ES2842098T3

ES2842098T3 - Regulador de presión

Info

Publication number: ES2842098T3
Application number: ES12797960T
Authority: ES
Inventors: Thomas Povey
Original assignee: Oxford University Innovation Ltd
Current assignee: Oxford University Innovation Ltd
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2021-07-12
Anticipated expiration: 2032-11-08
Also published as: US20150075649A1; US9494950B2; WO2013068747A1; GB201119284D0; CN103917933B; EP2776897B1; EP2776897A1; CN103917933A

Abstract

Un dispositivo para controlar el flujo de un fluido a través de un conducto (602; 702) desde un lado aguas arriba (703) a un lado aguas abajo (605; 705), comprendiendo el dispositivo: una brida para sujetar el dispositivo al conducto; una carcasa (606; 706) proporcionada como una estructura separada dentro del conducto (602; 702), en donde la carcasa está montada en la brida; una válvula que tiene un miembro de válvula (614) dispuesto para moverse recíprocamente de forma selectiva para abrir y cerrar una o más aberturas de válvula (611, 612) formadas a través de una pared de la carcasa (606; 706), controlando así el flujo de fluido desde el lado aguas arriba (703) hacia el lado aguas abajo (605; 705); y medios para introducir una presión de referencia (624) para actuar sobre el miembro de válvula (614); en donde se actúa en dicho miembro de válvula (614) por la presión del lado aguas abajo (605; 705) y la presión de referencia para moverse por la diferencia entre dichas presiones, caracterizado por que el miembro de válvula (614) está montado en el exterior de la carcasa (606; 706).

Description

DESCRIPCIÓN

Regulador de presión

Esta invención se refiere a un aparato para regular la presión en sistemas de fluidos, en particular dispositivos para controlar un caudal en una corriente de flujo de fluido para suministrar una presión de salida deseada.

En sistemas de flujo de fluido como tuberías y conductos, por ejemplo, como se puede encontrar en muchas situaciones industriales diferentes, existe la necesidad de regular la presión en una corriente de flujo de fluido. En tales sistemas hay una presión de entrada que puede ser constante o fluctuante en el tiempo y que se desea controlar a una presión de salida objetivo más baja, que también puede ser constante o fluctuante.

Un ejemplo de tales dispositivos es un regulador de presión controlado por ordenador en el que la posición de una válvula se ajusta dependiendo de las presiones de entrada y salida medidas para entregar la presión de salida deseada. Tales dispositivos son muy complicados, por ejemplo, debido a todos los circuitos de control y la activación de la válvula asociada necesarios para lograr la sensibilidad requerida.

Un segundo ejemplo de tales dispositivos es un regulador de presión operado por piloto, que actúa como un amplificador regulador de presión. El regulador piloto proporciona una presión de referencia en una pequeña cámara que a su vez controla un regulador más grande, ya que es más fácil controlar un pequeño regulador. Dichos dispositivos son generalmente bastante grandes y sobresalen mucho de la tubería en la que están instalados, además de contener muchos componentes móviles diferentes, por ejemplo, resortes y válvulas, que requieren calibración y mantenimiento. Asimismo, estos tipos de reguladores pueden tener un coste relativamente alto, particularmente aquellos adecuados para altos caudales másicos.

Los documentos US 3.734.120 y US 2010/090136 divulgan cada uno una válvula de control de presión para controlar el flujo de un fluido a través de un conducto.

Es un objeto de la invención proporcionar un regulador de presión mejorado.

Cuando se ve desde un primer aspecto, la presente invención proporciona un dispositivo para controlar el flujo de un fluido a través de un conducto como se reivindica en la reivindicación 1.

Por tanto, se apreciará que al proporcionar la disposición simple de un miembro de válvula de movimiento recíproco para abrir y cerrar selectivamente una o más aberturas de válvula, actuando en el miembro de válvula con la presión aguas abajo y la presión de referencia, la presión aguas abajo se puede controlar como se desee, es decir, ajustando la presión de referencia. Por tanto, en un conjunto de realizaciones, el dispositivo comprende medios para controlar la presión de referencia. El miembro de válvula se mueve simplemente por la diferencia en las presiones aguas abajo y de referencia y, por lo tanto, controla el caudal másico a través de la(s) abertura(s) para equilibrar la presión aguas abajo con la presión de referencia o acercarla lo más posible a la presión de referencia.

Una ventaja adicional del dispositivo de la presente invención es que es muy sencillo de operar, predominantemente debido a tener, en un conjunto preferido de realizaciones, solo una única parte móvil que controla el flujo a través de la(s) abertura(s) de válvula, es decir, el miembro de válvula. Esta simplicidad también se refleja en el hecho de que en un conjunto preferido de realizaciones el dispositivo no comprende partes deformables, por ejemplo, resortes, juntas extensibles, diafragmas, etc., como se encuentran en los reguladores de presión convencionales. Todo esto resulta en bajos costes de mantenimiento, sin necesidad de herramientas especializadas para mantener el dispositivo. En un conjunto de realizaciones, el movimiento del miembro de válvula solo depende de la diferencia en las presiones aguas abajo y de referencia, y el miembro de válvula no está accionado ni se actúa en este por ninguna pieza mecánica o deformable, por ejemplo, un resorte. En tales realizaciones, la presión de salida se regula a un valor relativamente estable, controlando el caudal másico a través de la(s) abertura(s), y puede controlarse mediante la presión de referencia de modo que se alcance una presión de salida deseada aguas abajo.

En un conjunto de realizaciones, el miembro de válvula se mueve hacia una posición en la que las aberturas de válvula están abiertas cuando la presión de referencia es mayor que la presión aguas abajo y se mueve hacia una posición en la que las aberturas de válvula están cerradas cuando la presión de referencia es menor que la presión aguas abajo. Por ejemplo, si la presión de referencia es mayor que la presión de salida, el miembro de válvula se mueve hacia una posición que abre la(s) abertura(s), aumentando por tanto el caudal másico a través de la(s) abertura(s) y consecuentemente aumentando la presión de salida hasta que se alcanza la presión de referencia; si la presión de salida es mayor que la presión de referencia, el miembro de válvula se desvía hacia una posición que cierra la(s) abertura(s), por lo tanto disminuyendo el caudal másico a través de la(s) abertura(s) y, en consecuencia, disminuyendo la presión de salida hasta que se alcanza la presión de referencia. Por lo tanto, en un conjunto de realizaciones, el dispositivo está dispuesto para suministrar una presión de salida constante para una presión de entrada variable, es decir, porque la posición del miembro de válvula solo depende de la diferencia entre las presiones de referencia y aguas abajo.

El miembro de válvula podría estar dispuesto para moverse recíprocamente en cualquier dirección con respecto al conducto y su eje central. Sin embargo, en un conjunto preferido de realizaciones, el miembro de válvula está dispuesto para moverse en una dirección paralela al eje del conducto. Se apreciará que esto permite que el dispositivo se ajuste fácilmente dentro de una tubería existente, por ejemplo, insertado dentro de una tubería en una brida o incluso en una sección continua de tubería, ya que es probable que la dimensión más grande del dispositivo sea aquella en la que se mueve el miembro de válvula. Por lo tanto, no se requiere espacio adicional para alojar el dispositivo y se puede actualizar rápidamente y a bajo costo en la mayoría de las secciones de tubería o en la mayoría de las juntas de tubería sin ninguna alteración significativa en la tubería. Como se ha explicado, los dispositivos convencionales requieren que se rediseñe la distribución de las tuberías para incorporar el nuevo equipo de control de flujo. Por lo tanto, los dispositivos de acuerdo con la presente invención pueden reducir significativamente el coste y el trabajo necesarios para incorporarlos a un sistema existente.

El dispositivo comprende una carcasa que comprende la(s) abertura(s) de válvula, es decir, la(s) abertura(s) de válvula se proporcionan a través de una pared de la carcasa. Preferentemente, el miembro de válvula está montado de forma móvil con respecto a la carcasa.

El dispositivo podría comprender una única abertura, por ejemplo, en la carcasa, a través de la cual el flujo de fluido es controlado por el miembro de válvula. Sin embargo, en un conjunto de realizaciones, el dispositivo comprende una pluralidad de aberturas, por ejemplo, en la carcasa, a través de las que el flujo de fluido es controlado por el miembro de válvula. Proporcionar una pluralidad de aberturas permite un mayor control de la precisión con la que se controla el flujo de fluido a través del dispositivo. Por ejemplo, las aberturas podrían disponerse de modo que el miembro de válvula cierre una proporción de las aberturas a una cierta presión, dejando abiertas las restantes aberturas, por ejemplo, cuando el miembro de válvula está en una posición intermedia en su distancia de recorrido. Esto se consigue, en un conjunto de realizaciones espaciando las aberturas en la dirección paralela a la dirección del movimiento recíproco del miembro de válvula, por ejemplo, a lo largo de la carcasa. Se apreciará que cuanto mayor sea el número de aberturas que comprenda el dispositivo, más fino será el control de la proporción de las aberturas que están abiertas. Por lo tanto, en un conjunto preferido de realizaciones, el dispositivo comprende al menos 10 aberturas a través de las que el miembro de válvula controla el flujo de fluido, por ejemplo, al menos 20, por ejemplo, al menos 40, por ejemplo, alrededor de 60 aberturas. La pluralidad de aberturas también podría estar espaciada en la dirección perpendicular a la dirección del movimiento recíproco del miembro de válvula, por ejemplo, alrededor de la carcasa.

En un conjunto de realizaciones, la carcasa comprende una entrada y una salida, por ejemplo, con la entrada en el extremo aguas arriba del dispositivo y la salida en el extremo aguas abajo del dispositivo. La carcasa podría comprender una única abertura o una pluralidad de aberturas que forman tanto la entrada como la salida de la carcasa. En otro conjunto de realizaciones, la entrada y la salida están separadas de la(s) abertura(s), es decir, el miembro de válvula controla el flujo de fluido a través de la(s) abertura(s) pero no a través de la entrada y salida. No obstante, se prevé un conjunto de realizaciones en las que la(s) abertura(s) comprenden la entrada y/o la salida, así como la carcasa que comprende una o más aberturas adicionales. Por ejemplo, la entrada podría comprender la(s) abertura(s) controladas por el miembro de válvula sin que la salida esté controlada por el miembro de válvula, o viceversa. Otro ejemplo es que tanto la entrada como la salida podrían ser controladas por el miembro de válvula. Además de estos ejemplos, la carcasa podría comprender una o más aberturas adicionales también controladas por el miembro de válvula.

La(s) abertura(s) podrían proporcionarse mediante muchas disposiciones diferentes, por ejemplo, válvula(s) convencional(es). En un conjunto de realizaciones, la una o más aberturas comprenden uno o más orificios en una pared de la carcasa. Los orificios pueden tener cualquier forma, pero preferiblemente son circulares. En el conjunto de realizaciones descrito anteriormente en el que las aberturas están espaciadas en la dirección paralela a la dirección del movimiento recíproco del miembro de válvula, esto podría proporcionarse por los orificios en la pared de la carcasa espaciados en esta dirección. Todos los orificios pueden ser del mismo tamaño, de modo que el área abierta acumulada es aproximadamente proporcional al desplazamiento del miembro de válvula; sin embargo, en un conjunto de realizaciones, los orificios varían de tamaño en una dirección paralela a la dirección del movimiento recíproco del miembro de válvula, por ejemplo, a lo largo de la carcasa. En un conjunto de tales realizaciones, la variación es una variación constante, por ejemplo, un aumento o disminución lineal en el radio o área de los orificios. Los orificios pueden aumentar de tamaño en la dirección en la que el miembro de válvula abre un mayor número de orificios. Esta disposición proporciona la misma precisión de control del flujo de fluido tanto en caudales másicos bajos como altos. En otras realizaciones, podrían usarse ranuras ahusadas en lugar de orificios discretos.

La entrada y/o la salida, en el conjunto de realizaciones en las que no comprenden la(s) abertura(s) controladas por el miembro de válvula, podrían comprender una abertura similar o una pluralidad de aberturas a la(s) abertura(s) controladas por el miembro de válvula. Por ejemplo, podrían incluir orificios en una pared de la carcasa, aunque esta puede ser una pared diferente a aquella en la que están previstas las aberturas. Alternativamente, la entrada y/o la salida podrían comprender un extremo abierto en el extremo respectivo de la carcasa.

En el conjunto de realizaciones en las que se proporciona una entrada y/o salida además de la(s) abertura(s), preferentemente, la entrada y/o salida tiene un área de flujo en sección transversal total mayor que la(s) abertura(s) (en estado completamente abierto). Esto permite que la mayor parte de la restricción de flujo sea realizada por la(s) abertura(s), para que la caída de presión se pueda controlar de manera predecible, sin mayor restricción en la entrada y/o salida que pueda influir negativamente en la determinación de la caída de presión requerida. Esta condición se satisface claramente si la entrada y/o la salida comprenden un extremo abierto de la carcasa. En el conjunto de realizaciones en las que la entrada y/o salida, y la(s) abertura(s), comprenden orificios, para proporcionar un área de sección transversal total mayor, los orificios de abertura podrían ser más grandes y/o podría haber un mayor número de ellos.

Como se ha comentado anteriormente, en conjuntos preferidos de realizaciones, la carcasa comprende una estructura en la que el miembro de válvula está montado de forma móvil y en la que se proporcionan una o más aberturas. La carcasa puede adoptar muchas formas diferentes para cumplir este propósito. La carcasa comprende una o más paredes, por ejemplo, paredes laterales ubicadas en una dirección paralela al eje del conducto, o paredes de extremo ubicadas en una dirección perpendicular a este. La(s) abertura(s) están formadas en una pared de la carcasa. En un conjunto de realizaciones, las aberturas están formadas en una pared de extremo, ya sea en el extremo aguas arriba o aguas abajo de la carcasa, pero preferiblemente la(s) abertura(s) están formadas en una pared lateral de la carcasa. Proporcionar la(s) abertura(s) en una pared lateral de la carcasa permite que la(s) abertura(s) se abran y cierren fácilmente mediante el movimiento recíproco del miembro de válvula en la dirección paralela al eje del conducto, y también proporciona una serie de beneficios discutidos anteriormente en relación con las múltiples aberturas.

En un conjunto de realizaciones, la carcasa comprende un cilindro, por ejemplo, con su eje dispuesto paralelo al eje del conducto en el conjunto de realizaciones en las que se mueve el miembro de válvula. Como se apreciará, esto permite que el miembro de válvula se mueva a lo largo del cilindro, abriendo y cerrando la(s) abertura(s) a medida que se mueve. La forma de la sección transversal puede tomar cualquier forma, por ejemplo, cuadrada, pero en un conjunto preferido de realizaciones, el cilindro comprende una sección transversal circular. Preferentemente, el miembro de válvula comprende la misma forma de sección transversal que el cilindro, por ejemplo, circular. En un conjunto de realizaciones, el miembro de válvula está dispuesto para montarse coaxialmente en la carcasa, por ejemplo, comprendiendo el miembro de válvula y la carcasa la misma forma de sección transversal.

Las disposiciones mencionadas anteriormente, en particular, así como otras realizaciones, permiten que los dispositivos de acuerdo con la presente invención faciliten flujos másicos muy altos para un diámetro y presión de conducto dados en comparación con los reguladores de presión convencionales. Esto se debe al diseño simple del dispositivo, particularmente la carcasa, que proporciona una ruta de flujo relativamente recta a través del dispositivo y permite, en determinadas configuraciones, que tenga una caída de presión mínima muy baja en todo el dispositivo, en comparación con la ruta de flujo tortuosa y múltiples componentes móviles en un regulador de presión convencional. Esto crea un dispositivo muy flexible que se puede utilizar para muchas aplicaciones diferentes.

La carcasa se proporciona como una estructura separada dentro del conducto. El dispositivo también comprende una brida dispuesta para unir el dispositivo a un conducto que está montado en la carcasa, por ejemplo, una brida que se extiende radialmente.

La carcasa podría estar formada por cualquier material adecuado que sea adecuado para la presión del fluido que experimentará el dispositivo. Por ejemplo, en un sistema de baja presión, la carcasa podría estar formada por plástico moldeado, mientras que en un sistema de alta presión, la carcasa podría estar formada por aluminio o acero.

El dispositivo puede montarse dentro de un conducto utilizando la brida antes mencionada. Como se ha expuesto, la posibilidad de montar el dispositivo dentro de un conducto significa que el dispositivo se puede adaptar fácilmente a un diseño de tubería existente. En un conjunto preferido de realizaciones, el dispositivo está montado de modo que el miembro de válvula se mueva en una dirección paralela al eje del conducto, es decir, la dirección principal del flujo de fluido dentro del conducto. En algunas realizaciones, como se ha comentado anteriormente, la carcasa cilíndrica también se montará con su eje paralelo al eje del conducto. En un conjunto preferido de realizaciones, la carcasa se monta coaxialmente dentro del conducto. También preferentemente, el miembro de válvula está dispuesto para moverse coaxialmente alrededor de la carcasa.

En un conjunto de realizaciones, el dispositivo se puede montar entre bridas existentes u otras conexiones, por ejemplo, juntas Victaulic (marca comercial registrada) u otros acoplamientos de conexión rápida para sistemas de tuberías de alta presión, en la tubería. Esto es particularmente ventajoso ya que no requiere modificaciones importantes de las tuberías existentes. En el peor caso, puede haber un aumento muy leve en la longitud de la tubería, por ejemplo, para acomodar la brida del dispositivo. La brida del dispositivo solo puede tener aproximadamente la mitad del espesor de la brida de la tubería, por ejemplo, un aumento de aproximadamente 15 mm en la longitud de la tubería para una tubería de 8 pulgadas (aproximadamente 200 mm) de diámetro. Sin embargo, en otras disposiciones, un dispositivo de acuerdo con la invención puede montarse entre bridas existentes sin aumentar su longitud. Es posible que sea necesario realizar algunas modificaciones menores dependiendo del diseño de las bridas.

En otro conjunto de realizaciones, el dispositivo se puede montar en una sección continua de tubería, es decir, sin tener que montarse entre bridas o una conexión existente. En estas realizaciones el dispositivo se puede montar por soldadura o mediante cualquier otro proceso de fijación, a la superficie interior de una tubería. También en estas realizaciones, el dispositivo se puede colocar contra una proyección, por ejemplo, un anillo anular, instalada en la superficie interior de la tubería. El anillo anular puede soldarse a la superficie interior de la tubería o unirse por otros medios, como sea apropiado. De la misma manera, el dispositivo, por su brida, se puede unir al anillo anular mediante cualquier medio de fijación apropiado, sin embargo, por ejemplo, el anillo anular y la brida podrían formarse con medios complementarios de fijación para permitir que se fijen entre sí fácilmente dentro de la tubería. Como se apreciará, ninguna de estas realizaciones requirió que se modificara la longitud de la tubería.

Esto aporta una ventaja y una mejora significativas sobre los dispositivos convencionales en el sentido de que las realizaciones de la presente invención no requieren necesariamente su propia carcasa de presión certificada, es decir, porque pueden diseñarse para adaptarse a un diseño de tubería existente. Por lo tanto, el coste de la certificación es bajo, haciéndolos más atractivos de usar que los dispositivos convencionales. Asimismo, si la certificación no es necesaria, los dispositivos de acuerdo con la presente invención pueden fabricarse con requisitos ligeramente menos estrictos, reduciendo aún más el coste.

En cualquiera de las realizaciones discutidas anteriormente con respecto al montaje del dispositivo en una disposición de tuberías, el dispositivo podría instalarse en una sección de tubería que luego se instala en un diseño de tubería existente, por ejemplo, quitando una sección de tubería y reemplazándola por la sección de tubería con el dispositivo instalado en el interior. Esto es particularmente útil en un diseño de tubería complejo en el que puede ser difícil colocar el dispositivo in situ, pero es factible reemplazar una sección particular de tubería. Por tanto, la invención se extiende a una sección o secciones de tubería que comprenden el dispositivo según se describe en el primer aspecto de la invención.

Una ventaja adicional de proporcionar el dispositivo de modo que esté contenido dentro de una sección de tubería existente o convencional es que elimina el requisito de que el dispositivo en sí tenga su propia carcasa de presión que debe estar certificada independientemente. En cambio, solo es necesario que la tubería existente o estándar tenga una certificación de presión, que es mucho más sencilla. Dependiendo de la aplicación, el dispositivo puede producirse con una alta estanqueidad de cierre (tasa de fuga como una fracción de la capacidad del regulador a plena carrera) o para dar un cierre completo. En algunas aplicaciones, sin embargo, podría tolerarse una estanqueidad de cierre más baja (de modo que haya alguna fuga de los lados aguas arriba a aguas abajo). Si el dispositivo se puede fabricar de manera que no se requiera una alta estanqueidad de cierre, se elimina la necesidad de incorporar sellos adicionales o costosos en el dispositivo, disminuyendo aún más el coste del dispositivo.

El miembro de válvula puede disponerse en el dispositivo de cualquier forma en la que logre su propósito de moverse de manera recíproca para abrir y cerrar la(s) abertura(s). Como se ha descrito, preferentemente, el miembro de válvula se mueve en una dirección paralela al eje del conducto y preferentemente el miembro de válvula está montado de forma móvil con respecto a la carcasa. El miembro de válvula está montado en el exterior de la carcasa. En el conjunto de realizaciones en las que la carcasa comprende un cilindro, el miembro de válvula podría comprender una funda en el exterior de la carcasa. Tal disposición facilita el movimiento recíproco del miembro de válvula, particularmente si el miembro de válvula tiene la misma forma de sección transversal que la carcasa. El miembro de válvula podría extenderse al menos en parte alrededor de la carcasa, pero en un conjunto preferido de realizaciones, el miembro de válvula se extiende por todo el perímetro de la carcasa. Este conjunto de realizaciones complementa el conjunto de realizaciones en las que se proporcionan una pluralidad de aberturas alrededor de la carcasa. Se pueden prever diferentes disposiciones para la funda que se extiende alrededor de la carcasa, pero en un conjunto preferido de realizaciones, la funda está dispuesta coaxialmente alrededor de la carcasa.

También se prevén otras disposiciones, por ejemplo, con parte del miembro de válvula montado en el exterior de la carcasa y parte del miembro de válvula montado en el interior de la carcasa, por ejemplo, de modo que el miembro de válvula en algún punto se extienda a través de una pared de la carcasa.

Incluso en las realizaciones en las que el miembro de válvula comprende un cilindro, esta forma no tiene por qué ser necesariamente en toda su longitud. Por ejemplo, el miembro de válvula podría comprender una forma, por ejemplo, un cilindro, en la región en la que controla el flujo de fluido a través de la(s) abertura(s), y una forma diferente, por ejemplo, un disco o placa, en la región en la que actúa la presión de referencia. Las dos secciones diferentes del miembro de válvula se podrían formar continuamente de una a otra, por ejemplo, en una forma integral, o podrían comprender dos o más partes discretas, cada una adaptada para su propósito específico como se describe. A estas podrían unirse uno o más miembros intermedios.

No es crítico en qué dirección está ubicado el miembro de válvula con respecto a la(s) abertura(s), por ejemplo, si se mueve aguas arriba o aguas abajo para cerrar la(s) abertura(s). Normalmente, esto dependerá de la dirección en la que la presión de referencia empuja el miembro de válvula. Por ejemplo, si la presión de referencia empuja el miembro de válvula en una dirección aguas arriba, la(s) abertura(s) se ubicarían aguas abajo del miembro de válvula y viceversa.

El miembro de válvula podría estar formado por cualquier material o materiales adecuados. Se puede elegir un material adecuado dependiendo de la forma en que el miembro de válvula se monte en la carcasa, por ejemplo, como se discutió anteriormente. En un conjunto de realizaciones, el miembro de válvula comprende plástico, por ejemplo, PTFE, que se puede moldear o girar para crear la forma requerida. El plástico generalmente tiene un bajo coeficiente de fricción cuando se mueve sobre una superficie metálica, por lo que es una elección adecuada si la carcasa o el conducto es de metal, ya que el miembro de válvula debe moverse libremente alrededor de la carcasa o el conducto para que el dispositivo funcione de manera eficiente.

En el conjunto de realizaciones en las que el miembro de válvula comprende dos o más secciones o partes, estos pueden comprender el mismo material, o pueden comprender diferentes materiales según sus necesidades. Por ejemplo, las partes que entran en contacto con la carcasa, es decir, la parte que cierra la(s) abertura(s) y, en algunas realizaciones, la parte sobre la que actúa la presión de referencia, podrían comprender un material de baja fricción, por ejemplo, plástico, mientras que la parte que une estas otras partes podría comprender un material rígido, fuerte, por ejemplo, aluminio, que no se requiere que tenga propiedades de fricción particulares.

En el conjunto de realizaciones en las que el miembro de válvula comprende dos o más secciones o partes, por ejemplo, una sobre la que actúa la presión de referencia y otra para controlar el flujo de fluido a través de la(s) abertura(s), cualquier parte que no necesite mantener una diferencia de presión a través de ella podría disponerse para equilibrar la presión. Por lo tanto, en un conjunto de realizaciones, la parte del miembro de válvula que controla el flujo de fluido a través de la(s) abertura(s) está dispuesta para equilibrar la presión dentro de la carcasa. Esto podría lograrse, por ejemplo, formando orificios en esta parte del miembro de válvula, de modo que cualquier parte del miembro de válvula que se encuentre en una parte cerrada de la carcasa o conducto pueda moverse libremente sin crear vacío o acumulación de presión.

En un conjunto de realizaciones, el extremo o parte del miembro de válvula sobre la que actúa la presión de referencia comprende una estructura de doble pared. Una estructura de este tipo ayuda a evitar que la presión de referencia se contamine con fluido procedente del flujo de fluido en el conducto, y viceversa. Preferentemente, el volumen entre cada una de las paredes que comprende la estructura de doble pared se ventila, por ejemplo, a la atmósfera o al flujo de fluido aguas abajo, y/o la estructura de doble pared está dispuesta para permitir que algo de fluido se escape de la presión de referencia. Esta ventilación o fuga es un pequeño caudal másico que ayuda a evitar que la presión de referencia se contamine por la presión en el otro lado del miembro de válvula donde la presión es similar (pero no idéntica) a la presión aguas abajo. En un conjunto de realizaciones, la presión de referencia podría ser proporcionada por un sistema que mantenga una presión establecida incluso cuando haya una pequeña fuga de una presión más alta en el dispositivo, por ejemplo, mediante una entrada regulada y un sistema de alivio de presión adecuado.

En un conjunto de realizaciones, el dispositivo comprende medios de amortiguación dispuestos para actuar sobre el miembro de válvula. Esto puede ayudar a reducir la inestabilidad del sistema que provoca la oscilación de la presión aguas abajo para una presión de regulador fija. Durante el uso, los medios de amortiguación pueden disponerse para prevenir o reducir el rebote y/o la oscilación del miembro de válvula. Los medios de amortiguación podrían comprender amortiguadores unidos directamente al miembro de válvula, por ejemplo, para actuar sobre el miembro de válvula siempre que esté en movimiento, o los amortiguadores se podrían unir a una carcasa donde se proporcione o a otra parte del dispositivo. Los medios de amortiguación podrían ser mecánicos, por ejemplo, un resorte, o podrían estar llenos de gas o líquido. Por ejemplo, podrían proporcionarse medios de amortiguación similares a un amortiguador lleno de gas convencional simplemente ajustando la alimentación a la presión de referencia. La amortiguación puede ser necesaria en ciertos regímenes operativos para reducir o eliminar la inestabilidad y puede incorporarse de forma económica en el dispositivo.

En un conjunto de realizaciones, la presión de referencia comprende una presión de fluido. La presión de referencia podría ser proporcionada por un dispositivo de presión externo, por ejemplo, un regulador separado, que entrega la presión de referencia directamente para actuar sobre el miembro de válvula. Sin embargo, en un conjunto de realizaciones, el dispositivo comprende una cámara impelente sometida a la presión de referencia, por ejemplo, controlada por los medios de control de la presión de referencia. La presión de referencia en la cámara impelente también podría ser proporcionada por un dispositivo de presión externo. Al igual que con la disposición de la carcasa y el miembro de válvula, hay una serie de disposiciones posibles sobre cómo se podría proporcionar la cámara impelente. Por ejemplo, en un conjunto de realizaciones, la cámara impelente se forma dentro de la carcasa, por ejemplo, definida por una o más paredes de la carcasa junto con la parte o el extremo del miembro de válvula sobre el que actúa. En otro conjunto de realizaciones, la cámara impelente se forma entre la carcasa y una pared del conducto, junto con la parte o el extremo del miembro de válvula sobre el que actúa, por ejemplo, externo a la carcasa.

En un conjunto de realizaciones, la presión de referencia, que en algunas realizaciones se proporciona por la cámara impelente, se ajusta mediante un regulador de presión piloto, por ejemplo, un dispositivo de regulación convencional, es decir, la presión de referencia está controlada por los medios de control de la presión de referencia. Los medios de control de la presión de referencia, por ejemplo, el regulador de presión piloto, se pueden proporcionar externa o internamente al conducto en el que se coloca el dispositivo. Proporcionar medios de control de la presión de referencia, por ejemplo, el regulador de presión piloto, internamente permite que todo el dispositivo se aloje dentro de un conducto sin protuberancias externas, lo que se apreciará como una gran ventaja en un sistema de tuberías complejo en el que el espacio es un bien escaso y permite que el dispositivo se adapte fácilmente a un sistema existente, por ejemplo, dentro de una tubería existente o en una interfaz con bridas. La presión establecida por los medios de control de la presión de referencia, por ejemplo, el regulador de presión piloto, puede derivarse de una fuente secundaria externa, por ejemplo, un suministro de aire que se controla mediante una válvula, grifo, protuberancia, etc., o incluso de forma remota, o la presión se puede regular directamente desde la presión de entrada aguas arriba del dispositivo.

La primera alternativa (utilizando una fuente secundaria para determinar la presión establecida por los medios de control de la presión de referencia, por ejemplo, un regulador de presión) es útil cuando se requiere un valor predeterminado para la presión aguas abajo, es decir, la fuente secundaria se puede configurar para suministrar la presión deseada a la presión de referencia. La última alternativa (determinar la presión establecida en referencia a la presión aguas arriba) es útil cuando se requiere que la presión aguas abajo varíe de acuerdo con las variaciones en la presión aguas arriba, por ejemplo, para establecer una caída de presión predeterminada o una relación predeterminada entre las presiones aguas arriba y aguas abajo. Por ejemplo, si la presión de entrada varía entre 2000 kPa (20 bar) y 4000 kPa (40 bar), y los medios de control de presión, por ejemplo, el regulador de presión piloto, están dispuestos para suministrar una presión de referencia que es la mitad de la presión aguas arriba, para permitir que el dispositivo controle la presión aguas abajo para que sea la mitad de la presión aguas arriba, si la presión aguas arriba es de 2000 kPa (20 bar), la presión de referencia se establece en 1000 kPa (10 bar), y si la presión aguas arriba es de 4000 kPa (40 bar), la presión de referencia se fija en 2000 kPa (20 bar).

Los dispositivos de acuerdo con la presente invención son adecuados para casi cualquier caudal másico y presión desde muy baja a muy alta, por ejemplo, del orden de Pa a MPa. Este amplio intervalo de presiones se puede acomodar porque el control del dispositivo simplemente depende de la diferencia de presión aguas abajo-de referencia que actúa sobre el miembro de válvula. Este control también permite que las realizaciones del dispositivo ajusten el caudal másico o la caída de presión en un amplio intervalo, es decir, la relación entre la relación de presión máxima y mínima en todo el dispositivo es muy grande. Por lo tanto, el dispositivo es adecuado para muchos usos y aplicaciones diferentes. Con los dispositivos convencionales, antes no era posible suministrar altos caudales másicos a través de un regulador de presión sin control por ordenador, pero las realizaciones de la invención lo permiten. De manera similar, los dispositivos de acuerdo con la invención son escalables a cualquier tamaño, por ejemplo, para encajar en diámetros de tubería de unos pocos milímetros a varios metros.

Como se apreciará, los dispositivos de acuerdo con la presente invención son adecuados para muchas aplicaciones diferentes cuando se necesita la regulación de la presión de un flujo de fluido, incluyendo, pero sin limitarse a, aire limpio o de tienda en aplicaciones industriales, fluidos de proceso en una planta industrial, tuberías de transmisión para transportar fluidos como agua, petróleo y gas, mezclas de fluidos de transporte, por ejemplo, petróleo parcialmente mezclado y mezclas de agua, aplicaciones del sistema de calefacción de fábricas, etc.

A continuación, se describirán determinadas realizaciones preferidas de la invención, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

las figuras 1a y 1b muestran una sección transversal esquemática de un dispositivo que se proporciona únicamente con fines de referencia;

las figuras 2a y 2b muestran una sección transversal y una carcasa de superficie desenrollada de un dispositivo correspondiente a la representación esquemática de las figuras 1a y 1b, que se proporcionan solo con fines de referencia;

la figura 3 muestra una sección transversal de un dispositivo alternativo correspondiente a la representación esquemática de las figuras 1a y 1b, que se proporciona solo con fines de referencia;

las figuras 4a y 4b, 5a y 5b, y 6a y 6b muestran secciones transversales esquemáticas adicionales de dispositivos que se proporcionan únicamente con fines de referencia;

las figuras 7a y 7b muestran secciones transversales esquemáticas de un dispositivo de acuerdo con una realización de la invención;

las figuras 8a, 8b, 8c y 8d muestran secciones transversales esquemáticas de ejemplos de cómo las realizaciones de la invención se pueden unir a una tubería; y

las figuras 9a, 9b y 9c muestran gráficos de resultados experimentales obtenidos usando una realización de la invención.

Las figuras 1a y 1b muestran vistas en sección transversal de un esquema de un dispositivo 1 que se proporciona solo con fines de referencia. El dispositivo 1 está montado en un conducto que comprende un tubo cilíndrico 2 mediante una brida 4. El flujo de fluido en la tubería 2 es de izquierda a derecha, dividiendo el dispositivo 1 la tubería 2 en una sección aguas arriba 3 y una sección aguas abajo 5. Varias opciones de cómo se puede montar la brida 4 en la tubería 2 se muestran y comentan con respecto a las figuras 8a, 8b, 8c y 8d.

El dispositivo comprende una carcasa 6 cilíndrica que está montada a través de la brida 4 y unida a ella para sujetar la carcasa 6 en una posición fija con respecto a la tubería 2. La carcasa 6 define una cámara cilíndrica 8 y comprende un conjunto de aberturas de entrada 10 que proporcionan comunicación fluida entre la sección aguas arriba 3 de la tubería 2 y la cámara 8. La carcasa 6 también comprende un conjunto de aberturas de salida 12 que proporcionan una comunicación fluida entre la sección aguas abajo 5 de la tubería 2 y la cámara 8. En general, las aberturas de salida 12 son más grandes que las aberturas de entrada 10. Las aberturas de entrada 10 y/o las aberturas de salida 12 pueden estar situadas alrededor del perímetro de la carcasa.

Dentro de la cámara 8 de la carcasa 6 se aloja un miembro de válvula 14. El miembro de válvula 14 comprende un árbol 16 que conecta un pistón 18 cilindrico en el extremo aguas arriba y dos tapones 20, 22 en el extremo aguas abajo. El tapón 22 en el extremo distal aguas abajo del miembro de válvula define una cámara impelente 24 dentro del extremo aguas abajo de la cámara 8, y los tapones 20, 22 actúan para sellar la cámara impelente 24 del volumen restante de la cámara 8, es decir, del fluido que fluye a través de la tubería 2 y la carcasa 6. No obstante, es posible que el sello no sea completamente impermeable y que esté diseñado para tener una ligera fuga, como se explica a continuación. El pistón 18 llena el perímetro interior de la cámara 8 y tiene un conjunto de orificios 26 que lo atraviesan en una dirección longitudinal para equilibrar la presión del pistón 18 dentro de la cámara 8. Se suministra una presión de referencia a la cámara impelente 24 mediante un regulador de presión (no mostrado). El regulador puede configurarse para establecer la presión de referencia en un valor fijo o en un valor dependiente de la presión en la sección aguas arriba 3 de la tubería 2.

El miembro de válvula 14 se puede mover libremente de forma recíproca a lo largo del eje de la cámara 8 entre las posiciones mostradas en las figuras 1a y 1b. En la figura 1a, se evita que el miembro de válvula 14 se desplace más hacia abajo por el hecho de que el pistón 18 entra en contacto con el extremo de aguas abajo de la carcasa 6. En esta posición, el pistón 18 está completamente lejos de todas las aberturas de entrada 10 que, por lo tanto, están todas abiertas, y la cámara impelente 24 está en su volumen máximo. En la figura 1b, el miembro de válvula 14 no se desplaza más aguas arriba por el tapón distal 22 que entra en contacto con una brida 28 que sobresale hacia dentro y que está desplazada desde el extremo aguas abajo de la carcasa 6. Esto actúa para preservar un volumen mínimo de la cámara impelente 24 cuando el miembro de válvula 14 está en la posición mostrada en la figura 1b. En esta posición, el pistón 18 cubre completamente todas las aberturas de entrada 10 que, por lo tanto, están todas cerradas y se evita que el fluido fluya a través del dispositivo.

El funcionamiento del dispositivo 1 se describirá ahora con referencia a las figuras 1a y 1b. Sin flujo de fluido por la tubería 2 o el dispositivo 1, es decir, una baja presión aguas arriba y aguas abajo en la tubería 2, la presión de referencia en la cámara impelente 24 actúa sobre el tapón distal 22 para desviar el miembro de válvula 14 a la posición mostrada en la figura 1a con el pistón 18 lejos de las aberturas de entrada 10. Si el flujo de fluido comienza en la tubería 1, el fluido fluirá desde la sección aguas arriba 3 de la tubería 2 a través de las aberturas de entrada 10 hacia la cámara 8 de la carcasa 6, a través de la cámara 8 y fuera de las aberturas de salida 12 hacia la sección aguas abajo 5 de la tubería 2, como lo muestran las flechas en la figura 1a.

Siempre que la presión en la sección aguas abajo 5 de la tubería 2, que es aproximadamente equivalente a la presión dentro de la cámara 8 (porque las aberturas de salida 12 son grandes creando, si es que hay alguna, una caída de presión muy pequeña a través de ellas), es menor que la presión de referencia en la cámara impelente 24, el miembro de válvula 14 permanecerá en la posición mostrada en la figura 1a y el fluido continuará fluyendo obstruido a través del dispositivo 1.

Si la presión en la sección aguas abajo 5 de la tubería 2 aumenta por encima de la presión de referencia, el miembro de válvula 14 se verá obligado a moverse hacia el extremo aguas abajo de la cámara 8 reduciendo así el volumen de la cámara impelente 24. La presión aguas abajo puede aumentar como resultado de una obstrucción o bloqueo en la sección aguas abajo 5 de la tubería 2, debido a un cambio en la demanda o debido a un aumento de presión en la sección aguas arriba 3 de la tubería 2 que provoca un aumento en el caudal másico a través del dispositivo 1 y por lo tanto en la sección aguas abajo 5 de la tubería 2.

El efecto de esto es doble. En primer lugar, el regulador que controla la presión de referencia en la cámara impelente 24 actúa para restablecer la presión de referencia, ya sea a su valor establecido o a un valor dependiente de la presión aguas arriba. En segundo lugar, el movimiento aguas abajo del miembro de válvula 14 significa que el pistón 18 cubrirá al menos algunas de las aberturas de entrada 10. Cerrar al menos algunas de las aberturas de entrada 10 significa que el caudal másico en la cámara 8 se reducirá dando como resultado una reducción de la presión aguas abajo. Como se apreciará, cuanto mayor sea la diferencia de presión entre la presión aguas abajo y la presión de referencia, más se forzará el miembro de válvula aguas abajo dentro de la cámara 8, cerrando así más de las aberturas de entrada 10 y reduciendo el caudal másico en la cámara 8 en mayor medida, siendo el extremo la situación mostrada en la figura 1b en la que el miembro de válvula 14 está en su posición aguas abajo más lejana posible y por lo tanto cerrando todas las aberturas de entrada 10. A medida que se reduce la presión aguas abajo, como resultado de la disminución del caudal másico a través del dispositivo, a la misma presión que la presión de referencia, el miembro de válvula se desviará hacia el extremo aguas arriba de la cámara 8 reabriendo así las aberturas de entrada 10. Así se apreciará que de esta manera el dispositivo actúa para regular la presión en la sección aguas abajo 5 de la tubería 2, debido al hecho de que el miembro de válvula 14 se mueve bajo la diferencia de presión hasta que se asienta en una posición en la que se equilibra la presión.

La figura 2a muestra una vista en sección transversal de un dispositivo 101, que se proporciona solo con fines de referencia, correspondiente a la representación esquemática mostrada en las figuras 1a y 1b. Como en las figuras 1a y 1b, el dispositivo 101 está montado en una tubería 102 cilíndrica por medio de una brida 104, y comprende una carcasa 106 de acero cilíndrica que define una cámara 108 con un conjunto de aberturas de entrada 110 y aberturas de salida 112. La cámara 108 aloja un miembro de válvula 114 que comprende un árbol 116 que conecta un pistón 118 de PTFE cilíndrico, que tiene un conjunto de orificios longitudinales 126 que lo atraviesan, y una lanzadera de PTFE 120. La lanzadera 120 está configurada para proporcionar dos sellos anulares espaciados longitudinalmente que definen una cavidad 122 entre ellos. La lanzadera 120 define un extremo de una cámara impelente 124.

La carcasa 106 está montada en la brida 104 por medio de una brida 130 más pequeña que corre alrededor del perímetro de la carcasa 106 y se fija mediante pernos 132. El dispositivo 101 está montado en la tubería 102 mediante la brida 104 en una unión entre una sección aguas arriba 103 y una sección aguas abajo 105 de la tubería 102 por medio de una brida 134 estándar que está soldada a la tubería 102.

También se muestra en la figura 2a una tubería estrecha 136 que conecta la cámara impelente de presión de referencia 124 con el exterior de la tubería 102 a través del lado inferior de la brida 104. Esto permite unir un regulador de presión (no mostrado) al extremo de la tubería estrecha 136 en la brida 104 y así controlar la presión de referencia en la cámara impelente 124. Otra tubería estrecha 138 se extiende desde un accesorio 140 en la pared de la carcasa 106 en comunicación con la cavidad 122 de la lanzadera hasta el lado superior de la brida 104. Esto permite ventilar la cavidad 122 en caso de cualquier fuga de cualquier lado de la lanzadera 120, es decir, la cámara 108 o la cámara impelente 124, evitando así la contaminación por presión.

La figura 2b muestra una vista desenrollada de la carcasa 108 para mostrar la disposición de las aberturas de entrada 110 y las aberturas de salida 112. Las aberturas 110, 112 ocupan la misma posición en la carcasa con respecto a los componentes del miembro de válvula como se muestra en las figuras 1a y 1b. Las aberturas de entrada 110 disminuyen de tamaño en la dirección aguas abajo de modo que la precisión del control sobre el flujo de fluido es la misma tanto para caudales másicos bajos como altos. Las aberturas de salida 112 son mucho más grandes que las aberturas de entrada 110, por lo que tienen poca influencia sobre la caída de presión a través del dispositivo, es decir, todo está controlado por las aberturas de entrada 110.

El funcionamiento del dispositivo mostrado en las figuras 2a y 2b es como ya se ha descrito con referencia a las figuras 1a y 1b.

El dispositivo mostrado en la figura 3, que se proporciona solo con fines de referencia, es muy similar a los mostrados en las figuras 1a, 1b, 2a y 2b, y funciona prácticamente de la misma forma. La única diferencia es que la forma de la brida 204 es en forma de U en lugar de plana, lo que significa que las tuberías estrechas 236, 238 se pueden acortar en longitud.

La vista esquemática en sección transversal del dispositivo mostrado en las figuras 4a y 4b, que se proporciona solo con fines de referencia, es muy similar a los dispositivos mostrados en las figuras anteriores y funciona prácticamente de la misma forma. La única diferencia es que el miembro de válvula comprende un solo tapón 320 que separa la cámara impelente 324 del resto de la cámara 308.

La vista esquemática en sección transversal del dispositivo mostrado en las figuras 5a y 5b, que se proporciona solo con fines de referencia, muestra una disposición diferente de la carcasa 406. En esta realización, la carcasa 406 está montada totalmente aguas abajo de la brida 404. Hay una única abertura de entrada 410 definida por un agujero en la brida 404 y en el extremo aguas abajo de la carcasa 406. El miembro de válvula 414 tiene las mismas características que se muestran en las figuras 4a y 4b, es decir, con un solo tapón 420, pero la cámara impelente 424 está dispuesta en el lado corriente arriba del tapón 420, de modo que el miembro de válvula 414 se mueve a una posición aguas abajo si la presión de referencia es mayor que la presión aguas abajo. El otro lado de la cámara impelente está definido por una pared 425 a través del centro de la cámara 408, con el árbol 416 del miembro de válvula 414 pasando a través de la pared 425.

En el extremo aguas abajo de la carcasa 406, un tamiz 427 evita que cualquier residuo obstruya el movimiento del miembro de válvula 414, pero permite que la presión se equilibre entre la sección aguas abajo 405 de la tubería 402 y la parte de la cámara 408 entre el tapón 420 y el tamiz 427.

El dispositivo mostrado en las figuras 5a y 5b funciona de manera similar a los dispositivos mostrados en las figuras anteriores, es decir, una diferencia de presión entre la presión aguas abajo y la presión de referencia actúa para mover el miembro de válvula 414. Sin embargo, en esta realización, el pistón 418 del miembro de válvula 414 se mueve para cubrir las aberturas de salida 412 en lugar de las aberturas de entrada como en las realizaciones anteriores.

La vista esquemática en sección transversal del dispositivo mostrado en las figuras 6a y 6b, que se proporciona solo con fines de referencia, muestra un dispositivo similar al mostrado en las figuras 5a y 5b. La carcasa 506 comprende una pared 525 a través de la cual pasa el árbol 516 del miembro de válvula 514, pero la cámara impelente 524 se proporciona en el extremo distal aguas abajo de la carcasa 506. Como resultado, el miembro de válvula 514 se mueve hacia arriba cuando la presión de referencia es mayor que la presión aguas abajo, y las aberturas de salida 512 se proporcionan en la carcasa 506 aguas abajo del pistón 518 del miembro de válvula 514 cuando el miembro de válvula 514 está en su posición desviada. Para que el miembro de válvula 514 sea influenciado por la presión aguas abajo, la carcasa comprende un conjunto adicional de aberturas 513 aguas abajo de la pared 525 y aguas arriba del tapón 520. El dispositivo mostrado en las figuras 6a y 6b funciona de manera similar a los dispositivos mostrados en las figuras anteriores, es decir, una diferencia de presión entre la presión aguas abajo y la presión de referencia actúa para mover el miembro de válvula 514 para abrir o cerrar las aberturas de salida 512 con el fin de controlar la presión aguas abajo.

La vista esquemática en sección transversal del dispositivo mostrado en las figuras 7a y 7b muestra una realización del dispositivo de acuerdo con la invención. La carcasa 606 del dispositivo es similar a las carcasas de las figuras 5a, 5b, 6a y 6b porque se proporciona aguas abajo de la brida 604 que monta la carcasa 606 en la tubería 602, y la carcasa comprende una abertura de entrada abierta 610 y un conjunto de aberturas de salida 612 que están controladas por el miembro de válvula 614. Sin embargo, el dispositivo mostrado en las figuras 7a y 7b difiere en que el miembro de válvula 614 se proporciona en el exterior de la carcasa 606, por ejemplo, como una funda.

Además del miembro de válvula 614, la cámara impelente 624 también se proporciona en el exterior de la carcasa 606, en un volumen anular definido entre el exterior de la carcasa 606, el lado aguas abajo de la brida 604 y la pared interior de la sección aguas abajo 605 de la tubería 602. El miembro de válvula 614 comprende un tapón anular 620 que se extiende entre el exterior de la carcasa 606 y la pared interior de la sección aguas abajo 605 de la tubería 602, y sobre el que actúa la presión de referencia para desviar el miembro de válvula 614 aguas abajo. Una tapa 628 que se proyecta hacia fuera en el extremo distal aguas abajo de la carcasa 606 retiene el miembro de válvula 614 en el exterior de la carcasa 606. Otra brida 629 adicional que se proyecta hacia el exterior aguas arriba del miembro de válvula 614 define el volumen mínimo de la cámara impelente 624, es decir, como se muestra en la figura 7b. En otras realizaciones, el volumen mínimo podría ser muy bajo o incluso cero.

La funda del miembro de válvula 614 comprende un conjunto de aberturas 611 para corresponder con las aberturas de salida 612 de la carcasa. Cuando el miembro de válvula 614 se mueve a su posición más aguas abajo (como se muestra en la figura 7a) cuando la presión de referencia es mayor que la presión aguas abajo, las aberturas 611 en el miembro de válvula 614 coinciden con las aberturas de salida 612 en la carcasa y definen una ruta de flujo de fluido a través de ellas. Cuando el miembro de válvula 614 se mueve a su posición más aguas arriba (mostrada en la figura 7b) cuando la presión aguas abajo es mayor que la presión de referencia, la parte de la funda del miembro de válvula 614 que no posee aberturas cubre las aberturas de salida 614 impidiendo cualquier flujo de fluido a través del dispositivo.

El dispositivo mostrado en las figuras 7a y 7b funciona de manera similar a los dispositivos mostrados en las figuras anteriores, es decir, una diferencia de presión entre la presión aguas abajo y la presión de referencia actúa para mover el miembro de válvula 614 para abrir o cerrar las aberturas de salida 612 con el fin de controlar la presión aguas abajo.

Las figuras 8a, 8b, 8c y 8d muestran cuatro ejemplos esquemáticos diferentes de cómo la brida 704, sobre la que se monta la carcasa 706, se puede montar dentro de la tubería 702.

La figura 8a muestra un ejemplo de cómo la brida 704 puede montarse en una conexión con brida 740 entre la sección aguas arriba 703 y la sección aguas abajo 705 de la tubería 702. La brida 704 podría atornillarse entre la conexión con brida 740 de una manera similar a cómo se sujetaría normalmente la conexión con brida 740.

La figura 8b muestra un ejemplo de cómo se puede montar la brida 704 dentro de una tubería 702, que puede o no estar cerca de una conexión 740 en la tubería, aunque, como se apreciará, la primera simplifica la instalación del dispositivo. En este ejemplo, la brida 704 está soldada a la superficie interior de la tubería 702, por medio de una conexión soldada 742. La brida 704 se muestra soldada a la sección aguas abajo 705 de la tubería 702, pero en otras realizaciones podría soldarse a la sección aguas arriba 703.

La figura 8c muestra un ejemplo de cómo la brida 704 se puede montar en una conexión con brida 746 entre la sección aguas arriba 703 y la sección aguas abajo 705 de la tubería 702, similar al ejemplo mostrado en la figura 8a. En este ejemplo, hay un rebaje 744 formado en la conexión con brida 746 que aloja la brida 704. Por tanto, los dos lados de la conexión con brida 746 están unidos directamente entre sí, manteniendo así la brida 704 en su lugar.

La figura 8d muestra un ejemplo de cómo se puede montar la brida 704 utilizando conectores Victaulic 748 de ranura laminada. La brida 704 del dispositivo se coloca entre la sección aguas arriba 703 y la sección aguas abajo 705 de la tubería 702, similar al ejemplo mostrado en la figura 8a, pero en lugar de atornillar la brida 704 a las secciones de la tubería 702, la brida 704 se mantiene en su lugar mediante los conectores Victaulic 748.

Todos los ejemplos mostrados en las figuras 8a, 8b, 8c y 8d de cómo se puede montar la brida 704 en la tubería 702 son aplicables a todas las realizaciones mostradas en las figuras anteriores.

Las figuras 9a, 9b y 9c muestran ejemplos de resultados experimentales obtenidos usando una realización de acuerdo con la invención. Cada gráfico muestra presión contra tiempo, con las presiones de entrada, de referencia y salida medidas durante un período de 60 segundos. Para cada uno de los experimentos realizados, se estableció una presión de referencia 850, 860, 870, la presión de entrada 852, 862, 872 se varió en un intervalo de presiones tanto por debajo como por encima de la presión de referencia 850, 860, 870, y se midió la presión de salida resultante 854, 864, 874.

El gráfico de la figura 9a muestra que la presión de referencia 850 se fijó en aproximadamente 1100 kPa (11 bar) y la presión de entrada 852 se varió en una onda cuadrada aproximada entre aproximadamente 100 kPa (1 bar) y aproximadamente 2400 kPa (24 bar) con un período de aproximadamente 8 segundos. El gráfico de la figura 9b muestra que la presión de referencia 860 se estableció en aproximadamente 1100 kPa (11 bar) y la presión de entrada 862 se incrementó rápidamente de aproximadamente 100 kPa (1 bar) a aproximadamente 2400 kPa (24 bar), se mantuvo a un nivel aproximadamente constante durante unos 15 segundos y luego se redujo gradualmente durante el tiempo restante. El gráfico de la figura 9c muestra que la presión de referencia 870 se estableció en aproximadamente 1900 kPa (19 bar) y la presión de entrada 872 se varió en una onda cuadrada aproximada entre aproximadamente 100 kPa (1 bar) y aproximadamente 2100-2300 kPa (21-23 bar) con un período de tiempo variable.

Todos los resultados experimentales, mostrados en las figuras 9a, 9b y 9c muestran que cuando la presión de entrada 852, 862, 872 es menor que la presión de referencia 850, 860, 870, la presión de salida 854, 864, 874 es igual a la presión de entrada 852, 862, 872. Cuando la presión de entrada 852, 862, 872 es mayor que la presión de referencia 850, 860, 870, la presión de salida 854, 864, 874 tiene un valor que es ligeramente menor que, pero bien adaptado a, la presión de referencia 850, 860, 870. Esto demuestra que un dispositivo de acuerdo con la invención puede usarse eficazmente para controlar la presión de salida para que coincida con la presión de referencia (siempre que la presión de entrada exceda la presión de referencia) para una presión de entrada fluctuante.

Podrían contemplarse diferentes disposiciones de la carcasa y el miembro de válvula, por ejemplo, pasando el miembro de válvula del interior al exterior de la carcasa. Asimismo, el miembro de válvula no necesita actuar solo en un conjunto de aberturas de entrada o salida, sino que podría actuar sobre ambos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo para controlar el flujo de un fluido a través de un conducto (602; 702) desde un lado aguas arriba (703) a un lado aguas abajo (605; 705), comprendiendo el dispositivo:

una brida para sujetar el dispositivo al conducto;

una carcasa (606; 706) proporcionada como una estructura separada dentro del conducto (602; 702), en donde la carcasa está montada en la brida;

una válvula que tiene un miembro de válvula (614) dispuesto para moverse recíprocamente de forma selectiva para abrir y cerrar una o más aberturas de válvula (611, 612) formadas a través de una pared de la carcasa (606; 706), controlando así el flujo de fluido desde el lado aguas arriba (703) hacia el lado aguas abajo (605; 705); y medios para introducir una presión de referencia (624) para actuar sobre el miembro de válvula (614);

en donde se actúa en dicho miembro de válvula (614) por la presión del lado aguas abajo (605; 705) y la presión de referencia para moverse por la diferencia entre dichas presiones,

caracterizado por que el miembro de válvula (614) está montado en el exterior de la carcasa (606; 706).

2. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el movimiento del miembro de válvula (614) equilibra la presión aguas abajo con la presión de referencia.

3. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde se actúa en dicho miembro de válvula (614) por la presión del lado aguas abajo (605; 705) y la presión de referencia para moverse solo por la diferencia en las presiones aguas abajo y de referencia.

4. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, en donde el miembro de válvula (614) se mueve hacia una posición en la que la(s) abertura(s) de válvula (611, 612) está(n) abierta(s) cuando la presión de referencia es mayor que la presión aguas abajo y se mueve hacia una posición en la que la(s) abertura(s) de válvula (611, 612) está(n) cerrada(s) cuando la presión de referencia es menor que la presión aguas abajo.

5. Un dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el dispositivo está dispuesto para suministrar una presión de salida constante para una presión de entrada variable.

6. Un dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende medios para controlar la presión de referencia.

7. Un dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el miembro de válvula (614) está dispuesto para moverse en una dirección paralela al eje del conducto (602; 702).

8. Un dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el miembro de válvula (614) está montado de forma móvil con respecto a la carcasa (606; 706).

9. Un dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el miembro de válvula (614) está dispuesto para montarse coaxialmente en la carcasa (606; 706).

10. Un dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la parte del miembro de válvula (614) que controla el flujo de fluido a través de la(s) abertura(s) (611, 612) está dispuesta para equilibrar la presión dentro de la carcasa (606; 706).

11. Un dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la carcasa (606; 706) está montada coaxialmente dentro del conducto (602; 702).

12. Un dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el dispositivo está montado de manera que el miembro de válvula (614) se mueva en una dirección paralela al eje del conducto (602; 702).

13. Un dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende una cámara impelente (624) sometida a la presión de referencia.

14. Un dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la presión de referencia se establece mediante un regulador de presión piloto.

15. Una sección o secciones de tubería (602; 702) que comprende(n) el dispositivo (1; 101) como se indica en cualquier reivindicación anterior.