ES2885900T3 - Regulador de presión que comprende un asiento de puntal único con puntal coaxial a un pistón - Google Patents

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Abstract

Regulador de presión (10, 90) que comprende: un alojamiento (12, 14, 100), que incluye un paso del flujo de entrada (24, 106) y un paso del flujo de salida (26); un émbolo (30, 92), montado recíprocamente en el alojamiento y que incluye un paso del flujo del émbolo (34); y un asiento de válvula (32, 102) colocado entre el paso del flujo de entrada y una entrada (28) al paso del flujo del émbolo, en el que el asiento de la válvula (32, 102) está configurado para recibir y apoyarse en la entrada al paso del flujo del émbolo; un eje del paso del flujo del émbolo está separado del eje del asiento de la válvula, y caracterizado por que el asiento de la válvula está fijado al alojamiento, y el eje (42) del paso del flujo de entrada (24, 106) corta el asiento de la válvula (32, 102).

Description

DESCRIPCIÓN
Regulador de presión que comprende un asiento de puntal único con puntal coaxial a un pistón ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La invención se refiere a reguladores de presión y, en concreto, a reguladores de presión para suministrar agua a aspersores y boquillas de riego.
Los sistemas de riego a menudo tienen varios aspersores y boquillas dispuestos a lo largo de una tubería extendida de suministro de agua. Por ejemplo, una tubería de suministro de agua en un sistema de riego de pivote central se puede extender desde un cuarto de milla hasta media milla (desde 400 hasta 800 metros). La tubería de suministro de agua puede tener un diámetro desde seis pulgadas hasta diez pulgadas (desde 152 milímetros hasta 254 milímetros) y proporcionar agua para más de cien aspersores dispuestos a lo largo de la tubería. Cada aspersor está conectado habitualmente a la tubería de suministro de agua a través de una tubería de agua más pequeña que se extiende verticalmente e incluye un regulador de presión.
Los aspersores están diseñados habitualmente para recibir agua a una presión relativamente baja y dentro de un estrecho rango de presión. Los reguladores de presión reducen la presión en la tubería de suministro de agua a una presión adecuada para un aspersor o boquilla. El regulador de presión garantiza que la presión del agua se encuentre dentro del rango de diseño del aspersor o boquilla.
La elevación de la tubería de suministro de agua en un sistema de riego sube y baja a medida que la tubería se desplaza sobre las colinas y los puntos bajos de un campo agrícola. Estos cambios en la elevación varían la presión en la tubería de suministro de agua. Los reguladores de presión se ajustan a los cambios en la presión, de modo que el agua fluye hacia los aspersores y boquillas a una presión relativamente uniforme.
La Nelson Irrigation Corporation de Walla Walla, Washington, U.S.A. fabrica y vende reguladores de presión del tipo de flujo continuo que tienen un alojamiento tubular con una entrada en un extremo y una salida en el otro extremo. La pérdida de presión a través del regulador se controla mediante un espacio entre un asiento de válvula y un émbolo tubular en el regulador. El émbolo tubular es desviado del asiento de la válvula en una condición normalmente abierta por un resorte de compresión. La presión del flujo a la salida del regulador actúa sobre un diafragma en el regulador. El diafragma está unido al émbolo y se desplaza con el mismo.
Dentro de un rango de velocidad de flujo de funcionamiento normal, la fuerza del resorte se equilibra contra la presión de salida aplicada al diafragma. Este equilibrio establece la abertura entre el asiento de la válvula y el émbolo para generar la pérdida de presión deseada en el caudal exigido por el aspersor. Un aumento en la presión de entrada aumentará inicialmente la presión en la salida y, por lo tanto, aumentará la presión sobre el diafragma. Debido al aumento de presión, el diafragma desplaza el émbolo tubular hacia el asiento de la válvula para reducir el espacio y reducir la presión en la salida del regulador. Las fuerzas antagonistas del resorte y la presión del flujo de salida desplazan el émbolo y ajustan el espacio para conseguir una presión de salida substancialmente uniforme del flujo que sale del regulador de presión.
El asiento de la válvula y un puntal o puntales que soportan el asiento de la válvula tienden a recoger residuos del flujo de agua. El agua para los aspersores a menudo se extrae de estanques y zanjas de riego cerca de los campos agrícolas. El agua está sucia con hierba en suspensión, otro material vegetal y otros desechos. La hierba y otros residuos fibrosos pueden ser envueltos y acumulados en el asiento de la válvula y sus puntales de soporte. Los residuos que se acumulan en el asiento de la válvula y el puntal obstruyen el flujo a través del espacio de regulación y pueden interferir con el movimiento del émbolo. Los residuos pueden perjudicar el funcionamiento del regulador de presión, lo que hace que la presión del flujo de salida varíe con respecto a la presión de salida deseada, reduciendo la velocidad de flujo a través del regulador de presión y causando pérdidas de presión excesivas a través del regulador.
Las fuerzas para evitar que los residuos se acumulen en el asiento de la válvula y el puntal incluyen tener un puntal único del tipo de viga en voladizo que es menos probable que recoja los residuos que los múltiples puntales. Véanse las Patentes US7.048.001 y US7.140.595 y la publicación de Patente US2012/0285561. Si bien un solo puntal ha tenido éxito en suprimir la acumulación de residuos en el puntal y el asiento de la válvula, sigue existiendo un problema continuo de acumulación de residuos en el puntal o en la proximidad del mismo y en el asiento de la válvula en un regulador de presión.
Un regulador de presión que tiene un asiento de válvula ajustable se muestra en la Patente US7.401.622, en la que el asiento de la válvula está substancialmente separado del paso del flujo, de modo que el asiento de la válvula puede funcionar como una válvula de encendido-apagado. Desplazar el asiento hasta tal punto dio como resultado giros extremos en el paso de agua en la proximidad del asiento de la válvula y la entrada al émbolo. Los giros extremos tienden a causar pérdidas de presión excesivas y un flujo no uniforme en la salida. Por lo tanto, existe una necesidad continua de reducir las pérdidas de presión en los reguladores de presión y de que los reguladores descarguen agua en un flujo que tiene un perfil de velocidad relativamente uniforme.
BREVE RESUMEN DE LA INVENCIÓN
Según un aspecto de la invención, se da a conocer un regulador de presión tal como el citado en la reivindicación 1. Además, en cada una de las reivindicaciones 2 a 5 se mencionan características opcionales.
Según un aspecto de la invención, se da a conocer un regulador de presión tal como el citado en la reivindicación 6. Un regulador de presión ha sido concebido con un asiento de válvula que está separado con respecto a la dirección de flujo a través del regulador. La separación desplaza el asiento de la válvula y el puntal que sostiene el asiento de la válvula hacia la pared lateral de la carcasa de entrada y ligeramente fuera del centro del paso del flujo. El desplazamiento permite una expansión más uniforme del paso del flujo que rodea el asiento de la válvula y el puntal, en comparación con el paso del flujo que rodea un puntal y una válvula en un regulador convencional, en el que el émbolo es coaxial con el paso del flujo de entrada. El paso del flujo ampliado tiene un mayor diámetro hidráulico que resulta en menores pérdidas de presión por fricción del agua que fluye a través del regulador y proporciona un mejor paso del flujo alrededor del asiento de la válvula y del puntal y en el interior del émbolo.
El desplazamiento del asiento de la válvula y el puntal reduce la dimensión radial del puntal y permite que el puntal esté más estrechamente asociado, por ejemplo, integrado, con la pared lateral del alojamiento del regulador. Reduciendo la dimensión radial del puntal que se extiende hacia el paso del flujo, se reduce el momento de fuerza aplicado por el flujo de agua al puntal. El puntal puede tener una forma en general triangular con una pata vertical del triángulo unida a la pared lateral, una pata horizontal que se extiende hasta el asiento de la válvula y una pata inclinada que se extiende hacia abajo desde la pared lateral hasta el asiento de la válvula. La pata inclinada está orientada hacia el flujo de agua. El residuo se desliza por la pata inclinada y no se adhiere al puntal. El puntal puede tener asimismo una sección en general, cilíndrica, que se extiende hacia el émbolo.
El puntal puede incluir un poste que se extiende hacia abajo en el interior de la cámara que rodea el puntal y el asiento de la válvula. El poste se puede extender desde una pared lateral interior del alojamiento del regulador. El puntal puede estar conectado a la pared del alojamiento a lo largo de una longitud extendida de la pared. La conexión extendida y la forma del puntal forman un fuerte soporte para el asiento de la válvula. El puntal está en contraste con el puntal tradicional en voladizo que está sujeto a fuerzas de flexión aplicadas por el flujo de agua. La forma del refuerzo triangular del puntal permite al puntal integrarse en el alojamiento de entrada. El puntal de entrada y el asiento de la válvula pueden estar formados como un solo componente de plástico moldeado por inyección que utiliza una tecnología de moldeo de núcleo abatible o de núcleo desenrollado. En un regulador de presión convencional, el alojamiento de entrada está formado habitualmente por separado del puntal y del asiento de la válvula.
Se ha concebido un regulador de presión con un alojamiento que incluye un paso del flujo de entrada y un paso del flujo de salida; un émbolo montado recíprocamente en el alojamiento y que incluye un paso del flujo del émbolo que tiene un eje separado de un eje del paso del flujo de entrada y un asiento de válvula estacionaria solidario con el alojamiento y colocado entre el paso del flujo de entrada y una entrada al paso del flujo del émbolo, en el que el asiento de la válvula está configurado para alojar y apoyarse en la entrada al paso del flujo del émbolo.
La separación puede ser una separación angular entre el eje del paso del flujo del émbolo y el eje del paso del flujo de entrada, en el que la separación angular, determinada mediante una prueba, está en un rango de tres a doce grados y medio. Además, el eje del paso del flujo de entrada es coaxial con un eje del paso del flujo de salida, y el eje del paso del flujo del émbolo corta el eje del paso del flujo de entrada próximo a la salida del paso del flujo en el émbolo.
El asiento de la válvula estacionaria en el regulador de presión puede estar integrado con la tapa de entrada del alojamiento. El asiento de la válvula puede estar formado en el interior de un puntal o al final del mismo, unido a una pared interior del alojamiento. El puntal puede incluir una superficie ascendente que se inclina radialmente en una dirección descendente a lo largo de toda la superficie desde la pared interior hasta la punta del puntal. La punta del puntal puede incluir un borde circunferencial distal, bisecado por un eje radical definido por la intersección de la envolvente cilíndrica del paso de entrada y la proyección elíptica de la circunferencia del asiento de la válvula normal al eje de entrada. El puntal puede incluir asimismo una sección cilíndrica descendente coaxial con el eje del émbolo.
El alojamiento para el regulador de presión puede incluir una tapa de entrada y una tapa de salida, y el puntal es solidario con la tapa de entrada. La tapa de entrada, el asiento de la válvula y el puntal pueden ser un solo componente de plástico. Además, la paleta o paletas pueden estar posicionadas entre el puntal y una superficie interior orientada del alojamiento para dirigir el agua a través del regulador y mitigar las condiciones del flujo de vórtice en la cámara de flujo alrededor del puntal del asiento.
En otra realización, el regulador de presión puede comprender un alojamiento que incluye una tapa de entrada que tiene un paso del flujo de entrada y una tapa de salida que tiene un paso del flujo de salida; un émbolo tubular montado recíprocamente en el alojamiento; un paso del flujo que incluye el paso del flujo de entrada, el émbolo y el paso del flujo de salida; un asiento de la válvula estacionaria conectado al alojamiento y colocado entre el paso del flujo de entrada y la entrada al émbolo, en el que el asiento de la válvula está configurado para recibir y apoyarse en la entrada al émbolo, y un puntal que soporta el asiento de la válvula, en el que el puntal es solidario con la tapa de entrada. El asiento de la válvula estacionaria, un puntal que soporta el asiento y la tapa de entrada pueden estar formados como un único componente mediante moldeo de plástico por inyección. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es una vista, en perspectiva, de la entrada y el lado de un regulador de presión.
La figura 2 es una vista, en perspectiva, de la entrada y el lado del regulador de presión que se muestra en sección transversal.
La figura 3 es una vista en despiece del regulador de presión que muestra cada componente en sección transversal.
La figura 4 es una vista lateral que muestra el regulador de presión en sección transversal con el émbolo retraído.
La figura 5 es una vista lateral que muestra el regulador de presión en sección transversal, con el émbolo avanzado contra el asiento de la válvula.
La figura 6 es una vista lateral de la tapa de entrada del regulador de presión en sección transversal.
La figura 7 es una vista, en perspectiva, de la tapa de entrada con una parte de la tapa de entrada cortada. La figura 8 es una vista extrema que muestra el extremo de salida de la tapa de entrada.
La figura 9 es una vista extrema que muestra el extremo de salida de una tapa de entrada que tiene una paleta interna para dirigir el flujo de agua.
La figura 10 es una vista extrema ampliada del extremo de entrada de la tapa de entrada, normal a la línea de visión.
La figura 11 es una vista, en perspectiva, de otra tapa de entrada con una parte de la tapa de entrada cortada. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Las figuras 1 a 3 muestran un regulador de presión 10 del tipo de flujo continuo en vista en perspectiva, en sección transversal y con las piezas separadas, respectivamente. El regulador de presión 10 incluye un alojamiento formado por una tapa de entrada 12 y una tapa de salida 14. Las tapas de entrada y salida están conectadas por un retenedor 16 anular que se acopla a un borde de anillo 18 en la tapa de entrada e incluye una superficie interior roscada 20 que se acopla a una superficie exterior roscada 22 en la tapa de salida. La superficie exterior roscada 22 puede ser cilíndrica o una serie anular de patas, tal como se muestra en la figura 3. De manera similar, la tapa de entrada puede tener patas que se entrelazan con las patas de la tapa de salida cuando las tapas están sujetas por el retenedor. La tapa de entrada 12, la tapa de salida 14 y el retenedor 16 forman el alojamiento del regulador de presión.
La tapa de entrada 12 incluye un paso del flujo de entrada 24, y la tapa de salida 14 incluye un paso del flujo de salida 26. Los nervios 25 en las tapas de entrada y salida proporcionan soporte estructural para los pasos del flujo de entrada y salida. Los pasos del flujo de entrada y salida pueden tener superficies roscadas para recibir tuberías de agua (no mostradas) conectadas al regulador de presión. La tubería de agua conectada al paso del flujo de entrada proporciona agua a presión al regulador de presión desde una tubería de suministro de agua. Una tubería de agua vertical (no mostrada) habitualmente conecta el regulador de presión a la tubería de suministro de agua. El paso del flujo de salida 26 puede estar conectado a un conjunto de aspersores que cuelgan o estar soportados de otro modo por el regulador de presión.
El retenedor 16 sujeta firmemente la tapa de entrada 12 y la tapa de salida 14. Se necesita una conexión firme entre la tapa de entrada y la tapa de salida para soportar el conjunto del aspersor, evitar las fugas de agua del regulador de presión y evitar la separación del regulador de presión. El retenedor 16 puede incluir una matriz anular de dientes 23 para acoplarse a los dientes 21 (figuras 1 y 7) en la superficie exterior de la tapa de entrada. El acoplamiento entre los dientes bloquea el retenedor a la tapa de entrada. El retenedor 16 puede ser reemplazado por pernos y tuercas u otros elementos de sujeción, que fijan entre sí la tapa de entrada y la tapa de salida.
Las figuras 4 y 5 muestran el regulador de presión 10 en sección transversal. La figura 4 muestra un amplio espacio 27 en el paso del flujo a través del regulador. La figura 5 muestra un espacio 27 substancialmente cerrado que bloquea el paso del agua. El regulador de presión 10 reduce la presión del agua para mantener una presión de agua constante en el paso del flujo de salida 26, independientemente de la presión de agua en el paso del flujo de entrada 24.
Para mantener una presión de agua de salida uniforme, el regulador de presión 10 aumenta o reduce el espacio 27 dependiendo de la presión del agua de salida. El espacio 27 es la parte más restringida del paso del flujo en el regulador de presión. El ancho (véase la doble flecha en la figura 4) del espacio 27 se ajusta automáticamente en respuesta a la presión del agua de salida. El espacio 27 es el más ancho, mientras que la presión del agua en el paso 26 del flujo de salida no es mayor que el nivel de presión prescrito. El nivel de presión prescrito se puede configurar durante el diseño del regulador de presión y está dictado por la tasa del resorte (también conocido como la constante del resorte). El espacio 27 se estrecha (figura 5) si la presión del agua en el paso del flujo de salida 26 excede la presión prescrita. La reducción del espacio 27 da como resultado una reducción correspondiente en la presión del agua a la salida del regulador.
El espacio 27 está formado entre una entrada 28 a un émbolo 30 tubular y un asiento 32 de la válvula estacionaria. El tamaño del espacio 27 está determinado por la posición axial de la entrada del émbolo 28 con respecto al asiento 32 de la válvula. Una sección anular o disco circular del asiento de la válvula está dimensionada para alojar la entrada circular 28 al émbolo para cerrar el espacio. El émbolo 30 incluye un paso de émbolo 34 cilíndrico para el agua que fluye entre el paso del flujo de entrada 24 y el paso del flujo de salida 26. El émbolo 30 se desplaza a lo largo de su eje 36 en un corto rango de distancias. El rango de distancias en las que se desplaza el émbolo se corresponde con el espacio 27. El rango es evidente comparando la posición del émbolo en la figura 4 con la posición del émbolo en la figura 5. El desplazamiento del émbolo avanza o retrae su entrada 28 alejándola del asiento 32 de la válvula.
Un resorte helicoidal 38 desvía, por ejemplo, empuja, el émbolo hacia la tapa de salida 14 y lo aleja del asiento 32 de la válvula. La presión del agua en el paso del flujo de salida 26 es substancialmente igual que la presión del agua en la cámara 39 del diafragma, porque hay comunicación de fluidos alrededor y a través de la junta tórica 47 del amortiguador y el casquillo 45 que asienta la junta tórica. La presión del agua en la cámara del diafragma empuja el émbolo hacia el asiento de la válvula actuando sobre un área anular efectiva del diafragma 40 unido al émbolo. Mientras que la presión en la cámara 39 del diafragma es igual o menor que el nivel de presión prescrito, la fuerza del resorte aplicada al émbolo y al diafragma es mayor que la fuerza debida a la presión del agua aplicada al diafragma. El lado del diafragma opuesto al paso del flujo de salida puede estar a una presión ambiental, que se logra ventilando el recubrimiento 66 a la atmósfera a través de los orificios de ventilación en el recubrimiento y a través de una trayectoria tortuosa provista por la rosca 20 de apoyo del retenedor.
A medida que la presión del agua en la cámara 39 del diafragma aumenta por encima de la presión prescrita, la presión aplicada al diafragma 40 supera la fuerza del resorte y desplaza el émbolo 30 hacia el asiento 32 de la válvula para reducir el espacio 27. La disminución del espacio 27 reduce la presión del agua en la cámara 39 del diafragma. La disminución de la presión del agua reduce la presión aplicada al diafragma 40 y permite que el resorte 38 retraiga el émbolo 30 para aumentar el espacio 27. La fuerza de separación del resorte y la presión del agua determinan el ancho del espacio 27 y regulan la presión del agua en la cámara 39 del diafragma.
Una junta tórica 47 está ajustada sin apretar en el interior del orificio de guía 49 de más abajo del émbolo y está retenida en un casquillo 45 anular en el extremo de más abajo del émbolo 30. La junta tórica puede ajustarse para permitir aproximadamente desde 0,007 pulgadas hasta 0,015 pulgadas (desde 0,178 milímetros hasta 0,38 milímetros) de espacio radial en el interior del orificio de guía 49.
Una ranura 51 de descarga axial superficial o ranuras de descarga axiales superficiales pueden estar formadas en conexión con la junta tórica 47 y el casquillo 45 o entre ellos en el émbolo para proporcionar comunicación de presión entre el paso del flujo de salida 26 y la cámara 39 del diafragma. Las ranuras 51 de descarga axiales pueden tener una profundidad desde 0,005 hasta 0,010 pulgadas (desde 0,127 milímetros hasta 0,254 milímetros). Las ranuras de descarga axiales pueden estar dispuestas de manera simétrica en el interior del casquillo 45, o estar formadas en la superficie cilíndrica interior del orificio 49. Las ranuras de descarga pueden estar formadas, asimismo, entre los nervios de la junta tórica 47. En funcionamiento normal, tanto la holgura radial como la ranura o ranuras de descarga axiales proporcionan comunicación fluida entre el paso del flujo de salida 26 y una cámara 39 anular entre el diafragma y una superficie interior de la tapa de salida 14.
Un repentino aumento de la presión de entrada provocará la compresión de la junta tórica 47 en una dirección axial y la deformación de la junta tórica hacia el exterior, disminuyendo la holgura radial entre la junta de estanqueidad y el orificio 49. La deformación de la junta tórica crea una fricción que retarda el desplazamiento axial del émbolo 30 hacia el asiento 32. Mientras la junta tórica está deformada, la holgura radial se reduce a cero y la ranura de descarga axial proporciona la comunicación del fluido primario a la cámara del diafragma. Reducir la holgura radial y aumentar la fricción entre la junta tórica y el orificio evita una resonancia en el desplazamiento del émbolo.
Debido a que las ranuras de descarga axiales garantizan que siempre haya alguna comunicación fluida con la cámara del diafragma, no se forma un bloqueo hidráulico en la cámara del diafragma. A medida que el aumento de presión disminuye, la junta tórica 47 vuelve a su forma libre, que restaura la holgura radial y permite que el émbolo se deslice más fácilmente en el orificio. El resorte 38, el diafragma 40 y otros componentes del regulador están diseñados, de manera convencional, para lograr una presión de agua deseada a la salida del regulador 10. El diafragma 40 puede ser un faldón anular, flexible fijado al émbolo entre un retenedor 41 del diafragma y un resalte 43 del émbolo. El retenedor 41 del diafragma puede deslizarse sobre el tubo del émbolo y encajarse en una ranura alrededor de la circunferencia del tubo. El resalte 43 del émbolo puede ser solidario con el tubo del émbolo. Antes de que el retenedor 41 del diafragma se encaje en su sitio en el tubo del émbolo, el diafragma 40 se coloca entre el resalte del émbolo y el retenedor del diafragma. El diafragma se fija entre el retenedor 41 del diafragma y el resalte 43 del émbolo, encajando el retenedor del diafragma en el tubo del émbolo. El diafragma se fija en el alojamiento del regulador de presión enganchándolo entre el borde 67 de más abajo (figura 3) del recubrimiento y un borde 69 anular en la tapa del flujo de salida 14.
El émbolo 30 tiene un eje 36 separado con respecto al eje 42 del paso del flujo de entrada 24. La separación puede ser una separación angular 44 en un rango de aproximadamente tres a doce grados y medio. La prueba indica que las separaciones angulares en un rango de tres a ocho grados, tal como cinco grados, proporcionan un rendimiento óptimo del regulador minimizando la turbulencia y el flujo no uniforme a la salida del regulador, suprimiendo la obstrucción del espacio por residuos y minimizando las pérdidas de presión a través del regulador.
El eje 36 del émbolo puede cortar al eje 42 de la tapa de entrada cerca del extremo 46 de más abajo del émbolo 30. La separación del eje 36 del émbolo es contraria al planteamiento convencional que alinea el eje del émbolo con los ejes de los pasos de flujo de entrada y salida. Cortando el eje 36 del émbolo, el extremo del émbolo alinea la salida del émbolo con el paso del flujo de salida, en el que el eje 50 de salida es coaxial con el eje del flujo de entrada 42.
El eje 50 del paso del flujo de salida 26 puede ser coaxial al eje 42 del paso del flujo de entrada 24. Tener estos ejes 42, 50 coaxiales minimiza los movimientos de fuerza aplicados al regulador de presión por las tuberías de agua de entrada y salida unidas al regulador. Tener estos ejes 42, 50 coaxiales ayuda asimismo a conseguir la alineación vertical a lo largo de la tubería de entrada, el regulador de presión, la tubería de salida de agua y el aspersor. Un aspersor, en general, funciona mejor, por ejemplo, proyecta un patrón simétrico de rociado de agua, si su eje de rotación es vertical.
Las figuras 6, 7 y 8 ilustran la tapa de entrada 12 en una vista en sección transversal, en una vista en perspectiva, con una parte de la tapa cortada y una vista extrema, respectivamente. El émbolo 30 y el retenedor 56 de la junta de estanqueidad anular se muestran mediante líneas de puntos para ilustrar el espacio 27 y una cámara 48 del paso del flujo rodeando el asiento 32 de la válvula y el puntal 54.
El puntal 54 puede ser un puntal único que tiene una superficie orientada hacia arriba 58, una punta 60 y una superficie trasera 62 que, en general, es paralela al eje 36 del émbolo. La punta 60 y la superficie trasera 62 pueden formar una sección de poste, en general, cilíndrica del puntal que se extiende hacia abajo en la cámara 48. La superficie orientada hacia arriba 58 del puntal se inclina desde la pared lateral 52 de la tapa de entrada 12. Los bordes laterales de la superficie orientada hacia arriba 58 se extienden hasta la superficie posterior 62 del puntal. El puntal puede estar realizado con diversas formas que incluyen la forma, en general, triangular unida a la pared lateral y al poste de más abajo mostrado en la figura 2. Por ejemplo, la sección posterior del puntal puede ser más pronunciada de lo que se muestra en la figura 2. El puntal se extiende hacia abajo en el interior de la cámara 48, lo que contrasta con los puntales convencionales de viga en voladizo que se extienden únicamente radialmente hacia la corriente del flujo.
La superficie orientada hacia arriba 58 del puntal puede ser lisa con una forma de sección transversal ligeramente convexa en una dirección paralela al eje 36 del émbolo. La superficie orientada hacia arriba 58 del puntal orientado hacia el flujo de agua tiene una pendiente pronunciada, como en un ángulo en un rango de veinticinco a cincuenta y cinco grados. La pendiente pronunciada de la superficie orientada hacia arriba 58 elimina los residuos del puntal y los lleva hacia un espacio (W1) de la cámara de flujo 48. Los residuos que llegan a la superficie orientada hacia arriba 58 son barridos por el flujo de agua a lo largo de la superficie orientada hacia arriba y fuera de la punta 60 del puntal.
La cámara 48 está formada entre la pared lateral 52 de la cámara 48, las superficies exteriores del asiento 32 de la válvula y el puntal 54, y la superficie superior de un retenedor 56 del asiento anular. El agua entra en la cámara 48 desde el paso del flujo de entrada 24 y sale de la cámara circulando hacia la entrada 28 del émbolo. La cámara 48 rodea el asiento 32 de la válvula y el puntal 54, y tiene una sección transversal mayor que la sección transversal del paso del flujo de entrada 24. La gran sección transversal de la cámara 48 proporciona un volumen relativamente grande de agua para fluir sobre y alrededor del puntal 54 y dentro del paso del flujo de entrada 24. La distancia (W1) entre la punta 60 (también la parte delantera) del puntal y la pared lateral 52 puede ser substancialmente igual que la distancia (W2) entre la parte posterior del puntal y la pared lateral 52. La cámara grande 48 y las distancias substancialmente iguales (W1, W2) entre el puntal 54 y la pared lateral 52 proporcionan un paso del flujo abierto que es substancialmente libre de zonas de flujo estancado en la cámara, donde los residuos se pueden acumular. Además, la cámara 48 está libre de radios, vigas, nervios, paletas y otros soportes que se extienden radialmente, utilizados convencionalmente para un asiento de válvula.
Separar el eje 36 del émbolo permite que el puntal 54 y el asiento de la válvula 32 se desplacen hacia la cámara 48 expandida. Debido al desplazamiento, el asiento de la válvula y el puntal pueden colocarse más cerca e integrarse con la pared lateral 52 roscada del paso del flujo de entrada 24, en comparación con un puntal convencional de viga en voladizo que se extiende radialmente hacia el centro del paso del flujo.
El puntal y el asiento de la válvula pueden ser desplazados lo suficientemente lejos del eje de entrada 42 para que exista una línea de visión 63 (figura 4) a través del paso del flujo de entrada, del émbolo y del paso del flujo de salida. La línea de visión representa una trayectoria del flujo sin obstrucciones a través de la tapa de entrada, el émbolo y la tapa de salida cuando el émbolo está en su estado total o substancialmente abierto.
La figura 10 es una vista ampliada de la superficie orientada hacia arriba 58 y la punta 60 del puntal. Una lúnula 61 está formada por el solapamiento de los pasos de flujo de entrada y salida 24, 26, en la que la lúnula 61 no está obstruida (total o parcialmente) por el puntal 54. La línea de visión 63 en la figura 4 se extiende a través de la lúnula 61. El significado de la línea de visión 63 y la lúnula 61 es para mostrar que desplazar el puntal y el asiento de la válvula forma un paso del flujo más abierto y menos obstruido a través del regulador de lo que ocurre cuando el puntal y el asiento de la válvula están centrados en el paso del flujo. Aumentar la apertura y reducir las obstrucciones en el paso del flujo debe reducir la pérdida de presión por fricción en el regulador y reducir la tendencia de los residuos a obstruir el paso del flujo.
La trayectoria de flujo a través del paso del flujo de entrada 24, a través de la cámara 48 y en el interior del émbolo 30 es relativamente ininterrumpida y suave. La trayectoria del flujo puede estar libre de vigas de soporte, nervios y radios que se extienden radialmente que, si existiesen, podrían obstruir el flujo. La superficie orientada hacia arriba 58, inclinada, del puntal 54 se extiende desde la pared lateral de paso del flujo de entrada 24 hacia la cámara 48 y más allá de la punta 60 del puntal.
La superficie orientada hacia arriba 58 del puntal comienza en el paso del flujo de entrada 24 o en el extremo del mismo, y está más arriba de la cámara 48. La superficie orientada hacia arriba 58 comienza radialmente hacia el interior de la pared lateral de la cámara 48 debido a la separación angular 44 y tal como se muestra en la figura 4. La superficie orientada hacia arriba 58 dirige el agua hacia la cámara y alrededor del puntal. Una parte del agua que circula desde el paso del flujo de entrada 24 entra directamente en la cámara 48 y no contacta directamente con el puntal. Otra parte del agua circula sobre la superficie orientada hacia arriba 58 y alrededor de la misma para entrar en la cámara y alrededor de la superficie posterior 62.
El agua del paso de flujo de entrada 24 entra en la cámara 48. Gran parte del agua fluye a través de la región frontal (W1) de la cámara 48 y hacia el émbolo, evitando el puntal. Evitar el puntal reduce la cantidad de turbulencia creada a medida que el agua fluye a través de la cámara 48. El agua que fluye sobre la superficie orientada hacia arriba 58 del puntal puede desviarse hacia el émbolo o puede circular hacia la región posterior de la cámara (W2) detrás del puntal. El agua en el espacio de la región posterior (W2) hacia el espacio 27 y hacia el émbolo. La forma de la cámara 48 y las regiones relativamente grandes (W1, W2) y la forma de cuenco de la superficie orientada hacia arriba del retenedor 56 de sellado anular contribuyen a minimizar la turbulencia y las variaciones de la velocidad de flujo en el agua que fluye a través de la cámara 48 y hacia el émbolo.
Se puede utilizar una paleta 64 (figura 9) en la región (W2) para dirigir el flujo hacia el émbolo y reducir la turbulencia en el flujo. La paleta 64 es opcional y no se muestra en las realizaciones en las figuras 1 a 8. La paleta 64 puede ser solidaria con la tapa de entrada y estar fijada a un saliente 76 entre la superficie trasera 62 del puntal y la pared lateral 52 de la cámara. La paleta desvía el agua que fluye alrededor del puntal hacia el émbolo. La paleta puede ser un nervio plano, tener una forma de V invertida u otra forma que desvíe el agua hacia el émbolo.
El volumen de flujo relativamente grande en la cámara 48 tiende a reducir las pérdidas por fricción en la presión del agua. La pérdida de presión por fricción puede ser inferior a cinco (5) libras por pulgada cuadrada (34 kPa), mientras el regulador de presión está funcionando a un flujo máximo de agua. La reducción en la pérdida de presión por fricción se debe, en parte, al diámetro hidráulico relativamente alto de la cámara 48. El diámetro hidráulico es la relación del área de la sección transversal de la cámara 48 y la longitud total del perímetro mojado de la cámara 48 y el puntal en dicha sección transversal.
Las variaciones de turbulencia y velocidad en el flujo que entra en el émbolo se asientan a medida que el agua fluye a través del paso del émbolo. Un paso de émbolo 34 que tiene una longitud de flujo igual al menos a cinco diámetros del paso es, en general, suficiente para resolver las variaciones de turbulencia y velocidad. La longitud del émbolo también se puede seleccionar de manera que el eje 36 del émbolo se corta con el eje 50 del paso del flujo de salida 26 en la tapa de salida.
El retenedor 56 de la junta de estanqueidad anular se apoya en un rebaje anular en la pared lateral 52 del alojamiento de entrada y se asienta sobre un recubrimiento 66 tubular para el resorte 38. El extremo de entrada del émbolo 30 se extiende a través de una abertura circular central en el retenedor 56 de la junta de estanqueidad. La superficie orientada hacia arriba del retenedor de la junta de estanqueidad tiene una forma de cuenco con paredes gradualmente curvadas para dirigir el agua hacia la entrada 28 del émbolo. La abertura circular central del retenedor 56 de la junta de estanqueidad es coaxial con una junta tórica dinámica 68 y adyacente a la misma, que se ajusta alrededor de la entrada del émbolo.
La junta tórica 68 es dinámica porque el émbolo se mueve recíprocamente contra la junta tórica. La junta tórica dinámica 68 y una junta tórica estática 70 se asientan en las ranuras anulares de la cara orientada hacia arriba 72 del recubrimiento 66. Las juntas tóricas 68, 70 evitan que el agua de mayor presión en la cámara 48 se filtre entre el émbolo y el recubrimiento 66 y la pared lateral 52.
El puntal 54 puede tener una forma en general triangular y un poste de más abajo, tal como se muestra en la figura 6. El vértice del triángulo está integrado con la tapa de entrada y está alineado con la pared lateral del paso del flujo de entrada 24. Las patas del triángulo están formadas por la superficie orientada hacia arriba 58 y la superficie posterior 62 del puntal. La forma triangular proporciona una fuerte abrazadera de soporte para el asiento 32 de la válvula, que se encuentra en la base del triángulo. Una forma de refuerzo triangular es adecuada para soportar el asiento de la válvula y soportar un flujo de agua, especialmente en comparación con un puntal convencional de viga en voladizo.
Tal como se muestra en la figura 8, el asiento de la válvula 32 puede ser una superficie anular 78 en un plano paralelo a la entrada 28 del émbolo. Una cresta 80 elevada en la circunferencia de la superficie anular 78 guía la entrada del émbolo 28 a la superficie anular. El asiento de la válvula y el puntal pueden ser en general huecos con los nervios de soporte 82 formando una abrazadera en X dentro de la zona hueca del puntal.
La figura 11 es una vista, en perspectiva, de una tapa de entrada 100 para un regulador de presión 90 alternativo que tiene un émbolo 92 con un eje separado aproximadamente doce grados y medio desde el eje del paso de entrada. La gran separación angular desplaza el asiento de la válvula 102 y el poste del asiento 104 casi totalmente fuera del paso del flujo de entrada 106. El poste del asiento 104 es el puntal de soporte para el asiento de la válvula.
El poste del asiento 104 forma un poste de soporte para el asiento de la válvula 102. El poste del asiento 104 es substancialmente un poste cilíndrico que sobresale hacia abajo desde una sección colgante 108 de la pared lateral de la tapa de entrada 100. El poste del asiento 104 puede ser solidario con la tapa de entrada. La tapa de entrada, con el puntal y el asiento de la válvula, puede estar formada como un solo componente mediante moldeo por inyección de plástico, utilizando la tecnología de moldeo de núcleo desenrollado. La superficie orientada hacia arriba 110 del puntal está en el lado del puntal cilíndrico. La superficie orientada hacia arriba 110 puede estar conformada para mezclar el puntal con la sección colgante 108 o para dirigir el flujo de agua hacia abajo en una cámara 112 de más abajo del paso del flujo de entrada 106 y de más arriba de la entrada al émbolo 92. La superficie orientada hacia arriba 110 puede estar formada a partir del núcleo de desenrollado que forma el paso del flujo de entrada 106.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Regulador de presión (10, 90) que comprende:
un alojamiento (12, 14, 100), que incluye un paso del flujo de entrada (24, 106) y un paso del flujo de salida (26); un émbolo (30, 92), montado recíprocamente en el alojamiento y que incluye un paso del flujo del émbolo (34); y un asiento de válvula (32, 102) colocado entre el paso del flujo de entrada y una entrada (28) al paso del flujo del émbolo,
en el que el asiento de la válvula (32, 102) está configurado para recibir y apoyarse en la entrada al paso del flujo del émbolo;
un eje del paso del flujo del émbolo está separado del eje del asiento de la válvula, y
caracterizado por que el asiento de la válvula está fijado al alojamiento, y el eje (42) del paso del flujo de entrada (24, 106) corta el asiento de la válvula (32, 102).
2. Regulador de presión (10, 90), según la reivindicación 1, en el que un eje (50) del paso del flujo de salida (26) está separado de un eje (36) del paso del flujo del émbolo (34) y se extiende a través de la entrada (28) hasta el paso del flujo del émbolo.
3. Regulador de presión (10, 90), según la reivindicación 1, en el que un eje (42) del paso del flujo de entrada (24, 106) corta el asiento de la válvula (32, 102), y un eje (36) del paso del flujo del émbolo corta el asiento de la válvula en una posición diferente al eje del paso del flujo de entrada.
4. Regulador de presión (10, 90), según la reivindicación 1, en el que un eje (42) del paso del flujo de entrada (24, 106) se extiende a través de la entrada (28) hasta el paso del flujo del émbolo (34), y el eje (42) del paso del flujo de entrada (24, 106) está separado del eje del paso del flujo del émbolo (34).
5. Regulador de presión, según la reivindicación 1, en el que el asiento de la válvula (32, 102) es solidario con el alojamiento (12, 14, 100) y el centro del asiento de la válvula (32, 102) está separado del eje (42) del paso del flujo de entrada (24, 106).
6. Regulador de presión (10, 90), que comprende:
un alojamiento (12, 14, 100), que incluye un paso del flujo de entrada (24, 106) y un paso del flujo de salida (26); un émbolo (30, 92), montado recíprocamente en el alojamiento y que incluye un paso del flujo del émbolo (34); y un asiento de válvula (32, 102), colocado entre el paso del flujo de entrada y la entrada (28) al paso del flujo del émbolo,
en el que el asiento de la válvula (32, 102) está configurado para recibir y apoyarse en la entrada el paso del flujo del émbolo;
un eje (50) del paso del flujo de salida (26) está separado del eje (36) del paso del flujo del émbolo (34); y caracterizado por que el asiento de la válvula (32, 102) está fijado al alojamiento y el eje (50) del paso del flujo de salida (26) se extiende a través de la entrada (28) al paso del flujo del émbolo.
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