ES2603060T3

ES2603060T3 - Disposición de válvula de alta estabilidad para una válvula de regulador

Info

Publication number: ES2603060T3
Application number: ES01985551.9T
Authority: ES
Inventors: James R. Hardin
Original assignee: Elliott Co
Current assignee: Elliott Co
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2021-10-30
Also published as: WO2002036999A3; JP4039561B2; US20040051072A1; US7108244B2; AU2002235195A1; WO2002036999A2; JP2004523694A; EP1334300A2; EP1334300B1; EP1334300A4; WO2002036999A8

Abstract

Una disposición de válvula (10) para fluidos compresibles que comprende: una clavija de corte (12) que tiene una superficie cóncava periférica continua (14) de radio de curvatura rq, con la superficie cóncava periférica continua (14) ajustada para formar una porción de extremo de corte (16); y un asiento (30) opuesto a la clavija de corte (12) que tiene una apertura central (34) a lo largo de un eje central de la disposición de válvula (10), con la apertura central (34) definida al menos en parte por una superficie convexa (36) del asiento (30) que tiene un radio de curvatura R y con la apertura central (34) que tiene una garganta de radio RS, donde la clavija de corte (12) es capaz de un desplazamiento axial a lo largo del eje central y en relación con el asiento (30) para la apertura y el cierre de la disposición de válvula (10) teniendo dicha superficie cóncava periférica continua (14) que se extiende directamente a una esquina de corte (18) una sección transversal sustancialmente circular de radio re sin una porción de forma cilíndrica intermedia entre la superficie cóncava periférica (14) y la esquina de corte (16); donde la esquina de corte (18) de la clavija está definida por una intersección de la porción de extremo (16) y la superficie cóncava periférica (14) de la clavija de corte, donde re es menor que RS, donde rq es mayor que R, y donde la esquina de corte (18) define un ángulo de al menos 90º, caracterizado porque la clavija de corte (12) es sólida sin perforación.

Description

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DESCRIPCION

Disposicion de valvula de alta estabilidad para una valvula de regulador.

La presente invencion se refiere a una disposicion de valvula para fluidos compresibles como se define en la parte introductoria de la reivindicacion 1.

Tal valvula se conoce a partir del documento GB-A-1 223 983. Las valvulas de este tipo se conocen para uso en el control de la presion de funcionamiento en sistemas de fluido, tales como los sistemas de turbina de vapor. En un sistema de turbina de vapor, el puerto de entrada de la turbina de vapor esta conectado al puerto de salida de una valvula de regulador que regula o controla el flujo de fluido que entra en la turbina de vapor.

Es conocido en la tecnica que las valvulas de regulador de turbina de vapor se encuentran con frecuencia con inestabilidades de flujo en algunas posiciones de funcionamiento (es decir, elevaciones) que pueden causar ruido, vibracion excesiva y, posiblemente, fallo de la valvula. Las valvulas de regulador de turbina de vapor emplean caracterfsticamente una clavija de corte que engrana un asiento de valvula para regular el flujo de vapor. El asiento de valvula se parece caracterfsticamente a una porcion de un toroide. La clavija de corte en funcionamiento se mueve a lo largo del eje central de la valvula del toroide para bloquear o permitir el movimiento de fluido a traves de la apertura toroidal. La garganta del asiento es la parte mas restringida de esta apertura.

La inestabilidad inducida por el flujo se cree que es la causa mas probable de errores catastroficos en valvulas de regulador de turbina de vapor conocida en la tecnica anterior. Las fuerzas de estado permanente son inadecuadas para explicar el dano observado en la practica en la tecnica anterior. El analisis de fractura indica el hecho de carga cfclica, que indica la presencia de una fuerza que varfa con el tiempo y el analisis de frecuencia muestra resonancias simples no probables.

Los patrones de flujo a traves de las valvulas varfan con el diseno de la valvula y el volumen de flujo. Las figs. 1A y 1B ilustran las diferencias entre el flujo anular y los patrones de flujo principales. En el patron de flujo anular deseable, no existe incidencia del flujo de chorro en el centro de la salida de la valvula. En su lugar, una corona o anillo de flujo se produce donde el flujo ascendente se produce en el centro de la salida de la valvula por debajo de la clavija y el flujo descendente esta restringido a las paredes interiores de la salida de la valvula “adhiriendose” o “fijandose” de este modo a las paredes. En el patron de flujo principal no deseado, la hoja resultante del flujo de chorro que impacta en si mismo es inestable, produciendo un patron de desplazamiento por debajo de la clavija. La flexion rotativa que ocurrira como resultado del desplazamiento de la incidencia del chorro es consistente con el analisis de fractura de vastago de la valvula.

DE 3018093 A1 revela una valvula para turbinas, que tiene un cono de valvula que es desplazado por dos accionadores, cuyo cono tiene un paso que tiene una entrada aproximadamente radial y salida axial. El paso esta atravesado como una apertura pasante en la parte inferior del cono de la valvula.

US 3857542 revela una valvula de mariposa de vapor de supresion de ruido que tiene un asiento y clavija concentrica, donde la clavija tiene un faldon que se extiende hacia abajo de la superficie del asiento. El faldon tiene una pluralidad de bordes dentados para la reduccion de ruido.

Las figs. 2A y 2B y 3A y 3B contienen graficos de analisis de dinamica de fluidos computacional (CFD) de dos disenos de clavija de la tecnica anterior. El flujo esta hacia abajo en los graficos. Las trazas muestran el patron reflujo descendente desde cada clavija. La region en el centro de cada grafico es la region de flujo inverso que se produce con el flujo anular.

En referencia a las figs. 2A y 2B, las clavijas de corte en las cuales la superficie de clavija se corta bruscamente (es decir, tiene una esquina de corte afilada) se sabe que funcionan bien en posiciones de elevacion baja. La esquina de corte esta ubicada al final de la clavija de corte y puede estar definida generalmente como el angulo formado entre la pared lateral y la parte inferior de la clavija de corte. El flujo se separa de la clavija y la esquina de corte y sigue la pared de asiento de una forma anular. No obstante, en elevaciones altas (es decir, fndice de flujo alto) la apertura entre la clavija de corte y la pared de asiento es grande en comparacion con el radio de asiento de curvatura. Bajo estas condiciones, el asiento no es capaz de guiar el flujo hacia abajo en una forma anular con el flujo restante fijado a la pared del asiento. Resulta asf una hoja de flujo inestable desde la pared del asiento al centro de la apertura de toroide por debajo de la clavija de corte. Este patron de flujo es inestable y produce turbulencia en el volumen de flujo de fluido por debajo de la clavija de corte.

La patente de Estados Unidos n. ° 5.312.085 a Yokoyama et al. representa una valvula de control caracterfstica que incorpora una clavija con una esquina de corte afilada. A medida que se abre la valvula de Yokoyama et al., la ubicacion de la garganta de asiento de clavija cambia. La garganta de asiento de clavija es la ubicacion en la cual la seccion transversal de la ruta de flujo se encuentra en un nivel mfnimo. La garganta de asiento de clavija es por tanto la apertura mas estrecha entre la clavija y el asiento. La valvula de cierre en la cual esta montada la clavija sostiene un asiento de valvula en un punto de contacto. A medida que la clavija se eleva, la garganta de asiento de

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clavija se desplaza desde el punto de contacto alto en la clavija y el asiento a una esquina afilada ubicada cerca de la apertura mas estrecha del asiento, pero de un diametro menor que el asiento de forma que la esquina afilada no pueda entrar en contacto nunca con el asiento. La garganta de asiento de clavija permanece en la esquina afilada a medida que la valvula se abre mas completamente. Esta esquina afilada de control esta ubicada al final de una brida que es de un diametro mayor que el eje en el que esta montado. Esto da lugar a que el paso de flujo en elevaciones bajas sea estrecho en la esquina afilada, ampliado rapidamente y, a continuacion, se vuelva estrecho de nuevo cerca del punto de contacto. Esta caracterfstica da lugar a que la cafda de presion elevada experimentada en elevaciones bajas se tome en dos etapas y evite la cavitacion dado que esta valvula esta pensada para servicio de lfquido en lugar de para vapor.

Una ruta de flujo que tiene dos gargantas (es decir, dos restricciones estrechas en serie) es una caracterfstica fundamental de la valvula de Yokoyama et al., pero no es aconsejable en una valvula disenada para controlar el flujo de vapor. El vapor es un fluido compresible y una ruta de flujo que incorpora dos gargantas en serie es una fuente bien conocida de inestabilidad de flujo en flujo compresible. Adicionalmente, la valvula de Yokoyama et al. no resuelve los problemas de inestabilidad en las valvulas de regulador de turbina de vapor que resultan del flujo que impacta en si mismo por debajo de la clavija. La direccion de flujo en las valvulas de regulador de turbina de vapor es del punto de contacto del asiento de clavija a la apertura mas estrecha del asiento. La direccion de flujo en la valvula de Yokoyama et al. es de la apertura mas estrecha del asiento al punto de contacto del asiento de clavija. El volumen en la valvula de Yokoyama et al. analogo al volumen bajo la clavija en una valvula de regulador de turbina de vapor esta ocupado por una valvula de cierre solido de forma que no haya flujo en este volumen.

En referencia a las figs. 3A y 3B, las clavijas de corte se pueden conformar tambien para guiar el flujo hacia abajo en una forma anular. Por ejemplo, las clavijas de corte con superficies de flujo concavas son conocidas en la tecnica. Esta configuracion funciona bien en las elevaciones donde la parte inferior de la clavija esta al mismo nivel que la garganta del asiento o a elevaciones superiores. En estas elevaciones altas, el flujo se separa de la clavija en la esquina de corte y sigue o “se fija” a la pared del asiento. En elevaciones inferiores (es decir, fndice de flujo bajo), no obstante, el flujo sigue la pared de clavija hasta la esquina de corte, siendo guiado fuera de la pared de asiento. El flujo deja aun la clavija en un patron anular pero poco despues se separa de la pared de asiento, que disipa la corona rapidamente. Las figs. 3A y 3B muestran, respectivamente, la region de flujo inverso central pequena en la elevacion baja y la region de flujo inverso grande en elevacion alta que es caracterfstica de una clavija de corte "concava". Los patrones de flujo anulares tienden a ser estables produciendo una fuerza uniforme en la clavija. Los patrones de flujo en los cuales el flujo incide en sf mismo por debajo de la clavija son caoticos produciendo fuerzas en la clavija que varfan rapidamente. Es conveniente por tanto utilizar una configuracion de asiento y clavija en la cual el flujo tome una forma anular en todas las elevaciones.

La patente de Estados Unidos n. ° 4.688.755 y 4.735.224 a Pluviose representa una valvula de control que incorpora una clavija con una superficie de flujo concava en cierto modo. Aunque una porcion de la superficie lateral de la clavija es concava, la superficie lateral termina en una porcion cilfndrica extendida que forma un angulo recto con el extremo o final de la clavija. Debido a esta porcion cilfndrica terminal, la garganta de la apertura entre el asiento y la clavija no esta cerca de la esquina de corte. La esquina de corte no es capaz por tanto de ocasionar que el flujo siga o “se fije” a la pared del asiento y el patron de flujo anular deseable no se produce. La valvula de control revelada por las patentes de Pluviose esta configurada para formar dos corrientes de flujo contiguas que tienen diferentes distribuciones de velocidad. Esto se consigue proporcionando un asiento de valvula con seis recesos longitudinales uniformemente espaciados. Los recesos longitudinales producen chorros subsonicos interpuestos entre chorros supersonicos que dan lugar a un proceso de mezcla intenso, la estabilizacion de los chorros, la reduccion de las longitudes de los chorros y la atenuacion del ruido. Las figs. 3A y 3B muestran, respectivamente, la region de flujo inverso pequena a elevacion baja y la region de flujo inverso grande a elevacion alta que es caracterfstica de una clavija concava.

En resumen, las valvulas de control que tienen clavijas de esquina de corte afilada son conocidas por su buen funcionamiento en flujo bajo; condiciones de elevacion baja, pero no funcionan de forma eficaz en flujo alto; condiciones de elevacion alta. En cambio, las valvulas de control que tienen clavijas de corte concavas son conocidas por su buen funcionamiento en flujo alto; condiciones de elevacion alta, pero no funcionan de forma eficaz en flujo bajo; condiciones de elevacion baja. Por consiguiente, un objeto de la presente invencion es proporcionar una disposicion de valvula que funcione de forma eficaz tanto en condiciones de funcionamiento de elevacion alta como baja. Tambien es un objeto de la presente invencion proporcionar una disposicion de valvula que reduce la inestabilidad del flujo de fluido en las valvulas de control que funcionan en indices de flujo elevados y presiones de funcionamiento. Ademas, un objeto especffico de la presente invencion es combinar las caracterfsticas ventajosas de las clavijas de corte que tienen superficies de clavija cortadas bruscamente y las caracterfsticas ventajosas de las clavijas de corte con superficies de flujo concavas en una clavija de corte unica y disposicion de asiento de valvula.

Resumen de la invencion

Los objetos anteriores se logran con una disposicion de valvula de estabilidad alta para una valvula de regulador realizada de acuerdo con la presente invencion. La disposicion de valvula incluye una clavija de corte que tiene una superficie concava lateral de radio de curvatura rq. La superficie concava lateral se ajusta para formar una porcion

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de extremo que tiene una seccion transversal sustancialmente circular de radio re. Un asiento esta colocado opuesto a la clavija de corte y tiene una apertura central a lo largo de un eje central de la disposicion de valvula. La apertura central esta definida al menos en parte por una superficie convexa del asiento que tiene un radio de curvatura R. La apertura central tiene una garganta de radio Rs. La clavija de corte es capaz de un desplazamiento axial a lo largo del eje central y en relacion con el asiento para la apertura y el cierre de la disposicion de la valvula. Una esquina de corte de la clavija esta definida por una interseccion de la porcion de extremo y la superficie concava lateral de la clavija de corte. El radio re de la porcion de extremo es menor que el radio Rs de la garganta. El radio de curvatura rq de la superficie concava de la clavija de corte es mayor que el radio de curvatura R de la superficie convexa del asiento. La esquina de corte define un angulo de al menos 90°.

El fndice re/RS puede ser del orden de 0,8 a 1,0, preferiblemente de 0,9 a 1,0 y, mas preferiblemente, de 0,95 a 1,0. El fndice R/rq puede ser del orden de 0,6 a 1,0, preferiblemente de 0,9 a 1,0 y, mas preferiblemente, de 0,95 a 1,0. Un angulo 0se define entre la superficie concava lateral de la clavija de corte y una lfnea que se extiende paralela al eje central y que pasa a traves de la esquina de corte. El angulo 0 puede ser del orden de 0° a 20°, preferiblemente de 0° a 10° y, mas preferiblemente, de 0° a 5°.

La presente invencion esta dirigida ademas a un metodo para la reduccion de flujo de fluido en una disposicion de valvula que tiene una clavija de corte y un asiento. El metodo incluye los pasos de proporcionar una clavija de corte que tiene una superficie concava lateral con un radio de curvatura rq y con la superficie concava lateral que se ajusta para formar una porcion de extremo que tiene una seccion transversal sustancialmente circular re; proporcionar un asiento opuesto a la clavija de corte que tiene una apertura central a lo largo de un eje central de la disposicion de valvula, con la apertura central definida al menos en parte por una superficie convexa del asiento que tiene un radio de curvatura R y con la apertura central que tiene una garganta de radio Rs y el asiento que tiene una pared de asiento hacia abajo de la superficie convexa; y el paso de un fluido compresible a traves de una garganta de asiento de clavija definida entre la clavija de corte y el asiento de tal forma que el flujo de fluido este dirigido a producir la fijacion a la pared del asiento de tal manera que se forme una corriente de flujo anular en la garganta del asiento en todas las posiciones de funcionamiento de la disposicion de valvula. La clavija de corte es capaz de un desplazamiento axial a lo largo del eje central y en relacion con el asiento para la apertura y el cierre de la disposicion de valvula, cambiando de este modo las posiciones de funcionamiento de la disposicion de valvula. De esta forma, la disposicion de valvula es capaz de asumir una pluralidad de posiciones de funcionamiento. El metodo puede comprender ademas el paso de configuracion de la clavija de corte y el asiento de tal forma que los flujos de fluido esten dirigidos a producir una fijacion a la pared del asiento de tal manera que se forme una corriente de flujo anular en la garganta del asiento en todas las posiciones de funcionamiento de la disposicion de valvula.

Detalles y ventajas adicionales de la presente invencion se haran evidentes a partir de la lectura de la siguiente descripcion detallada en conjunto con los dibujos.

Breve descripcion de los dibujos

Las figs. 1A y 1B son representaciones esquematicas de un patron de flujo anular y un patron de flujo principal, respectivamente, en una disposicion de valvula de la tecnica anterior caracterfstica que tiene una clavija de corte;

Las figs. 2A y 2B son representaciones esquematicas de patrones de flujo de fluido en condiciones de elevacion alta y de elevacion baja, respectivamente, para una disposicion de valvula de la tecnica anterior que tiene una clavija de corte con una superficie de corte afilada;

Las figs. 3A y 3B son representaciones esquematicas de patrones de flujo de fluido en condiciones de elevacion alta y de elevacion baja, respectivamente, para una disposicion de valvula de la tecnica anterior que tiene una clavija de corte concava con una superficie de corte concava;

La fig. 4 es una vista de seccion de una disposicion de valvula de acuerdo con la presente invencion; y

Las figs. 5A y 5B son representaciones esquematicas de patrones de flujo de fluido en condiciones de elevacion alta

y de elevacion baja, respectivamente, para la disposicion de valvula de la figura 4.

Descripcion detallada de la invencion

En referencia a la fig. 4, la presente invencion es una disposicion de valvula 10 que incluye una clavija de corte 12 que tiene una superficie concava lateral 14 que se ajusta para formar una porcion de extremo 16 que es sustancialmente circular en la seccion transversal horizontal. La interseccion de la porcion de extremo 16 y la superficie concava lateral 14 de la clavija de corte 12 define una esquina de corte abrupto 18. La disposicion de valvula 10 incluye ademas un asiento de valvula 30 con una superficie convexa 32. El asiento de valvula 30 tiene una apertura central 34 definida al menos en parte por la superficie convexa 32. El extremo superior de la apertura central 34 esta frente a la clavija de corte 12. Tanto la apertura central 34 como la clavija de corte 12 estan alineadas en un eje central de disposicion de valvula L. El fluido pasa a traves de la apertura central 34 a lo largo del funcionamiento de la disposicion de la valvula 10. La superficie convexa 32 es una porcion de una pared de asiento 36 que define lateralmente la apertura central 34. La esquina de corte 18 de la clavija de corte 12 y la superficie convexa 32 del asiento 30 forman una garganta de asiento de clavija 40 de la disposicion de valvula 10, como se ha tratado mas a fondo de aquf en adelante. La pared del asiento 36 hacia abajo de la superficie convexa 32 se desvfa a traves de la apertura central 34. La superficie convexa 32 esta dispuesta circunferencialmente alrededor de una

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garganta de asiento 50. En funcionamiento, la clavija de corte 12 se puede desplazar a lo largo del eje central L para asumir, en relacion con el asiento de valvula 30, diversas “elevaciones” o posiciones de funcionamiento abiertas de la disposicion de valvula 10.

La disposicion de valvula 10 de la presente invencion incorpora caracterfsticas de una clavija de corte con una esquina de corte abrupto, asf como caracterfsticas de una clavija concava para fomentar mas solidamente al flujo anular en presiones de funcionamiento de elevacion alta y de elevacion baja. Las caracterfsticas de flujo anular de la clavija concava interaction con las caracterfsticas de clavija de corte "abrupto" en la disposicion de valvula 10 de la presente invencion para mejorar el rendimiento tanto en condiciones de elevacion alta como baja. El rendimiento de flujo anular de la disposicion de valvula 10 de la presente invencion supera el de las clavijas concavas de la tecnica anterior en condiciones de elevacion baja y supera el rendimiento anular de las clavijas de corte abrupto en condiciones de elevacion alta.

El radio re de la superficie de extremo de clavija 16 se mide desde el eje central L a la esquina de corte 18. El radio re de la superficie de extremo de clavija 16 es ligeramente menor que el radio Rs de la garganta de asiento 50, que fomenta el flujo anular a la vez que se evita el contacto entre la esquina de corte abrupto 18 y el asiento 30 y causa ademas que la garganta de asiento de clavija 40 experimente una transicion rapida a la esquina 18 de la clavija 12 a media que la clavija 12 se eleva desde la posicion cerrada. El fndice de re a Rs (es decir, re/Rs) es del orden de 0,8 a 1,0, preferiblemente de 0,9 a 1,0 y, mas preferiblemente, de 0,95 a 1,0.

En elevaciones muy bajas, la garganta de asiento de clavija 40 de la disposicion de valvula 10 esta ubicada por encima de la esquina de corte abrupto 18 de la clavija 12. No obstante, un radio de curvatura rq de la superficie concava lateral 14 de la clavija 12 y un radio de curvatura R de la superficie convexa 32 del asiento 30 garantiza que el flujo siga la pared del asiento 36. A medida que la elevacion aumenta, la garganta de asiento de clavija 40 se desplaza muy rapidamente hacia abajo hacia la esquina de corte abrupto 18 de la clavija 12 de forma que para cualquier posicion de elevacion distinta de las elevaciones muy bajas, la garganta de asiento de clavija 40 sigue colocada en la esquina de corte abrupto 18 de la clavija 12. En particular, la esquina de corte abrupto 18 de la clavija 12 sigue adyacente a la superficie convexa 32 del asiento 30 a lo largo de las diversas posiciones de elevacion de funcionamiento de la disposicion de valvula 10. Como resultado, el angulo de salida de la clavija 12 es casi paralelo al eje central L de la disposicion de valvula 10. Esta orientacion da lugar a que la fuerza de flujo que fomenta que el flujo anular deje la garganta de asiento de clavija 40 y la fijacion del flujo de fluido a la pared de asiento divergente 36 hacia abajo de la superficie convexa 32 del asiento 30. El flujo anular se mantiene de este modo hacia abajo de la superficie convexa 32 del asiento 30. Las clavijas de corte con esquinas de corte abrupto no pueden tener esta caracterfstica sin dar lugar a que la esquina de corte abrupto golpee el asiento cuando se cierre la valvula. Las clavijas de corte concavas tienen esta caracterfstica, pero la geometrfa de la clavija no fomenta la fijacion de la pared del asiento del flujo de fluido porque la esquina de corte esta en un radio demasiado pequeno desde el eje de valvula y la garganta de asiento de clavija no esta ubicada en esta esquina de corte.

El radio de curvatura rq de la superficie concava 14 de la clavija 12 es ligeramente mayor que el radio de la curvatura R de la superficie convexa 32 del siento 30 para evitar la doble garganta en elevacion baja. La doble garganta es una situacion en la cual hay dos gargantas o restricciones en un paso de fluido. Si rq fuese menor que R, existirfa una garganta cerca del punto en el cual la clavija 12 y el asiento 30 estaban en contacto cuando se cerro la disposicion de valvula 10, asf como otra garganta adyacente a la esquina de corte 18. La turbulencia y la interrupcion de flujo introducida por una configuracion de garganta doble no son convenientes. El radio de curvatura rq de la superficie concava 14 de la clavija 12 no es mucho mayor que el radio de curvatura R de la superficie convexa 32 del asiento 30 de forma que los requisitos de elevacion de la clavija 12 se minimicen. El fndice de R a rq (es decir, R/rq) es del orden de 0,6 a 1,0, preferiblemente aproximadamente de 0,9 a aproximadamente 1,0 y, mas preferiblemente, de 0,95 a 1,0. El centro del radio rq esta ubicado no mas cerca del eje central L de lo que esta el centro del radio R.

El angulo Centre la superficie concava lateral 14 y una lfnea A paralela al eje central L se minimiza para fomentar el flujo anular y la fijacion del flujo a la pared de asiento 32 del asiento 30. La lfnea A pasa a traves de la esquina de corte 18. No obstante, en la mayorfa de las aplicaciones se evita el angulo 0=0° para mejorar la elevacion en comparacion con las caracterfsticas de area. A medida que el angulo 0 disminuye, la cantidad de elevacion necesaria para lograr cualquier area de flujo particular aumenta. A medida que el angulo 0aumenta, la capacidad de la esquina de corte 18 para dirigir el flujo de fluido disminuye. El angulo 0es del orden de 0° a 20°, preferiblemente de 0° a 10° y podrfa ser de 0° a 5°.

Las figs. 5A y 5B muestran, respectivamente, las regiones de flujo inverso central grande tanto en elevacion alta como en elevacion baja que son caracterfsticas de la disposicion de valvula 10 de la presente invencion. En las disposiciones mostradas en las figs. 5A y 5B, la presion ascendente es constante y la presion descendente sube con la elevacion.

La disposicion de valvula 10 de la presente invencion alcanza el flujo anular a traves del alcance de elevacion (es decir, en todas las posiciones de funcionamiento abiertas). En todas las elevaciones, el flujo esta dirigido por la

superficie concava 14 de la clavija 12 hasta que alcance la esquina de corte 18 de la clavija 12 y la esquina de corte 18 produce una separacion del flujo desde la clavija 12. El flujo a partir de ah sigue la pared de asiento 32 de una forma anular. Dado que el angulo de salida del flujo desde la superficie concava 14 de la clavija 12 es casi paralelo al eje de valvula, la fuerza del flujo produce una fijacion de flujo a la pared de asiento 36, que resulta en flujo anular. 5 La disposicion de valvula 10 es adecuada para su uso en cualquier tipo de valvula utilizada para regular fluido compresible y, particularmente, las valvulas de regulador de turbina de vapor.

Aunque la presente invencion se ha descrito con referencia a las formas de realizacion preferidas, diversas modificaciones y alteraciones de la presente invencion se pueden realizar sin salirse del ambito de la presente 10 invencion, como se define en las reivindicaciones adjuntas.

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REIVINDICACIONES

1. Una disposicion de valvula (10) para fluidos compresibles que comprende:

una clavija de corte (12) que tiene una superficie concava periferica continua (14) de radio de curvatura rq, con la superficie concava periferica continua (14) ajustada para formar una porcion de extremo de corte (16); y un asiento (30) opuesto a la clavija de corte (12) que tiene una apertura central (34) a lo largo de un eje central de la disposicion de valvula (10), con la apertura central (34) definida al menos en parte por una superficie convexa (36) del asiento (30) que tiene un radio de curvatura R y con la apertura central (34) que tiene una garganta de radio Rs, donde la clavija de corte (12) es capaz de un desplazamiento axial a lo largo del eje central y en relacion con el asiento (30) para la apertura y el cierre de la disposicion de valvula (10)

teniendo dicha superficie concava periferica continua (14) que se extiende directamente a una esquina de corte (18) una seccion transversal sustancialmente circular de radio re sin una porcion de forma cilfndrica intermedia entre la superficie concava periferica (14) y la esquina de corte (16);

donde la esquina de corte (18) de la clavija esta definida por una interseccion de la porcion de extremo (16) y la superficie concava periferica (14) de la clavija de corte, donde re es menor que RS, donde rq es mayor que R, y donde la esquina de corte (18) define un angulo de al menos 90°, caracterizado porque la clavija de corte (12) es solida sin perforacion.
2. La disposicion de valvula (10) de la reivindicacion 1, donde el fndice re/Rs es del orden de 0,8 a 1,0.
3. La disposicion de valvula (10) de la reivindicacion 1, donde el fndice re/Rs es del orden de 0,9 a 1,0.
4. La disposicion de valvula (10) de la reivindicacion 1, donde el fndice re/Rs es del orden de 0,95 a 1,0.
5. La disposicion de valvula (10) de la reivindicacion 1, donde el fndice R/rq es del orden de 0,6 a 1,0.
6. La disposicion de valvula (10) de la reivindicacion 1, donde fndice R/rq es del orden de 0,9 a 1,0.
7. La disposicion de valvula (10) de la reivindicacion 1, donde el fndice R/rq es del orden de 0,95 a 1,0.
8. La disposicion de valvula (10) de la reivindicacion 1, donde un angulo 0 entre la superficie concava

periferica continua (14) y una lfnea paralela al eje central y que pasa a traves de la esquina de corte (18) es del orden de 0 = 0° a 20°.
9. La disposicion de valvula (10) de la reivindicacion 8, donde el angulo 0 es del orden de 0 = 0° a 10°.
10. La disposicion de valvula (10) de la reivindicacion 8, donde el angulo 0 es del orden de 0 = 0° a 5°.
11. Un metodo para la reduccion de la inestabilidad de flujo de fluido en una disposicion de valvula (10) que tiene una clavija de corte (12) y un asiento (30), que comprende los pasos de:

proporcionar una clavija de corte (12) que tiene una superficie concava periferica continua (14) con un radio de curvatura rq y con la superficie concava periferica continua (14) que se ajusta para formar una porcion de extremo de corte (16);

proporcionar un asiento (30) opuesto a la clavija de corte (12) que tiene una apertura central (34) a lo largo de un eje central de la disposicion de valvula (10), con la apertura central (34) definida al menos en parte por una superficie convexa (32) del asiento (30) que tiene un radio de curvatura R y con la apertura central (34) que tiene una garganta que tiene un radio RS y el asiento (30) que tiene una pared de asiento (36) hacia abajo de la superficie convexa (32); y

el paso de un fluido compresible a traves de una garganta de asiento de clavija (40) definida entre la clavija de corte (12) y el asiento (30) de tal forma que el flujo de fluido este dirigido a producir la fijacion a la pared del asiento (32) de tal manera que se forme una corriente de flujo anular en la garganta del asiento (34) en todas las posiciones de funcionamiento de la disposicion de valvula (10),

donde la clavija de corte (12) es capaz de un desplazamiento axial a lo largo del eje central y en relacion con el asiento (30) para la apertura y el cierre de la disposicion de valvula (10), cambiando de este modo las posiciones de funcionamiento de la disposicion de valvula (10),

teniendo dicha superficie concava periferica continua (14) que se extiende directamente a una esquina de corte (18) una seccion transversal sustancialmente circular de radio re sin una porcion de forma cilfndrica intermedia entre la superficie concava periferica (14) y la esquina de corte (18);

donde la esquina de corte (18) esta definida por una interseccion de la porcion de extremo (16) y la superficie concava periferica (14) de la clavija de corte (12), donde re es menor que Rs, donde rq es mayor que R, y

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donde la esquina de corte (18) define un angulo de al menos 90°, caracterizado porque la clavija de corte (12) es solida sin perforacion.
12. El metodo de la reivindicacion 11, donde el fndice re/Rs es del orden de 0,8 a 1,0.
13. El metodo de la reivindicacion 11, donde el fndice re/Rs es del orden de 0,9 a 1,0.
14. El metodo de la reivindicacion 11, donde el fndice re/Rs es del orden de 0,95 a 1,0.
15. El metodo de la reivindicacion 11, donde el fndice R/rq es del orden de 0,6 a 1,0.
16. El metodo de la reivindicacion 11,donde el fndice R/rq es del orden de 0,9 a 1,0.
17. El metodo de la reivindicacion 11, donde el fndice R/rq es del orden de 0,95 a 1,0.
18. El metodo de la reivindicacion 11, donde un angulo 0 entre la superficie concava periferica (14) y una

lfnea paralela al eje central y que pasa a traves de la esquina de corte (18) es del orden de 0 = 0° a 20°.
19. El metodo de la reivindicacion 18,donde el angulo 0 es del orden de 0 = 0° a 10°.
20. El metodo de la reivindicacion 18, donde el angulo 0 es del orden de 0 = 0° a 5°.