ES2880048T3 - Válvula de mariposa con disco centrado - Google Patents

Abstract

Válvula que comprende: - un cuerpo (2) que define, mediante un asiento interior anular, un interior que forma un pasaje que tiene una dirección axial, - un disco centrado (1), montado de manera que gira en el interior del cuerpo (2) desde una posición abierta que despeja el pasaje hasta una posición cerrada que lo cierra, comprendiendo el plano medio (P) del disco (1) en la posición cerrada el eje de rotación del disco (1), - una junta (3) de estanqueidad dispuesta en un alojamiento delimitado por el asiento y por una cara, orientada hacia el asiento en posición cerrada, del disco, siendo el asiento y la cara convergentes en la dirección axial hacia el interior, caracterizad a porque, en la posición cerrada, la junta (3) es libre de moverse en su totalidad en el alojamiento en todas las direcciones.

Description

DESCRIPCIÓN

Válvula de mariposa con disco centrado

La presente invención se refiere a válvulas de mariposa. Una válvula de mariposa asegura la estanqueidad aguas arriba/aguas abajo en un circuito. Consta de un cuerpo, integrado en la tubería, y de un disco, que gira sobre un eje perpendicular al flujo permitiendo el paso o el bloqueo de este último. La dirección del flujo es la dirección axial en la presente memoria.

Como estos elementos son rígidos, generalmente se unen mediante una junta intermedia, más flexible, que permite un buen emparejamiento de las superficies para garantizar un nivel de estanqueidad suficiente. Se compone de una pieza que proporciona una estanqueidad estática, integrada en uno de los elementos, y de una pieza que proporciona una estanqueidad dinámica, en contacto con el segundo elemento cuando la válvula de mariposa está cerrada. La pieza estática puede fijarse en el cuerpo o en el disco.

Generalmente, una válvula de mariposa también tiene otros dos sellos para evitar la fuga de fluido al exterior del sistema, a saber, el sello eje/cuerpo y el sello cuerpo/tubería.

En una válvula de mariposa con disco centrado, el sellado se proporciona en el plano medio del disco en la posición cerrada. La junta, en esta posición, es tangente a la superficie (o asiento) de contacto dinámico (del cuerpo o del disco, según la configuración).

Para garantizar el nivel de sellado requerido, es necesaria una presión de contacto entre la junta y el asiento dinámico. Esta presión de contacto está garantizada por una dimensión de apriete radial durante el diseño. Esto hace que la junta blanda sea presionada contra el asiento dinámico rígido, siendo la presión de contacto una función de la elasticidad de la junta.

El diseño simétrico de este tipo de válvula permite un rendimiento igual en cualquier dirección del flujo. Un ejemplo de válvula de mariposa con disco centrado con junta montada en el cuerpo puede encontrarse en la patente US 1 977351 A.

La válvula de mariposa con disco centrado no es autoclave, ya que la fuerza de contacto es puramente perpendicular a la fuerza generada por el fluido. Esto significa que esta fuerza se debe en su totalidad al apriete inicial de la junta. Las desventajas resultantes son:

• el par necesario para el accionamiento del disco, ya que la junta roza en el asiento dinámico durante toda la rotación del acelerador;

• desgaste prematuro de las superficies de contacto debido a esta fricción de deslizamiento y

• los límites físicos de los materiales actuales, que no permiten altos niveles de compresión de las juntas sin desgarrar el material, en particular debido a la cinemática del cierre de la válvula de mariposa; esto conduce a una limitación de la presión de funcionamiento admisible.

Otra desventaja de la válvula de mariposa con disco centrado es que el plano de sellado (plano central del disco en la posición cerrada) también incluye el eje de accionamiento (eje de rotación). Por lo tanto, es necesario realizar un sistema de sellado que evite este eje en ambos lados, lo que hace que las piezas sean más complejas.

En el documento US 2014/203201 A1, se describe una válvula en la que una junta 106 interpuesta entre un cuerpo 102 y un disco 104 está sujeta en un alojamiento entre un retenedor 120 y una superficie 118 del cuerpo 102. Del mismo modo, en los documentos US 4.201.239 A, US 4335748 A, GB 1566456 AA, GB 1006377 A y DE 8233 785 U1, la junta se sujeta, se bloquea, se monta para complementar su forma o socavado o se incorpora en el cuerpo por vulcanización y se impide que se mueva como un todo en un alojamiento.

La válvula según la invención comprende un cuerpo que define, mediante un asiento interior anular, un interior que forma un pasaje que tiene una dirección axial, un disco centrado, montado de manera que gira en el interior del cuerpo desde una posición abierta que despeja el pasaje hasta una posición cerrada que lo cierra, una junta dispuesta en un alojamiento delimitado por el asiento y por una cara, orientada hacia el asiento en la posición cerrada, del disco, el asiento y la cara convergiendo en la dirección axial hacia el interior. En la posición cerrada, la junta se mueve libremente en todas las direcciones dentro del alojamiento.

Dado que la junta no está conectada estáticamente ni al cuerpo ni al disco de la válvula, ni tampoco está montada de manera apretada o complementaria de forma que funciona con dos áreas de contacto dinámico, una en el cuerpo y otra en el disco, asume, en la posición abierta, la posición que más le convenga, sin estar solicitada, restringida o pretensada. En la posición cerrada, sólo está restringida por el fluido y, por tanto, no está sometida a ningún esfuerzo de sujeción o apriete, y se desplaza por sí misma a la posición que más le convenga, para que esté sometida al menor esfuerzo posible. Esto aumenta en gran medida la vida útil de la válvula.

Preferiblemente, se proporciona un medio para evitar que la junta se mueva fuera del alojamiento. Para sacarla, hay que deformarla. Este medio puede ser un anillo anti-eyección, también puede ser una ranura circunferencial interna del cuerpo.

Según una realización, una dimensión del alojamiento en la dirección axial es mayor que una dimensión de la junta en la dirección axial en un 1 a un 50% de la dimensión de la junta en la dirección axial. Esta dimensión mayor en la dirección axial se encuentra en un lugar del alojamiento más alejado del interior que en otro lugar del alojamiento. Una dimensión del alojamiento en una dirección radial, perpendicular a la dirección axial, también puede ser mayor que una dimensión de la junta en la dirección radial en un 1 a 50% de la dimensión de la junta en la dirección radial. Esta dimensión mayor en la dirección radial se encuentra en un lugar del alojamiento más alejado del interior que en otro lugar del alojamiento.

Preferentemente, la convergencia, sin intersección, del asiento y de la cara enfrentada al asiento, del disco en posición cerrada, es continua, sin ninguna singularidad geométrica de tipo hombro o borde.

En la realización más sencilla, la junta es una junta tórica. La junta también puede ser una junta de labios, preferiblemente energizada por un núcleo elástico.

La junta tórica tiene un diámetro interior menor que el diámetro exterior máximo del disco y un diámetro exterior mayor que el diámetro interior mínimo del asiento del cuerpo.

Según una alternativa, la válvula está equipada con dos juntas a cada lado del disco en la posición cerrada.

En los dibujos adjuntos, dados sólo como ejemplo:

• la figura 1 es una vista en perspectiva con un corte parcial de una válvula de mariposa según la invención;

• la figura 2 es una vista parcial en sección con la válvula cerrada;

• la figura 3 muestra el estado de una junta de labios energizada en estado libre;

• la figura 4 lo muestra, cuando está bajo presión y

• las figuras 5 y 6 son vistas a mayor escala de sólo la parte izquierda de la figura 2 rodeada por un círculo. La válvula de mariposa según la invención comprende un disco centrado 1 que puede girar bajo la acción de un eje de accionamiento 5, su cara frente al asiento (zona de sellado) es una superficie inclinada. La válvula comprende además un cuerpo 2 que define un asiento interior anular. El disco 1 está centrado en el cuerpo 2. Por último, la válvula comprende una junta 3 en un lado del cuerpo 2, que se mantiene en el alojamiento definido entre el asiento del cuerpo 2 y la cara del disco 1 orientada hacia el asiento mediante un anillo anti-eyección 4 o en una ranura del cuerpo 2, pero es libre de moverse en su totalidad en el alojamiento. El asiento y la cara convergen progresivamente hacia el interior en la dirección axial. En el eje de accionamiento 5/cuerpo 2 hay una junta de estanqueidad 8 del eje 5 para evitar fugas cuando la válvula está en posición abierta.

La junta 3 tiene un diámetro interior menor que el diámetro exterior máximo del disco 1 y un diámetro exterior mayor que el diámetro interior mínimo del asiento del cuerpo 2.

Como se muestra en la figura 5, en la que la junta 3 se muestra en líneas continuas en la posición en la que se encuentra cuando se aplica presión de fluido a la misma y en líneas discontinuas cuando no se aplica presión de fluido a la misma, una dimensión axial del alojamiento de la junta 3 permite una libertad axial b de movimiento de la junta 3 equivalente al 1-50% de la dimensión axial c de la junta 3 en una ubicación del alojamiento más a la izquierda en la figura que en otra ubicación más hacia el interior.

Como se muestra en la figura 6, en la que la junta 3 se muestra en una posición posible, mientras no se aplica presión de fluido a la misma, una dimensión radial d del alojamiento de la junta 3 permite una libertad radial e de movimiento de la junta 3 equivalente al 1 al 50% de la dimensión radial f de la junta 3.

En su variante de dos juntas, la válvula es simétrica con respecto al plano medio P (figura 2). Hay una función de sellado aguas arriba/aguas abajo (asiento del cuerpo/junta/cara opuesta del asiento del disco) que es axisimétrica con respecto al eje de la corriente de fluido o de la tubería. Dispone de un sellado 7 entre el cuerpo 2 y la tubería T para evitar fugas al exterior y un sellado 8 entre el eje 5 y el cuerpo 2 para evitar fugas al exterior, cuando la válvula está en posición abierta. La distancia entre el plano medio de la junta 3 en la posición tangente en los asientos y la cara que da al anillo 4 es menor o igual que el diámetro de la sección de la junta 3.

La figura 3 muestra la posición de una junta de labios energizada con el disco en posición abierta. El núcleo elástico 6 de la junta no presiona la junta contra el cuerpo 2 y el disco 1. En la figura 4, los dos labios de la junta son presionados contra el disco 1 y el cuerpo 2 , respectivamente, por las fuerzas de presión del fluido, que actúan contra la fuerza restauradora del núcleo elástico 6.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Válvula que comprende:

- un cuerpo (2) que define, mediante un asiento interior anular, un interior que forma un pasaje que tiene una dirección axial,

- un disco centrado (1 ), montado de manera que gira en el interior del cuerpo (2) desde una posición abierta que despeja el pasaje hasta una posición cerrada que lo cierra, comprendiendo el plano medio (P) del disco (1 ) en la posición cerrada el eje de rotación del disco (1 ),

- una junta (3) de estanqueidad dispuesta en un alojamiento delimitado por el asiento y por una cara, orientada hacia el asiento en posición cerrada, del disco, siendo el asiento y la cara convergentes en la dirección axial hacia el interior,

caracterizad a porque, en la posición cerrada, la junta (3) es libre de moverse en su totalidad en el alojamiento en todas las direcciones.

2. Válvula según la reivindicación 1, caracterizada por un medio que impide que la junta (3) se salga del alojamiento por simple desplazamiento sin deformación.

3. Válvula según la reivindicación 2, caracterizada porque el medio es un anillo anti-eyección (4).

4. Válvula según la reivindicación 2, caracterizada porque el medio es una ranura circunferencial interior del cuerpo (2 ).

5. Válvula según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque una dimensión del alojamiento en la dirección axial es mayor que una dimensión de la junta (3) en la dirección axial en un 1 a un 50% de la dimensión de la junta en la dirección axial.

6. Válvula según la reivindicación 5, caracterizada porque la dimensión mayor en la dirección axial se encuentra en un lugar del alojamiento más alejado del interior que otro lugar del alojamiento.

7. Válvula según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque una dimensión del alojamiento en una dirección radial, perpendicular a la dirección axial, es mayor que una dimensión de la junta (3) en la dirección radial en un 1 a un 50% de la dimensión de la junta en la dirección radial.

8. Válvula según la reivindicación 7, caracterizada porque la dimensión mayor en la dirección radial se encuentra en un lugar del alojamiento más alejado del interior que otro lugar del alojamiento.

9. Válvula según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la junta (3) es una junta tórica o una junta de labios, preferentemente energizada por un núcleo elástico (6).

10. Válvula según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está equipada con dos juntas (3) de estanqueidad a cada lado del disco en posición cerrada.