ES2906179T3 - Válvula de grifo, recipiente de fluido a presión y métodos de llenado y de extracción - Google Patents

Válvula de grifo, recipiente de fluido a presión y métodos de llenado y de extracción Download PDF

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Abstract

Válvula de grifo que comprende un cuerpo (2) que delimita un circuito interno (3) de extracción y, eventualmente, de llenado de fluido; extendiéndose dicho circuito interno (3) entre un extremo superior (5) que tiene por objetivo conectarse con el volumen de almacenamiento de un depósito y un extremo inferior (6) que tiene por objetivo conectarse a un órgano consumidor que extrae o dispensa fluido a presión por medio del circuito interno (3), comprendiendo la válvula de grifo (1), dispuestas en serie desde la parte superior hacia la parte inferior en el circuito interno (3) entre el extremo superior (5) y el extremo inferior (6): una válvula de clapeta superior (11), una válvula de clapeta de aislamiento (7) y una válvula de clapeta guardapolvo (8), pudiéndose mover la válvula de clapeta guardapolvo (8) en relación con el cuerpo (2) entre una posición de cierre del extremo superior del circuito (3) y al menos dos posiciones de apertura distintas, en la posición de cierre de la válvula de clapeta guardapolvo (8), la válvula de clapeta de aislamiento (7) y la válvula de clapeta superior (11) están en posiciones respectivas de cierre del circuito (3), en las al menos dos posiciones respectivas distintas de apertura de la válvula de clapeta guardapolvo (8), o bien únicamente la válvula de clapeta de aislamiento (7) está en una posición de apertura del circuito, o bien estando, respectivamente, la válvula de clapeta de aislamiento (7) y la válvula de clapeta superior (11) en posiciones de apertura del circuito, caracterizada por que la válvula de grifo (1) comprende un orificio calibrado (4) que define una apertura determinada que permite un paso de gas entre la parte superior y la parte inferior de la válvula de clapeta superior (11) cuando esta última está en su posición de cierre del circuito (3), siendo dicha apertura determinada del orificio calibrado (7) menor que la apertura producida cuando la válvula de clapeta superior (11) está en su posición de apertura del circuito (3).

Description

DESCRIPCIÓN
Válvula de grifo, recipiente de fluido a presión y métodos de llenado y de extracción
La invención hace referencia a una válvula de grifo, un recipiente de fluido a presión y métodos de llenado y extracción. La invención hace referencia, en particular, a una válvula de grifo que comprende un cuerpo que delimita un circuito interno de extracción y, eventualmente, de llenado de fluido; extendiéndose dicho circuito interno entre un extremo superior que tiene por objetivo conectarse con el volumen de almacenamiento de un depósito y un extremo inferior que tiene por objetivo conectarse a un órgano consumidor que extrae o dispensa fluido a presión por medio del circuito interno; comprendiendo la válvula de grifo, dispuestos en serie desde la parte superior hacia la parte inferior en el circuito interno entre el extremo superior y el extremo inferior: una válvula de clapeta superior, una válvula de clapeta de aislamiento y una válvula de clapeta guardapolvo, pudiéndose mover la válvula de clapeta guardapolvo en relación con el cuerpo entre una posición cerrada del extremo superior del circuito y al menos dos posiciones de apertura distintas, en la posición de cierre de la válvula de clapeta guardapolvo, la válvula de clapeta de aislamiento y la válvula de clapeta superior están en posiciones de cierre respectivas del circuito, en las al menos dos posiciones de apertura distintas respectivas de la válvula de clapeta guardapolvo, o bien únicamente la válvula de clapeta de aislamiento está en una posición de apertura del circuito o, respectivamente, la válvula de clapeta de aislamiento y la válvula de clapeta superior están en posiciones de apertura del circuito.
Se conocen válvulas de grifo con múltiples válvulas de clapeta en serie (véanse, por ejemplo, los documentos FR2962519A o FR3033386A).
Una apertura brusca de una válvula de grifo en un depósito de fluido a alta presión puede generar subidas de presión peligrosas (riesgo de daños y/o expulsión de los sistemas aguas abajo y riesgo de incendio, especialmente en el caso del oxígeno).
Los sistemas de limitación de caudal son conocidos, pero son difícilmente compatibles con una arquitectura compleja con varias válvulas de clapeta que requiere la capacidad de poder permitir altos caudales (llenado y/o extracción).
Un objetivo de la presente invención es superar todos o parte de los inconvenientes identificados anteriormente de la técnica anterior.
Para ello, la válvula de grifo de acuerdo con la invención, que por lo demás se ajusta a la definición genérica dada en el preámbulo anterior, se caracteriza, en esencia, porque la válvula de grifo comprende un orificio calibrado que define una abertura determinada que permite un paso de gas entre la parte superior y la parte inferior de la válvula de clapeta superior cuando ésta se encuentra en su posición de cierre del circuito, siendo dicha abertura determinada del orificio calibrado menor que la abertura producida cuando la válvula de clapeta superior se encuentra en su posición de apertura del circuito.
Esta arquitectura permite disponer de un sistema de limitación de caudal aguas arriba de la válvula de clapeta de aislamiento principal con la posibilidad de su inhibición para permitir un caudal máximo. Además, las formas de realización de la invención pueden tener una o más de las siguientes características:
- el orificio calibrado delimita una abertura que tiene una primera sección determinada, mientras que la abertura producida cuando la válvula de clapeta superior se encuentra en su posición de apertura del circuito tiene una segunda sección determinada, estando comprendida la relación entre la primera sección y la segunda sección entre 1/100 y 1/20 y preferiblemente 1/80 y 1/30,
- la válvula de clapeta de aislamiento se puede mover en relación con un asiento entre una posición inferior de cierre del circuito y al menos una posición superior de apertura del circuito, siendo dicha válvula de clapeta de aislamiento impulsada hacia su posición inferior por un órgano de retorno, comprendiendo la válvula de clapeta guardapolvo un extremo superior y pudiéndose mover en relación con el cuerpo entre una posición inferior de cierre del extremo superior del circuito y al menos una posición superior de apertura del extremo inferior del circuito, siendo impulsada dicha válvula de clapeta guardapolvo hacia su posición inferior por un órgano de retorno, pudiéndose mover la válvula aguas arriba en relación con un asiento entre una posición inferior de cierre del circuito y al menos una posición superior de apertura del circuito, siendo impulsada la válvula de clapeta superior hacia su posición inferior de cierre por un órgano de retorno,
- la válvula de clapeta guardapolvo se puede desplazar desde su posición inferior de cierre hacia: una primera posición superior determinada denominada "sin contacto" que abre el extremo inferior del circuito, en la que el extremo inferior de la válvula de clapeta guardapolvo no empuja la válvula de clapeta de aislamiento, o, una segunda posición superior determinada denominada "de contacto" que abre el extremo inferior del circuito, en la que el extremo superior de la válvula de clapeta guardapolvo empuja un extremo inferior de la válvula de clapeta de aislamiento móvil para desplazar la válvula de clapeta de aislamiento fuera de su asiento por contacto hacia una primera posición superior de apertura del circuito en la que la válvula de clapeta de aislamiento no empuja la válvula aguas arriba, o una determinada tercera posición superior que abre el extremo inferior del circuito, en la que el extremo superior de la válvula de clapeta antipolvo empuja un extremo inferior de la válvula de clapeta de aislamiento móvil para mover la válvula de clapeta de aislamiento fuera de su asiento hacia una segunda posición superior de apertura del circuito en la que la válvula de clapeta de aislamiento empuja la válvula de clapeta superior a su posición de apertura del extremo superior del circuito, - el orificio calibrado se delimita, al menos en parte, por la válvula de clapeta superior o un componente de ésta última,
- el orificio calibrado se aloja en la válvula de clapeta superior,
- el orificio calibrado comprende un obturador, tal como una bola, empujada hacia un asiento por un órgano de retorno, apoyándose el obturador en un tope no estanco en el asiento,
- la válvula de clapeta guardapolvo es una válvula de clapeta de presión residual que mantiene una presión mínima en el circuito cuando está en posición cerrada y que permite una evacuación de gas en caso de sobrepresión en el circuito anterior de un determinado umbral de presión,
- la válvula de grifo comprende una junta deformable situada en la válvula de clapeta guardapolvo y/o en el cuerpo adaptada y configurada para evacuar hacia el exterior un exceso de presión en el circuito anterior por encima de un umbral determinado, pero que permanece en posición cerrada y estanca cuando la presión en el circuito es inferior a este umbral.
La invención también hace referencia a un recipiente de fluido a presión, en particular a una botella o conjunto de botellas de gas a presión, que comprende una válvula de grifo de acuerdo con una cualquiera de las características anteriores o siguientes.
La invención también hace referencia a un método de llenado de un recipiente de fluido a presión de este tipo por medio de una toma de envasado conectada mecánicamente al cuerpo de la válvula de grifo de forma desmontable, comprendiendo el método una etapa de desplazamiento de la válvula de clapeta guardapolvo desde la parte superior hacia la parte inferior a una posición inferior determinada denominada "de llenado" abriendo el extremo inferior del circuito, en la que la válvula de clapeta guardapolvo empuja un extremo inferior de la válvula de clapeta de aislamiento móvil y desplaza la válvula de clapeta hacia una posición superior de apertura del circuito, la válvula de clapeta superior también se desplaza a una posición de apertura del extremo superior del circuito para permitir la transferencia de fluido desde la parte inferior hacia la parte superior en el recipiente.
De acuerdo con otras posibles características:
- en su posición superior denominada "de llenado", la válvula de clapeta guardapolvo empuja un extremo inferior de la válvula de clapeta de aislamiento móvil y desplaza la válvula de clapeta de aislamiento por contacto a una determinada posición de apertura en la que la válvula de clapeta de aislamiento a su vez empuja la válvula de clapeta superior a una posición de apertura del extremo inferior del circuito para permitir la transferencia de fluido desde la parte inferior hacia la parte superior en el recipiente, - la válvula de clapeta guardapolvo se desplaza hacia la parte superior por una acción mecánica de un extremo de un empujador de la válvula de clapeta móvil perteneciente a la toma de envasado.
La invención también hace referencia a un método de extracción de fluido a presión de un recipiente de fluido a presión de este tipo por medio de una toma de envasado conectada mecánicamente al cuerpo de la válvula de grifo de forma desmontable, teniendo el método una primera etapa de desplazamiento de la válvula de clapeta guardapolvo desde la parte inferior hacia la parte superior a una primera posición de apertura abriendo el extremo inferior del circuito, en la que la válvula de clapeta guardapolvo empuja la válvula de clapeta de aislamiento móvil para desplazar la válvula de clapeta de aislamiento por contacto hacia una posición de apertura del circuito en la que la válvula de clapeta de aislamiento no empuja la válvula de clapeta superior, para permitir la extracción de fluido en el circuito desde la parte superior hacia la parte inferior a través del orificio calibrado.
De acuerdo con otras posibles características:
- el método tiene una segunda etapa de desplazamiento de la válvula de clapeta guardapolvo desde la parte inferior hacia la parte superior a una segunda posición de apertura abriendo el extremo inferior del circuito, en la que la válvula de clapeta guardapolvo empuja la válvula de clapeta de aislamiento móvil para desplazar la válvula de clapeta de aislamiento hacia una posición de apertura del circuito en la que la válvula de clapeta de aislamiento empuja la válvula de clapeta superior a su posición de apertura, para permitir la extracción del fluido en el circuito desde la parte superior hacia la parte inferior sin estar restringida a la apertura del orificio calibrado,
- las etapas primera y segunda de desplazamiento de la válvula de clapeta guardapolvo desde la parte inferior hacia la parte superior en la primera y segunda posición de apertura, respectivamente, se realizan de forma secuencial para garantizar una apertura progresiva del circuito
La invención también puede hacer referencia a cualquier dispositivo o método alternativo que comprenda cualquier combinación de las características anteriores o siguientes dentro del ámbito de las reivindicaciones.
Otras características y ventajas se harán evidentes con la lectura de la siguiente descripción con referencia a las figuras en las que:
La [Fig. 1] muestra una vista en sección esquemática y parcial, que ilustra la estructura de una válvula de grifo montada en un depósito de acuerdo con una forma de realización de la invención en una primera configuración cerrada (tres válvulas de clapeta cerradas),
La [Fig. 2] muestra la válvula de grifo de la [Fig. 1] conectada a una herramienta de envasado equipada con un órgano de accionamiento y en una segunda configuración (apertura de la válvula de clapeta guardapolvo solamente),
La [Fig. 3] muestra el conjunto de la [Fig. 2] en una tercera configuración (apertura de dos válvulas de clapeta mientras que la tercera está cerrada, pero el circuito está parcialmente abierto por medio de un orificio calibrado),
La [Fig. 4] muestra el conjunto de la [Fig. 2] en una cuarta configuración (apertura completa de las tres válvulas de clapeta),
La [Fig. 5] muestra una vista en sección esquemática y parcial, que ilustra un ejemplo de estructura de una válvula de grifo en la configuración de la [Fig. 1],
La [Fig. 6] muestra una vista en sección esquemática y parcial de un detalle de una válvula de grifo que ilustra una posible forma de realización de una válvula de clapeta guardapolvo en una primera configuración cerrada,
La [Fig. 7] muestra una vista similar a la de la [Fig. 6] en la que la válvula de clapeta guardapolvo está en una segunda configuración cerrada pero que garantiza una regulación de presión,
La [Fig. 8] muestra una vista similar a la de la [Fig.6] en la que la válvula de clapeta guardapolvo se desplaza desde su primera configuración cerrada hacia una configuración abierta por medio de un eje empujador de la válvula de clapeta,
La [Fig. 9] muestra una vista similar a la de la [Fig. 8] en la que la válvula de clapeta guardapolvo está en una segunda configuración cerrada pero que garantiza una regulación de presión,
Haciendo referencia a las figuras 1 y 5, la válvula de grifo 1 comprende un cuerpo 2 que delimita un circuito interno 3 de llenado y extracción de fluido.
El circuito interno 3 se extiende entre un extremo inferior 6 que tiene por objetivo conectarse a un órgano consumidor que extrae o dispensa fluido a presión por medio del circuito interno 3 y un extremo superior 5 que tiene por objetivo conectarse con el volumen de almacenamiento de uno o más depósitos de fluido a presión 40.
Preferiblemente, el circuito interno 3 se extiende a lo largo de un eje longitudinal. Del mismo modo, el cuerpo 2 se extiende preferiblemente a lo largo de un eje longitudinal y tiene una forma generalmente oblonga, por ejemplo, cilíndrica.
La válvula de grifo 1 comprende, dispuestas en serie en el circuito interno 3 desde la parte inferior 6 hacia la parte superior, una válvula de clapeta guardapolvo 8, una válvula de clapeta de aislamiento 7 y una válvula de clapeta superior 11.
Cada válvula de clapeta comprende preferiblemente un obturador respectivo que se puede mover en relación con un asiento respectivo 9, 15. Además, cada obturador móvil se puede impulsar por un órgano de retorno respectivo 14, 10, 12 tal como un muelle hacia una posición de cierre del circuito interno 3.
De este modo, la válvula de clapeta de aislamiento 7 se puede mover en traslación con respecto a su asiento 9 entre una posición inferior de cierre del circuito 3 y al menos una posición superior de apertura del circuito 3. La válvula de clapeta de aislamiento 7 se impulsa hacia su posición inferior mediante un órgano de retorno 10, tal como un muelle. La válvula de clapeta guardapolvo 8 comprende un extremo superior 108 y se dispone aguas abajo de la válvula de clapeta de aislamiento 7. La válvula de clapeta guardapolvo 8 se puede mover en relación con el cuerpo 2 entre una posición inferior de cierre del extremo inferior del circuito 3 y al menos una posición superior de apertura del extremo inferior del circuito 3. La válvula de clapeta guardapolvo 8 se impulsa hacia su posición inferior por un órgano de retorno 14, tal como un muelle.
Según se muestra en la [Fig. 1] y en la [Fig. 5], en situación de reposo (sin carga externa), las tres válvulas de clapeta 8, 7, 11 están en su posición de cierre del circuito 3.
Ventajosamente y según se detalla a continuación, la válvula de grifo 1 comprende un orificio calibrado 4 que define una apertura determinada que permite el paso de gas entre la parte superior y la parte inferior de la válvula de clapeta superior 11 cuando ésta última se encuentra en su posición de cierre del circuito 3. Esta apertura determinada del orificio calibrado 4 es, sin embargo, menor que la apertura producida cuando la válvula de clapeta superior 11 se encuentra en su posición de apertura del circuito 3.
La válvula de clapeta guardapolvo 8 se puede desplazar desde su posición inferior de cierre hacia una primera posición superior determinada denominada "sin contacto" abriendo el extremo inferior del circuito 3, en la que el extremo superior 108 de la válvula de clapeta guardapolvo 8 no empuja la válvula de clapeta de aislamiento 7 (sin contacto con la válvula de clapeta de aislamiento 7) véase la [Fig. 2].
Esta posición se puede obtener, por ejemplo, conectando una herramienta de llenado y/o extracción 123 al extremo inferior del cuerpo 2 de la válvula de grifo 1. Por ejemplo, la herramienta 123 tiene un órgano empujador de la válvula de clapeta 23 móvil que desplaza ligeramente la válvula de clapeta guardapolvo 8 desde la parte inferior hacia la parte superior. Como se ilustra esquemáticamente, el empujador de la válvula de clapeta 23 se puede desplazar, por ejemplo, por medio de una palanca giratoria que se puede accionar manualmente, hidráulicamente, neumáticamente, eléctricamente o por cualquier otro órgano de accionamiento adecuado.
Esta posición sin contacto tiene muchas ventajas. De este modo, esta configuración en la que sólo está abierta la válvula de clapeta guardapolvo 8 permite conectar de forma estanca una herramienta de llenado y/o de extracción al extremo inferior de la válvula de grifo 2 con una fuerza constante, independientemente del nivel de presión aguas arriba de la válvula de clapeta de aislamiento 7. De hecho, la presión aguas arriba de la válvula de clapeta guardapolvo 8 puede ser la misma que en el exterior de la válvula de grifo (presión atmosférica ambiente), sobre todo cuando la válvula de clapeta guardapolvo 8 cierra de forma no estanca el extremo inferior 6 del circuito 3. Además, esta configuración sin contacto también permite realizar pruebas de estanqueidad con una herramienta de llenado/extracción de la válvula de clapeta de aislamiento 7. La herramienta de llenado/extracción se conecta de forma estanca al extremo 6 de la válvula de grifo y se puede configurar para realizar un vacío (depresión) en la parte inferior del circuito 3 (aguas abajo de la válvula de clapeta de aislamiento 7). Esto permite realizar una(s) prueba(s) para comprobar/calificar el nivel de estanqueidad de la válvula de clapeta 7 y de la herramienta, por ejemplo, antes de someter el mecanismo a altas presiones.
La válvula de clapeta guardapolvo 8 se puede desplazar más lejos hacia la parte superior a una segunda posición superior determinada denominada "de contacto" abriendo el extremo inferior 6 del circuito 3 y en la que el extremo superior 108 de la válvula de clapeta guardapolvo 8 empuja un extremo inferior de la válvula de clapeta de aislamiento 7. Por lo tanto, la válvula de clapeta de aislamiento 7 se desplaza por contacto fuera de su asiento 9 hacia una primera posición superior de apertura del circuito 3 en la que la válvula de clapeta de aislamiento 7 no empuja la tercera válvula de clapeta superior 11 (véase la [Fig. 3]).
En esta posición, el fluido a presión se puede evacuar hacia el extremo inferior en función del caudal impuesto por el orificio calibrado 4.
Es decir, en este caso, las dos primeras válvulas de clapeta 8, 7 están mecánicamente abiertas, mientras que la tercera válvula de clapeta superior 11 está en posición cerrada, pero todavía se puede evacuar un caudal calibrado. Esta configuración corresponde a un inicio de extracción por medio de una apertura progresiva del circuito, lo que permite controlar un aumento progresivo de la presión aguas abajo (circulación del fluido mostrada de forma esquemática mediante una flecha en la [Fig. 3]).
La válvula de clapeta guardapolvo 8 se puede desplazar todavía más lejos hacia la parte superior a una tercera posición superior determinada de apertura del circuito 3. En esta posición, el extremo superior 108 de la válvula de clapeta guardapolvo 8 empuja un extremo inferior de la válvula de clapeta de aislamiento 7 móvil para desplazar la válvula de clapeta de aislamiento 7 fuera de su asiento 9 por contacto hacia una segunda posición superior de apertura del circuito 3. En esta posición, la válvula de clapeta de aislamiento 7 empuja la válvula de clapeta superior 11 a una posición de apertura total del extremo superior del circuito 3. Es decir, en este caso, las tres válvulas de clapeta 8, 7, 11 están totalmente abiertas permitiendo una circulación máxima de fluido.
Esta configuración corresponde a un estado de llenado o de extracción de un depósito 40 a través de la válvula de grifo 1 (véase la [Fig. 4] donde una flecha de dos sentidos simboliza el caso de un llenado o de una extracción). Es decir que, en la configuración de la [Fig. 4], si un usuario intenta llenar el depósito (inyectando gas a presión de la parte inferior 6 hacia la parte superior), el mecanismo antirretorno provocará el cierre de la válvula de clapeta superior 11. En particular, la presión del gas de la parte superior 6 hacia la parte inferior 5 generará un efecto sobre la válvula de clapeta superior 11 en el sentido del cierre de esta última.
El mecanismo antirretorno ("NRV") puede comprender un mecanismo del mismo tipo que el descrito en el documento FR3033386A.
[La [Fig. 5] ilustra con más detalle un ejemplo de forma de realización posible no restrictivo de una válvula de grifo. La válvula de grifo 1 tiene un cuerpo 2 de forma esencial o predominantemente cilíndrico. Una primera zona del cuerpo 2 (lado inferior 6) comprende una parte cilíndrica que define en la superficie exterior del cuerpo 2 una o más ranuras 19 y/o una o más nervaduras 20.
Esta parte 18 forma una cavidad determinada para cooperar en el enganche mecánico con un determinado órgano de enganche conjugado (garra(s) y/o sistema de bolas u otro...) de un órgano de envasado 123 (véase, por ejemplo, la figura 2). Esta parte permite de este modo la codificación o decodificación entre la válvula de grifo 1 (y por tanto del gas del depósito al que está conectada) y el módulo de llenado o extracción 123 correspondiente.
Aguas arriba de esta primera parte, el cuerpo 2 puede comprender preferiblemente una zona diseñada para cooperar con una herramienta de montaje (por ejemplo, una llave) en un depósito. Esta interfaz tiene preferiblemente varios lados y es, por ejemplo, hexagonal para la cooperación con una herramienta de apriete y capaz de soportar el par de apriete necesario para una buena sujeción del cuerpo en un depósito.
Todavía más aguas arriba, el cuerpo 2 puede comprender una zona roscada 22 para la conexión de la válvula de grifo 1 en la rosca de una botella de gas 40, por ejemplo.
El cuerpo 2 comprende un canal longitudinal interno central que forma el circuito interno 3. La válvula de clapeta guardapolvo 8 situada a nivel del extremo inferior 6 del circuito 3 es preferiblemente una válvula de clapeta estanca, por ejemplo por medio de una junta que lleva la válvula de clapeta móvil 8 y que coopera con la parte periférica fija del cuerpo 2. También es preferible que la válvula de clapeta guardapolvo 8 esté enrasada (situada en el mismo plano que el extremo inferior 6 del cuerpo 2) en posición de cierre. De esta forma, se evita o al menos se reduce el riesgo de que se acumule agua, polvo o suciedad gracias a la válvula de clapeta guardapolvo 8.
La válvula de clapeta de aislamiento 8 puede comprender un extremo central 108 que se sobresale hacia la parte superior y que permite la cooperación con la válvula de clapeta de aislamiento 7 adyacente. Por ejemplo, este extremo 108 puede cooperar con un extremo inferior 13 de la válvula de clapeta de aislamiento 7.
El órgano de retorno 10 de la válvula de clapeta de aislamiento 7 se puede montar alrededor de una parte de esta válvula de clapeta 7.
Más adelante, la válvula de clapeta superior 11 se impulsa contra un asiento 15 mediante un órgano de retorno 12. La válvula de grifo tiene un orificio calibrado que permite un paso limitado de gas a cada lado de la válvula de clapeta superior 11, incluso cuando ésta está en posición cerrada.
Preferiblemente, el orificio calibrado 4 delimita una apertura que tiene una primera sección determinada S1 mientras que la apertura producida cuando la válvula de clapeta superior 11 está en su posición de apertura del circuito 3 tiene una segunda sección determinada S2 de modo que la relación entre la primera sección S1 y la segunda sección S2 está comprendida entre 1/100 y 1/20 y preferiblemente 1/80 y 1/30.
El paso (primera sección de apertura S1) del orificio calibrado se puede obtener alterando la línea de estanqueidad entre la válvula de clapeta superior 11 y su asiento 15 mediante un brochado, un corte de sierra o cualquier otra herramienta en la válvula de clapeta o en su asiento. La válvula de clapeta 11 puede no ser perfectamente cilíndrica (bola con lados, bola porosa o cualquier otra forma que permita el paso del gas con caudal limitado).
Otra solución alternativa o acumulativa es colocar un orificio calibrado en paralelo a esta válvula de clapeta superior 11, para garantizar el paso limitado de gas. Alternativamente, este orificio calibrado puede pasar a través del cuerpo de la válvula de clapeta superior 11.
Esta estructura permite la siguiente secuencia de apertura:
En un primer momento, se puede conectar de forma mecánica una herramienta de llenado/extracción al extremo inferior de la válvula de grifo. Se puede realizar una sujeción mecánica y una estanqueidad externa entre la herramienta y la válvula de grifo 1.
Entonces, se puede realizar una apertura parcial del circuito abriendo la válvula de clapeta guardapolvo 8 y la válvula de clapeta de aislamiento 7 mediante el orificio calibrado 4. De este modo se consigue un aumento gradual de la presión aguas abajo.
Acto seguido, se puede abrir la válvula de clapeta superior 11 para obtener el máximo caudal.
Esta secuencia se puede utilizar tanto para un llenado como para una extracción.
La carrera de la(s) válvula(s) de clapeta, la longitud de la tubería de gas y el caudal límite se pueden ajustar para promover un aumento gradual de la presión en el sistema durante la apertura.
El elemento de accionamiento (palanca u otro) del empujador de la válvula de clapeta 23 de la herramienta se puede configurar para secuenciar estas diferentes etapas (apertura parcial o total del circuito 3).
Esta arquitectura permite barrer el circuito hacia la parte inferior (chorro denominado "flush").
De acuerdo con una característica ventajosa (independientemente de lo anterior o en combinación con lo anterior), la válvula de clapeta guardapolvo 8 puede formar una válvula de clapeta de presión residual que mantiene una presión mínima en el circuito cuando está en posición cerrada.
Por ejemplo, la propia válvula de clapeta guardapolvo 8 y/o una junta que lleva y/o una junta del cuerpo de la válvula de grifo con la que coopera se puede deformar para evacuar hacia el exterior un exceso de presión en el circuito por encima de un umbral determinado (por ejemplo por encima de 200 mbar y hasta 10 bar o más, en particular 15 bar o 20 bar o más, en particular entre 200 mbar y seis a ocho bar, por ejemplo 1 a 6 bar) pero permanece en posición cerrada y estanca cuando la presión en el circuito es inferior a este umbral. De esta forma, la válvula de presión residual mantiene una presión en el circuito por encima de la presión atmosférica cuando la válvula de clapeta guardapolvo 8 está en posición cerrada.
Esto proporciona la ventaja de mantener una presión residual en la válvula de grifo independientemente de las etapas de conexión a la válvula de grifo. Además, esto permite llevar a cabo una función de retención de la presión residual que no presenta un problema de silbido o un riesgo de no cierre debido a la ausencia de estanqueidad dinámica con un órgano de apertura de la válvula de clapeta. Además, esto permite la retención de una presión residual autorregulada, cuyo valor máximo no degrada la ergonomía de la conexión (siendo la presión residual multiplicada por la superficie de apoyo inferior a la fuerza de conexión necesaria).
Una de las ventajas de mantener la presión residual es impedir cualquier riesgo de penetración de contaminación del exterior, además de la protección proporcionada por la junta 28 y la propia válvula de clapeta 8.
Un ejemplo de forma de realización posible se ilustra en la [Fig. 6], la [Fig. 7], la [Fig. 8] y la [Fig. 9].
De este modo, la válvula de clapeta guardapolvo 8 puede tener un pistón móvil equipado con una ranura que aloja una junta anular 28 en contacto con un alesado en el que se desliza el pistón. En la posición de almacenamiento, el pistón se mantiene en la posición superior mediante un órgano de retorno, tal como un muelle 14.
Por supuesto, la junta 28 se podría sobremoldear y/o vulcanizar en el pistón.
En la [Fig. 6] la válvula de clapeta guardapolvo 8 está en posición cerrada (por ejemplo, posición de almacenamiento). La válvula de clapeta guardapolvo 8 comprende una junta tórica periférica 28 que forma un labio que se apoya de forma estanca en el borde circular del orificio formado en el cuerpo 2 de la válvula de grifo. Por ejemplo, el labio se orienta hacia arriba (hacia la salida de la válvula de grifo 2).
En esta configuración, el contacto entre la junta 28 de la válvula de clapeta guardapolvo 8 y el alesado que delimita su orificio de paso proporciona una estanqueidad al gas que garantiza que la cámara superior del guardapolvo 8 no se ventile. La junta 28 se puede deformar bajo el efecto de la presión en el interior (aguas arriba del guardapolvo 8) para expulsar el exceso de presión hacia el exterior.
En la [Fig. 7] la válvula de clapeta guardapolvo 8 está en posición cerrada pero que garantiza una evacuación del exceso de gas hacia el exterior de la válvula de grifo 1 (posición de almacenamiento con evacuación de presión). El extremo de la junta 28 se empuja hacia atrás por el exceso de presión aguas arriba, la estanqueidad se rompe para permitir únicamente la evacuación del gas. En cuanto la presión desciende por debajo del umbral de apertura, la junta vuelve a su posición de cierre estanco descrita anteriormente. De este modo, esta apertura medida sólo es posible en el sentido de evacuación y bajo ciertas condiciones de diferencial de presión entre el interior (entre aguas arriba del guardapolvo 8) y el exterior. Preferiblemente, la junta 28 es suficientemente elástica para volver a su posición inicial después de haber evacuado el exceso de presión, lo que permite recuperar la estanqueidad al gas. El gradiente de presión entre el gas contenido en la cámara y el exterior garantiza que el volumen de la cámara no se contamine con el aire ambiente.
En la [Fig. 8] la válvula de clapeta guardapolvo 8 es empujada hacia la parte superior (hacia el interior de la válvula de grifo 2) por un eje empujador de la válvula de clapeta 23, que puede tener una junta de estanqueidad 123 periférica que garantice una estanqueidad con el circuito de la válvula de grifo a nivel del orificio de entrada. La válvula de clapeta guardapolvo 8 puede tener además una estanqueidad con el cuerpo 2 de la válvula de grifo. Cuando la conexión se ha completado (desplazamiento completo del guardapolvo), la junta 28 de la válvula de clapeta guardapolvo 8 se puede colocar en el pistón de tal manera que el contacto entre la junta 28 de la válvula de clapeta guardapolvo 8 y el alesado sólo se rompa después de que se establezca el contacto estanco entre la junta 23 del eje 123 y el orificio de la válvula de grifo. De este modo, la conexión de un órgano que lleva el empujador de la válvula de clapeta 23 en la válvula de grifo no ventila el volumen de gas de la cámara situado aguas arriba de la válvula de clapeta guardapolvo 8.
Si un módulo (válvula de grifo u otro) se conecta de forma estanca a nivel del extremo inferior 6 y este módulo se dota de una función de válvula de clapeta de presión residual (RPV), entonces hay una presión positiva en la conexión incluso después de la purga del circuito aguas abajo. De este modo, la secuencia anterior permite garantizar una estanqueidad simultanea de las dos juntas (28 y 123). Esta arquitectura permite conservar una presión positiva en la cámara aguas arriba de la válvula de clapeta guardapolvo 8 en cuanto se desconecta el módulo. No es necesario esperar una "fuga natural" de la válvula de clapeta de aislamiento 7 para beneficiarse de esta originalidad.
En la [Fig. 9] la válvula de clapeta guardapolvo 8 ha alcanzado la posición abierta (estanqueidad rota con el cuerpo de la válvula de grifo).
En esta posición de apertura, la posición del pistón de la válvula de clapeta guardapolvo 8, la carrera del empujador de la válvula de clapeta 23 presente en la válvula de grifo 1 y la posición de las diferentes juntas (28 y 123) son preferiblemente tales que la junta 28 de la válvula de clapeta guardapolvo 8 no está nunca en contacto ni con el alesado que delimita el orificio ni con el cuerpo de la válvula de grifo. Esto permite evitar que el gas a presión quede atrapado.
Cuando se extrae gas (desde la parte superior hacia la parte inferior), el gas puede circular hacia la parte inferior de la válvula de clapeta guardapolvo 8 por medio de, por ejemplo, uno o más orificios en o alrededor del empujador de la válvula de clapeta 23 o cualquier otra pieza adecuada. Por ejemplo, los orificios se pueden proporcionar radiales, especialmente en el caso de que la activación de la función de apertura/cierre se haga de forma independiente. De acuerdo con otra posibilidad, se puede proporcionar una perforación coaxial al eje del empujador de la válvula de clapeta 23 para el tránsito de gas.
Durante la desconexión del órgano empujador de la válvula de clapeta 23 (y de la válvula de grifo que lo lleva), se produce el desplazamiento inverso en el sentido del cierre. La junta 28 de la válvula de clapeta guardapolvo 8 y la junta 123 del eje 23 se pueden colocar de tal manera que el contacto entre la junta 28 de la válvula de clapeta guardapolvo 8 y el alesado 2 se produzca antes de que se pierda el contacto estanco entre la junta 123 del eje del empujador de la válvula de clapeta 23 y el alesado del tapón guardapolvo. De este modo de nuevo se puede evitar contaminar el circuito aguas arriba de la válvula de clapeta guardapolvo 8.
De acuerdo con esta solución, se evitan los problemas de silbido y de no cierre que se dan con las válvulas de clapeta de presión residual conocidas. Esto se puede lograr mediante la integración de la función antiretorno (NRV) en el cabezal (en una segunda válvula de grifo que se conecta de forma desmontable a la válvula de grifo 2) y no en la válvula de clapeta de presión residual 8 como es lo habitual. Esto también se consigue mediante el control de la posición del pistón de la válvula de clapeta guardapolvo 8 que actúa como válvula de presión residual (RPV) y por los órganos exteriores (eje empujador de la válvula de clapeta 23...). La ausencia de estanqueidad dinámica (la junta 123 es preferiblemente estática) también permite reducir los problemas mencionados anteriormente (silbido y/o rozamientos).
En el caso de que una segunda válvula de grifo se conecte en la primera válvula de grifo 2 para garantizar las extracciones/llenados de gas, la función de la válvula de clapeta de presión residual está presente por lo tanto en la primera válvula de grifo 2 mediante la válvula de clapeta guardapolvo 8 según se describió anteriormente. Cuando las válvulas de clapeta de la primera válvula de grifo se abren para una extracción, la función de la válvula de clapeta de presión residual se puede proporcionar mediante otra válvula de clapeta de presión residual que se aloja en la segunda válvula de grifo en conexión fluida con el circuito de la primera válvula. Esto permite evitar la entrada en resonancia de un oscilador en el sistema.
Durante un llenado, las dos válvulas de clapeta de presión residual están desactivadas. De hecho, esto se debe a que la válvula de clapeta guardapolvo 8 se desactiva de forma automática, lo que evita problemas ligados a las operaciones manuales (por ejemplo, la conmutación de palancas).

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Válvula de grifo que comprende un cuerpo (2) que delimita un circuito interno (3) de extracción y, eventualmente, de llenado de fluido; extendiéndose dicho circuito interno (3) entre un extremo superior (5) que tiene por objetivo conectarse con el volumen de almacenamiento de un depósito y un extremo inferior (6) que tiene por objetivo conectarse a un órgano consumidor que extrae o dispensa fluido a presión por medio del circuito interno (3), comprendiendo la válvula de grifo (1 ), dispuestas en serie desde la parte superior hacia la parte inferior en el circuito interno (3) entre el extremo superior (5) y el extremo inferior (6): una válvula de clapeta superior (11), una válvula de clapeta de aislamiento (7) y una válvula de clapeta guardapolvo (8), pudiéndose mover la válvula de clapeta guardapolvo (8) en relación con el cuerpo (2) entre una posición de cierre del extremo superior del circuito (3) y al menos dos posiciones de apertura distintas, en la posición de cierre de la válvula de clapeta guardapolvo (8), la válvula de clapeta de aislamiento (7) y la válvula de clapeta superior (11) están en posiciones respectivas de cierre del circuito (3), en las al menos dos posiciones respectivas distintas de apertura de la válvula de clapeta guardapolvo (8), o bien únicamente la válvula de clapeta de aislamiento (7) está en una posición de apertura del circuito, o bien estando, respectivamente, la válvula de clapeta de aislamiento (7) y la válvula de clapeta superior (11) en posiciones de apertura del circuito, caracterizada por que la válvula de grifo (1) comprende un orificio calibrado (4) que define una apertura determinada que permite un paso de gas entre la parte superior y la parte inferior de la válvula de clapeta superior (11) cuando esta última está en su posición de cierre del circuito (3), siendo dicha apertura determinada del orificio calibrado (7) menor que la apertura producida cuando la válvula de clapeta superior (11) está en su posición de apertura del circuito (3).
2. Válvula de grifo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el orificio calibrado (4) delimita una apertura que tiene una primera sección determinada (S1), mientras que la apertura producida cuando la válvula de clapeta superior (11) está en su posición de apertura del circuito (3) tiene una segunda sección determinada (S2), y por que la relación entre la primera sección (S1) y la segunda sección (S2) está comprendida entre 1/100 y 1/20, y preferiblemente 1/80 y 1/30.
3. Válvula de grifo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que la válvula de clapeta de aislamiento (7) se puede mover en relación con un asiento (9) entre una posición inferior de cierre del circuito (3) y al menos una posición superior de apertura del circuito (3), siendo dicha válvula de clapeta de aislamiento (7) impulsada hacia su posición inferior por un órgano de retorno (10), comprendiendo la válvula de clapeta guardapolvo (8) un extremo superior (108) y pudiéndose mover con respecto al cuerpo (2) entre una posición inferior de cierre del extremo superior del circuito (3) y al menos una posición superior de apertura del extremo inferior del circuito (3), siendo impulsada dicha válvula de clapeta guardapolvo (8) hacia su posición inferior por un órgano de retorno (14), pudiéndose mover la válvula de clapeta superior (11 ) en relación con un asiento entre una posición inferior de cierre del circuito (3) y al menos una posición superior de apertura del circuito (3), siendo impulsada la válvula de clapeta superior (11 ) hacia su posición inferior de cierre por un órgano de retorno (12)
4. Válvula de grifo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada por que la válvula de clapeta guardapolvo (8) se puede desplazar desde su posición inferior de cierre hacia: una primera posición superior determinada denominada "sin contacto" abriendo el extremo inferior del circuito (3), en la que el extremo inferior (108) de la válvula de clapeta guardapolvo (8) no empuja la válvula de clapeta de aislamiento (7), o, una segunda posición superior determinada denominada "de contacto" abriendo el extremo inferior (6) del circuito (3), en la que el extremo superior (108) de la válvula de clapeta guardapolvo (8) empuja un extremo inferior de la válvula de clapeta de aislamiento (7) móvil para desplazar la válvula de clapeta de aislamiento (7) por contacto fuera de su asiento (9) hacia una primera posición superior de apertura del circuito (3) en la que la válvula de clapeta de aislamiento (7) no empuja la válvula de clapeta superior (11 ) o bien, una tercera posición superior determinada abriendo el extremo inferior (6) del circuito (3), en la que el extremo superior (108) de la válvula de clapeta guardapolvo (8) empuja un extremo inferior de la válvula de clapeta de aislamiento (7) móvil para desplazar la válvula de clapeta de aislamiento (7) fuera de su asiento (9) hacia una segunda posición superior de apertura del circuito (3) en la que la válvula de clapeta de aislamiento (7) empuja la válvula de clapeta superior (11) a su posición de apertura del extremo superior del circuito.
5. Válvula de grifo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que el orificio calibrado (4) está delimitado, al menos en parte, por la válvula de clapeta superior (11) o un elemento de ésta última.
6. Válvula de grifo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que el orificio calibrado se aloja (4) en la válvula de clapeta superior (11).
7. Válvula de grifo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que el orificio calibrado comprende un obturador tal como una bola empujada hacia un asiento por un órgano de retorno, estando el obturador en apoyo no estanco en el asiento.
8. Válvula de grifo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que la válvula de clapeta guardapolvo (8) es una válvula de clapeta de presión residual que mantiene una presión mínima en el circuito cuando está en posición cerrada y que permite una evacuación de gas en caso de sobrepresión en el circuito por encima de un umbral de presión determinado.
9. Válvula de grifo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizada por que la válvula de grifo comprende una junta deformable situada en la válvula de clapeta guardapolvo (8) y/o en el cuerpo (2) adaptada y configurada para evacuar hacia el exterior un exceso de presión en el circuito por encima de un umbral determinado, pero que permanece en posición cerrada y estanca cuando la presión en el circuito es inferior a este umbral.
10. Recipiente de fluido a presión, en particular una botella o conjunto de botellas de gas a presión, que comprende una válvula de grifo (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
11. Método de llenado de un recipiente de fluido a presión de acuerdo con la reivindicación 10 por medio de una toma de envasado (123) conectada mecánicamente al cuerpo (2) de la válvula de grifo (1) de forma desmontable, caracterizado por que tiene una etapa de desplazamiento de la válvula de clapeta guardapolvo (8) desde la parte superior hacia la parte inferior a una posición inferior determinada denominada "de llenado" abriendo el extremo inferior (6) del circuito (3), en la que la válvula de clapeta guardapolvo (8) empuja un extremo inferior de la válvula de clapeta de aislamiento (7) móvil y desplaza la válvula de clapeta (7) hacia una posición superior de apertura del circuito (3) y por que la válvula de clapeta superior (11) también se desplaza a una posición de apertura del extremo superior del circuito (3) para permitir la transferencia de fluido desde la parte inferior hacia la parte superior en el recipiente (40).
12. Método de llenado de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que en su posición superior denominada "de llenado", la válvula de clapeta guardapolvo (8) empuja un extremo inferior de la válvula de clapeta de aislamiento (7) móvil y desplaza la válvula de clapeta de aislamiento (7) por contacto a una posición determinada de apertura en la que la válvula de clapeta de aislamiento (7) empuja a su vez la válvula de clapeta superior (11) a una posición de apertura del extremo inferior del circuito (3) para permitir la transferencia de fluido desde la parte inferior hacia la parte superior en el recipiente (40).
13. Método de llenado de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, caracterizado por que la válvula de clapeta guardapolvo (8) se desplaza hacia la parte superior por una acción mecánica de un extremo de un empujador de la válvula de clapeta (23) móvil perteneciente a la toma de envasado (123).
14. Método de extracción de fluido a presión de un recipiente de fluido a presión, de acuerdo con la reivindicación 10, por medio de una toma de envasado (123) conectada mecánicamente al cuerpo (2) de la válvula de grifo (1) de forma desmontable, caracterizado por que tiene una primera etapa de desplazamiento de la válvula de clapeta guardapolvo (8) desde la parte inferior hacia la parte superior a una primera posición de apertura abriendo el extremo inferior (6) del circuito (3), en la que la válvula de clapeta guardapolvo (8) empuja la válvula de clapeta de aislamiento (7) móvil para desplazar la válvula de clapeta de aislamiento (7) por contacto hacia una posición de apertura del circuito (3) en la que la válvula de clapeta de aislamiento (7) no empuja la válvula de clapeta superior (11), para permitir la extracción de fluido en el circuito desde la parte superior (5) hacia la parte inferior (6) a través del orificio calibrado (4).
15. Método de extracción de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado por que tiene una segunda etapa de desplazamiento de la válvula de clapeta guardapolvo (8) desde la parte inferior hacia la parte superior a una segunda posición de apertura abriendo el extremo inferior (6) del circuito (3), en la que la válvula de clapeta guardapolvo (8) empuja la válvula de clapeta de aislamiento (7) móvil para desplazar la válvula de clapeta de aislamiento (7) hacia una posición de apertura del circuito (3) en la que la válvula de clapeta de aislamiento (7) empuja la válvula de clapeta superior (11 ) a su posición de apertura, para permitir la extracción de fluido en el circuito desde la parte superior (5) hacia la parte inferior (6) sin estar limitado a la apertura del orificio calibrado (4).
16. Método de extracción de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado por que la primera y la segunda etapa de desplazamiento de la válvula de clapeta guardapolvo (8) desde la parte inferior hacia la parte superior a las posiciones de apertura primera y segunda, respectivamente, se realizan de forma secuencial para garantizar una apertura progresiva del circuito (3).
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