre un espaciado fijo del asiento de valvula.
[0071] El movimiento de deslizamiento puede ser un movimiento alternativo lateralmente, donde el plato de valvula es movido hacia atras y hacia adelante lateralmente por el actuador.
Este puede ser lineal (por ejemplo rectilfneo) o movimiento giratorio con respecto al asiento de valvula, y puede ser entre una configuracion cerrada por la cual las aberturas no se registran para sustancialmente prevenir pasaje de un fluido, y una configuracion abierta por la cual las aberturas se registran y el pasaje de fluido es permitido.
El plato de valvula y asiento de valvula se pueden montar en planos paralelos que ocupan cualquier orientacion, aunque normalmente ocuparan planos horizontalmente dispuestos, con el plato de valvula bien alternativo en vaiven de un lado a otro por encima, o bien por debajo, del asiento de valvula.
[0072] En una forma de realizacion, uno o mas elementos de soporte elastico se configura para obligar al menos a un plato de valvula a seguir de cerca los movimientos del actuador en el plano del plato de valvula, mientras que
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permite un movimiento de flotacion en la direccion perpendicular al plano.
Mientras el elemento de soporte elastico puede flexionarse ligeramente para permitir que varfe la distancia de separacion, deberfa ser suficientemente rfgido tanto para empujar como para estirar del plato de valvula durante la alternancia, y seguir de cerca el movimiento del actuador.
Si el plato de valvula no es posicionalmente correcto en relacion al asiento de valvula, entonces aunque el espaciado entre el plato de valvula y asiento de valvula sea correcto, el plato de valvula todavfa no puede sellar en una configuracion cerrada.
[0073] Preferiblemente, en la valvula, la extension del movimiento de flotacion en vaiven de un lado a otro del plato de valvula perpendicular a su plano no es mas del 200%, mas normalmente no mas del 100%, preferiblemente no mas del 75%, e idealmente no mas del 50% del grosor del asiento de valvula.
La extension se puede restringir por las propiedades de flexion del elemento de soporte elastico o se puede restringir por la presencia de una placa de retencion.
[0074] En una forma de realizacion preferida, el plato de valvula esta dispuesto entre el asiento de valvula y una placa de retencion.
La placa de retencion se puede configurar para proteger el plato de valvula y/o limitar sus movimientos fuera de plano, donde estos no estan suficientemente restringidos por los elementos de soporte.
Los elementos de soporte pueden extenderse a traves de aberturas o huecos en la placa de retencion.
La placa de retencion normalmente comprendera un cuerpo sustancialmente plano, normalmente de material relativamente fino, y puede comprender un pantalla porosa configurada para sustancialmente cubrir el plato de valvula.
Puede comprender una serie de cables en tension, una serie de pernos con tapas, una hoja de metal de corte fino; o, cincha metalica.
[0075] En una forma de realizacion preferida, al menos un plato de valvula multi-abierto es un miembro en forma de plato flexible.
En una forma de realizacion, al menos un plato de valvula multi-abierto es un miembro en forma de plato flexible, por ejemplo, un material plastico flexible o una chapa metalica flexible fina (por ejemplo < 3mm).
[0076] El material de valvula (incluyendo el miembro en forma de plato flexible) puede ser hecho de una variedad de materiales, algunos ejemplos son plasticos (por ejemplo Mylar, Peek) compuestos (por ejemplo carbono, vidrio, aramida, (es decir poliamidas aromaticas resistentes a altas temperaturas)), Epoxys, metales (por ejemplo acero inoxidable) y ceramica (por ejemplo finas hojas de carbono de carburos de silicio).
Las temperaturas y presiones implicadas tendran un impacto significativo en el material real seleccionado para asegurar que no se deforme de manera adversa por el uso.
Para temperaturas mas altas, aceros inoxidables o aleaciones de alto rendimiento pueden ser utilizados. Superaleaciones que exhiben buena resistencia a la fluencia, fuerza mecanica y longevidad a la fatiga en altas temperaturas han sido desarrolladas especialmente para el uso en las turbinas de gas y estas son normalmente aleaciones de nfquel o de base cobalto; ejemplos de superaleaciones incluirfan Inconel™ o Hastelloy™.
El material de valvula (incluyendo el miembro en forma de plato flexible) puede ser cortado por laser, cortado por agua, fotograbado, cortado o formado por otros medios.
[0077] Ventajosamente, el miembro en forma de plato flexible es (suficientemente flexible para ser) capaz de conformarse a la cara del asiento de valvula multi-abierto para proporcionar un sello, por ejemplo, en respuesta a un diferencial de presion a traves de la valvula de control.
Como se explica en la W02009/074800 del solicitante, tal miembro de valvula ligero se puede bloquear en su lugar por incluso una diferencia de presion pequena y ser usado para proporcionar movimientos de valvula rapidos para una entrada de energfa pequena.
La conformabilidad tambien puede asegurar un buen sello incluso en caso de alguna contaminacion de valvula.
Sin embargo, si un plato de valvula flexible esta demasiado cerca del asiento de valvula, entonces hay desgaste y friccion significativos cuando se mueve el plato de valvula.
Si esta posicionado demasiado lejos, el plato de valvula no sella debidamente al asiento de valvula y/o pone una carga de fatiga en el plato de valvula.
Organizar para que tales platos de valvula flexibles floten usando elementos de soporte elasticos permite a los platos reaccionar a cargas de presion y adoptar posiciones deseadas sin desgaste indebido.
[0078] En una forma de realizacion uno o mas elementos de soporte elasticos comprende un elemento de muelle plano, por el cual se produce flexion alrededor de su bisagra(s), normalmente un elemento plano alargado que tiene uno o dos extremos enganchados.
Otros conectores sesgados (por ejemplo electrico, mecanico, neumatico, magnetico u otros) podrfan tambien usarse, tal como un plato enganchado con un muelle enrollado que actua sobre el plato.
[0079] En una forma de realizacion, uno o mas elementos de soporte elasticos estan tan angulados que el movimiento del actuador en una direccion genera una fuerza en diagonal que tiende a levantar el plato de valvula lejos del plano del asiento de valvula.
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Los elementos se pueden configurar de modo que el movimiento del actuador lejos de la configuracion cerrada generara una fuerza en diagonal de elevacion, o, de modo que el movimiento del actuador hacia la configuracion cerrada generara una fuerza en diagonal de elevacion.
Tal diagonalidad es de ayuda, por ejemplo, en una valvula en movimiento donde cargas inerciales estan intentando empujar el plato de valvula hacia abajo sobre el asiento de valvula.
Uno o mas elementos de soporte elasticos normalmente comprendera una seccion angulada que subtiende un angulo de hasta 20 grados con el plano del plato de valvula, sin embargo este angulo variara dependiendo de como de cerca del plato de valvula el actuador y el conector elastico puedes ser posicionados.
[0080] En una forma de realizacion, uno o mas elementos de soporte elastico estan fntegramente formados con el plato de valvula.
Este puede ser en virtud de una lengueta de corte del plato de valvula.
El area de corte puede ayudar a aliviar tension en el sitio.
Sin embargo, esto implica sacrificar algun area de valvula activa y el elemento de soporte entonces sera del mismo material que el plato de valvula.
[0081] Uno o mas elementos de soporte elasticos pueden ser unidos de forma fija a al menos un plato de valvula, por ejemplo, por agarre, remachado o soldadura.
Al menos una seccion de corte o ranura se puede proporcionar en al menos un plato de valvula alrededor del punto de conexion del elemento de soporte elastico al plato de valvula para aliviar cualquier distorsion.
[0082] Donde el plato de valvula esta fntegramente formado con, o fijado de forma segura al elemento de soporte elastico, no hay juego en las conexiones que pudiera llevar al desgaste.
Tambien, preferiblemente ninguno de los bordes del plato de valvula entra en contacto con cualquier otra superficie durante la operacion normal para minimizar el desgaste.
[0083] Si el plato de valvula es sostenido por un unico elemento de soporte este se puede situar en la proximidad de su centro de gravedad, y donde se proporcionan una pluralidad de elementos de soporte, estos son preferiblemente dispuestos simetricamente alrededor del centro de gravedad.
[0084] En una forma de realizacion, el plato de valvula esta operativamente conectado via un bastidor de actuador a un actuador para movimiento alternativo lateral, donde el bastidor del actuador sostiene uno o mas elementos de soporte elasticos.
[0085] El bastidor de actuador puede tener caracterfsticas como se describe anteriormente en relacion al segundo aspecto.
En particular, el bastidor de actuador puede comprender al menos un primer sub-bastidor de igualacion que tiene un punto de pivote.
Donde el actuador se configura para alternancia rectilfnea en un plano, la barra de igualacion normalmente se extendera a angulos rectos al eje del movimiento del actuador.
Cuarto aspecto
[0086] En un cuarto aspecto, ya no dentro del campo de las reivindicaciones anexas, la presente invencion proporciona una valvula de control para controlar flujo fluido que comprende al menos un plato de valvula multi- abierto configurado para el movimiento de deslizamiento con respecto a un asiento de valvula multi-abierto, estando la valvula configurada de manera que iniciacion y/o terminacion del movimiento de deslizamiento se amortigua por al menos un mecanismo de amortiguacion.
Proporcionando tal mecanismo, arranques y/o paradas del plato de valvula se pueden ablandar para mejorar la longevidad de valvula.
[0087] En una valvula multi-abierto, las distancias pueden ser bastante pequenas.
Donde el plato de valvula sufre movimientos de valvula alternativos (por ejemplo giratorios o lineales) para llevar las aberturas multiples dentro y fuera de registro con el asiento de valvula, estos usualmente seran rapidos y frecuentes, y por lo tanto, el uso de un mecanismo de amortiguacion es especialmente deseable para mejorar longevidad. Tambien, la amortiguacion puede reducir rebote indeseable y por lo tanto mejorar el sellado de valvula porque es posible para un plato de valvula de rebote encerrar en una posicion parcialmente cerrada.
Esto es indeseable ya que la valvula no sellara correctamente y habra una filtracion de gas asociada.
[0088] Al menos un plato de valvula multi-abierto puede estar operativamente conectado a un actuador para el movimiento de deslizamiento, especialmente donde este es movimiento alternativo lateral.
[0089] Al menos un plato de valvula multi-abierto puede estar operativamente conectado via un bastidor de actuador al actuador y el movimiento de al menos un plato de valvula se puede controlar por el bastidor del actuador.
El actuador y/o bastidor puede ser como se ha descrito anteriormente respecto a los otros aspectos.
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[0090] Es importante que la valvula de control se pueda mover entre una posicion abierta y una cerrada rapidamente mientras tambien controla la posicion del plato de valvula de manera que esta permanece correctamente alineada con las aberturas.
Idealmente el borde de sellado alrededor de las aberturas se mantiene a un mfnimo, sin embargo, si la posicion de la valvula al cierre es incorrecta entonces la valvula puede fallar en sellar correctamente.
Por lo tanto el actuador necesita tener una posicion de parada precisa para cada movimiento relativo a las aberturas de la valvula.
Donde un bastidor de actuador se utiliza para controlar el plato de valvula y normalmente lo sostiene (por ejemplo desde arriba o abajo o el lateral), este puede facilitar una posicion precisa.
El bastidor puede, por ejemplo, interactuar con mecanismos de amortiguacion y/o de posicion (por ejemplo topes) sin implicar al plato de valvula (normalmente menos robusto); por lo tanto, ninguno de los bordes del plato de valvula necesita entrar en contacto con cualquier otra superficie durante la operacion normal.
Tambien, un bastidor unico puede controlar (y amortiguar) al unfsono multiples platos de valvula.
[0091] Preferiblemente, al menos un plato de valvula se sostiene en ubicaciones multiples a lo largo del bastidor del actuador, y de forma similar, al menos un plato de valvula es preferiblemente sostenido por el bastidor del actuador en ubicaciones multiples en la superficie del plato de valvula, como se ha descrito anteriormente respecto a los otros aspectos.
[0092] El bastidor del actuador se puede configurar para interactuar con mecanismos de posicion en el aparato, por ejemplo, en la valvula, especfficamente el asiento de valvula, para situar el plato de valvula correctamente, por ejemplo, para asegurarlo en la configuracion deseada cerrada o abierta.
Mecanismos de posicion pueden comprender uno o mas enlaces, conectores, topes, barreras, mecanismos de amortiguacion, partes de interacoplamiento (empujes y topes) o similar.
[0093] Al menos un mecanismo de amortiguacion se puede configurar para actuar directamente en el bastidor del actuador para amortiguar sus movimientos, amortiguando asf la iniciacion y/o terminacion del movimiento de deslizamiento del plato de valvula, y pueden opcionalmente formar parte de un mecanismo de posicion.
[0094] En una forma de realizacion, el bastidor del actuador comprende al menos un primer sub-bastidor de igualacion que tiene un punto de pivote y al menos un mecanismo de amortiguacion se configura para actuar directamente en al menos un sub-bastidor de igualacion para amortiguar sus movimientos.
Por "sub-bastidor de igualacion" se entiende un mecanismo donde fuerzas son capaces de ser uniformemente distribuidas a traves de enlaces y que comprende al menos un miembro de bastidor de igualacion (por ejemplo barra) pivotado en un punto de pivote o cerca de su centro; asf, cuando una fuerza se aplica al pivote (en este caso por el actuador), una fuerza opuesta se aplica al miembro de bastidor de igualacion (por ejemplo barra) via enlaces dispuestos a lo largo de su longitud (en este caso, conexiones entre las ubicaciones multiples en el sub-bastidor y ubicaciones correspondientes en el plato de valvula).
Tal mecanismo es tambien conocido como un balancfn de enganche o mecanismo de balancfn de enganche y ha sido encontrado eficaz para el posicionamiento preciso del plato de valvula multi-abierto en la configuracion cerrada (para sellado de valvula con exito) y/o la configuracion abierta (para eficiencia/flujo pasante de valvula mejorados).
Sin embargo, los grados de libertad inherentes en tal mecanismo pueden dar lugar a oscilaciones/rebote indeseables y por lo tanto, es frecuentemente deseable usar un mecanismo de amortiguacion conjuntamente con tales sub-bastidores de igualacion.
[0095] El primer sub-bastidor de igualacion puede sostener uno o mas sub-bastidores de igualacion descendentes; cada sub-bastidor ascendente normalmente sostendra dos o tres sub-bastidores en una fase descendente (posterior).
En una forma de realizacion preferida, todos los sub-bastidores ascendentes sostienen un par de sub-bastidores descendientes.
Dependiendo del numero y tamano de los platos de valvula, dos o tres etapas en conjunto de sub-bastidores pueden ser requeridas.
Para posicionamiento de valvula preciso, el bastidor del actuador preferiblemente comprende una serie de sub- bastidores de igualacion configurados asf para encerrar en sus configuraciones deseadas en orden sucesivo, empezando con los sub-bastidores mas descendentes, en respuesta a una fuerza opuesta del actuador.
[0096] En una forma de realizacion, al menos un sub-bastidor de igualacion comprende uno o mas empujes o superficies de empuje, normalmente dispuestos simetricamente, configurados para sostener topes respectivos correspondientes proporcionados en el asiento de valvula para situar el plato de valvula en la configuracion de valvula cerrada y/o abierta.
Donde el bastidor comprende un primer sub-bastidor de igualacion y/o uno o mas sub-bastidores de igualacion descendentes, mecanismos de amortiguacion se pueden proporcionar para interactuar con todos los sub-bastidores, o solo con aquellos sub-bastidores que sostienen platos de valvula (por ejemplo, los sub-bastidores mas descendentes).
Tales sub-bastidores de igualacion pueden comprender uno o mas empujes o superficies de empuje, normalmente dispuestos simetricamente, configurados para sostener topes respectivos correspondientes proporcionados en el
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asiento de valvula para situar el plato de valvula en la configuracion de valvula cerrada y/o abierta y tambien normalmente configurados para interactuar con un mecanismo de amortiguacion asociado.
[0097] Los elementos de soporte elasticos, por ejemplo, elementos de muelle plano, confieren un grado de libertad traslacional adicional, permitiendo que la distancia de separacion de los planos respectivos del asiento de valvula y plato de valvula sea variada ligeramente.
Tal "flotacion" del plato de valvula le permite moverse suficientemente cerca del asiento de valvula para un sellado eficaz, mientras asegura que no esta permanentemente tan cerca del asiento que la friccion se encuentre dando lugar al desgaste o a eventos de valvula mas lentos.
Los elementos de soporte elasticos pueden ser como se ha descrito anteriormente respecto a los otros aspectos.
[0098] El plato de valvula se puede posicionar entre el asiento de valvula y una placa de retencion, siendo posicionado el bastidor de actuador al otro lado de la placa de retencion.
La placa de retencion puede ser como se ha descrito anteriormente respecto a los otros aspectos.
[0099] En una forma de realizacion preferida, al menos un plato de valvula multi-abierto es un miembro en forma de plato flexible.
Tal plato de valvula es mas susceptible de desgastar y danar y por lo tanto el uso de un mecanismo de amortiguacion es especialmente beneficioso.
El miembro en forma de plato flexible puede ser como se ha descrito anteriormente respecto a los otros aspectos.
[0100] En una forma de realizacion preferida, la valvula de control de deslizamiento comprende un mecanismo de amortiguacion de percusion donde un componente de la valvula destinado para el movimiento de deslizamiento se configura para aproximarse a una superficie de impacto fija, y al menos una masa amortiguadora es tambien proporcionada para amortiguar el movimiento del componente, siendo configurado el mecanismo de manera que cuando el componente se aproxima a la superficie de impacto choca con al menos una masa amortiguadora en una posicion inicial para obligar al menos a una masa amortiguadora a botar hacia adelante y hacia atras entre la superficie de impacto y el componente que se acerca experimentando una serie de colisiones con el componente que lo desacelera.
La superficie de impacto se configura para permanecer fija durante la amortiguacion y puede ser parte de la valvula o aparato circundante.
La serie de colisiones puede implicar una unica masa amortiguadora o multiples masas amortiguadoras que (actuan en series y/o en paralelo para) botar hacia adelante y hacia atras entre la superficie de impacto y el componente que se acerca.
Amortiguadores multiples pueden comprender una pluralidad de masas amortiguadoras redondeadas o una pluralidad de voladizos elasticos.
[0101] Normalmente, el componente de movimiento se configura para seguir un camino lineal o giratorio, alternativo lateralmente.
En ese caso, el mecanismo de amortiguacion puede ser un mecanismo de amortiguacion de accion doble asf configurado para proporcionar amortiguacion a cada extremo del recorrido alternativo del componente de movimiento.
[0102] Convenientemente, el mecanismo de amortiguacion comprende una masa amortiguadora comun asf configurada para amortiguar el movimiento del componente de movimiento a cada extremo de su recorrido alternativo.
[0103] En una forma de realizacion, el componente de la valvula destinado al movimiento de deslizamiento es el bastidor del actuador o un sub-bastidor de igualacion del mismo.
[0104] El mecanismo de amortiguacion puede incluir un mecanismo de restablecimiento que reposiciona al menos una masa amortiguadora en la posicion inicial para la reutilizacion.
El mecanismo de amortiguacion se puede configurar de modo que la colision de al menos un amortiguador con el cuerpo y/o la colision de al menos un amortiguador con la superficie de impacto implica al menos una superficie convexa.
Todos los aspectos
[0105] Las aplicaciones de la presente invencion en cualquiera o mas de sus cuatro aspectos sera considerada ahora.
Una aplicacion particular es el uso de tales valvulas de control como o bien valvulas de entrada o bien de salida para equipo de compresion/expansion de gas (donde cargas de alta presion pueden existir).
Esto puede incluir equipo de desplazamiento positivo tales como compresores de piston o expansores de piston y pueden incluir valvulas de cabeza cilfndricas, valvulas de pared cilfndricas y valvulas de cara de piston.
En casos determinados las valvulas se pueden situar en una superficie en movimiento, tales como la cara de un piston en movimiento (donde cargas inerciales altas pueden existir).
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En particular, tales valvulas se pueden utilizar en los ensamblajes de expansion/compresion de piston de bombas de calor/motores termicos (donde temperatures altas o bajas o de ciclo pueden existir).
Tales ensamblajes de piston son descritos por ejemplo en la aplicacion anterior del solicitante WO2006/100486.
[0106] La presente valvula puede ser ventajosamente usada en una bomba de calor/motor de un sistema de acumulacion de energfa electrica de calor bombeado, especialmente uno donde las valvulas se requieren para sufrir rapidos y frecuentes movimientos alternativos sobre un periodo de anos, frecuentemente con acceso limitado para reemplazarlas; tal sistema es descrito, por ejemplo, en la aplicacion anterior del solicitante WO2009/044139.
[0107] Por ejemplo, en la cara de piston activa de un ensamblaje de piston de compresion/expansion de gas, el plato de valvula necesitara resistir frecuentes movimientos de valvula alternativos mas de 300 alternancias completas/minuto, o incluso 600 alternancias completas/minuto.
En bombas de calor/motores termicos, por ejemplo, aquellos usados en un sistema de acumulacion de energfa de calor bombeado (PHES), el diseno de valvula necesita resistir temperaturas operativas superiores a 300°C, especialmente mas de 450°C y temperaturas inferiores a -50°C, especialmente, menos de -100°C.
Ademas, en un PHES, se pueden requerir tiempos de vidas de platos de valvula de mas de 2 anos para asegurar que el mantenimiento/sustitucion de valvula es infrecuente.
[0108] Asf, la presente invencion ademas proporciona un aparato que comprende cualquiera de las valvulas de control anteriormente descritas (es decir en cualquiera de sus cuatro aspectos), y, en particular, un aparato donde la valvula de control se localiza sobre una superficie en movimiento en el aparato, opcionalmente una cara de piston en movimiento.
Ademas es proporcionado un aparato que comprende aparato de compresion y/o de expansion de gas donde al menos una valvula de entrada y/o de salida de gas comprende una valvula de pantalla como se ha descrito anteriormente.
El equipo puede comprender equipo de desplazamiento positivo, y opcionalmente, expansores de piston y/o compresores de piston.
El equipo de compresion y/o expansion de gas se puede incorporar en una bomba de calor y/o motor termico.
La presente invencion ademas proporciona el uso de tal valvula de control en cualquiera de los aparatos anteriores.
[0109] La presente invencion ademas proporciona cualquier combinacion nueva e inventiva de las caracterfsticas anteriormente mencionadas que la persona experta entenderfa como capaz de ser combinada.
En particular, caracterfsticas de cualquiera de los aspectos anteriores se pueden incorporar en cualquiera de los aspectos anteriores, excepto donde tales caracterfsticas son claramente indicadas como alternativas o incompatibles.
Breve descripcion de los dibujos
[0110] La presente invencion sera ahora descrita, por medio de ejemplo solo, con referencia a los dibujos anexos en los que:-
Fig.1 a es una vista en perspectiva de una seccion de un plato de valvula multi-abierto de deslizamiento flexible de una valvula de control de la tecnica anterior, y Fig. 1b muestra la seccion del plato de valvula que esta sobre el asiento de valvula correspondiente en la configuracion abierta;
Fig. 2 es una vista en planta de un plato de valvula multi-abierto de una valvula de control segun el primer aspecto de la presente invencion; y,
Fig. 3 es una vista en planta de un plato de valvula multi-abierto de una valvula de control alternativa segun la presente invencion;
Fig. 4 es una vista en perspectiva de un ensamblaje de piston en movimiento de doble efecto que puede incorporar una valvula de control multi-abierta;
Figuras 5a y 5b son vistas en planta y esquematica lateral respectivamente de una valvula de control con un elemento de soporte elastico segun el segundo aspecto de la invencion;
Figuras 6a y 6b son respectivamente vistas en perspectiva explosionada y esquematica lateral de una disposicion de valvula de control segun el primer, segundo y tercer aspecto de la invencion;
Fig. 7 es una vista en planta de la disposicion de valvula de control de las figuras 6a y 6b;
Fig. 8 es una vista en perspectiva del bastidor del actuador 218 de la figura 6, que muestra grados posibles de libertad rotacional.
Fig. 9 es una vista en planta de un bastidor de actuador alternativo segun el segundo aspecto de la invencion;
Fig. 10 es una vista en planta de otro bastidor de actuador segun el segundo y cuarto aspecto de la invencion incluyendo un mecanismo de posicion y de amortiguacion;
Fig. 11 es una vista en planta de otro bastidor de actuador segun el segundo y cuarto aspecto de la invencion incluyendo un mecanismo de posicion alternativo y de amortiguacion;
Figuras 12a y 12b son vistas en planta de otras disposiciones de valvula de control alternativa con bastidores de actuador segun el segundo aspecto de la invencion;
Figuras 13a y 13b son respectivamente vistas en perspectiva y lateral de un mecanismo amortiguador de percusion para amortiguar un brazo de bastidor de actuador segun el cuarto aspecto, y similar al mecanismo mostrado en la figura 11; y,
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Fig. 14 es una vista en perspectiva de un mecanismo amortiguador de percusion para amortiguar un brazo de bastidor de actuador segun el cuarto aspecto, y similar al mecanismo mostrado en la figura 10.
Descripcion detallada
[0111] En referencia a las figuras 1a y b, estas muestran el diseno de la valvula de la tecnica anterior de W02009/074800.
La figura 1a muestra una seccion del plato de valvula fino y flexible 10, que comprende filas individuales 30 de aberturas 20 que se extienden perpendicularmente al eje de movimiento (flecha A), donde las aberturas en cada fila estan separadas unas de otras por elementos intersticiales paralelos o listones que se extienden perpendicularmente a las filas.
[0112] La figura 1b muestra el plato de valvula 10 como si estuviera sobre el asiento de valvula 22 con las aberturas en registro en la configuracion abierta.
Es importante que el plato de valvula 10 se asiente en una posicion precisa relativa al asiento de valvula en la configuracion abierta y la configuracion cerrada, y esto se consigue por ranuras alargadas proporcionadas en secciones reforzadas 38 en el plato de valvula que se deslizan alrededor e impactan contra los topes duros 36 proporcionados en el asiento de valvula 22 a cada extremo del movimiento.
[0113] Mientras este diseno de elementos intersticiales es perfectamente aceptable para platos de valvula en uso normal, se ha descubierto que platos de valvula en uso muy pesado o algunos platos de valvula flexibles son propensos a fallar en las intersecciones o nodos de los listones paralelos, debido a cargas de plegado local excesivas en los nodos intersticiales.
[0114] En referencia a la figura 2, conforme al segundo aspecto de la invencion, allf se muestra un plato de valvula de plastico flexible plano destinado a alternancia lineal a lo largo del eje del movimiento A respecto a un asiento de valvula; el plato de valvula podrfa tambien ser un plato metalico fino hecho de acero inoxidable o aleacion de alta temperatura.
[0115] Plato de valvula 50 tiene una coleccion de puertas trapezoidales 60 dispuestas (alternativamente hacia arriba y hacia abajo) en filas dobles 70 separadas por tierras de ancho doble 80.
Puertas 60 que se extienden en las filas transversalmente al eje de movimiento (flecha A) tienen lados rectos definidos por listones alargados finos que subtienden un angulo poco profundo de aproximadamente 40° del eje de movimiento.
[0116] Si el plato de valvula es obligado a alternar hacia adelante y hacia atras a lo largo de su eje de movimiento, la distribucion de tension estructural y por lo tanto las caracterfsticas de fatiga de la valvula de control son significativamente mejoradas donde todos los listones subtienden un angulo poco profundo de 15-45 grados de dicho eje de movimiento.
Tambien, antes que ser dispuestos de forma aleatoria, los listones a traves de la coleccion estan todos alineados unos con otros entre filas sucesivas para definir "lfneas de fuerza" que convergen sobre el eje de movimiento; por lo tanto, las cargas locales creadas a ambos extremos de los intersticiales respectivos (es decir en los nodos) son alineadas proporcionando asf lfneas de soporte de carga.
En esta plato, lfneas de fuerza de imagen especular definidas por intersticiales que subtienden angulos especulares con respecto al eje de movimiento se proporcionan para incluso llevar carga ya que cargas de aceleracion se estan aplicando en ambas direcciones a lo largo del eje de movimiento.
[0117] Los listones ensanchan intersecciones concavas para proporcionar las puertas de lados rectos con esquinas redondeadas, asistiendo ademas la distribucion de tensiones.
[0118] El plato de valvula 50 (y asiento) podrfa tambien ser una plato plano suavemente curvado (como opuesto a un plato plano liso) y sufrir alternancia lineal o giratoria, dependiendo de la direccion del curvado.
[0119] En referencia a la figura 3, esta muestra un plato de valvula de plastico flexible alternativo 90 que tiene una coleccion de puertas triangulares 100 dispuestas (alternativamente hacia arriba y hacia abajo) en filas unicas 110 separadas por tierras de ancho unico 120; el plato de valvula podrfa tambien ser un plato metalico fino (por ejemplo rfgido o flexible) hecho de acero inoxidable o aleacion de alta temperatura.
[0120] Puertas vecinas 100 que se extienden en las filas transversalmente al eje de movimiento (flecha A) tienen lados rectos definidos por listones alargados finos que subtienden un angulo especular poco profundo de + y - 15° del eje de movimiento.
Como se muestra en la figura 3, los listones se alinean a traves de las filas respectivas de la coleccion para dar lfneas paralelas de soporte de carga 130 a ambos angulos especulares a la direccion del movimiento.
[0121] La figura 4 es una vista en perspectiva de un ensamblaje de piston en movimiento de doble efecto que se puede utilizar por ejemplo en una bomba de calor y/o motor termico y que puede incorporar una valvula de control
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multi-abierta alternativa.
El ensamblaje de piston comprende caras de piston superior e inferior activas 160, 160', cada una provista de un asiento de valvula multi-abierto dispuesto hacia el exterior 180 y plato de valvula multi-abierto flexible movil dispuesto hacia el interior 170, que esta cubierto por una estructura de placa de retencion 174.
El plato de valvula 170 se origina por mecanismo de muelle o actuador 190 lateralmente para alternar en vaiven de un lado a otro relativo al asiento de valvula 180 entre una posicion abierta donde es permitido flujo fluido a traves de las aberturas alineadas del plato de valvula y asiento, y una posicion cerrada donde las aberturas no estan registradas y es evitado flujo fluido.
[0122] Este plato de valvula tiene que resistir fuerzas de aceleracion y de deceleracion asociadas con movimientos de abertura y cierre accionados frecuentemente, al igual que cargas de presion de gas variable y cargas inerciales variables debido a que el plato de valvula esta situado en una cara de piston en movimiento.
Por lo tanto, si las aberturas del plato de valvula se sustituyen con aberturas en angulo segun el primer aspecto de la presente invencion, tal valvula de control alternativa lateralmente tendra longevidad mejorada.
[0123] Figuras 5a y 5b muestran una valvula de control conforme al segundo aspecto de la invencion por el cual el plato de valvula es capaz de "flotar" relativo al asiento de valvula.
[0124] Multi-abierto Triangular plato de valvula 200 (aberturas no mostrado) se soporta por un conector elastico 204, que es un flexion de division (a reducir su peso) unida por soldadura o remachado al plato de valvula a o cerca de su centro de gravedad.
Secciones transversales 206 se proporcionan en el plato de valvula 200 en la proximidad de la fijacion de flexura para aliviar cualquier tension en el plato y por lo tanto cualquier distorsion.
La flexura 204 es directamente fijada a (por ejemplo montado en) brazo de actuador 202, que causa que el plato de valvula alterne oblicuamente relativo al asiento de valvula 208.
[0125] La flexura 204 es capaz de flexionar elasticamente para permitir que el espaciado entre el asiento de valvula y el plato de valvula sea variado ligeramente.
Tal "flotacion" del plato de valvula 200 le permite moverse suficientemente cerca del asiento de valvula 208 para un sellado eficaz (por ejemplo bajo la influencia de presion del fluido), mientras asegura que no esta permanentemente tan cerca del asiento que la friccion se encuentra dando lugar al desgaste o eventos de valvula mas lentos. Dependiendo del ambiente de valvula (por ejemplo, cuanta carga de presion de gas puede forzar el plato de valvula lejos del asiento de valvula), puede ser necesario limitar el grado de la flexion en la flexura bien por su diseno, o por el uso de una placa de retencion intermedia dispuesta entre el brazo del actuador 202 y el plato de valvula 200, pero disenada para no impedir el camino de la flexura.
[0126] En referencia a la Fig. 5b, el plato de valvula se muestra en la configuracion cerrada sobre asiento de valvula 208.
La flexura 204 es un elemento de muelle plano formado de tres secciones, con la seccion central angulada en alrededor de 20 grados al horizontal; este angulo dependerfan de como de cerca de la valvula el bastidor esta localizado.
El movimiento del brazo del actuador lejos de la configuracion CERRADA por lo tanto genera una fuerza diagonal de elevacion que asiste al arranque del plato.
Tal desviacion puede ser util para superar cargas de presion de gas o cargas inerciales (por ejemplo en el movimiento de valvulas) que pueden de otro modo impedir los movimientos accionados (por ejemplo arranques o paradas).
[0127] La figura 6a muestra una vista despiezada de una disposicion de valvula de control segun el primer, segundo y tercer aspecto de la invencion y adecuada para uso en la cara de piston activa de un piston en movimiento de una bomba de calor.
[0128] En esta forma de realizacion, platos de valvula dobles 214 son controlados y sostenidos por un unico bastidor de actuador 218 montado sobre un actuador.
Los platos de valvula flexibles dobles 214 se configuran para alternancia lateral al unfsono en la direccion de la flecha con respecto a un unico asiento de valvula 212.
Los platos de valvula 214 se proporcionan con filas unicas de puertas triangulares multiples separadas por intersticiales en angulo para soporte de carga mejorado segun el primer aspecto, siendo su disposicion como se muestra en figura 3.
[0129] Segun el segundo aspecto, cada plato de valvula 214 es sostenido por un par de elementos de muelle planos o flexuras 216 soldados al plato de valvula 214 y al bastidor del actuador 218 respectivamente.
Las flexuras solidas 216 son suficientemente rfgidas para transmitir las fuerzas de empuje/traccion del actuador pero son suficientemente elasticas para permitir que el plato de valvula flote a un espaciado variable del asiento de valvula 212.
Las flexuras 216 pasan a traves de una placa de retencion de malla abierta 222, como se muestra en la figura 6b (pero omitida de la Fig. 6a para simplicidad), que limita este movimiento de flotacion.
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Las flexuras 216 nuevamente tienen una seccion angulada para proporcionar una fuerza de elevacion en diagonal.
[0130] El bastidor del actuador 218 segun el tercer aspecto comprende un primer sub-bastidor de igualacion o bastidor de balancfn que comprende una barra de cruce 215 sostenida en su punto de pivote central por un elemento alargado, estrecho y plano 213 que se estrangula en ambos extremos y es asimismo montado sobre un brazo de actuador (no mostrado).
Los dos extremos de la barra de cruce 215 del primer bastidor de balancfn cada uno sostiene un bastidor de balancfn descendente orientado similarmente, uno para sostener y controlar cada plato de valvula 214, comprendiendo cada bastidor un elemento alargado estrangulado sosteniendo centralmente una barra de cruce sobre la que el par de flexuras son soldadas.
Todos los elementos y barras de cruce tienen secciones recortadas para peso reducido.
[0131] Topes 220 se montan a una estructura fija (no mostrada) sobre el asiento de valvula 212 posicionados transversalmente a los extremos de las barras de cruce y provistos de superficies de empuje opuestas que llevan a los extremos de cada barra de cruce (soportando un plato de valvula respectivo) a una parada en las posiciones de valvula ABIERTA y CERRADA.
[0132] En referencia a la Fig. 8, esta muestra los grados posibles de libertad rotacional en el bastidor del actuador 218 de la figura 6.
Ademas de la alternancia accionada, los elementos estrangulados permiten que las barras de cruce giren en sus planos alrededor del punto de pivote (guinada), que significa que las flexuras en cada barra de cruce pueden causar correspondientemente algun giro en sus platos de valvula respectivos.
En la forma de realizacion de la figura 6 las barras de cruce y los elementos estrangulados normalmente serfan forzados (por ejemplo por cojinetes, hendiduras, etc) de modo que tengan movimiento limitado aparte de guinada y alternancia.
En otras configuraciones, tales como aquellas que usan conectores rfgidos, las secciones estranguladas de los elementos tambien pueden introducir algun cabeceo u otro movimiento vertical del bastidor.
[0133] Retornando a la Fig. 7, esta muestra la disposicion de la valvula de control completamente ensamblada de la figura 6 (excepto la placa de retencion).
En funcionamiento, el bastidor del actuador 218 transmite los movimientos del actuador controlados a los platos de valvula que siguen de cerca los movimientos del bastidor en la direccion del movimiento.
En esta forma de realizacion, se prefiere para los conectores elasticos que permitan que los platos de valvula se muevan arriba y abajo.
Los elementos alargados estrechos y planos 213 estan montados cada uno de forma deslizable en canales encerrados alargados que preferiblemente restringen el movimiento en todas direcciones aparte de hacia atras y hacia adelante (la direccion de alternancia) y permiten alguna guinada limitada y flotacion lateral.
Las barras de cruce 215 tambien se puede restringir en todas direcciones aparte de hacia atras y hacia adelante (direccion de alternancia) y guinada, tambien con alguna camara limitada para flotar oblicuamente en respuesta a la guinada de componentes descendentes.
El movimiento vertical se puede restringir anadiendo superficies de gufa superior e inferior (no mostradas).
[0134] El uso del bastidor del actuador permite posicionamiento preciso de los platos de valvula y por lo tanto permite que areas de sellado sean minimizadas mejorando los rendimientos de la valvula.
La serie de sub-bastidores de igualacion son capaces de distribuir uniformemente las fuerzas del actuador a traves del bastidor del actuador de modo que los platos de valvula se pueden encerrar en sus configuraciones deseadas ABIERTA o CERRADA contra los topes 220 en cualquier orden; en efecto, el giro de las barras de cruce individuales permite que cualquier desalineamiento menor sea corregido automaticamente y que los platos de valvula encuentren cada uno de ellos y en cada momento la posicion correcta ABIERTA o CERRADA.
Esto permite para un ensamblaje que no requiere niveles altfsimos de exactitud.
[0135] El uso del bastidor del actuador tambien protege los platos de valvula del desgaste ya que ningun borde del plato de valvula interactua con cualquier superficie: en cambio, las barras de cruce interactuan con los mecanismos de posicion 220.
El uso de un bastidor de actuador consistente en varias fases tambien permite que platos de valvula mas pequenos que pueden moverse independientemente, bajo el control de respectivos bastidores de balancfn de enganche, sin embargo sean controlados por un unico actuador.
El uso de platos mas pequenos tiene un numero de otros beneficios significativos.
Platos mas pequenos son menos propensos a la distorsion de efectos termicos es decir ahuecamiento en respuesta al calor en un lado del plato solo o simplemente contraccion y dilatacion termica.
Si multiples puntos de fijacion se escogen en un unico plato entonces hay una probabilidad mayor de que los puntos de fijacion entren en conflicto y produzcan tensiones entre ellos.
Si solo se usan uno o dos puntos de fijacion entonces las tensiones en los puntos de fijacion crecen significativamente conforme el plato de valvula se hace mayor.
Platos mas pequenos tienen fuerzas inerciales mas bajas por plato, asf esto por lo tanto puede significar tensiones mas bajas en cada punto de fijacion.
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Ademas es improbable que multiples platos padezcan impactos duros simultaneos, asf como es improbable que todos sean detenidos al mismo tiempo exactamente.
[0136] Fig. 9 es una vista en planta de un bastidor de actuador mas simple 230 segun el segundo aspecto de la invencion.
El bastidor esta montado sobre un brazo de actuador 238 y puede sostener un unico plato de valvula via conectores flexibles 232.
En este caso, antes que ser una estructura flexible, el bastidor es un cuerpo rectangular solido 230 provisto de superficies de empuje 234 que pueden interactuar con topes posicionales.
Nuevamente algun giro (guinada) es permitido alrededor de una bisagra de clavija opcional 236 para posicionamiento preciso, pero el bastidor mismo no permite movimientos arriba o abajo.
[0137] Fig. 12a es una vista en planta de otro bastidor de actuador 270 segun el segundo aspecto de la invencion, que puede sostener un unico plato de valvula.
En este caso, el bastidor 270 comprende un unico bastidor de balancfn de enganche 274 que sostiene un plato de valvula rfgido en el plano del plato de valvula via conectores rfgidos 272 para el movimiento de deslizamiento sobre el asiento de valvula.
Elemento alargado 271 permite cabeceo limitado y movimiento en el plano vertical en los cuellos, que permite que el plato de valvula se selle contra el asiento de valvula, mientras que no sufre indebidamente de friccion al moverse.
Fig. 12b muestra un bastidor de actuador similar 270 comprendiendo nuevamente un unico bastidor de balancfn de enganche 274 que en este caso cubre y sostiene un plato de valvula rfgido desde arriba.
En este caso, conectores enganchados elasticos 272 sostienen y gufan el plato de valvula, sus conexiones al plato de valvula estando dispuestas simetricamente a cada lado y el nivel con el centro de gravedad del plato.
[0138] Figuras 10 y 11 ilustran dos bastidores de actuador alternativos consistentes en varias fases similares a aquellos de Figs 6 y 7 pero cada uno incluyendo un mecanismo de posicion y de amortiguacion segun el cuarto aspecto de la invencion.
Las rapidas aceleraciones y deceleraciones de un plato de valvula alternativo contra topes pueden causar rebotes indeseables.
El rebote de razon es indeseable es particularmente perceptible cuando un plato de valvula esta cerrandose.
En esta situacion es posible que la presion del gas pueda cerrar el plato de valvula en posicion despues de que hay sido rebotado, pero cuando no es debidamente sellado - es decir hay un espacio pequeno entre el plato de valvula y el asiento de valvula que es suficiente para permitir presion para sostener la valvula en esta posicion, pero eficazmente significa que la valvula no esta debidamente sellada y por lo tanto la valvula no es hermetica a la presion y filtrara con perdidas asociadas.
Mientras el uso del bastidor previene que el plato de valvula mismo sufra desgaste, cualquier rebote del bastidor del actuador mas pesado tambien puede causar que la valvula rebote.
Por consiguiente, en algunas disposiciones puede ser deseable usar un mecanismo de amortiguacion para amortiguar el bastidor del actuador cuando se detiene en cada extremo de su movimiento alternativo para minimizar desgaste y/o rebote.
[0139] Cualquier mecanismo de amortiguacion adecuado puede ser utilizado, sin embargo, un mecanismo de percusion, como se ha descrito anteriormente, se ha encontrado especialmente eficaz.
En la Fig. 10, las barras de cruce descendentes tienen clavijas finales 252 que interactuan con un mecanismo de amortiguacion de percusion/gas combinado 254 del tipo descrito mas adelante respecto a la Fig 14 abajo.
En la Fig. 11, las barras de cruce descendentes tienen extremos 262 con horquillas dobles que interactuan con mecanismo de amortiguacion de percusion 264/266 del tipo descrito mas adelante respecto a la Fig 13 abajo.
[0140] La Figura 14 es una vista en perspectiva esquematica de una accion doble, ensamblaje de amortiguador multiple 61, que es un mecanismo capaz de amortiguar movimiento alternativo en ambos extremos del movimiento. Por lo tanto, en vez de una parada brusca, una deceleracion mas gradual puede ser conseguida.
[0141] Brazo 62 es parte del bastidor del actuador y padece alternancias rapidas linealmente a la izquierda y a la derecha.
El extremo del brazo se fija a un amortiguador comun en un arco en forma de un voladizo elastico 64, cuya longitud y elasticidad permite al brazo alternar libremente, pero lo confina dentro del arco. (Este brazo 64 corresponde a la clavija 252 en la Fig. 10).
El voladizo 64 podrfa opcionalmente ser omitido de la disposicion de la Fig. 10, si las clavijas 252 necesitan moverse mas libremente, en cuyo caso, las clavijas mismas pueden extenderse hacia dentro del arco.) En cada extremo del recorrido, el amortiguador 64 (o clavijas 252) impacta contra las disposiciones multi-amortiguador respectivas 66 y 66', comprendiendo cada una brazos multi-voladizos mas cortos 68.
[0142] En este ejemplo, dos mecanismos de amortiguacion ralentizan el brazo 62 que es particularmente eficaz.
El brazo se desacelera por amortiguacion de percusion, es decir, impactos sucesivos de las hojas flexibles adyacentes de los brazos multi-voladizos mas cortos 68, y hay gas secundario amortiguando ya que el gas es forzado hacia afuera de las hojas adyacentes atenuando asf la energfa en esas hojas.
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Por lo tanto, el brazo de bastidor del actuador se desacelera y la posibilidad de rebote indeseable de paradas duras es evitada.
[0143] Retornando al mecanismo de amortiguacion de las figuras 13a y b, estas muestran un ensamblaje de amortiguador de accion doble 320 que puede amortiguar un brazo de bastidor de actuador alternativo linealmente 322.
Este brazo 322 corresponde a los extremos de barra de cruce 262 del bastidor del actuador de la Fig 11.
Las horquillas dobles 26 del brazo 322 se proporcionan con superficies de choque opuestas 24 que normalmente impactarfan contra objetos tales como topes estaticos para detener el movimiento del brazo.
En este caso, sin embargo, los topes han sido sustituidos por un mecanismo amortiguador de accion doble para conseguir una deceleracion gradual.
[0144] El mecanismo amortiguador comprende una unica masa amortiguadora comun en forma de un disco de caucho cilfndrico solido y duro 28.
Este es forzado por un ballesta 330 a viajar en un arco rebotando hacia adelante y hacia atras entre superficies de impacto 32a-32d de ensamblaje fijo de soporte curvado comun 34 y las horquillas dobles en movimiento 26.
El ensamblaje de soporte tiene brazos superiores 360 y brazos inferiores 380 y el amortiguador de disco de caucho cilfndrico 28 se extiende mas alla de los brazos superiores e inferiores en longitud, como se puede ver en la Fig. 13b, de modo que cuando el amortiguador bota fuera de los brazos superiores e inferiores en un lado del soporte 34, recibe fuerzas angulares equilibradas alrededor de su centro de masa 40 (punto de fijacion).
El brazo alternativo 322 alterna linealmente hacia adelante y hacia atras dentro de un plano de movimiento entre los brazos superiores e inferiores, como tambien se puede ver en la Fig. 13b, y a cada extremo de su recorrido una de las horquillas 26 se movera fuera del ensamblaje de soporte curvado 34.
Asf, a un extremo del recorrido del brazo, el disco de caucho amortiguador 28 estara rebotando hacia adelante y hacia atras entre superficies de impacto 32a/32b y una horquilla 26' reduciendo la energfa cinetica del brazo a traves de tales colisiones multiples, y de forma similar, en el otro extremo del recorrido del brazo entre superficies de impacto 32c/32d y la otra horquilla 26.
Por lo tanto, los extremos del bastidor del actuador se desaceleran mas gradualmente y rebotes debido a paradas bruscas son evitados.
[0145] Mientras la invencion ha sido descrita por referencia a formas de realizacion especfficas, se deberfa entender que la invencion no esta limitada a las formas de realizacion descritas y numerosas modificaciones pueden ser hechas dentro del campo de la presente invencion.
Como se explico anteriormente, mientras la invencion ha sido principalmente descrita respecto a la alternancia lineal, los varios aspectos de la invencion son tambien aplicables a ambientes de valvula alternativa giratoria.
Tambien, mientras un plato de valvula plano y liso ha sido principalmente descrito, el plato de valvula y el asiento (y el bastidor de actuador) en los varios aspectos podrfan estar en un plano curvado (por ejemplo un plano suavemente curvado), especialmente donde el modo de alternancia es giratorio.
Claims (15)
- 510152025303540455055REIVINDICACIONES1. Valvula de control para controlar el flujo de fluido que comprende al menos un plato de valvula multi-abierto (214) operativamente conectado a un actuador para el movimiento de deslizamiento con respecto a un asiento de valvula multi-abierto (212), caracterizado por el hecho de que el plato de valvula se conecta al actuador via uno o mas elementos de soporte elasticos (216) configurados para permitir un movimiento de flotacion del plato de valvula perpendicular al plato de valvula.
- 2. Valvula de control segun la reivindicacion 1, donde el movimiento de deslizamiento es un movimiento alternativo lateralmente.
- 3. Valvula de control segun la reivindicacion 1 o reivindicacion 2, donde uno o mas elementos de soporte elasticos (216) se configuran para obligar al menos a un plato de valvula (214) a seguir de cerca los movimientos del actuador en el plano del plato de valvula, mientras que permiten un movimiento de flotacion en la direccion perpendicular al plano.
- 4. Valvula de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el plato de valvula (214) esta dispuesto entre el asiento de valvula (212) y una placa de retencion (222).
- 5. Valvula de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde al menos un plato de valvula multi-abierto (214) es un miembro en forma de plato flexible.
- 6. Valvula de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde uno o mas elementos de soporte elasticos (216) comprenden un elemento de muelle plano.
- 7. Valvula de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde uno o mas elementos de soporte elasticos (216) estan tan angulados que el movimiento del actuador en una direccion genera una fuerza en diagonal que tiende a levantar el plato de valvula (214) lejos del plano del asiento de valvula (212).
- 8. Valvula de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde uno o mas elementos de soporte elasticos (216) son fntegramente formados con el plato de valvula (214).
- 9. Valvula de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde uno o mas elementos de soporte elasticos (216) estan unidos fijamente a al menos un plato de valvula (214).
- 10. Valvula de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde el plato de valvula (214) esta operativamente conectado via un bastidor de actuador (218) a un actuador para movimiento alternativo lateral, y donde el bastidor del actuador sostiene uno o mas elementos de soporte elasticos (216).
- 11. Valvula de control segun la reivindicacion 10, donde el bastidor del actuador (218) comprende al menos un primer sub-bastidor de igualacion que tiene un punto de pivote.
- 12. Aparato que comprende una valvula de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, donde la valvula de control se localiza sobre una superficie en movimiento en el aparato, opcionalmente una cara de piston en movimiento.
- 13. Aparato que comprende un equipo de compresion y/o expansion de gas donde al menos una valvula de entrada y/o salida de gas comprende una valvula de control segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
- 14. Aparato segun la reivindicacion 13 en el que el equipo comprende un equipo de desplazamiento positivo, y opcionalmente, expansores de piston y/o compresores de piston.
- 15. Aparato segun la reivindicacion 13 o reivindicacion 14, donde el equipo de compresion y/o expansion de gas se incorpora en una bomba de calor y/o motor termico.
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