MX2007008243A

MX2007008243A - Sello para valvula boronizado.

Info

Publication number: MX2007008243A
Application number: MX2007008243A
Authority: MX
Inventors: James Leroy Gossett
Original assignee: Fisher Controls Int
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2007-09-11
Also published as: CA2594430A1; EP1834121A1; AR052554A1; AU2005323291A1; BRPI0519677A2; NO20073166L; CN101095002A; US20060049375A1; WO2006073678A1; RU2007128622A

Abstract

Una valvula de control incluye un primer componente, un segundo componente, y un sello dispuesto entre ellos. El primer componente define una primera superficie que consiste de un material de acero y el segundo componente define una segunda superficie que consiste de material de acero. El sello esta colocado entre las superficies primera y segunda y consiste de material de grafito boronizado.

Description

SELLO PARA VÁLVULA BORONIZADO Datos de Solicitudes Relacionados La presente invención es una continuación en parte en base a y que reclama la prioridad de la solicitud norteamericana copendiente no. 10/935,067, que fue presentado el 7 de septiembre de 2004, y que se incorpora expresamente como referencia. Campo de la Invención La presente descripción se refiere generalmente a sellos para válvulas y más particularmente se refiere a sellos de grafito boronizado para usarse entre componentes de válvula. Antecedentes de la Invención Las válvulas de control para controlar el flujo de fluidos y/o gases a alta presión en un sistema de proceso son generalmente bien conocidos. En muchas aplicaciones, esas válvulas de control incluyen un tapón de válvulas generalmente cilindrica que está colocado de forma móvil dentro de una jaula. La jaula está montada dentro del cuerpo de válvula para que este dispuesto en la trayectoria de flujo entre la entrada de la válvula y la salida de la válvula. La jaula típicamente incluye por ejemplo una pluralidad de perforaciones. El tapón de válvula puede colocarse en una primera posición en la cual el tapón de válvula bloquea las perforaciones en la jaula de la válvula de tal forma que previene el flujo del fluido de proceso a través de la válvula. La válvula puede desplazarse usando por ejemplo un actuador de válvula de tal forma que el tapón de válvula se mueve dentro de la jaula a una posición en la cual cuando menos algunas de las perforaciones no están cubiertas, de tal forma que se permite el flujo de fluido de proceso a través de la válvula. Como se sabe una válvula de control típicamente se provee con uno o más sellos para prevenir las fugas. Por ejemplo se provee típicamente un sello entre el tapón de válvula y la jaula de válvula. Adicionalmente típicamente se provee un sello entre la jaula de válvula y el cuerpo de válvula. Debido al contracto por fricción continuo entre los sellos y otros componentes de válvula, otras consideraciones ambientales tales como calor y vibraciones, el sello se desgasta y daño lo que produce problemas de sellado. De acuerdo con esto, puede desearse nuevas características de construcción de los sellos y sus componentes asociados. Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es una vista transversal de una válvula cerrada con sellos de grafitos boronizados de acuerdo con un ejemplo de las enseñanzas de la presente descripción; La figura 2 es una vista transversal a lo largo de la línea 2-2 de la válvula de la figura 1; La figura 3 es una vista isométrica de un sello de grafito boronizado de la figura 1; La figura 4 es una vista transversal detallada de la válvula de sello de grafito boronizado de la figura 1; La figura 5 es una vista transversal de una válvula completamente abierta de la figura 1; y La figura 6 es una vista transversal detallada de la válvula de sello de grafito boronizado de la figura 1. Descripción Detallada de la Invención Refiriéndonos a los dibujos y con referencia específica de la figura 1, una válvula que tiene un sello de grafito boronizado construido de acuerdo con las enseñanzas de la descripción generalmente mostrada con el número de referencia 20. Como se muestra aquí, la válvula 20 en una modalidad ejemplar incluye un cuerpo de válvula 22, una jaula de válvula 24, una tapón de válvula 25, cuando menos un sello de grafito bornizado 26, un pasaje de entrada 29, una pasaje de salida 30, y un trayectoria 32 (figura 5) que conecta a los pasajes de entrada 28 y de salida 30. Como se muestra y orienta en la figura 1, el pasaje de entrada 28 de la válvula 20 se muestra cerca del fondo de un cuerpo de válvula 22, y el pasaje de salida 30 está dispuesto a un lado del cuerpo de válvula 22. La válvula 20 puede usarse para regular el flujo de una variedad de fluidos del pasaje de entrada 28 hacia el pasaje de salida 30, incluyendo pero sin limitarse a vapor, aire caliente, gases, líquidos o una combinación de los mismos. El cuerpo de válvula 22, la jaula de válvula 24, y el tapón de válvula 25 pueden construirse de un material metálico, tal como acero en baja aleación y acero al carbón, y puede recubrirse con un proceso de nitruro El cuerpo de válvula 22 está formado con una perforación con un tamaño adecuado para recibir la jaula 24. La jaula de válvula 23, como se ilustra en las figuras 1 y 2, incluye un primer grupo o grupo interno de aperturas 38, y un segundo grupo o grupo exterior de aperturas 42, con una cámara central 36 en comunicación de fluido entre los grupos de apertura primero y segundo 38,42. Alternativamente, la jaula 24 puede tener un grupo sencillo de aperturas sin cámara central. El alojamiento de válvula 22 también define una cámara exterior 40 en comunicación de fluido con el pasaje de salida 30 para recibir el fluido que sale del grupo exterior de aperturas 42. El primer grupo de aperturas 38 están dispuestas cerca del fondo de una pared interna 46 de la jaula 24, mientras que el segundo grupo de aperturas 42 están formadas en una pared exterior 47 de la jaula 24. La pared interna 46 define una superficie interna 52 con un tamaño tal que recibe el tapón 25. Como se ilustra en la figura 1, el tapón de válvula 25 está conectado al pivote de válvula 44, e incluye una cavidad 50, un pasaje de balanceo 51, y el cuando menos un sello de grafito boronizado 26. El pivote de válvula 44, como se ilustra en la figura 1, está enroscado con y en la parte superior del tapón de válvula 25. La cavidad 50 se forma en un fondo del tapón de válvula 256 y se comunica con el pasaje de balanceo 51. El pasaje de balanceo 51 además se comunica con una cámara superior 53 definido por la pared interna 46 de la jaula 24 localiza por encima del tapón 25. Debido a que el tapón 25 está balanceado, existen cuando menos dos trayectorias de fuga primarias; una primera trayectoria desde el pasaje de entrada 28 hacia el pasaje de salida 30 entre los extremos inferiores de la jaula 24 y el tapón 25, y una segunda trayectoria desde el pasaje interno 28, a través de la cavidad 40, el pasaje de balanceo 51 y la válvula superior 53 hacia el pasaje de salida 30 entre los extremos superiores de la jaula 24 y el tapón 25. El cuando menos un sello de grafito boronizado 26 está dispuesto y en esta modalidad ejemplar los sellos de grafito boronizados 26, como se observan en la figura 1, están dispuestos alrededor de una periferia del tapón de válvula 25 y se acoplan por deslizamiento con una superficie interior 52 de la pared lateral 46 para prevenir las figuras a través de las trayectorias de fuga primarias. El sello de grafito boronizado 26, como se observa en la figura 3, tiene una forma generalmente anular con un área de sección transversal generalmente cuadrada. El sello de grafito boronizado 26 incluye una superficie superior 54, una superficie inferior 56, una superficie interior 58, y una superficie exterior 60. Las superficies superior e inferior 54,56 están orientados generalmente paralelos entre sí y generalmente perpendiculares a un eje central del sello de grafito boronizado 26. Las superficies interna y externa 58,60 están orientadas generalmente paralelas entre sí y generalmente perpendiculares a las superficies superior e inferior 54.56, y paralelo al eje central del sello de grafito boronizado 26. Los sellos de grafito boronizados 26 pueden tener varias propiedades o calidades deseables que hace que los sellos 26 sean adecuados para la aplicación en válvulas. Por ejemplo los sellos de grafito boronizados 26 presentan buena resistencia al desgaste. Como resultado, los sellos de grafito boronizados 26 producen tasas de desgaste muy bajas con otros materiales de acoplamiento ye las superficies correspondientes de los sellos de grafito boronizados 26 y otro desgate de los componentes correspondientes para producir superficies de acoplamiento estrecho que reducen las fugas. El grafito boronizado tampoco es afectado a temperaturas en el rango de aplicación, tiene tasas de deterioro muy bajas, y presenta un bajo coeficiente de fricción. Los sellos de grafito boronizados 26, como se muestra en la figura 4, están cada uno dispuesto en una muesca 62 que está dispuesto alrededor de una periferia del tapón de válvula 25. Más específicamente, las muescas 62 interrumpen una superficie exterior 64 del tapón de válvula 25, y tienen la forma y el tamaño adecuados para recibir de manera segura los sellos de grafito boronizados 26. En modalidades alternativas o adicionales, como se ilustra en la figura 6, la válvula 20 puede incluir un sello de grafito boronizado 26 dispuesto entre el anillo de asiento 70 y el cuerpo 22. El sello de grafito boronizado 26, en esta modalidad ejemplar, puede estar dispuesta entre una superficie de sello 80 del cuerpo de válvula 70 y más específicamente la superficie interna 54 del sello 26 puede hacer contacto con la superficie de sello 82 del anillo de asiento 70, y la superficie inferior 56 del sello 26 puede hacer contacto con la superficie de sello 80 del cuerpo de válvula 22. Como tal, el sello 26 puede prevenir el flujo de fluido a través de una tercera trayectoria de fuga dispuesta entre la jaula de válvula 24 y el cuerpo de válvula 22. El sello 26 aun cuando no está en contacto directo con el tapón de válvula 25, puede someterse a un acoplamiento deslizante con el cuerpo de válvula 22 y la jaula de válvula 24. Por ejemplo, durante una operación en la cual el fluido que viaja a través de la válvula 20 es vapor o cualquier otro medio caliente, la válvula 20 puede sufrir una expansión térmica. Como resultados los diferentes componentes de la válvula 20, tal como el cuerpo de válvula 22 y la jaula de válvula 24 por ejemplo puede expandirse/contraerse a diferentes velocidades, causando así un movimiento de los componentes de válvula entre sí. Los componentes de válvula pueden expandirse/contraerse en varios grados debido a las variaciones en el material, densidad del componente, grosor u otras variaciones. Las modalidades ejemplares anteriores pueden incluir sus variaciones para obtener y/o crear características adicionales o alternativas. Por ejemplo, la válvula 20 puede no ser una válvula tal como se describe antes, sino que podría ser cualquier tipo de válvula que requiera o use un sello. Por ejemplo, la válvula 20 puede tener un tapón no balanceado y puede tener solo una única trayectoria de fuga primaria, caso en la cual solo puede necesitarse un sello boronizado 26. Además la forma y el tamaño de los sellos de grafito boronizados 26 como se describe aquí también puede variar. Por ejemplo, los sellos de grafito bornizados 26 pueden tener diferentes formas, tales como cuadrado, ovalado, rectangular, triangulas o una combinación del mismo. De manera similar, la sección transversal de los sellos de grafito boronizados 26 puede ser ovalada, rectangular, triangular o una combinación de los mismos. Además el sello de grafito boronizado 26 puede estar dispuesto entre otros componentes de la válvula 20, y puede estar colocado entre un asiento de válvula y el cuerpo 22 y/o la jaula de válvula 24. Durante la operación la válvula 20 puede moverse entre una posición completamente cerrada, como se observa en la figura 1, hasta una posición completamente abierta como se observa en la figura 5. En la posición completamente cerrada (figura 1), el tapón de válvula 25 se acopla con un asiento de válvula 70 para prevenir que el fluido del pasaje interno 30 fluya a través de la caja 24 hasta el pasaje de salida 30. A medida que la válvula 20 se mueve de una posición cerrada (figura 1) a una posición abierta (figura 5). las superficies exteriores 60 de los sellos 26 se acoplaran por deslizamiento con la superficie interior 52 de la pared lateral 46 del cuerpo de válvula 22. Adicionalmente, durante el movimiento del tapón de válvula 25, uno o más de los sellos 26 puede acoplarse por deslizamiento con cunado menos una porción de la primera pluralidad de aperturas 38. Como resultado, durante el movimiento de la jaula 24 en relación al cuerpo de válvula 22, los sellos 26 están sujetos al acoplamiento por fricción con otros componentes de válvula provocando el desgaste de los sellos 26. Aunque la presente descripción describe modalidades específicas que se pretende sean únicamente ilustrativas y no limitativas de la invención, será evidente para aquellos expertos en la técnica que cambios, adiciones o cancelaciones pueden realizarse a las modalidades descritas sin salirse del espíritu y alcance de la descripción.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Una válvula de control que presenta: un primer componente que define una primera superficie, el componente de la primera superficie consiste de un material de acero; un segundo componente que define una segunda superficie, el componente de la segunda superficie consiste de un material de acero; y un sello dispuesto entre las superficies primera y segunda el sello consiste de un material de grafito boronízado.
2. La válvula de control de la reivindicación 1, en la cual el sello se realiza por medio del primer componente y se acopla por deslizamiento con la segunda superficie para restringir el flujo de fluido entre las superficies primera y segunda.
3. La válvula de control de la reivindicación 1, en la cual el primer componente es un tapón de válvula.
4. La válvula de control de la reivindicación 1, en la cual el primer componente es un cuerpo de válvula.
5. La válvula de control de la reivindicación 1, en la cual el segundo componente es un anillo de asiento o una jaula.
6. La válvula de control de la reivindicación 1, en la cual los componentes primero y segundo están construidos de acero al carbón.
7. La válvula de control de la reivindicación 1, en la cual los componentes primero y segundo están construidos de acero de baja aleación.
8. La válvula de control de la reivindicación 1, en la cual los componentes primero y segundo incluyen un recubrimiento que consiste de un material de nitruro.
9. Una válvula de control que presenta: un cuerpo generalmente cilindrico construido de un material de grafito boronizado, el cuerpo incluye, una superficie superior y una superficie inferior orientadas generalmente paralelas entre sí, superficies cilindricas interior y exterior sustancíalmente concéntricas entre sí y generalmente perpendiculares a las superficies superior e inferior, en donde la superficie exterior se acopla con un primer componente y la superficie interna se acopla por deslizamiento con un segundo componente.
10. El sello de la reivindicación 9, en el cual el primer componente es una jaula de válvula.
11. El sello de la reivindicación 9, en el cual el segundo componente es o un anillo de asiento y un tapón.
12. El sello de la reivindicación 9, en la cual los componentes primero y segundo están construidos de acero al carbón.
13. El sello de la reivindicación 9, en el cual los componentes primero y segundo están construidos de acero de baja aleación.
14. El sello de la reivindicación 9, en el cual los componentes primero y segundo incluyen un recubrimiento que consiste de un material de nitruro.
15. El sello de la reivindicación 9, en el cual la superficie superior se acopla con el segundo componente.
16. Una válvula de control que presenta: un cuerpo generalmente cilindrico construido de un material de grafito boronizado, el cuerpo incluye, una superficie superior y una superficie inferior orientadas generalmente paralelas entre sí, superficies cilindricas interior y exterior sustancialmente concéntricas entre sí y generalmente perpendiculares a las superficies superior e inferior, en donde la superficie superior se acopla con un primer componente y la superficie inferior se acopla con un segundo componente.
17. El sello de la reivindicación 16, en el cual el primer componente es un cuerpo de válvula.
18. El sello de la reivindicación 16, en el cual el segundo componente es o un anillo de asiento y un tapón.
19. Un método para sellar una válvula que consiste en: proporcionar una jaula de válvula construida de metal que tiene una entrada, una salida y una trayectoria entre ellas; proporcionar un tapón dispuesto en la jaula de válvula, para abrir y cerrar la trayectoria; y insertar cuando menos un sello de grafito boronizado ente la jaula de válvula y el tapón de válvula.
20. El método para sellar una válvula de la reivindicación 19, que además incluye el recubrir cuando menos un tapón de válvula y la jaula de válvula con un material de nitruro.
21. El método para sellar una válvula de la reivindicación 19, que además incluye el construir cuando menos una jaula de válvula y un tapón de válvula de un acero de baja aleación.
22. El método para sellar una válvula de la reivindicación 19, que además incluye el construir cuando menos una jaula de válvula y un tapón de válvula de acero al carbón.
23. El método para sellar una válvula de la reivindicación 19, que además incluye el abrir y cerrar la trayectoria incluye acoplar por deslizamiento cuando menos un sello se grafito boronizado contra y en relación a la jaula de la válvula.
24. El método para sellar una válvula de la reivindicación 19, que además incluye insertar un sello de grafito boronizado entre el la jaula de válvula y el cuerpo de válvula.