MX2008000089A - Valvula de enganche con diafragma. - Google Patents

Abstract

Se describe una valvula para sistemas aspersores para supresion de incendios; la valvula tiene una camara con una entrada y una salida, un elemento de cierre, colocado dentro dela camara, se puede mover para cerrar y abrir la entrada; un enganche se acopla con el elemento de cierre para mantenerlo en la posicion cerrada; el enganche tambien se acopla con un diafragma deformable; el diafragma se deforma en respuesta a presion aplicada al mismo y permite que el enganche se mueva entre una posicion enganchada acopla con el elemento de cierre y una posicion no enganchada lejos del elemento de cierre; cuando el diafragma es despresurizado, este permite que el enganche se mueva y se desacople del elemento de cierre, el cual se abre bajo presion de fluido de la entrada y permite que le fluido fluya a traves de la valvula.

Description

VÁLVULA DE ENGANCHE CON DIAFRAGMA CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a válvulas utilizadas para controlar flujo de fluidos, y especialmente a válvulas utilizadas en sistemas aspersores para supresión de incendios.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se requieren sistemas aspersores automáticos para protección contra incendios de estructuras tales como edificios administrativos, almacenes, hoteles, escuelas y similares cuando existe una cantidad importante de materia combustible presente en la estructura. La materia combustible se puede encontrar en los materiales a partir de los cuales está construido el propio edificio, así como en el contenido del edificio, como por ejemplo mobiliario o artículos almacenados. La figura 1 muestra un diagrama esquemático de un sistema aspersor para supresión de incendios 10 que comprende cabezales de aspersor 12 fijos a una red de tubepa 14 que se extiende a través de la estructura (no mostrada) que será protegida. La red de tubería 14 está conectada a una fuente de agua presurizada 16 o a otro fluido supresor de incendios a través de una válvula de control 18. Un accionador 20 controla la abertura de la válvula 18 en respuesta a cambios en uno o más parámetros físicos que indican un incendio, tal como un cambio de presión dentro de la red de tubería, o un incremento de temperatura dentro de la estructura como se describirá más adelante. Se pueden utilizar diversos tipos de accionadores, tales como aquellos descritos en la patente de E.U.A No. 6.378.616, patente de E.U.A No. 6.666.277 y patente de E.U.A No. 6.708.771 , las cuales se incorporan como referencia. El sistema para supresión de incendios 10 descrito en la presente puede ser de cualquier tipo, pero se prefiere el sistema seco ya que tiene un uso extenso y efectivo. Los sistemas secos utilizan el accionador 20, el cual responde a una o más señales de diferentes detectores para abrir la válvula 18 y proveer agua a la red de tubería 14. Similar a los sistemas llamados "de inundación" o "pre-acción", antes de accionamiento, la red de tubería 14 normalmente se llena con nitrógeno o aire presurizado desde una fuente de gas presurizado 22, tal como un compresor o tanques de gas. El sistema seco puede entonces utilizarse en ambientes no calentados los cuales están sometidos a temperatura por debajo de congelación sin temor de que los tubos estallen debido al agua dentro de los tubos que se expande después de la congelación. Cuando está suficientemente presurizado, el comportamiento del gas dentro de la red de tubería se puede utilizar para indicar una condición de incendio y desencadenar el accionamiento del sistema seco. El calor del incendio ocasionará que se abran los cabezales de aspersor, permitiendo que el gas presurizado escape desde la red de tubería y da como resultado una caída de presión dentro del sistema. El accionador 20 está conectado a la red de tubería a través de un conducto 24, el cual permite que el accionador detecte la caída de presión y desencadene el sistema al abrir la válvula 18 en respuesta. El accionador también puede requerir una señal adicional, independíente, que indique un incendio, tal como una señal procedente de un sensor de temperatura 26 antes de abrir la válvula 18. Tales sistemas se conocen como sistemas de preacción con doble traba, y son ventajosos debido a que evitan la descarga involuntaria de agua debido a falla, ruptura o abertura accidental de un cabezal de aspersor. La figura 2 muestra una válvula de control 28 de acuerdo con la técnica anterior utilizada con sistemas aspersores para supresión de incendios. La válvula 28 tiene una entrada 30 conectada a la fuente de agua presurizada 16 y una salida 32 conectada a la red de tubería 14. Una charnela 34 está montada en pivote dentro de la válvula. El movimiento en pivote de la chamela abre y cierra la entrada que controla el flujo de fluido al sistema. Cuando la entrada está presurizada, la charnela se abrirá en respuesta a la presión y por lo tanto, se debe mantener cerrada a través de un enganche 36 montado en pivote dentro de la válvula. El enganche 36 se mantiene en acoplamiento con la charnela 34 a través de un pistón 38 que se mueve de manera recíproca dentro de un cilindro 40. El pistón 38 de preferencia es desviado por un resorte 42 para moverse lejos de y liberar el enganche 36, pero el pistón se mantiene acoplado con el enganche a través de presión de agua provista por un conducto 44 que conecta la entrada con el cilindro. Un conducto 46 conecta el cilindro 40 con el accionador 20. Cuando el accionador recibe señales que indican un incendio, éste libera la presión dentro del cilindro 40, permitiendo que el pistón 38 se mueva bajo la fuerza de desviación del resorte 42 y libere el enganche 36. Esto permite que la charnela 34 se abra y provea agua a la red de tubería 14. Cabe señalar que se puede omitir el resorte 42 si las geometrías de la charnela 34 y el enganche 36 con respecto unas a otras y sus ejes de rotación son tales que la presión de agua de la entrada 30, que actúa en la charnela, girará en pivote el enganche y llevará el pistón 38 hacia el cilindro 40 en ausencia de suficiente presión compensadora dentro del cilindro. Las válvulas de control 28 de acuerdo con la técnica anterior tienen la desventaja de que son complicadas y costosas de fabricar y mantener. Existe claramente la necesidad de un diseño de válvula más sencillo con menos partes móviles que se pueda utilizar en sistemas para supresión de incendios.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a una válvula para controlar flujo de fluido. La válvula comprende una cámara que tiene una entrada y una salida y un elemento de cierre montado de manera móvil dentro de la cámara. El elemento de cierre se puede mover entre una posición cerrada que bloquea la entrada y una posición abierta lejos de la entrada. La cámara tiene un diafragma flexible que se puede deformar en respuesta a presión de fluido aplicada al mismo. Un enganche está montado de manera móvil dentro de la cámara. El enganche tiene una primera porción que se puede acoplar con el diafragma y una segunda porción que se puede acoplar con el elemento de cierre. El enganche está acoplado con el elemento de cierre a través del diafragma que se deforma en respuesta a la presión de fluido. El enganche mantiene el elemento de cierre en la posición cerrada siempre que exista presión aplicada al diafragma que lo deforme. El enganche se mueve fuera de acoplamiento con el elemento de cierre tras la deformación del diafragma en respuesta a una liberación de la presión contra el mismo, permitiendo así que el elemento de cierre se mueva hacia la posición abierta. De preferencia, la válvula comprende una segunda cámara. El diafragma forma una interfaz impermeable a fluidos entre la primera y segunda cámaras. Se aplica presión al diafragma al presurizar la segunda cámara. La válvula también puede incluir un accionador en comunicación de fluido con la segunda cámara. El accionador presuriza y despresuriza la segunda cámara en respuesta a una señal predeterminada, por ejemplo una señal que indica una condición de incendio. La invención también incluye un sistema aspersor para su presión de incendios. El sistema comprende una pluralidad de cabezales de aspersor en comunicación de fluido con una red de tubería. Una fuente de agua presurizada también está en comunicación de fluido con la red de tubería a través de una válvula de control como se describió anteriormente. El sistema incluye además un accionador que controla la presurización del diafragma para abrir la válvula con respuesta a una o más señales que indican una condición de incendio.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista esquemática de un sistema aspersor para supresión de incendios; la figura 2 es una vista en sección longitudinal de una válvula de enganche con pistón de acuerdo con la técnica anterior; la figura 3 es una vista en sección longitudinal de la válvula de enganche con diafragma de acuerdo con la invención, la válvula se muestra en una posición cerrada; y la figura 4 es una vista en sección longitudinal de la válvula de enganche con diafragma mostrada en la figura 3 pero en una posición abierta.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES La figura 3 muestra una válvula de control 18 de acuerdo con la invención utilizada con el sistema aspersor para supresión de incendios 10 mostrado en la figura 1. La válvula 18 comprende una cámara 52 que tiene una entrada 54 que se puede conectar a la fuente de agua presurizada 16, y una salida 56 que se puede conectar a la red de tubería 14. Un asiento 58 rodea la entrada 54. Un elemento de cierre de válvula 60 está colocado de manera móvil dentro de la cámara 52. Preferiblemente, el elemento de cierre de válvula comprende una charnela 62 que está montada en pivote para rotación alrededor de un eje 64. La charnela 62 puede girar en pivote entre una posición cerrada, mostrada en la figura 3, en donde se acopla con el asiento 58 y bloquea la entrada 54, y una posición abierta, girada en pivote lejos del asiento y la entrada, como se muestra en la figura 4. La charnela 62 de preferencia es desviada hacia la posición cerrada a través de un resorte 66, el resorte es lo suficientemente rígido para girar en pivote la charnela en acoplamiento con el asiento 58 en ausencia de presión de agua dentro de la entrada, el resorte por otro lado, permite que la chamela se abra en respuesta a presión de agua dentro de la entrada. La desviación en resorte de la charnela 62 es ventajosa para restablecer la válvula como se escribe a detalle más adelante. Un enganche 68 también está colocado de manera móvil dentro de la cámara 52. El enganche 68 de preferencia puede girar en pivote alrededor de un eje 70 y tiene un tope 72 que se puede acoplar con la charnela 62. El enganche 68 se puede mover entre una posición enganchada, mostrada en la figura 3, en donde el tope 72 se acopla con la charnela 62, y una posición no enganchada, mostrada en la figura 4, en donde el enganche gira en pivote lejos de y fuera de acoplamiento con la charnela. De preferencia, el enganche 68 es desviado hacia la posición no enganchada a través de un resorte de desviación 74 como se describe más adelante. El enganche 68 tiene una cara 76 que se acopla con un diafragma flexible 78. El diafragma 78 de preferencia está formado de caucho reforzado con tela y está diseñado para soportar una presión mínima de 42.18 kg/cm2 sostenida durante dos horas. El diafragma de preferencia forma una interfaz impermeable a fluidos entre la cámara 52 y una segunda cámara más pequeña 80. La segunda cámara 80 permite que el diafragma se presurice y despresurice de manera conveniente. Esta presurización y despresurización deforma el diafragma el cual gira en pivote el enganche entre las posiciones enganchada y no enganchada para mantener ya sea la charnela en la posición cerrada o bien liberarla para que pueda girar en pivote hacia la posición abierta. Preferiblemente, la cámara 80 es presurizada por agua de la fuente de agua presurizada 16 a través de un conducto 82 que conecta la fuente con la cámara. La cámara también está en comunicación de fluido con el accionador 20 a través de un conducto 84 (ver también figura 1). El control de la válvula 18 se efectúa a través del accionador 20 como se describe más adelante en el contexto de la operación del sistema. La válvula 18, como parte del sistema aspersor para supresión de incendios 10 mostrado en la figura 1 , está conectada a la fuente de agua presurizada 16 mediante un conducto 86. Una válvula 88 está colocada en el conducto 86 entre la fuente y la válvula de control 18 para permitir que la válvula de control se coloque en una condición preparada como se describe más adelante. El conducto 82 está conectado al conducto 86 entre la válvula 88 y la fuente 16. Una válvula 90 está colocada dentro del conducto 82 entre la fuente 16 y la segunda cámara 80. La válvula 90 se utiliza para presurizar la cámara 80 cuando se ajusta la válvula 18 a la condición preparada. El conducto 82 también tiene un elemento de restricción 92 que limita el flujo de agua desde la fuente 16 hacia la cámara para asegurar la debida operación de la válvula 18 como se describe más adelante. La válvula 18 se ajusta en la condición preparada, ¡lustrada en la figura 3, al cerrar primero las válvulas 88 y 90 (ver también figura 1) y luego drenar cualquier agua de la válvula y la red de tubería 14 a través de puertos de drenaje en la válvula (no mostrados). El cierre de la válvula 88 retira la presión de agua de la entrada de válvula 54 y permite que la charnela 62 se mueva a la posición cerrada mostrada bajo la fuerza del resorte de desviación 66. El uso del resorte de desviación 66 permite que la válvula se cierre a sí misma de manera automática en ausencia de presión de entrada. Esto es conveniente cuando el sistema se restablece después de que es activado, ya que no es necesario cerrar manualmente la charnela. Cabe señalar que el enganche 68 es desviado por el resorte 74 hacia la posición no enganchada para permitir que la charnela se cierre sin obstáculos. Una vez que la charnela se cierra, se abre la válvula 90. Esto permite que fluya agua desde la fuente presurizada 16 a través del conducto 82 hacia la cámara 80, presurizando la cámara y deformando el diafragma 78. La deformación del diafragma por la presión aplicada gira en pivote el enganche 68 hacia la posición enganchada (mostrada). Después de girar en pivote el enganche, el tope 72 se acopla con la charnela. Posteriormente se abre la válvula 88, presurizando así la entrada 54. El tope de enganche 72, acoplado con la charnela, la mantiene cerrada contra la presión de entrada. La válvula 18 está entonces en la condición preparada. La presión de entrada también se comunica al accionador 20 a través del conducto 84. La red de tubería 14, drenada de cualquier agua, es presurizada con un gas de la fuente 22, y la presión de gas de la red se comunica al accionador por medio del conducto 24. Sensores adicionales 26, si están presentes, también se activan, y el sistema 10 está en el modo preparado. Si ocurre una condición de incendio en la proximidad de uno o más de los cabezales de aspersor 18, los cabezales se abren, permitiendo que caiga la presión en la red 14. Si están presentes, los sensores 26 también detectan la presencia del incendio, por ejemplo, mediante una elevación en temperatura o la presencia de gases de combustión. La caída de presión en la red de tubería 14 es comunicada al accíonador 20 a través del conducto 24, y otras señales de los sensores 26 se transmiten al accionador también a través de líneas de comunicación 94. El accionador 20 recibe la información transportada por la caída de presión corriente abajo y las señales de sensores y determina si existe una condición real de incendio. Si los parámetros indican la presencia de un incendio, el accionador 20 despresuriza la cámara 80 al dejar que fluya agua desde la misma a través del conducto 84 de manera más rápida de lo que el agua puede ser suministrada de la fuente de agua presurizada 16 a través del conducto 82. El orificio de restricción 92 en el conducto 82 provee una velocidad de flujo reducida a través del conducto, asegurando que el agua fluya fuera de la cámara 80 cuando es despresurizada por el accionador. Como se muestra en la figura 4, la despresurización de la cámara 80 permite que el diafragma 78 se deforme. La charnela 62, estando expuesta a la presión de la fuente 16, ejerce una fuerza en el tope 72 del enganche 68. Debido a que el tope está desfasado del eje de pivote del enganche 70, se genera un par de torsión el cual gira en pivote el enganche hacia la posición no enganchada. El diafragma 78, sin estar ya presurizado, se deforma en la cámara 80 y permite que el enganche gire en pivote. Después del pivote del enganche 68, el tope 72 se desacopla de la charnela 62, la cual, ahora se encuentra sustancialmente libre, gira en pivote desde la posición cerrada hacia la posición abierta permitiendo que el agua fluya desde la fuente 16 hacia la red de tubería 14 en donde es descargada a través de los cabezales de aspersor abiertos 12. Las válvulas de control de acuerdo con la invención que utilizan un diafragma deformable para accionamiento de válvula proveen un diseño de válvula simple con menos partes móviles que requiere menos mantenimiento y es de fabricación más económica.

Claims (20)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Una válvula para controlar flujo de fluido, dicha válvula comprende: una cámara que tiene una entrada y una salida; un elemento de cierre montado de manera móvil dentro de dicha cámara, dicho elemento de cierre se puede mover entre una posición cerrada que bloquea dicha entrada, y una posición abierta lejos de dicha entrada; un diafragma flexible deformable en respuesta a presión de fluido aplicada contra dicho diafragma; y un enganche montado de manera móvil dentro de dicha cámara, dicho enganche tiene una primera porción que se puede acoplar con dicho diafragma y una segunda porción que se puede acoplar con dicho elemento de cierre, dicho enganche está acoplado con dicho elemento de cierre a través de dicho diafragma que se deforma en respuesta a dicha presión de fluido y que mantiene así dicho elemento de cierre en dicha posición cerrada, dicho enganche se mueve fuera de acoplamiento con dicho elemento de cierre después de deformación de dicho diafragma en respuesta a una liberación de dicha presión de fluido permitiendo así que dicho elemento de cierre se mueva hacia dicha posición abierta.

2.- La válvula de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque comprende adicionalmente una segunda cámara, dicho diafragma forma una ¡nterfaz impermeable a fluidos entre dichas primera y segunda cámaras.

3.- La válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque comprende adicionalmente un accionador en comunicación de fluido con dicha segunda cámara, dicho accionador presuriza y despresuriza dicha segunda cámara en respuesta a una señal predeterminada.

4.- Una válvula para controlar flujo de fluido, dicha válvula comprende: una primera cámara que tiene una entrada y una salida; y un elemento de cierre colocado dentro de dicha primera cámara, dicho elemento de cierre se puede mover entre una posición cerrada que bloquea dicha entrada, y una posición abierta lejos de dicha entrada; una segunda cámara que tiene un diafragma flexible, dicho diafragma comprende una interfaz impermeable a fluidos entre dichas primera y segunda cámaras, dicho diafragma se puede deformar después de la presurización y despresurización de dicha segunda cámara; y un enganche colocado de manera móvil dentro de dicha primera cámara, dicho enganche tiene una primera porción que se puede acoplar con dicho diafragma y una segunda porción que se puede acoplar con dicho elemento de cierre, dicho diafragma deforma y mueve dicho enganche hacia acoplamiento con dicho elemento de cierre y mantiene así dicho elemento de cierre en dicha posición cerrada cuando dicha segunda cámara es presurizada, dicho diafragma deforma y permite que dicho enganche se mueva fuera de acoplamiento con dicho elemento de cierre cuando dicha segunda cámara es despresurizada permitiendo así que dicho elemento de cierre se mueva hacia dicha posición abierta.

5.- La válvula de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque dicho elemento de cierre se puede mover en pivote entre dicha posición abierta y dicha posición cerrada.

6.- La válvula de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque comprende un elemento de desviación que desvía dicho elemento de cierre hacia dicha posición cerrada.

7.- La válvula de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque dicho enganche se puede mover en pivote entre una primera posición que se acopla con dicho elemento de cierre y una segunda posición desacoplada de dicho elemento de cierre.

8.- La válvula de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada además porque comprende un elemento de desviación que desvía dicho enganche hacia dicha posición desacoplada de dicho elemento de cierre.

9.- Una válvula para controlar flujo de fluido, dicha válvula comprende: una primera cámara que tiene una entrada y una salida; un elemento de cierre montado en pivote dentro de dicha primera cámara, dicho elemento de cierre se puede mover entre una posición cerrada que bloquea dicha entrada, y una posición abierta girada en pivote lejos de dicha entrada; una segunda cámara que tiene un diafragma flexible, dicho diafragma está colocado entre dichas primera y segunda cámaras, dicho diafragma es deformable con la presurización y despresurización de dicha segunda cámara; y un enganche montado en pivote dentro de dicha primera cámara, dicho enganche tiene una primera porción que se puede acoplar con dicho diafragma y una segunda porción que se puede acoplar con dicho elemento de cierre, dicho enganche acopla con y mantiene dicho elemento de cierre en dicha posición cerrada cuando dicha segunda cámara es presurizada, dicho enganche se mueve fuera de acoplamiento con dicho elemento de cierre cuando dicha segunda cámara es despresurizada permitiendo así que dicho elemento de cierre se mueva hacia dicha posición abierta.

10.- La válvula de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque comprende adicionalmente un conducto que se extiende entre dicha entrada y dicha segunda cámara, dicho conducto presuriza dicha segunda cámara a una presión que es sustancialmente la misma que la presión en dicha entrada.

11.- La válvula de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque comprende adicionalmente un accionador en comunicación de fluido con dicha segunda cámara, dicho accionador presuriza y despresuriza dicha segunda cámara en respuesta a una señal predeterminada que indica una condición de incendio.

12.- La válvula de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizada además porque dicha señal comprende un cambio de presión dentro dicho accionador.

13.- La válvula de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque comprende adicionalmente un elemento de desviación que desvía dicho elemento de cierre hacia dicha posición cerrada.

14.- La válvula de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque dicho elemento de desviación comprende un resorte que se acopla con dicho elemento de cierre.

15.- La válvula de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque comprende adicionalmente un elemento de desviación que desvía dicho enganche fuera de acoplamiento con dicho elemento de cierre.

16.- La válvula de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada además porque dicho elemento de desviación comprende un resorte que se acopla con dicho enganche.

17.- Un sistema aspersor para supresión de incendios que comprende: una pluralidad de cabezales de aspersor; una red de tubería en comunicación de fluido con dichos cabezales de aspersor; una fuente de agua presurizada en comunicación de fluido con dicha red de tubería; una válvula en comunicación de fluido con dicha red de tubería y dicha fuente de agua presurizada, dicha válvula controla el flujo de fluido hacia dichos cabezales de aspersor y comprende: una primera cámara que tiene una entrada y una salida; un elemento de cierre colocado dentro de dicha primera cámara, dicho elemento de cierre se puede mover entre una posición que bloquea dicha entrada, y una posición abierta lejos de dicha entrada, un diafragma flexible deformable en respuesta a presión de fluido aplicada contra dicho diafragma; un enganche montado de manera móvil dentro de dicha cámara, dicho enganche fiene una primera porción que se puede acoplar con dicho diafragma y una segunda porción que se puede acoplar con dicho elemento de cierre, dicho enganche está acoplado con dicho elemento de cierre a través de dicho diafragma que se deforma en respuesta a dicha presión de fluido y que mantiene así dicho elemento de cierre en dicha posición cerrada, dicho enganche se mueve fuera de acoplamiento con dicho elemento de cierre después de la deformación de dicho diafragma en respuesta a una liberación de dicha presión de fluido permitiendo así que dicho elemento de cierre se mueva hacia dicha posición abierta; y un accionador que controla la presurización de dicho diafragma para abrir dicha válvula en respuesta a un parámetro que indica una condición de incendio.

18.- El sistema aspersor de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque dicha válvula comprende adicionalmente una segunda cámara, dicho diafragma forma una interfaz impermeable a fluidos entre dichas primera y segunda cámaras.

19.- El sistema aspersor de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque comprende adicionalmente un conducto que provee comunicación de fluido entre dicha fuente de agua presurizada y dicha segunda cámara, dicho conducto presuriza dicha segunda cámara con agua de dicha fuente de agua presurizada.

20.- El sistema aspersor de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque comprende adicionalmente un conducto que se extiende entre dicha red de tubería y dicho accionador, dicha red de tubería se presuriza con un gas, dicho accionador despresuriza dicha segunda cámara en respuesta a una disminución en presión de gas dentro de dicha red de tubería.