ES2834328T3 - Dispositivo para evitar la fractura de un contenedor con líquido expandible - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de expansión antifractura (10), que comprende: una tapa (20) que tiene roscas externas (22) configuradas para acoplarse con roscas formadas dentro de un orificio en una carcasa sellada llena de fluido con una cámara llena de fluido; un manguito (30) dispuesto dentro de la tapa (20) y que puede girar libremente con respecto a la tapa (20); un pistón (42) que tiene un extremo proximal dispuesto de manera deslizante dentro del manguito (30) y el pistón se extiende hasta distalmente del manguito (30), estando configurado el pistón (42) de tal manera que, cuando la tapa (20) se acopla de manera roscada a un orificio en la carcasa sellada llena de fluido, el pistón (42) se desliza con relación al manguito (30) y la tapa (20) cuando aumenta la presión dentro de la carcasa llena de fluido para expandir así un volumen de la cámara llena de fluido.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo para evitar la fractura de un contenedor con líquido expandible

Campo

La presente divulgación se refiere en general a un dispositivo de congelación dinámica interna para evitar el agrietamiento de una cámara llena de fluido.

Antecedentes

El líquido de escape diésel (“DEF”) ayuda a cumplir con los estándares de emisiones de NOx de la EPA 2010. La mayoría de los vehículos con motor diésel grandes fabricados desde 2010 utilizan la reducción catalítica selectiva (SCR) que requiere la inyección de DEF en la corriente de escape para reducir las emisiones de NOx en el escape del motor. A diferencia del combustible diésel, el DEF se congela a aproximadamente -11 grados Celsius (12 ° Fahrenheit). Cuando el DEF se congela, puede expandirse hasta un 7%. Cuando se desecha dentro de un contenedor o tanque, como un medidor de flujo, la expansión del DEF puede dar como resultado un daño significativo.

Los tapones de congelación o tapones de expansión se utilizan a menudo en el bloque del motor de un automóvil para evitar daños cuando el agua o el refrigerante se congelan. Un tapón de congelación es un tapón redondo que se presiona en un orificio formado en el bloque del motor y está diseñado para “salirse” para permitir la expansión del agua al congelarse. Sin embargo, existen varios problemas con los tapones de congelación actuales: pueden introducir puntos de fuga adicionales y, a menudo, no “saltan”. Además, los tapones de congelación tradicionales no están diseñados para usarse cuando el sistema está en funcionamiento. Por lo tanto, una vez que se ha “salido” un tapón de congelación, el sistema debe recibir mantenimiento antes de que pueda volver a ponerse en servicio. Por estas razones, no es práctico ni razonable utilizar un tapón de congelación tradicional en un dispensador de combustible.

Un tapón de congelación de este tipo se conoce, por ejemplo, del documento US 2004/0129325 A1.

En consecuencia, sigue existiendo la necesidad de métodos y dispositivos mejorados para prevenir el agrietamiento de una cámara llena de fluido.

Sumario

Se proporcionan métodos y dispositivos para prevenir el agrietamiento de una cámara llena de líquido.

La invención se refiere a un dispositivo de expansión antifractura de acuerdo con la reivindicación 1.

El dispositivo puede tener cualquier número de características y/o variaciones adicionales. Por ejemplo, el extremo proximal del pistón puede incluir una manga estabilizadora que está dispuesta en forma deslizante dentro del manguito. La manga estabilizadora y el manguito pueden definir una cámara entre ellos, como una cámara sellada. Una superficie externa de la manga estabilizadora puede estar en un acoplamiento de sellado dentro de una superficie interna del manguito.

Como otro ejemplo, el pistón puede incluir una manga que tiene al menos una abertura formada en él para permitir que el fluido fluya a través de él. La manga se puede colocar en forma deslizante alrededor de un eje alargado que tiene un extremo distal con al menos un puerto de entrada de fluido, un lumen interno que se extiende a través de él, y un extremo proximal con al menos un puerto de salida de fluido que está alineado con la al menos una abertura formada en la manga de manera que el fluido pueda fluir a través del eje alargado y salir por el extremo proximal. Como otro ejemplo más, el dispositivo puede incluir un conjunto de cojinete dispuesto entre el manguito y la tapa para permitir la rotación del manguito con respecto a la tapa. El dispositivo también incluye un resorte que empuja el pistón lejos de la tapa. Además, el dispositivo puede incluir una carcasa llena de fluido que tiene un orificio formado en el mismo y que tiene roscas formadas dentro del orificio que se acoplan con las roscas de la tapa. El pistón se puede colocar dentro de la carcasa cuando la tapa se coloca de manera roscada dentro del orificio.

En otras realizaciones, el pistón puede disponerse en forma deslizante sobre un eje alargado. Puede disponerse un filtro alrededor del eje para filtrar el fluido que fluye a través de la cámara llena de fluido.

En otra realización se proporciona un dispositivo antifractura dinámico y un conjunto de válvula e incluye una carcasa que tiene una entrada, una salida y una cámara interior en comunicación fluida con la entrada y la salida. Un dispositivo antifractura está dispuesto al menos parcialmente dentro de la cámara interior y está configurado para controlar el flujo de fluido a través de la entrada de la carcasa y para aumentar el volumen de la cámara interior cuando una presión dentro de la cámara interior excede un umbral de presión predeterminado.

El dispositivo puede tener cualquier número de variaciones o características adicionales. Como ejemplo, la entrada puede incluir un asiento de válvula, y el dispositivo antifractura puede incluir una válvula de bola esférica asentada dentro del asiento de válvula y configurarse para controlar el flujo de fluido a través de él. La bola esférica se puede configurar para que se comprima cuando se le aplica una presión que excede el umbral de presión predeterminado. Como otro ejemplo, la entrada puede incluir una válvula de retención, y el dispositivo antifractura puede incluir un conjunto de pistón que tiene un eje alargado que mantiene la válvula de retención en una configuración abierta cuando el dispositivo antifractura está dispuesto al menos parcialmente dentro de la cámara interior.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se entenderá completamente a partir de la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que:

FIG. 1A es una vista lateral de una realización de un dispositivo de expansión antifractura;

FIG. 1B es una vista en perspectiva despiezada del dispositivo de expansión antifractura de la FIG.1A;

FIG. 1C es una vista en perspectiva despiezada del dispositivo de expansión antifractura de la FIG.1A;

FIG. 2A es una vista en perspectiva lateral de otra realización de un dispositivo de expansión antifractura;

FIG. 2B es una vista despiezada del dispositivo de expansión antifractura de la FIG. 2A;

FIG. 3A es una vista en perspectiva frontal de una realización de un dispensador de combustible;

FIG. 3B es una vista lateral del distribuidor de combustible de la FIG. 3A;

FIG. 4A es una vista en perspectiva frontal del distribuidor de combustible de la FIG. 3A con armario hidráulico abierto;

FIG. 4B es una vista frontal de una parte del armario hidráulico de la FIG. 4A que muestra dos realizaciones diferentes de sistemas de filtrado/medición, donde se pueden ubicar dispositivos de expansión antifractura;

FIG. 5A es una vista en perspectiva del sistema de medición y filtrado más a la izquierda de la FIG.4B;

FIG. 5B es una vista en sección transversal lateral del sistema de filtrado y medición de la FIG. 5A;

FIG. 5C es una vista despiezada de un dispositivo de expansión antifractura del sistema de filtrado y medición de la FIG. 5A;

FIG. 6A es una vista lateral en sección transversal del sistema de medición y filtrado más a la derecha de la FIG. 4B; FIG. 6B es una vista en sección transversal lateral despiezada del sistema de filtrado y medición de la FIG.6A; y FIG. 7 es una vista lateral en sección transversal de la boquilla de la FIG. 4A que tiene el dispositivo de expansión antifractura en su interior.

Descripción detallada

Ahora se describirán algunas realizaciones de ejemplo para proporcionar una comprensión general de los principios de la estructura, función, fabricación y uso de los sistemas, dispositivos y métodos descritos en este documento.

En los dibujos adjuntos, se ilustran uno o más ejemplos de estas realizaciones. Los expertos en la técnica entenderán que los sistemas, dispositivos y métodos descritos específicamente en este documento e ilustrados en los dibujos adjuntos son realizaciones de ejemplo no limitantes y que el alcance de la presente invención se define únicamente por las reivindicaciones.

Se proporcionan varios métodos de ejemplo de dispositivos para prevenir la fractura de una cámara o tanque lleno de fluido. Los dispositivos se denominan dispositivos de expansión antifractura. En general, puede disponerse un dispositivo de expansión antifractura internamente dentro de una cámara llena de fluido de modo que, durante un evento de congelación, el fluido desplazado pueda comprimirse o fluir hacia el dispositivo de expansión antifractura, reduciendo así la probabilidad de que la cámara se rompa. La disposición interna del dispositivo de expansión evita que interfiera con otros componentes que puedan estar conectados o adyacentes a la cámara de fluido, ahorrando así espacio. En determinadas realizaciones, el dispositivo de expansión puede tener una función dual en la que puede actuar como una válvula de control de flujo además de funcionar como un dispositivo de expansión antifractura.

FIG. 1A-1C ilustran una realización de un dispositivo de expansión antifractura 10 que incluye un conjunto de pistón 40 que está dispuesto en forma deslizante dentro de un cilindro o manguito 30 para acomodar el fluido desplazado durante un evento de congelación. El dispositivo de expansión antifractura 10 ilustrado también puede incluir una tapa 20 que está acoplada al manguito 30, y que incluye roscas 22 en una superficie externa del mismo para acoplarse de manera roscada con roscas formadas en un orificio de una carcasa llena de fluido. El conjunto de pistón 40 ilustrado incluye un pistón 42 y una manga de centrado 44 que se extiende desde el pistón 42, sin embargo, un experto en la técnica apreciará que la manga 44 sea opcional y se puedan proporcionar otras técnicas de centrado.

La tapa 20 puede tener una variedad de configuraciones, pero en general tiene la forma de una carcasa cilíndrica hueca con un extremo proximal sellado 20p. Como se señaló con anterioridad, la tapa 20 incluye roscas externas 22 para acoplarse con un orificio roscado en una carcasa llena de líquido, y una cavidad 24 para recibir el manguito 30. Una protuberancia interna 26 está configurada para acoplarse, por ejemplo, mediante fricción, con un lumen interno 52 de un cojinete 50 que está asentado dentro de la cavidad 24 del manguito 20. El cojinete 50 permite que el tapón 20 gire independientemente del manguito 30, mientras sigue fijando el manguito 30 a la tapa 20.

El conjunto de pistón 40 puede tener una variedad de configuraciones, pero en general tiene un cabezal de pistón cilíndrico 42 con una abertura central 43 que se extiende a través del mismo. La abertura central 43 está configurada para recibir un eje interior 32 del manguito 30. Los elementos de sellado internos 46 pueden disponerse en la misma para formar un sello entre la abertura central 43 del cabezal del pistón 42 y el eje interior 32 del manguito 30. También se pueden proporcionar elementos de sellado externos 48 alrededor del cabezal del pistón 42 para formar un sello entre la superficie exterior del cabezal del pistón 42 y el interior del manguito 30. Un manguito 44 puede extenderse distalmente desde el cabezal del pistón 42. El manguito 44, si se proporciona, puede facilitar la alineación del conjunto de pistón 40, como se analizará con más detalle a continuación. En otras realizaciones, el manguito 30 puede no tener un eje interior 32, y el cabezal del pistón 42 puede no tener una abertura central 43. En ese caso, el cabezal del pistón 42 necesitaría estar configurado de manera que permaneciera alineado longitudinalmente durante el movimiento de deslizamiento dentro del manguito 30.

Como se muestra mejor en la FIG. 1B, el manguito 30 es generalmente cilíndrico y tiene una cavidad cilíndrica 34 formada en él para recibir el cabezal de pistón 42. La cavidad 34 está abierta en el extremo distal 30d y cerrada en el extremo proximal 30p. Como se muestra en la FIG. 1C, el extremo proximal 30p puede incluir un rebajo o una cavidad 36 que están configurados para recibir el saliente 26 formado dentro de la tapa 20. Se puede disponer un conjunto de cojinete 50 entre ellos para permitir la rotación libre de la tapa 20 con respecto al manguito 30. En una realización de ejemplo, el conjunto de cojinete 50 es un cojinete de bolas radial que tiene pistas de cojinete interior y exterior 51a, 51b con bolas 52 entre ellas de modo que las pistas de cojinete interior y exterior 51a, 51b pueden girar independientemente. La superficie de cara exterior de la pista de rodamiento exterior 51b puede formar un ajuste por fricción dentro de la cavidad 34 en el extremo proximal 30p del manguito 30. La superficie de cara interior de la pista de rodamiento interior 51a puede formar de manera similar un ajuste de fricción con el saliente 26 dentro de la tapa 20, acoplando así los dos componentes. El conjunto de cojinete 50 permite así que la tapa se gire para acoplarse de manera roscada con una carcasa sin provocar la correspondiente rotación del manguito 30.

Como se muestra en la FIGS. 1B y 1C, el manguito 30 también puede incluir un eje interior 32 formado en el mismo para recibir en forma deslizante el conjunto de pistón 40 a su alrededor, como se analizará con más detalle a continuación. Se pueden disponer varios anillos de sellado externos 36, por ejemplo, juntas tóricas, alrededor del manguito 30 para formar un sello entre el manguito 30 y la carcasa llena de fluido. Pueden proporcionarse anillos de sellado adicionales para formar un sello entre el manguito 30 y otros componentes según sea necesario.

Puede disponerse un elemento de empuje (no mostrado) entre el cabezal del pistón 42 y el manguito 30, y puede configurarse para desviar el pistón 40 alejándolo del manguito 30 y en una posición distal durante el funcionamiento normal. En ciertas realizaciones, el elemento de empuje puede ser un resorte (o equivalente), o alternativamente / adicionalmente el dispositivo ensamblado puede formar un volumen hermético sellado entre el cabezal del pistón 42 y el manguito 30, en cuyo caso la presión del aire dentro del ensamblaje actuaría como un elemento de empuje. Si se usa un resorte (o equivalente), entonces el cabezal del pistón 42 y el manguito 30 pueden formar un volumen presurizado, pero no es necesario, por ejemplo, el manguito podría ventilarse a la atmósfera. La presión ejercida sobre el cabezal del pistón 42 por el elemento de empuje puede variarse o seleccionarse basándose en las variaciones de presión del fluido que pueden ocurrir durante las condiciones normales de funcionamiento. Independientemente de la configuración del elemento de empuje, debe aplicar una fuerza al cabezal del pistón 42 que sea suficiente para evitar el movimiento del pistón 40 durante las condiciones normales de funcionamiento, pero que permita el movimiento del pistón 40 y, por lo tanto, la expansión del volumen de la cámara, durante un evento de congelación. En determinadas formas de realización de ejemplo, el elemento de empuje proporciona una presión en el intervalo de 13,8 bar a 20,7 bar (200 a 300 psi).

Cuando están completamente ensamblados, el pistón 40 y el manguito 30 se insertan completamente en una carcasa llena de fluido, y la tapa roscada 20 se enrosca en un orificio en la carcasa para sellar la carcasa. Durante el funcionamiento normal, el pistón 40 permanecerá en una posición distal dentro del manguito 30, como se muestra en la FIG. 1C, ya sea debido a la presión del resorte o la presión dentro del manguito. La fuerza que mantiene el pistón 40 en la posición distal puede diseñarse para que sea mayor que la presión de funcionamiento normal del fluido dentro de la carcasa llena de fluido para adaptarse a posibles fluctuaciones de presión.

Durante un evento de congelación, el líquido dentro de la carcasa aumentará la presión dentro de la cámara. A medida que la presión aumenta y eventualmente excede la fuerza que mantiene el pistón en la posición distal, obligará al pistón 40 a moverse proximalmente hacia el manguito 30, expandiendo así el volumen de la cámara y aliviando la presión dentro de la carcasa, evitando así grietas u otros daños a la carcasa. Cuando el fluido comienza a descongelarse, la presión del fluido sobre el pistón 40 disminuirá y el elemento de empuje puede mover el pistón 40 en la dirección distal de regreso a su posición inicial.

FIG. 2A y 2B representan otra realización de un dispositivo de expansión antifractura 100. En esta realización, el dispositivo 100 incluye un cuerpo compresible 110 y un elemento de asiento 120 que tiene una abertura 122 que asienta el cuerpo 110. Como se muestra, el cuerpo compresible 110 tiene una configuración generalmente esférica tal que está configurada para asentarse dentro de una abertura circular 122 en el elemento de asiento 120. Un experto en la técnica apreciará que la geometría del cuerpo compresible 110 no se limita a una esfera como se ilustra, y se puede utilizar cualquier número de geometrías que se adapte al sistema de flujo/almacenamiento y que permita la compresión.

El cuerpo compresible 110 puede tener cualquier forma, por ejemplo, esférica, de rosquilla, etc., y se puede formar a partir de cualquier material que sea adecuado para la geometría deseada y que permita la compresión en las condiciones deseadas. Por ejemplo, el cuerpo 110 puede configurarse como una carcasa de goma hueca llena de gas, o puede estar hecho de espuma de celda cerrada o cualquier otro material similar. Para un uso prolongado, el cuerpo compresible 110 debe estar formado a partir de un material elástico. Se prevé que pueda haber condiciones en las que pueda ser adecuado un cuerpo compresible de un solo uso o de uso a corto plazo, en cuyo caso se puede usar un cuerpo inelástico compresible.

En determinadas circunstancias, el cuerpo compresible 110 puede revestirse para evitar la corrosión y el desgaste. Si el cuerpo compresible 110 está hecho de un material que liberará gas durante la compresión, el revestimiento puede servir para evitar que se libere gas, aunque se espera que cualquier gas que pueda liberarse sea mínimo.

La presión interna y/o la composición del cuerpo compresible 110 pueden seleccionarse basándose en los rangos de presión del fluido que pueden ocurrir durante las condiciones normales de funcionamiento. Durante el funcionamiento normal, el cuerpo compresible 110 comprimirá muy poco. Durante un evento de congelación, la presión dentro de la cámara aumentará a medida que el fluido se congele. A medida que aumenta la presión, el cuerpo compresible 110 se comprimirá expandiendo así el volumen de la cámara y aliviando la presión dentro de la carcasa. Cuando el fluido congelado comience a descongelarse, la presión del fluido sobre el cuerpo compresible 110 disminuirá y el cuerpo compresible 110 volverá a su configuración inicial.

El elemento de asiento 120 puede funcionar para asegurar el cuerpo compresible 110 en la posición deseada dentro de la cámara. En la realización ilustrada, el elemento de asiento 120 tiene la forma de un miembro en forma de anillo que tiene una abertura circular 122 formada en él y configurada para asentar el cuerpo compresible 110. La geometría, diseño, materiales, etc. usados para el elemento de asiento 120 puede basarse en factores asociados con el entorno de la cámara. Por ejemplo, el elemento de asiento 120 puede diseñarse para limitar el movimiento del cuerpo compresible 110 a una especificación dada, y debería estar hecho de un material que pueda soportar el entorno de la cámara llena de fluido. El elemento de asiento 120 también puede ser un elemento de empuje, como se describirá a continuación. Como apreciará un experto en la técnica, el elemento de asiento 120 puede ser un componente independiente y extraíble, o puede ser una parte integral de la cámara.

Si bien los dispositivos de expansión antifractura descritos en este documento se pueden usar en numerosas aplicaciones que incluyen automotores, sistemas de calefacción y refrigeración domésticos e industriales, etc., en una realización de ejemplo, los dispositivos se usan en un dispensador de combustible. FIG. 3A y 3B ilustran una realización de un distribuidor de combustible 200. El distribuidor de combustible 200 generalmente incluye un compartimento electrónico 210 y un compartimento de bomba 220. El compartimento electrónico 210 aloja dispositivos electrónicos para facilitar el pago del combustible y para facilitar la distribución del combustible. La electrónica incluye, por ejemplo, un controlador de combustible configurado para controlar la dispensación del combustible desde el compartimiento de bomba, una unidad de comunicación configurada para transmitir y recibir comunicaciones por cable y/o inalámbricas, una pantalla 212 configurada para mostrar información (por ejemplo, contenido multimedia, información de pago, etc.), una memoria configurada para almacenar datos en la misma y un terminal de pago (por ejemplo, un lector de tarjetas, etc.) configurado para procesar el pago del cliente. Sólo la pantalla 212 se muestra en las FIG. 3A y 3B. Se pueden ubicar componentes similares en el otro lado del compartimiento electrónico 210.

El compartimiento de bomba 220 aloja una bomba configurada para bombear combustible desde un tanque de combustible u otro depósito y tiene en su interior un medidor de combustible configurado para monitorear el flujo de combustible. El compartimento de bomba 220 puede incluir otros componentes para facilitar la dispensación de combustible, como válvulas, un sistema de filtro/colador, un sistema de recuperación de vapor, etc. El compartimento de bomba 220 está aislado del compartimento electrónico 210 dentro del dispensador de combustible 200 para facilitar la seguridad, la protección y/o el mantenimiento, como apreciará un experto en la técnica. Por tanto, no se permite que el combustible fluya desde el compartimento de bomba 220 al compartimento electrónico 220.

El dispensador de combustible 200 está configurado para conectarse al tanque de combustible u otro depósito que contenga combustible. Al llenar el tanque de un vehículo de motor, el combustible es bombeado desde el tanque o depósito por la bomba ubicada en el compartimiento de bomba 220 y, finalmente, a una boquilla 216 a través de una tubería de combustible (no mostrada) y una manguera de combustible 214. Cuando cada manguera de combustible 214 no está en uso, la manguera de combustible 214 cuelga a lo largo del dispensador de combustible 200, y su boquilla asociada 216 está asentada en una funda de boquilla 218. El dispensador de combustible 200 ilustrado está configurado para tener dos mangueras 214 y dos boquillas 216 en un lado del dispensador 200 y dos mangueras 214 y dos boquillas 216 en el otro lado del dispensador 200, pero como apreciará un experto en la técnica, el dispensador de combustible 200 puede incluir cualquier número de mangueras y boquillas. Una persona experta en la técnica también apreciará que el dispensador de combustible pueda tener varias otras configuraciones.

Los dispositivos de expansión antifractura descritos en este documento se pueden emplear en varias ubicaciones diferentes dentro de un dispensador de combustible. FIG. 4A ilustra el distribuidor de combustible 200 de las FIGS.

3A y 3B, que muestran algunos de los componentes internos del compartimento de bomba 220. En una realización, se puede ubicar un dispositivo de expansión en un conjunto de medidor. FIG. 4A ilustra una realización de un conjunto de medición 300 dispuesto dentro del compartimiento de bomba, y la FIG. 4B ilustra el conjunto de medición 300 de la FIG. 4A, así como una realización adicional de un conjunto de medición 400. En otra realización, como se muestra adicionalmente en la FIG. 4A, se puede disponer un dispositivo de expansión dentro de una boquilla 216 del dispensador de combustible 200. Una persona experta en la técnica apreciará que los dispositivos de expansión antifractura descritos en este documento se pueden incorporar en cualquier conjunto de medidor conocido en la técnica, o en cualquier ubicación llena de líquido dentro de un surtidor de combustible que es susceptible a daños debido a un evento de congelación.

FIG. 5A-5C ilustran una realización de un dispositivo de expansión anti-fractura empleado en un conjunto 300 de filtrado y medición mostrado en la FIG. 4B. El dispositivo de expansión es idéntico al dispositivo 10 discutido con anterioridad con respecto a las FIG. 1A-1C, sin embargo, en esta realización, el dispositivo 10' incluye un eje de suministro de fluido 60 y un conjunto de válvula 70 situado en el extremo distal del eje.

Como se muestra mejor en la FIG. 5C, el eje de suministro de fluido 60 tiene la forma de un eje hueco alargado que tiene un extremo proximal 60p con un saliente roscado 62 que se extiende proximalmente desde el mismo para acoplarse con las roscas formadas dentro del eje interior 32 del manguito 30, que está dispuesto dentro del abertura central 43 del cabezal del pistón 42, fijando así la posición del eje de suministro de fluido 60 con respecto al manguito 30. El extremo proximal 60p también puede incluir varias salidas de fluido 64 formadas en el mismo y espaciadas alrededor de su perímetro para permitir que el fluido salga del eje 60 y fluya hacia la cámara circundante. Las salidas de fluido 64 se alinean con los cortes de la manga 44, aunque no es necesario que estén alineadas para permitir el flujo de fluido.

El extremo distal del eje 60 de suministro de fluido puede configurarse para acoplarse al conjunto de válvula, y como se muestra en la FIG. 5C, el extremo distal 60d incluye un cabezal 66 formado en el mismo que se recibe dentro de una tuerca 72 del conjunto de válvula 70. El cabezal 66 funciona como un anillo de sellado para formar un sello con la tuerca 72. El cabezal 66 también puede funcionar para abrir un válvula presionando contra él, que se analizará a continuación. Se forma una abertura 69 en el cabezal 66 para permitir que el fluido fluya hacia el interior del lumen interior del eje de suministro de fluido 60. Una pestaña de tope 68 puede ubicarse justo en la proximidad del cabezal 66 para que funcione como un tope para controlar la profundidad de inserción del cabezal 66 en la tuerca 72.

El conjunto de válvula tiene una tuerca 72, como se mencionó con anterioridad, que está roscada en la parte distal para acoplarse de manera roscada con un orificio roscado en una pared de la carcasa llena de fluido, es decir, la carcasa del filtro/colador del conjunto del medidor. Un sello de válvula 74 se recibe dentro de un extremo distal de la contratuerca 72 y está presionado proximalmente hacia la posición cerrada.

En uso, el conjunto de válvula se instala en la cámara de una carcasa llena de fluido mediante roscado o algún otro medio para asegurar el conjunto en la cámara. A medida que el dispositivo antiexpansión 10' está unido a la cámara llena de fluido, el cabezal 66 del eje de suministro de fluido 60 se inserta en la contratuerca 72 de manera que los anillos de sellado del eje de suministro de fluido formen un sello con la pared interna de la contratuerca. Cuando la tapa 20 se enrosca en la cámara, el dispositivo se mueve distalmente hasta que la tapa está asegurada. La brida de tope 68 en el eje de suministro de fluido 60 apoyará la contratuerca 72. En esta posición, el cabezal 66 empujará el sello de válvula 74 distalmente, moviendo así el sello de válvula 74 desde la posición cerrada hasta una posición abierta. De este modo, el fluido puede pasar por el sello de la válvula 74 y entrar en el eje 60 de suministro de fluido, que guía el fluido hacia la cámara de una manera controlada. Si se quita la tapa, se libera la presión sobre el sello de la válvula y el sello se cerrará. Esto sirve como un mecanismo de seguridad para evitar fugas no deseadas durante las operaciones de mantenimiento.

Una persona experta en la técnica apreciará que el conjunto de válvula no necesita incluir una contratuerca, específicamente. Existe una gran cantidad de variaciones que podrían usarse para asegurar el sello de la válvula dentro de la cámara, por ejemplo, la válvula podría conectarse a una placa que está soldada o achaflanada a la cámara.

Durante el funcionamiento normal, el fluido entra a través de la entrada de la cámara y la abertura de la válvula, fluye hacia la abertura distal del eje de suministro de fluido 60, atraviesa la longitud del eje 60 y sale a través de las salidas de fluido 64 en el eje y el recortes en la manga 44. Los recortes alargados en la manga 43 se alinean con las salidas de fluido 64 en el eje de suministro de fluido 60 para permitir que el fluido pase a través del mismo, independientemente de la posición del conjunto de pistón 40. En ese punto, el fluido se puede filtrar, tratar, almacenar, etc., según se desee. Por ejemplo, puede disponerse un filtro o colador dentro de la cámara alrededor del eje de suministro de fluido 60 para filtrar el fluido a medida que fluye a través del mismo. Una vez que se ha completado el tratamiento, el líquido se puede liberar a través de una salida para pasar a través de un sistema de medición.

Durante un evento de congelación, el líquido dentro de la carcasa aumentará la presión dentro de la cámara. A medida que la presión aumenta y eventualmente excede la fuerza que mantiene el pistón en la posición distal, obligará al pistón a moverse proximalmente hacia el manguito, expandiendo así el volumen de la cámara y aliviando la presión dentro de la carcasa. Cuando el fluido comienza a descongelarse, la presión del fluido sobre el pistón disminuirá y el elemento de empuje puede mover el pistón la dirección distal de regreso a su posición inicial.

FIG. 6A-6B ilustra el conjunto de medición 400 de la FIG. 4B que tiene la variante de bola comprimible de un dispositivo de expansión antifractura empleado en el mismo. En esta realización, el conjunto de medición 400 tiene una cámara de filtro 410 que incluye tres dispositivos de expansión antifractura 402, 404, 406 dispuestos en su interior. Los dispositivos de expansión primero y segundo 402 y 404 funcionan únicamente como dispositivos de expansión para aliviar la presión dentro de la cámara 410. El tercer dispositivo de expansión 406 funciona para aliviar la presión dentro de la cámara 410 y también funciona como una válvula para controlar el flujo de fluido a través de la cámara 410. El tercer dispositivo de expansión 406 está dispuesto dentro de una porción distal de la cámara llena de fluido 410, mientras que el primer y segundo dispositivos de expansión 402, 404 están dispuestos dentro de una porción proximal de la cámara llena de fluido 410. La válvula que contiene el segundo dispositivo de expansión 404 controla el flujo de fluido entre las porciones proximal y distal de la cámara 410. FIG. 6A y 6B también ilustran dos dispositivos de expansión adicionales 412, 414 dispuestos dentro de otras partes del conjunto de medidor 400, según se desee. Cada uno de los dispositivos de expansión ilustrados tiene una configuración como se analizó previamente con respecto a las FIG. 2A-2B, y el asiento de la válvula está incluido en los dispositivos que funcionan como válvula.

Con referencia al primer, segundo y tercer dispositivo de expansión 402, 404, 406, la cámara de filtro ilustrada 410 incluye una carcasa exterior 411 que puede estar separada o formada integralmente como parte del conjunto de medición 400 como se muestra, y una tapa 416 que está configurada para acoplarse a un extremo abierto proximal 414p de la carcasa exterior 411. La tapa 416 puede tener una variedad de configuraciones, pero en general tiene la forma de una carcasa cilíndrica hueca con un extremo proximal sellado. La tapa 416 incluye roscas internas (no mostradas) para acoplarse con roscas externas en la carcasa exterior 411. Una jaula 418 está dispuesta dentro de la carcasa exterior 411 y está configurada para asentar un filtro o colador en su interior. La cámara de filtro 410 también incluye una manga 420 que se recibe dentro de la jaula 418 y que retiene los dispositivos de expansión antifractura 402 y 404. La manga 420 tiene un extremo proximal con una abertura 421 formada en el mismo que asienta el conjunto de cojinete 422 que, a su vez, está dispuesto alrededor de un pasador 417 formado dentro de la tapa 416 para permitir la rotación libre de la tapa 416 con respecto a la manga así como a la carcasa exterior 411.

El primer y segundo dispositivos de expansión antifractura compresibles 402, 404 están dispuestos dentro de la manga 420, en donde el segundo dispositivo 404 se encuentra distal del primer dispositivo 402 y descansando sobre un asiento de válvula 424 que retiene los dispositivos 402, 404 dentro la manga 420. Cuando el segundo dispositivo 404 está asentado en el asiento de válvula 424, el asiento de válvula 424 estará en una configuración cerrada para evitar el flujo de fluido a través del mismo. Sin embargo, el segundo dispositivo 406 puede configurarse para moverse proximalmente en respuesta a la presión de fluido durante el funcionamiento normal para permitir que el fluido fluya a través del asiento de válvula 424. El asiento de válvula 424 también incluye un pasador 425, que se analizará a continuación. El extremo distal de la manga 420 tiene una abertura formada en la misma que recibe el asiento de válvula 424. El asiento de válvula 424, a su vez, está acoplado a una carcasa cilíndrica 426 que tiene una vía de fluido que se extiende a través de ella. La carcasa cilíndrica 426 se acopla a un canal de entrada 430 formado dentro de un extremo distal de la carcasa exterior 411, y un segundo asiento de válvula 428 está dispuesto entre la carcasa cilíndrica 426 y el canal de entrada 430 para controlar el flujo de fluido desde el canal de entrada a la cámara de filtrado 410. El extremo distal de la carcasa cilíndrica 426 puede tener elementos de sellado externos para formar un sello hermético a los fluidos con la superficie interna del asiento de válvula 428.

El tercer dispositivo de expansión antifractura compresible 406 está dispuesto distal del segundo asiento de válvula 428 para controlar el flujo de fluido a través del segundo asiento de válvula 428. Un elemento de empuje, tal como un resorte 434, puede colocarse distal del segundo dispositivo 406 para empujar el segundo dispositivo 406 hacia el asiento de válvula 428 y, por tanto, a una posición cerrada. Cuando la tapa 416, el manguito 420 y la jaula 418, junto con los componentes dispuestos en ellos, se insertan en la carcasa exterior 411, el pasador 425 en el primer asiento de válvula 424 se extenderá a través de la carcasa cilíndrica 426 y entrará en contacto con el tercer dispositivo 406. A medida que la tapa 416 se enrosca en la carcasa exterior 411, el conjunto se mueve distalmente y el pasador 425 aplicará presión al tercer dispositivo compresible 406. Cuando la tapa 416 se fija a la carcasa exterior 411, el pasador 425 mueve el tercer dispositivo 406 lejos del asiento de válvula 428 manteniéndolo así en una posición abierta. Cuando se quita la tapa 416 y el conjunto acoplado a ella, el pasador 425 ya no aplica presión al tercer dispositivo 406, lo que le permite formar un sello con el asiento de válvula 428 para evitar que el fluido entre en la cámara 410. Esto sirve como un mecanismo de seguridad para evitar fugas no deseadas durante las operaciones de mantenimiento.

En uso, el fluido puede fluir hacia la cámara de filtro 410 desde la entrada de fluido 430, a través del segundo asiento de válvula 428, a través de la carcasa cilíndrica 426 y a través del primer asiento de válvula 424 donde se libera en la cámara 410 para ser filtrado, colado o tratado de otro modo. Como se muestra en la FIGS. 6A y 6B, el fluido puede pasar a través de una salida de fluido 432 formada en una pared lateral de la cámara de filtro 410 para ser entregada al medidor. Durante este proceso, las válvulas permanecerán abiertas y los dispositivos antifractura 402, 404, 406 se comprimirán muy poco. En la realización ilustrada, los miembros compresibles cuarto y quinto 412, 437 están dispuestos a lo largo de la trayectoria del flujo de fluido entre la cámara de filtro 410 y el medidor 436.

Durante un evento de congelación, la presión dentro de la cámara aumentará a medida que el fluido se congele. A medida que aumenta la presión, los dispositivos 402, 404, 406 se comprimirán expandiendo así el volumen de la cámara y aliviando la presión dentro de la carcasa. Cuando el fluido congelado comienza a descongelarse, la presión del fluido en los dispositivos 402, 404, 406 disminuirá y los dispositivos 402, 404, 406 pueden volver a su configuración inicial. Esta misma compresión puede ocurrir durante un evento de congelación con respecto al cuarto y quinto miembros compresibles 412, 437.

FIG. 7 ilustra la boquilla 216 de la FIG. 4A que tiene el dispositivo de expansión antifractura 100 de las FIG. 2A-2B dispuestos en él. En general, la boquilla 216 está acoplada al extremo distal de la manguera 215 que tiene un canal de fluido formado en él para suministrar fluido a la boquilla 216. Un conector 217 está dispuesto alrededor del extremo distal de la manguera 215 y está configurado para acoplarse la manguera 215 a la boquilla 216 de una manera estanca a los fluidos para evitar que el fluido se escape. Como se muestra en la FIG. 7, el miembro compresible 110 del dispositivo de expansión antifractura 100 de las FIG. 2A-2B está dispuesto dentro de la vía de fluido del conector 217. En uso, el fluido fluye desde la manguera 215, a través del conector 217 y hacia la boquilla 216. En caso de congelación, cuando el fluido en el conector 217 se congela y expande la presión dentro la cámara en el conector 217, el miembro compresible 110 se puede comprimir para expandir el volumen dentro de la cámara y evitar así cualquier daño al conector 217.

En las descripciones anteriores y en las reivindicaciones, pueden aparecer frases como “al menos uno de” o “uno o más de” seguidas de una lista conjuntiva de elementos o características. La expresión “y/o” también puede aparecer en una lista de dos o más elementos o características. A menos que el contexto en el que se usó lo contradiga implícita o explícitamente, dicha frase pretende significar cualquiera de los elementos o características enumerados individualmente o cualquiera de los elementos o características enumerados en combinación con cualquiera de los otros elementos o características enumerados. Por ejemplo, las frases “al menos uno de A y B”; “uno o más de A y B”; y cada uno de “A y/o B” significa “A solo, B solo o A y B juntos”. También se pretende una interpretación similar para las listas que incluyen tres o más elementos. Por ejemplo, las frases “al menos uno de A, B y C”; “uno o más de A, B y C”; y cada uno de “A, B y/o C” significa “A solo, B solo, C solo, A y B juntos, A y C juntos, B y C juntos, o A y B y C juntos”. El uso de la expresión “basado en” anterior y en las reivindicaciones pretende significar “basado al menos en parte en”, de manera que también se permite una característica o elemento no mencionado.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de expansión antifractura (10), que comprende:

una tapa (20) que tiene roscas externas (22) configuradas para acoplarse con roscas formadas dentro de un orificio en una carcasa sellada llena de fluido con una cámara llena de fluido;

un manguito (30) dispuesto dentro de la tapa (20) y que puede girar libremente con respecto a la tapa (20);

un pistón (42) que tiene un extremo proximal dispuesto de manera deslizante dentro del manguito (30) y el pistón se extiende hasta distalmente del manguito (30), estando configurado el pistón (42) de tal manera que, cuando la tapa (20) se acopla de manera roscada a un orificio en la carcasa sellada llena de fluido, el pistón (42) se desliza con relación al manguito (30) y la tapa (20) cuando aumenta la presión dentro de la carcasa llena de fluido para expandir así un volumen de la cámara llena de fluido.

2. El dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el extremo proximal del pistón (42) comprende una manga estabilizadora (44) que está dispuesta en forma deslizable dentro del manguito (30), en donde la manga estabilizadora (44) y el manguito (30) definen una cámara adicional entre ellos.

3. El dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la cámara adicional está constituida por una cámara sellada.

4. El dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que una superficie externa de la manga estabilizadora (44) está en acoplamiento de sellado dentro de una superficie interna del manguito (30).

5. El dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el pistón (42) comprende una manga estabilizadora (44) que tiene al menos una abertura (43) formada en ella para permitir que el fluido fluya a través de ella.

6. El dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la manga (44) está dispuesta en forma deslizante alrededor de un eje alargado (32) que tiene un extremo distal con al menos un puerto de entrada de fluido, un lumen interno (52) que se extiende a través del mismo, y un extremo proximal con al menos un puerto de salida de fluido que está alineado con la al menos una abertura (43) formada en el manguito (44), de modo que el fluido pueda fluir a través del eje alargado (32) y salir por el extremo proximal.

7. El dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además, un conjunto de cojinete (50) dispuesto entre el manguito (30) y la tapa (20) para permitir la rotación del manguito (30) con respecto a la tapa (20).

8. El dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además, un resorte que empuja el pistón (42) alejándolo de la tapa (20).

9. El dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además, una carcasa llena de fluido que tiene un orificio formado en ella y que tiene roscas formadas dentro del orificio que se acoplan con las roscas de la tapa (20), estando dispuesto el pistón (42) dentro la carcasa cuando la tapa está dispuesta de manera roscada dentro del orificio.