ES3056972T3

ES3056972T3 - Valve for gas container with integrated regulator provided with a safety valve

Info

Publication number: ES3056972T3
Application number: ES21187358T
Authority: ES
Inventors: Maximilien Bonamarte; Philippe Rudnianyn
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2021-07-23
Publication date: 2026-02-25
Anticipated expiration: 2041-07-23
Also published as: EP3974700C0; EP3974700A1; FR3114631A1; FR3114631B1; EP3974700B1

Abstract

La invención se refiere a un regulador de presión integrado (1) o RDI para un depósito de gas presurizado (60), que comprende un cuerpo de válvula (2) con un circuito de gas; un reductor de presión de gas (10, 11); y una válvula de seguridad (20, 21). El reductor de presión de gas (10, 11) comprende un resorte cilíndrico reductor de presión (10) que actúa sobre un pistón reductor de presión móvil (11). La válvula de seguridad (20, 21) comprende un resorte cilíndrico de válvula (20) que actúa sobre un pistón móvil de válvula (21). El resorte reductor de presión (10), el pistón reductor de presión (11), el resorte de válvula (20) y el pistón de válvula (21) están dispuestos coaxialmente (AA). El resorte cilíndrico de válvula (20) está dispuesto dentro del resorte cilíndrico reductor de presión (10). Un recipiente de gas presurizado (60) que comprende una válvula reguladora integrada (1), en particular un cilindro de gas, y su uso para almacenar un gas o una mezcla de gases, típicamente oxígeno. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Válvula para recipiente de gas con regulador de expansión integrado, equipada con una válvula de seguridad La invención se refiere a una válvula con regulador de expansión integrado (RDI) equipada con una válvula de seguridad que se activa en caso de sobrepresión y que puede usarse en un recipiente de gas presurizado, tal como un cilindro de oxígeno médico.

[0003] Convencionalmente, en una válvula con regulador de expansión integrado (RDI) destinada a equipar un recipiente de gas presurizado, tal como un cilindro de gas, la denominada expansión de "baja presión" se obtiene mediante un pistón y un resorte de regulación, lo que permite ajustar la presión de expansión.

[0004] La expansión a "baja presión" permite la expansión del gas, en concreto, reducir su presión, pasando de la llamada presión "alta" o "alta presión", en concreto, la presión que tiene el gas cuando se comprime en el recipiente, a una presión denominada "baja" o "baja presión", en concreto, una presión de uso inferior a la alta presión. Por ejemplo, la alta presión puede ser de 250 a 300 bar abs (para un recipiente lleno), mientras que la baja presión, es decir, la presión después de la expansión, generalmente se elige para que sea inferior a 10 bar abs.

[0005] En una RDI convencional de este tipo, este pistón y resorte de regulación, utilizados para expandir el gas, también se usan para cumplir la función de una válvula de seguridad que permite descargar cualquier sobrepresión posible o accidental, después de la expansión, es decir, cualquier presión baja superior al valor umbral deseado.

[0006] Los documentos EP-A-2770240 y WO-A-2017/194429 proporcionan ejemplos de válvulas con regulador de expansión integrado.

[0007] El uso del mismo pistón y resorte de control significa que la presión de apertura de la válvula depende de la presión de expansión, que a su vez depende del ajuste de la pretensión del resorte de control.

[0008] Sin embargo, esto no es ideal porque, por un lado, la presión de apertura de la válvula no es fácilmente reproducible de una válvula a otra y, por otro lado, un fallo del pistón y/o del resorte de control provocaría la pérdida de dos funciones principales, en concreto, la regulación del gas y la liberación del exceso de presión, y no solo de una, en concreto, la de regulación.

[0009] En términos más generales, modificar la arquitectura de una válvula con regulador de expansión integrado, o RDI, no es fácil debido a las limitaciones de espacio y compacidad existentes.

[0010] Además, se conoce el documento US-A-2212626, que propone un conjunto independiente compuesto por una válvula de expansión de gas equipada con una válvula de seguridad destinada a conectarse a una tubería de gas que transporta un gas a alta presión. El gas a alta presión de la tubería de gas entra y circula en un canal que comprende un elemento regulador de presión móvil que hace que se expanda y, a continuación, entra en una cámara de servicio alimentada con gas expandido. La cámara de servicio aloja la válvula y los medios de control de presión que actúan sobre el elemento móvil. En caso de sobrepresión, el gas a presión excesiva se escapa al exterior a través de los orificios de escape de la válvula de seguridad, mientras que en funcionamiento normal, es decir, en ausencia de sobrepresión, el gas expandido sale de la cámara de servicio a través de una abertura de salida de gas que atraviesa la pared de la cámara de servicio. Un conjunto de este tipo puede acoplarse fácilmente a una tubería de gas independiente, pero no a una RDI debido a una arquitectura y circulación de gas diferentes dentro de las RDI.

[0011] Por lo tanto, el problema es proponer una válvula con regulador de expansión integrado, o RDI, mejorada que permita evitar los inconvenientes anteriormente mencionados asociados con el pistón y el resorte, en particular para poder tener una presión de apertura de la válvula constante que no dependa de la presión de expansión y esto, sin provocar un aumento en el tamaño o el volumen general de la RDI.

[0012] La solución se refiere a una válvula con regulador de expansión integrado (RDI), en particular para un recipiente de gas presurizado, tal como un cilindro de gas presurizado, que comprende un cuerpo de válvula que comprende:

[0013] - medios de expansión de gas dispuestos en el circuito de gas para reducir la presión del gas presurizado, es decir, para reducir la presión del gas presurizado que circula en el circuito de gas y obtener un gas expandido, y

[0014] - un circuito de gas para suministrar un gas presurizado que comprende un puerto de entrada de gas presurizado y un puerto de salida de gas expandido conectadas de manera fluida entre sí por el circuito de gas interno, de modo que el gas presurizado entra en el circuito de gas interno a través del puerto de entrada de gas y sale por el puerto de salida de gas, después de haber sido expandido por medios de expansión de gas, estando dispuestos dichos medios de expansión de gas en el circuito de gas para reducir la presión del gas presión (es decir, una expansión) que circula en el circuito de gas y obtener el gas expandido, y

[0015] - una válvula de seguridad para descargar el exceso de presión del gas en la atmósfera cuando la presión del gas expandido supera un umbral de presión prefijado.

[0016] Además, según la invención:

[0017] - los medios de expansión de gas comprenden un resorte de expansión cilíndrico que actúa sobre un pistón de expansión móvil,

[0018] - el pistón de expansión móvil comprende una parte delantera que coopera con un vástago de la válvula dispuesto de forma móvil en una tubería de unión que está conectada de manera fluida al circuito de gas interno,

[0019] - el vástago de la válvula lleva una válvula de expansión, cooperando dicha válvula de expansión con un asiento de la válvula, y

[0020] - el resorte de expansión está dispuesto para empujar normalmente el pistón de expansión móvil en la dirección del vástago de la válvula para hacer que el vástago de la válvula se mueva dentro de la tubería de unión para ajustar la presión de expansión deseada.

[0021] Además, en la válvula de la invención:

[0022] - la válvula de seguridad comprende un resorte cilíndrico que actúa sobre un pistón de válvula móvil, - el muelle de expansión, el pistón de expansión, el muelle de la válvula y el pistón de la válvula están dispuestos coaxialmente (AA), y

[0023] - el resorte cilíndrico de la válvula está dispuesto en el resorte de expansión cilíndrico.

[0024] Según la realización en cuestión, la válvula con regulador de expansión integrado según la invención puede comprender una o más de las siguientes características:

[0025] - la guía de la válvula está dispuesta entre el resorte de la válvula y el resorte de expansión,

[0026] - el muelle de la válvula y el muelle de expansión son de acero,

[0027] - el muelle de la válvula y el muelle de expansión son helicoidales,

[0028] - el diámetro interno del muelle de expansión es mayor que el diámetro externo del muelle de la válvula, - el muelle de la válvula y el muelle de expansión son independientes entre sí,

[0029] - el resorte de la válvula y el resorte de expansión tienen una rigidez diferente,

[0030] - el resorte de la válvula está dispuesto dentro de la guía de la válvula, preferiblemente de forma coaxial en una carcasa interna de la guía de la válvula,

[0031] - el pistón de expansión móvil comprende una parte delantera que forma un protector frontal que coopera con el vástago de la válvula,

[0032] - el vástago de la válvula es móvil en traslación axial en la tubería de unión,

[0033] - el vástago de la válvula tiene una forma alargada,

[0034] - el asiento de la válvula está ubicado en la salida de la tubería de unión del cuerpo de la RDI,

[0035] - el asiento de la válvula está dispuesto periféricamente en la salida de la tubería de unión,

[0036] - el asiento de la válvula tiene una forma complementaria a la de la válvula de expansión,

[0037] - la válvula de expansión y dicho asiento de la válvula están situados en el cuerpo de la válvula, - el vástago de la válvula y la válvula de expansión están formados en una sola pieza, - el protector frontal del pistón de expansión móvil tiene forma de disco y comprende una parte central que coopera con un extremo libre del vástago de la válvula,

[0038] - el vástago de la válvula coopera con el asiento de la válvula, por ejemplo, fabricado con un material adecuado, tal como nylon® o similar, para garantizar la estanqueidad del fluido, en particular cuando la válvula está cerrada, o para fijar el nivel de expansión deseado,

[0039] - el protector frontal comprende uno o más orificios de paso de gas dispuestos alrededor de la parte central y que cruzan la parte en forma de disco,

[0040] - el protector frontal forma parte integral del pistón de expansión, por ejemplo, se inserta a la fuerza en el pistón de expansión,

[0041] - el pistón de expansión móvil tiene una forma tubular con un eje AA que comprende una carcasa interna que comprende un reborde anular interno que se extiende radialmente hacia la carcasa interna y que comprende una abertura central,

[0042] - el resorte de expansión presiona el reborde anular del pistón de expansión, preferiblemente a través de la guía de la válvula,

[0043] - el resorte de expansión normalmente empuja el pistón de expansión móvil en la dirección del vástago de la válvula,

[0044] - una primera junta de estanqueidad, tal como una junta tórica, está dispuesta en una ranura dispuesta en la pared interna de la carcasa dispuesta en el cuerpo de la RDI,

[0045] - la primera junta de estanqueidad está dispuesta para garantizar el sellado del fluido entre el pistón de expansión móvil y el cuerpo de la RDI,

[0046] - el reborde anular interno del pistón de expansión comprende, en el lado del resorte de expansión y la guía de la válvula, un rebaje anular que forma una ranura en la que está dispuesta una segunda junta de estanqueidad para fluidos,

[0047] - la segunda junta de estanqueidad está dispuesta para garantizar la estanqueidad a fluidos entre el reborde anular interno del pistón de expansión y el pistón de la válvula, en particular un faldón del pistón de la válvula,

[0048] - el pistón de la válvula está dispuesto al menos parcialmente de forma móvil en la guía de la válvula, - el pistón de la válvula tiene la forma de un disco rebordeado por un faldón que se proyecta axialmente en la dirección de la segunda junta de estanqueidad y ejerce presión sobre él,

[0049] - el pistón de la válvula también tiene una cabeza axial que se proyecta axialmente hacia la campana, - el resorte de la válvula está dispuesto alrededor de la cabeza axial del pistón de la válvula,

[0050] - la guía de la válvula tiene una forma tubular con un paso central que tiene un eje AA y comprende un reborde anular externo que se extiende radialmente y a cierta distancia sobre la superficie periférica externa de la guía de la válvula,

[0051] - el resorte de expansión descansa sobre dicho reborde anular externo de la guía de la válvula,

[0052] - el resorte de expansión, el pistón de expansión, el resorte de la válvula, el pistón de válvula y la guía de la válvula están dispuestos coaxialmente en una carcasa del pistón/válvula proporcionada en el cuerpo de la válvula,

[0053] - la carcasa del pistón/válvula se abre hacia fuera del cuerpo de la RDI, es decir, está dispuesta en la pared externa del cuerpo de la RDI de manera que sea accesible desde el exterior del cuerpo de la RDI a través de una abertura amplia,

[0054] - una campana de ajuste de la expansión se fija al cuerpo de la válvula y forma una tapa que cierra la carcasa del pistón/válvula dispuesta en el cuerpo de la válvula, presionando el resorte de la válvula contra el fondo ciego de dicha campana de ajuste de la expansión,

[0055] - la campana de ajuste cierra la amplia abertura de la carcasa del pistón/válvula a modo de tapa, - la campana de ajuste de la expansión tiene la forma general de una copa con fondo ciego, preferiblemente roscada,

[0056] - el fondo ciego de la campana de ajuste de la expansión comprende uno o más orificios que se comunican con la atmósfera exterior,

[0057] - la carcasa del pistón/válvula no comprende una salida de gas expandido, es decir, a la presión de expansión deseada. Solo el gas sobrepresurizado puede salir por los orificios que cruzan el fondo ciego de la válvula de seguridad,

[0058] - en su superficie exterior, el cuerpo de la válvula lleva una rosca dispuesta alrededor de la carcasa del pistón/válvula que contiene el resorte de expansión, el pistón de expansión, el resorte de la válvula, el pistón de la válvula y la guía de la válvula,

[0059] - la campana de ajuste de la expansión se atornilla, mediante su rosca, a la rosca del cuerpo de la válvula, - la tubería de unión conecta de forma fluida el circuito de gas interno a la carcasa del pistón/válvula, - la carcasa del pistón/válvula comprende un fondo ciego desde el que se abre la tubería de unión, - el extremo libre del vástago de la válvula sobresale en la carcasa del pistón/válvula,

[0060] - el circuito de gas comprende uno o más conductos de gas internos que pasan a través del cuerpo de la válvula,

[0061] - el puerto de entrada de gas presurizado está soportado por una expansión roscada de forma cilíndrica o trococónica que permite la conexión mediante atornillado del cuerpo de la RDI a un recipiente de gas, - el puerto de salida de gas expandido está soportado por un conector o boquilla configurada para permitir la conexión fluida, directa o indirecta, de un aparato o dispositivo que utilice gas, normalmente a través de una tubería flexible que transporta el gas desde la RDI al aparato o dispositivo, preferiblemente un aparato o dispositivo médico,

[0062] - el gas expandido por los medios de expansión del gas tiene una presión inferior a la presión del gas presurizado antes de la expansión, es decir, no se expande,

[0063] - la presión del gas expandido que sale por el puerto de salida de gas es inferior a la presión del gas presurizado que entra por el puerto entrada de gas,

[0064] - el gas presurizado tiene una presión inicial, es decir, antes de la expansión, superior a 10 bar abs, preferiblemente superior a 50 bar abs, preferiblemente superior a 100 bar abs, normalmente de al menos 200 bar abs, generalmente de al menos 250 bar abs,

[0065] - el gas expandido tiene una presión final, es decir, después de la expansión, inferior a 10 bar abs, preferiblemente inferior a 6 bar abs,

[0066] - el resorte de expansión, el pistón de expansión, el resorte de la válvula y el pistón de la válvula están dispuestos en una carcasa del cuerpo de la válvula,

[0067] - el cuerpo de la válvula es de latón.

[0068] La invención también se refiere a un recipiente de gas presurizado que comprende una válvula con regulador de expansión integrado según la invención, en particular un cilindro de gas.

[0069] La invención también se refiere al uso de un recipiente de gas presurizado equipado con una RDI según la invención para almacenar un gas o una mezcla de gases seleccionada de oxígeno, aire, N<2>O/O<2>, He/O<2>, NO/nitrógeno, normalmente oxígeno.

[0070] La invención se entenderá mejor ahora gracias a la siguiente descripción detallada, proporcionada a modo de ilustración pero no limitativa, con referencia a las figuras adjuntas, entre las que:

[0071] la Fig.1 representa una realización de una RDI según la invención,

[0072] la Fig.2 ilustra el montaje de una RDI según la invención en un cilindro de gas,

[0073] la Fig. 3 es un esquema en sección transversal de los medios reductores de presión y de la válvula de seguridad de una RDI según la invención, normalmente la RDI de la Fig.1, y

[0074] la Fig.4 es un esquema en sección transversal de una RDI según la invención.

[0075] La Fig. 1 representa una realización de una válvula con regulador de expansión integrado 1, o RDI, utilizada para la distribución de gas según la invención, que comprende un cuerpo 2 de la válvula formado de latón, en concreto, una aleación de CuZn40Pb2, por ejemplo.

[0076] La RDI 1 comprende medios de expansión de gas 10, 11, es decir, medios de reducción de presión, que permiten llevar a cabo una expansión del gas presurizado, es decir, una reducción de la presión del gas desde un valor de presión alta de varias decenas, o incluso cientos de bar abs, a un valor de presión bajo, es decir, un nivel de presión de expansión. El nivel de presión de expansión, es decir, después de la reducción de la presión, puede fijarse o ajustarse mediante medios de reducción de presión, como se explica a continuación con referencia a la Fig.3, por ejemplo del orden de unos pocos bares (es decir, <10 bar abs), por ejemplo del orden de 4,5 bar abs.

[0077] El cuerpo 2 de la válvula está atravesado por un circuito de gas interno 33, es decir, uno o más pasos o conductos, que permiten transportar el gas, en concreto, el gas a alta presión y el gas expandido, entre una entrada de fluido 30 soportada por una boquilla de expansión o roscada 31, de forma cilíndrica o troncocónica, y una salida de fluido 40, en concreto, una salida de flujo, soportada por un primer conector 41 de salida. La punta roscada 31 permite sujetar el cuerpo 2 de la válvula atornillándolo a un recipiente de gas 60, tal como un cilindro de gas, como se ilustra en la Fig. 2, que contiene gas presurizado, es decir, a alta presión, en su volumen interno 61.

[0078] Opcionalmente, el cuerpo 2 de la RDI 1 también puede comprender otra salida de fluido 50, normalmente una salida denominada de presión, soportada por otro conector 51 de salida, que suministra el gas no expandido, es decir, a alta presión.

[0079] Los medios de expansión de gas 10, 11, también denominados medios de reducción de presión, están dispuestos en el circuito de gas interno del cuerpo 2, entre la entrada de gas 30 de la RDI 1 y la salida de gas a baja presión 40, también denominada salida de flujo, soportada por el conector 41 de salida, es decir, el conector de salida de flujo.

[0080] Los conectores 41, 51 de salida están formados por una aleación de cobre, en particular latón, por ejemplo, se usa una aleación del tipo CuZn39Pb3. Tienen formas tubulares generales, es decir, formas alargadas con un paso axial para que el gas se comunique de manera fluida con el circuito de fluido interno del cuerpo 2 y se abra en los orificios de salida 40, 50. La pared periférica externa de estos conectores 41, 51 comprende una o más secciones cilíndricas.

[0081] Además, el cuerpo 2 de la RDI 1 también está equipado con un manómetro 70 que permite visualizar la presión del gas en el circuito de gas del cuerpo 2, aguas arriba de los medios de expansión 10, 11, que refleja la presión del volumen interno 61 del recipiente de gas presurizado 60.

[0082] En la Fig.1 y la Fig. 4, el manómetro 70 es del tipo de aguja, mientras que en la Fig.2, el manómetro 70 es digital, es decir, es un dispositivo electrónico con una pantalla digital 71, que implementa uno (o varios) microprocesadores asociados a uno o más sensores de temperatura y/o presión y permite determinar la presión del gas, o incluso otras cantidades, como la autonomía del gas o el volumen de gas residual en el recipiente 60, y luego mostrarlas en la pantalla digital 71.

[0083] El cuerpo 2 de la válvula también lleva una unidad de control de flujo 42, tal como un volante giratorio, que coopera con los medios de control de flujo para permitir al usuario ajustar el flujo de fluido suministrado por el conector 41 de distribución de fluido, normalmente flujos comprendidos entre 0 y 30 l/min, preferiblemente entre 0 y 15 l/min, o incluso 20 l/min. Los medios de control de flujo pueden comprender, por ejemplo, un disco con orificios calibrados de varias dimensiones, es decir, diámetros, que corresponden a los diversos flujos de gas seleccionables.

[0084] En las realizaciones de la Fig.1 y la Fig.2, la unidad de control de flujo 42 es un volante giratorio manipulable por el usuario, que está dispuesto alrededor y coaxialmente al conector 41 de distribución de fluido. El volante giratorio tiene una forma general de corona y comprende carcasas que están desplazadas angularmente entre sí y tienen un tamaño que permite al usuario insertar los dedos en ellas para ejercer un movimiento que haga girar el volante giratorio en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj para fijar el flujo de gas deseado.

[0085] El cuerpo 2 de la válvula puede incluir otros componentes, tales como, por ejemplo, un conector de llenado (no visible), es decir, un conector adicional, configurado para recibir un receptáculo de llenado que está conectado a él de forma mecánica y fluida para permitir que se introduzca fluido fresco en el volumen interno 61 del recipiente 60 de fluido cuando está vacío, por ejemplo. Este conector de llenado comprende una válvula de llenado que normalmente evita que el fluido salga a través de este conector. El conector de llenado está en comunicación fluida con el volumen interno 61 del recipiente 60 a través del circuito de gas interno del cuerpo 2 de la RDI 1 y el puerto de entrada 30 soportado por la punta roscada 31.

[0086] El cuerpo 2 de la válvula también puede incluir un mecanismo de presión residual que permita garantizar o mantener una presión positiva mínima en el recipiente evitando el vaciado total del recipiente, es decir, la extracción total del fluido.

[0087] Además, como se explica a continuación y se ilustra en la Fig.3, el cuerpo 2 de la RDI 1 también comprende una válvula de seguridad 20, 21 que permite descargar cualquier presión excesiva en el circuito de gas del cuerpo 2 de la válvula, aguas abajo del medio de expansión, es decir, descargar a la atmósfera cualquier presión superior a un valor umbral de seguridad, por ejemplo, en caso de una fuga interna de la válvula. La Fig.2 muestra esquemáticamente una RDI 1 según la invención montado en un recipiente 60 de fluido del tipo de cilindro de gas en forma de ojal, es decir, con un cuerpo de recipiente 61 de forma cilíndrica (con un eje AA) que comprende un extremo estrecho que forma un cuello que lleva una abertura roscada que se comunica de manera fluida con el volumen interno 61 del cilindro de gas. La RDI 1 se fija atornillándola, a través de su punta roscada 31, en la abertura roscada del cuello.

[0088] El cuerpo cilíndrico hueco del recipiente 60 comprende un volumen interno 61 que sirve para contener el gas presurizado, es decir, a alta presión, normalmente un gas medicinal comprimido, tal como oxígeno, a una presión que puede alcanzar de 200 a 300 bar abs, o incluso más (cuando el cilindro está lleno). El volumen interno 61 puede tener una capacidad de 0,5 a 10 l (equivalente en agua), por ejemplo 2 l, 5 l o 7 l. Su diámetro es del orden de 10 a 20 cm, normalmente del orden de 12 a 16 cm, por ejemplo aproximadamente 14 cm. El cuerpo 2 de la RDI 1 (no visible) está protegido aquí por una cubierta protectora 80 que comprende un cuerpo rígido 81, hecho de polímero o metal, que define una carcasa protectora en la que se coloca el cuerpo 2 de la válvula de la RDI 1 y se fija a este o al cuello del cilindro 60 mediante su base 82.

[0089] El cuerpo rígido 81 de la cubierta 80 también comprende una asa de transporte 84 situada encima del cuerpo 81 y unida a este último mediante postes de soporte 83 para permitir al usuario levantar y transportar manualmente el conjunto de cubierta/RDI/cilindro. El asa de transporte 84 está situada en el lado opuesto a la base 82 con respecto al cuerpo 81 de la cubierta.

[0090] Preferiblemente, también se proporciona un dispositivo de acoplamiento pivotante 85 (parcialmente visible) ubicado frente al conector 41 de salida. Este dispositivo de acoplamiento pivotante 85 se usa para unir el conjunto de cubierta/RDI/cilindro a una cama de hospital o camilla o a cualquier otro soporte similar, por ejemplo, una varilla o similar. El dispositivo de acoplamiento 85 puede pivotar, cuando el usuario lo despliega, entre una posición plegada o una posición de reposo, en la que se coloca a lo largo del cuerpo 81 de la cubierta, como se ilustra en la Fig. 2, y una posición desplegada o posición de unión, en la que el dispositivo de acoplamiento 85 gira y se separa angularmente del cuerpo 81 de la cubierta para permitir que se guarde o se fije a una barra de cama o similar. Dicho dispositivo de acoplamiento pivotante 85 se describe en el documento EP-A-2918893.

[0091] El gas presurizado se introduce en el volumen interno 61, cuando el recipiente 60 está lleno, a través del conector de llenado y el circuito interno de la RDI 1 (no visible) y a través del cuello del recipiente 60. La extracción del gas presurizado, durante la extracción, se lleva a cabo en la dirección opuesta.

[0092] Durante el uso, se pueden conectar y desconectar tubos flexibles de metal o plástico u otras interfaces o dispositivos a los conectores 41, 51 de la RDI 1. Los conectores 41, 51 pueden estar niquelados, es decir, cubiertos con un revestimiento a base de níquel depositado sobre el latón que forma los conectores 41, 51. La Fig. 3 es un esquema en sección transversal de los medios reductores de presión y de la válvula de seguridad 20, 21 de una RDI 1 según la invención y la Fig.4 es un esquema en sección transversal de la RDI 1 que incluye los elementos de la Fig.3.

[0093] Como se ha mencionado anteriormente, la RDI 1 comprende medios de expansión de gas 10, 11, 13, 34 que están dispuestos en el circuito de gas que pasa a través del cuerpo 2 de la RDI 1 y que sirven para reducir la presión del gas presurizado, es decir, una expansión del gas, que fluye en el circuito de gas y obtener un gas expandido. Durante esta expansión, el gas presurizado pasa de una presión alta (es decir, que es equivalente a la presión en el cilindro) a una presión baja prefijada, normalmente inferior a 10 bar abs.

[0094] Además, para compensar cualquier posible sobrepresión, por ejemplo, resultante de una fuga interna, la RDI 1 también comprende una válvula de seguridad 20, 21 que permite descargar al menos parte de la sobrepresión gaseosa a la atmósfera cuando la presión del gas expandido supera una presión umbral prefijada.

[0095] Como se ilustra en la Fig. 3 y la Fig. 4, los medios de expansión de gas 10, 11 comprenden un resorte de expansión 10 cilíndrico que actúa sobre un pistón de expansión móvil 11, a través de la guía de la válvula, un vástago de la válvula 13 móvil dentro de un paso o conducto de unión 32 que se conecta de manera fluida al circuito de gas interno 33, es decir, uno o varios pasos de gas, y un asiento de la válvula 34 que coopera con el vástago de la válvula 13 para controlar la expansión del gas dentro del circuito de gas interno 33.

[0096] El vástago de la válvula 13 tiene una forma alargada y es móvil en traslación axial en la tubería de unión 32, es decir, axialmente en la tubería de unión 32. La tubería de unión 32 y el asiento de la válvula 34 están situados en el cuerpo 2 de la RDI.

[0097] El vástago de la válvula 13 lleva una válvula de expansión 35 que coopera con el asiento de la válvula 34. Ventajosamente, el asiento de la válvula 34 tiene una forma complementaria a la de la válvula de expansión 35 para garantizar, según sea el caso, un sellado entre ellos o, a la inversa, una expansión efectiva del gas. El asiento de la válvula 34 está ubicado en la salida de la tubería de unión 32 en el cuerpo 2 de la RDI, en concreto, periféricamente a la salida 36 de la tubería de unión 32, en concreto, en el lado del circuito de gas interno 33.

[0098] El pistón de expansión móvil 11 comprende una parte delantera o protector frontal 12 que coopera con el vástago de la válvula 13, en concreto, con su extremo libre 13a.

[0099] Cuando el vástago de la válvula 13 es empujado hacia atrás por el resorte de expansión 10 cilíndrico, la válvula de expansión 35 se separa del asiento de la válvula 34, en particular cuando el usuario abre la válvula, para efectuar una expansión del gas y, por lo tanto, liberar el gas que es distribuido por el primer conector 41 de salida que lleva la salida 40 de gas. Por el contrario, cuando la válvula 1 está en la posición cerrada, la cooperación entre la válvula de expansión 35 y el asiento de la válvula 34 permite garantizar la estanqueidad del fluido.

[0100] Como se puede ver en la Fig. 3 y la Fig. 4, el pistón de expansión móvil 11 y la válvula de seguridad 20, 21 están dispuestos (al menos parcialmente) en una carcasa 3 del pistón/válvula dispuesta en el cuerpo 2 de la RDI 1, en particular en la pared periférica del cuerpo 2, de tal manera que la carcasa 3 del pistón/válvula está abierta al exterior, a través de una amplia abertura 38, para poder disponer allí, en particular, el pistón de expansión móvil 11 y la válvula de seguridad 20, 21.

[0101] La tubería 32 conecta de manera fluida el circuito de gas interno 33 al fondo ciego 3A de la carcasa 3 del pistón/válvula, es decir, la tubería 32 se abre a la carcasa 3 del pistón/válvula al nivel de un puerto de entrada 37 dispuesto en su fondo ciego 3A.

[0102] Una campana 4 de ajuste de la expansión cierra externamente la carcasa 3 del pistón/válvula y se fija atornillándola al cuerpo 2 de la RDI 1, como se explica a continuación. Por lo tanto, la campana de ajuste 4 cierra la amplia abertura 38 de la carcasa 3 del pistón/válvula a modo de tapa.

[0103] El gas circula en el circuito de gas interno 33 dispuesto en el cuerpo 2 de la RDI 1, entrando en él a través del puerto de entrada de gas presurizado 30 y saliendo, después de la expansión, a través del puerto de salida de gas expandido 40 situado en el conector 41 de salida de gas. La expansión del gas se obtiene debido a la cooperación entre la válvula de expansión 35 soportada por el vástago de la válvula 13 y el asiento de la válvula 34.

[0104] En otras palabras, el gas expandido sale, durante el funcionamiento normal, a través del primer conector 41 de salida soportado por el cuerpo 2 de la válvula, es decir, no se proporciona ninguna salida de gas desde la carcasa 3 del pistón/válvula hacia el exterior, excepto en caso de sobrepresión. De hecho, el gas solo sale de la carcasa 3 del pistón/válvula en caso de sobrepresión, cuando es evacuado a la atmósfera por la válvula de seguridad 20, 21 a través de los orificios 5, como se explica a continuación.

[0105] El protector frontal 12 del pistón de expansión móvil 11 tiene preferiblemente la forma de un disco que comprende una parte central 12a que coopera con un extremo libre 13a del vástago de la válvula 13 y, además, uno o más orificios 12b de paso de gas dispuestos alrededor de la parte central 12a.

[0106] El vástago de la válvula 13, que es móvil axialmente en la tubería de unión 32, pasa a través del puerto de entrada 37 dispuesto en la parte inferior 3A de la carcasa 3 del pistón/válvula de modo que el extremo libre 13a del vástago de la válvula 13 sobresalga hacia la carcasa del pistón/válvula 3 y pueda cooperar con el protector frontal 12 del pistón de expansión móvil 11.

[0107] El protector frontal 12 es integral con el pistón de expansión 11, por ejemplo, el protector se puede presionar en el pistón de expansión 11. El pistón de expansión 11 con su protector frontal 12 permite ejercer una fuerza sobre el extremo libre 13a del vástago de la válvula 13, en caso de depresión cuando se abre la RDI 1, y así liberar el gas contenido en el cilindro y obtener el gas expandido, después de la expansión. El protector 12 y el pistón 11 están provistos de orificios, aberturas o conductos 12b, 14, respectivamente, que permiten que el gas fluya hacia el pistón de la válvula 21.

[0108] El pistón de expansión 11 tiene una forma tubular general con un eje AA que comprende una carcasa interna 15 que comprende un reborde anular interno 14 que se extiende radialmente hacia la carcasa interna 15 y que comprende una abertura central 14a, es decir, que forma una restricción de paso. El resorte de expansión 10 presiona el reborde anular 14 del pistón de expansión 11 a través de una guía de la válvula 16.

[0109] Más precisamente, la guía de la válvula 16 tiene una forma tubular general y comprende un paso central 19 del eje AA con una abertura ancha en el primer extremo 16a de la guía de la válvula 16 y con una abertura estrecha 18, es decir, una restricción de paso, en el segundo extremo 16b de la guía de la válvula 16. El primer extremo 16a de la guía de la válvula 16 también comprende un reborde anular externo 17 que se extiende radialmente y a cierta distancia sobre la superficie periférica externa de la guía de la válvula 16.

[0110] El resorte de expansión 10 se apoya en el reborde anular externo 17 de la guía de la válvula 16 para empujarlo contra el pistón de expansión 11, dado que el reborde anular externo 17 de la guía de la válvula 16 ejerce presión sobre el reborde anular interno 14 del pistón de expansión 11. El reborde anular externo 17 de la guía de la válvula 16 está, por lo tanto, intercalado entre el reborde anular interno 14 del pistón de expansión 11 y un extremo activo 10a que está libre del resorte de expansión 10.

[0111] Como puede verse, la guía de la válvula 16 está dispuesta coaxialmente (eje AA) y parcialmente insertada en la carcasa interna del pistón de expansión 11, mientras que el resorte de expansión 10 cilíndrico está dispuesto alrededor de la guía de la válvula 16, es decir, entre la pared periférica externa de la guía de la válvula 16 y la pared interna de la carcasa interna 15 del pistón de expansión 11. Por lo tanto, la guía de la válvula 16, el pistón de expansión 11 y el resorte de expansión 10 están dispuestos coaxialmente entre sí.

[0112] El resorte de expansión 10 normalmente empuja el pistón de expansión móvil 11 en la dirección del vástago de la válvula 13, lo que hace que el vástago de la válvula 13 se mueva en la tubería 32, lo que separa la válvula de expansión 35 del asiento de la válvula 34 y, a continuación, permite ajustar la presión de expansión deseada. En otras palabras, el vástago de la válvula 13 que lleva la válvula de expansión 35 y el asiento de la válvula 34 dispuestos en el cuerpo 2 de la RDI 1 forman un conjunto de asiento/válvula de expansión.

[0113] Una primera junta de estanqueidad 8, tal como una junta tórica, dispuesta en una ranura 6 dispuesta en la pared interna de la carcasa 3 del pistón/válvula dispuesta en el cuerpo 2 de la RDI, asegura la estanqueidad a fluidos entre el pistón de expansión móvil 11 y el cuerpo 2 de la RDI 1.

[0114] Además, el reborde anular interno 14 del pistón de expansión 11 comprende, en el lado del resorte de expansión 10 y la guía de la válvula 16, un rebaje anular 14b que forma una ranura en la que está dispuesta una segunda junta de estanqueidad 9 para fluidos.

[0115] Además, como ya se ha dicho, la campana 4 de ajuste de la expansión se fija atornillándola al cuerpo 2 de la RDI 1, mediante una rosca interna. Forma una tapa que cierra la carcasa 3 del cuerpo 2 de la RDI en la que están dispuestos el resorte de expansión 10, el pistón de expansión móvil 11 y la guía de la válvula 16, así como los elementos de la válvula de seguridad 20, 21, como se explica a continuación.

[0116] La campana 4 de ajuste de la expansión tiene la forma general de una copa con fondo ciego 4a. El fondo ciego 4a empuja el extremo pasivo libre 10b del resorte de expansión 10, es decir, en otras palabras, el extremo pasivo libre 10b del resorte de expansión 10 se apoya en el fondo ciego 4a de la campana 4 de ajuste de la expansión.

[0117] El fondo ciego 4a de la campana de ajuste de la expansión 4 está perforado con uno o más orificios de paso de gas 5 que se comunican con la atmósfera ambiental y permiten descargar el exceso de presión de gas hacia el exterior.

[0118] En otras palabras, la campana de ajuste 4 permite ajustar la pretensión del resorte de expansión 10 y, por lo tanto, la presión de expansión. La campana 4 se atornilla al cuerpo 2 de la RDI 1 y la tensión y, por lo tanto, la presión de activación, se ajusta modificando la carrera del tornillo. La campana 4 está perforada con orificios u orificios 5 para el paso del gas que permiten evacuar el gas hacia el exterior si se abre la válvula de seguridad 20, 21.

[0119] Además, la RDI 1 también comprende una válvula de seguridad 20, 21 que comprende un resorte de válvula cilíndrico 20 que actúa sobre un pistón de válvula móvil 21 que está dispuesto en la carcasa 3 del cuerpo 2 de la RDI 1.

[0120] Más específicamente, el resorte de expansión 10, el pistón de expansión 11, el resorte de la válvula 20 y el resorte de la válvula 21 están dispuestos coaxialmente con un eje AA y el resorte de la válvula cilíndrico 20 está dispuesto dentro del resorte de expansión 10 cilíndrico.

[0121] De hecho, el resorte de la válvula cilíndrico 20 está dispuesto dentro de la guía de la válvula 16, que a su vez está dispuesta en el resorte de expansión 10 cilíndrico, como puede verse en la Fig.3 y la Fig.4. El diámetro externo del resorte de la válvula cilíndrico 20 es, por lo tanto, menor que el diámetro interno del resorte de expansión 10 cilíndrico.

[0122] Además, el resorte de la válvula 20 cilíndrico presiona el pistón de la válvula móvil 21 para empujarlo normalmente contra la segunda junta de estanqueidad 9 para fluidos soportada por el reborde anular interno 14 del pistón de expansión 11 con el fin de garantizar la estanqueidad a fluidos entre ellos. La rigidez del resorte de la válvula 20 se elige para que se corresponda con el umbral de presión de seguridad, es decir, el umbral de presión, en el que la válvula de seguridad 20, 21 se abre dejando escapar el exceso de presión a la atmósfera.

[0123] El pistón de la válvula móvil 21 tiene la forma de un disco 22 rebordeado por un faldón 23 que se proyecta axialmente en la dirección de la segunda junta de estanqueidad 9 y presiona sobre ella, y también lleva una cabeza o expansión axial 24 que se proyecta axialmente hacia la campana 4. El resorte de la válvula 20 se inserta alrededor de la cabeza axial 24 del pistón de la válvula 21.

[0124] En el caso de una sobrepresión gaseosa superior a la fuerza de empuje del resorte de la válvula 20, el pistón de la válvula móvil 21 se empujará hacia atrás en la dirección de la campana 4 al separarse de la segunda junta de estanqueidad 9, lo que permitirá que el gas sobrepresurizado pase entre la segunda junta de estanqueidad 9 y el faldón 23 del pistón de la válvula 21, debido a la rotura de la junta de estanqueidad así producida, y pase sucesivamente por el orificio 18 de la guía de la válvula 16 y o de los orificios 5 de la válvula de expansión 4 y, de este modo, sea evacuado hacia el exterior.

[0125] Al usar un resorte de la válvula independiente 20 y un pistón de válvula móvil 21 para la válvula de seguridad, integrados coaxialmente en los elementos de expansión, en particular el resorte de expansión 10, el pistón de expansión 11, la presión de apertura de la válvula de seguridad 20, 21 es constante y se puede ajustar independientemente de la presión de expansión, ya que la presión de expansión y la presión de apertura de la válvula de seguridad se fijan mediante la rigidez de dos resortes diferentes, cada uno con su propia rigidez, por lo que es una fuerza elástica.

[0126] La guía de la válvula 16 permite guiar el pistón de la válvula 21 y absorber la fuerza del resorte de la válvula 20. La guía de la válvula 16 se mantiene contra el pistón de expansión 11 y la junta de estanqueidad 9, gracias a la fuerza ejercida por el resorte de expansión 10.

[0127] El pistón de la válvula permite abrir la válvula de seguridad 20, 21 en caso de sobrepresión. Cuando la fuerza ejercida sobre el pistón de la válvula 21 por la presión de expansión (en el caso de un primer defecto) supera la fuerza ejercida por el resorte de la válvula 20, la válvula de seguridad 20, 21 se abre. El resorte de la válvula 20 montado en la guía de la válvula 16 permite ejercer una fuerza constante sobre el pistón de la válvula 21 y, por lo tanto, garantizar una presión de apertura constante para la válvula de seguridad 20, 21.

[0128] La guía de la válvula 16 también está provista de uno o varios orificios 18 que permiten evacuar el gas hacia el exterior en caso de que se abra la válvula de seguridad 20, 21.

[0129] Dicho recipiente de fluido presurizado 60 equipado con una RDI 1 según la invención es muy adecuado para almacenar un gas o una mezcla gaseosa de calidad médica, tal como oxígeno, aire, N<2>O/O<2>, He/O<2>, NO/nitrógeno, normalmente oxígeno.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Válvula con regulador de expansión integrado (1) para un recipiente de gas presurizado (60) que comprende un cuerpo (2) de la válvula que comprende:

- un circuito de gas (33) para suministrar un gas presurizado que comprende un puerto de entrada de gas presurizado (30) y un puerto de salida de gas expandido (40) conectados de manera fluida entre sí por el circuito de gas interno (33) de modo que el gas presurizado entre en el circuito de gas interno (33) a través del puerto de entrada de gas (30) y salga por el puerto de salida de gas (40), después de haber sido expandido por los medios de expansión de gas (10, 11, 13, 34, 35), estando dispuestos dichos medios de expansión de gas (10, 11, 13, 34, 35) en el circuito de gas (33) para reducir la presión del gas presurizado que circula en el circuito de gas (33) y para obtener el gas expandido, y

- una válvula de seguridad (20, 21) para descargar el exceso de presión de gas a la atmósfera cuando la presión del gas expandido supera un umbral de presión prefijado,

válvula en la que:

- los medios de expansión de gas (10, 11, 13, 34, 35) comprenden un resorte de expansión (10) cilíndrico que actúa sobre un pistón de expansión móvil (11),

- el pistón de expansión móvil (11) comprende una parte delantera (12) que coopera con un vástago de la válvula (13) dispuesto de forma móvil en una tubería de unión (32) que se conecta de manera fluida al circuito de gas interno (33),

- el vástago de la válvula (13) lleva una válvula de expansión (35), cooperando dicha válvula de expansión (35) con un asiento de la válvula (34), y

- el resorte de expansión (10) está dispuesto para empujar normalmente el pistón de expansión móvil (11) en la dirección del vástago de la válvula (13) para hacer que el vástago de la válvula (13) se mueva dentro de la tubería de unión (32) para ajustar la presión de expansión deseada.

- caracterizada por que: la válvula de seguridad (20, 21) comprende un resorte de la válvula cilíndrico (20) que actúa sobre un pistón de válvula móvil (21),

- el resorte de expansión (10), el pistón de expansión (11), el resorte de la válvula (20) y el pistón de válvula (21) están dispuestos coaxialmente (AA), y

- el resorte de la válvula cilíndrico (20) está dispuesto en el resorte de expansión (10) cilíndrico.

2. Válvula según la reivindicación 1, caracterizada por que una guía de la válvula (16) está dispuesta entre el resorte de la válvula (20) y el resorte de expansión (10), estando dispuesto dicho resorte de la válvula (20) dentro de la guía de la válvula (16).

3. Válvula según la reivindicación 1, caracterizada por que el pistón de expansión móvil (11) comprende un protector frontal (12) que coopera con el vástago de la válvula (13), preferiblemente con un extremo libre (13a) del vástago de la válvula (13).

4. Válvula según la reivindicación 1, caracterizada por que el pistón de expansión móvil (11) tiene una forma tubular con un eje AA que comprende una carcasa interna (15) que comprende un reborde anular interno (14) que se extiende radialmente hacia la carcasa interna (15) y que comprende una abertura central (14a).

5. Válvula según las reivindicaciones 1 y 4, caracterizada por que el resorte de expansión (10) presiona el reborde anular (14) del pistón de expansión (11), preferiblemente por medio de la guía de la válvula (16).

6. Válvula según la reivindicación 2, caracterizada por que el pistón de la válvula (21) está dispuesto, al menos parcialmente, de forma móvil en la guía de la válvula (16).

7. Válvula según la reivindicación 2, caracterizada por que la guía de la válvula (16) tiene una forma tubular con un paso central (19) con un eje AA y comprende un reborde anular externo (17) que se extiende radialmente y a cierta distancia sobre la superficie periférica externa de la guía de la válvula (16), apoyándose el resorte de expansión (10) sobre dicho reborde anular externo (17) de la guía de la válvula (16).

8. Válvula según la reivindicación 1, caracterizada por que el resorte de expansión (10), el pistón de expansión (11), el resorte de la válvula (20), el pistón de válvula (21) y la guía de la válvula (16) están dispuestos coaxialmente en una carcasa (3) del pistón/válvula dispuesta en el cuerpo (2) de la válvula y abierta al exterior

de dicho cuerpo (2) de la válvula.

9. Válvula según la reivindicación 8, caracterizada por que una campana (4) de ajuste de la expansión se fija al cuerpo (2) de la válvula y forma una tapa que cierra la carcasa (3) del pistón/válvula dispuesta en el cuerpo (2) de la válvula, presionando el resorte de la válvula (20) sobre un fondo ciego (4a) de dicho cuerpo de la válvula de expansión (4).

10. Válvula según la reivindicación 9, caracterizada por que el fondo ciego (4a) de la campana (4) de ajuste de expansión comprende uno o más orificios (5) que se comunican con la atmósfera exterior.

11. Válvula según la reivindicación 1, caracterizada por que la tubería de unión (32) conecta de manera fluida el circuito de gas interno (33) a la carcasa (3) del pistón/válvula.

12. Válvula según la reivindicación 1, caracterizada por que el asiento de la válvula (34) está ubicado en la salida (36) de la tubería de unión (32) en el cuerpo (2) de la válvula.

13. Válvula según la reivindicación 12, caracterizada por que el asiento de la válvula (34) está dispuesto periféricamente a la salida (36) de la tubería de unión (32).

14. Recipiente de gas presurizado (60) que comprende una válvula con regulador de expansión integrado (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en particular un cilindro de gas.

15. Uso de un recipiente de gas presurizado (60) equipado con una RDI (1) según la reivindicación 14 para almacenar un gas o una mezcla de gases seleccionada de oxígeno, aire, N<2>O/O<2>, He/O<2>, NO/nitrógeno, normalmente oxígeno.