MX2011004806A - Valvula accionada de impulso. - Google Patents

Abstract

Una válvula de control de flujo de fluido presurizado de un área confinada que puede ser operada para liberar una condición de sobrepresión, así como también, para permitir el flujo de fluido en respuesta a un comando de liberación de presión. La válvula incluye un cuerpo de válvula con un pasaje de fluido a través del mismo, un disco de ruptura de deformación inversa en el cuerpo de válvula en una relación normalmente de bloqueo para el flujo de fluido a través del pasaje, y un dispositivo capaz de ser accionado, de manera selectiva, llevado por el cuerpo de válvula adyacente a la superficie convexa. El dispositivo susceptible de ser accionado puede ser operado para la ruptura sin perforar el disco para así iniciar la inversión y ruptura del disco y para permitir el flujo del fluido presurizado a través del pasaje.

Description

VALVULA ACCIONADA DE IMPULSO Campo de la Invención Esta invención se refiere a una válvula de control de flujo de fluido presurizado que conduce de un área confinada y que puede ser operada para liberar una condición de sobrepresión, así como también, para permitir el flujo de fluido a lo largo de la vía de acceso de la misma en respuesta a un comando de liberación de presión. La válvula incluye un cuerpo de válvula proporcionado con un pasaje de fluido y que es adaptado para ser montado en la vía de acceso de fluido. Un disco de ruptura de deformación inversa en. el cuerpo de válvula se encuentra en una relación normal de bloqueo para el flujo de fluido a través del pasaje de válvula. El disco, que es orientado de manera que la superficie convexa de la misma se encuentre en una relación de orientación con el fluido presurizado, es capaz de invertirse cuando es sometido a una condición predeterminada de sobrepresión. Un dispositivo capaz de ser accionado, de manera selectiva, llevado por el cuerpo de válvula adyacente a la superficie convexa de la misma puede ser operado en función del accionamiento para la ruptura sin perforar el disco hasta un alcance en el que la inversión del disco es iniciada por el fluido presurizado que permite el flujo de fluido a través del pasaje de cuerpo de válvula.

REF.219667 De esta manera, la válvula sirve, de preferencia, para una función doble en la cual el disco se invierte y libera una condición predeterminada de sobrepresión de fluido, mientras que al mismo tiempo es capaz de ser accionada, de manera selectiva, para provocar que el disco se invierta y permita el flujo de fluido presurizado a través del cuerpo de válvula a una presión inferior seleccionada de fluido.

Antecedentes de la Invención Los dispositivos de protección de sobrepresión, proporcionados con un disco de ruptura de accionamiento inverso que tiene una sección central convexa-cóncava, han sido empleados por largo tiempo para liberar las condiciones de sobrepresión existentes en los depósitos y conductos que conducen hacia un área confinada. La cara convexa del disco de ruptura ha sido situada en una relación de orientación con el fluido de presión. Cuando es generada una condición predeterminada de sobrepresión, la sección central del disco es invertida, con lo cual se abre, y permite que el fluido presurizado escape del área confinada. Uno o más cuchillos fueron proporcionados, en ciertas instancias, adyacentes a la cara cóncava del disco para dividir la sección central del disco en función de la inversión con el propósito de asegurar una abertura completa de la misma. Una variedad de componentes de respaldo o soporte para la sección central rota del disco han sido montados en el dispositivo de sobrepresión próximos a la cara cóncava del disco en disposición para que sean embargados y minimicen la separación de la sección central invertida del disco de la porción de pestaña periférica de la misma.

Todos estos dispositivos de la técnica anterior han sido funcionales para liberar una condición predeterminada de sobrepresión, y no fueron operados para invertir y abrir, de manera selectiva, a una sobrepresión predeterminada de fluido significativamente menor que la presión de soporte de la sección central del disco.

La técnica anterior también está llena con válvulas que utilizan un dispositivo que puede ser desplazado que penetra un disco de ruptura para efectuar la abertura del mismo y con lo cual se libera un fluido presurizado de un área confinada. Son incluidos miembros de dardo o filosos que son impulsados en embrague y a través del disco, como es ejemplificado por los dispositivos en las Patentes de los Estados Unidos Nos. 2, 206,818, 2, 441,011, 3, 134,390, 3, 913,604, 3, 938,704, 4, 566,476, 4, 830,052, 5, 010,911, 5, 076,312, 5, 257,819, 6, 672,616, 6, 748,743, 6, 834,885 y 6, 938,421. Los miembros de forma de pistón también han sido proporcionados, de manera que pueden ser desplazados en y a través de un disco de ruptura para efectuar la explosión de los mismos. Los ejemplos de los actuadores de tipo de pistón son encontrados en las Patentes de los Estados Unidos Nos. 1, 671,368, 2, 417,082, 3, 027,903, 3, 101,733, 3, 129,716, Re.29, 614, 4, 006,780, 4, 421,005, 4, 542,761, 4, 630,682, 5, 345,876, 6, 234,522, 6, 755,439, 7, 140,381, 7, 143,775, y 7, 143,776, y la Publicación No. US 2006/0137742. Otras válvulas dependen de la carga explosiva para efectuar la abertura de un disco de ruptura. Las válvulas accionadas de manera explosiva de ejemplo son descritas en las Patentes de los Estados Unidos Nos. 2, 766,832, 3 ,604,511, 3, 811,511, 4, 046,156, 4, 084,602, 4, 263,971, 4, 779,683 y 6, 240,948.

Sumario de la Invención Es proporcionada una válvula que controla el flujo de fluido presurizado a lo largo de una vía de acceso que conduce a partir de un área confinada. La válvula incluye un cuerpo de válvula proporcionada con un pasaje de fluido y que es adaptada para ser situada en la vía de acceso del fluido presurizado. Un disco de ruptura de deformación inversa (o accionamiento inverso) es montado en el cuerpo de válvula en una relación normal de bloqueo para el flujo de fluido a través del pasaje de cuerpo de válvula. El disco de ruptura tiene una sección central pandeada que presenta las superficies convexa y cóncava generalmente opuestas. La superficie convexa del disco es situada en una relación de orientación con el fluido presurizado. Un dispositivo capaz de ser accionado, de manera selectiva, es llevado por el cuerpo en disposición adyacente a la superficie convexa de la sección central del disco. El dispositivo puede ser operado en función del accionamiento selectivo la ruptura, sin perforar el disco hasta un alcance en el que la inversión de la sección central del disco es iniciada por el fluido presurizado en el pasaje de cuerpo de válvula, con lo cual se permite el flujo libre de fluido presurizado a través del cuerpo de válvula. El dispositivo capaz de ser accionado, de manera selectiva, incluye un miembro desplazable normalmente separado de la superficie convexa del disco y que puede moverse a través de un desplazamiento predeterminado en función del accionamiento para embragar la superficie convexa y efectuar la ruptura mecánica del mismo sin perforar la sección central. De preferencia, el miembro desplazable es una varilla que tiene un extremo despuntado situado para embragar la superficie convexa de la sección central del disco.

Una carga pirotécnica es asociada con el miembro desplazable y puede ser operada para desplazar el miembro a través de su desplazamiento predeterminado en función del encendido de la carga. La sección central del disco se invierte a una velocidad más rápida que el movimiento del miembro hacia el disco en función de la iniciación de la inversión de la sección central del disco. El miembro desplazable puede moverse a lo largo de una trayectoria de viaje generalmente rectilínea en un ángulo con respecto a la superficie próxima de la cara convexa del disco, o a lo largo de una trayectoria curvilínea. En la mayoría de las instancias, el miembro desplazable puede moverse a lo largo de una trayectoria de viaje no mayor aproximadamente de 6 mm a 12 mm.

En una modalidad preferida de la invención, el disco de ruptura de deformación inversa es de metal de una pieza y la sección central pandeada del disco tiene un segmento que define una región discreta en la cual el metal del segmento ha alterado la estructura de grano que presenta un esfuerzo residual más grande que el metal del resto de la sección central del disco. La inversión de la sección central del disco es iniciada en la región discreta de la misma. La superficie convexa y la cara cóncava de la sección central del disco son suaves y de una configuración ininterrumpida a través del área total de las mismas, que incluye el segmento que define la región discreta que tiene un esfuerzo residual más grande. El miembro capaz de ser accionado o movido es situado para embragar la región de alto esfuerzo del disco para efectuar la iniciación de la ruptura de la sección central del disco en la región discreta.

Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 es una vista en perspectiva de un lado de una válvula de control de flujo de fluido presurizado a lo largo de una vía de acceso que conduce a partir de un área confinada; La Figura 2 es una vista en perspectiva del otro lado de la válvula mostrada en la Figura 1 ; La Figura 3 es una vista en planta de la válvula; La Figura 4 es una vista en corte transversal vertical de la válvula tomada, de manera sustancial, a lo largo de la línea 4-4 de la Figura 3 y se observa en la dirección de las flechas; La Figura 5 es una vista en corte transversal vertical de la válvula tomada, de manera sustancial, a lo largo de la línea 5-5 de la Figura 3 y se observa en la dirección de las flechas; La Figura 6 es una vista en corte transversal horizontal de la válvula tomada, de manera sustancial, a lo largo de la línea 6-6 de la Figura 4 y se observa en la dirección de las flechas; La Figura 7 es una vista en corte transversal horizontal de la válvula de la Figura 6 con el montaje de ruptura de disco removido; La Figura 8 es una vista en corte transversal vertical de la válvula similar a la Figura 4 e ilustra, de manera esquemática, el dispositivo capaz de ser accionado, de manera selectiva, en la disposición de la misma que podría provocar la ruptura sin perforar el disco, con lo cual se inicia la inversión de la sección central del disco; La Figura 9 es una vista en corte transversal vertical de la válvula como se muestra en la Figura 4 y que muestra la sección central del 'disco pandeado de ruptura de deformación inversa en su posición totalmente abierta como resultado de la ruptura de la sección central de la misma por medio del miembro desplazable; La Figura 10 es una vista en despiece del disco de ruptura de deformación inversa, un anillo de refuerzo asociado con el disco de ruptura y que tiene un segmento de refuerzo situado para sea embragado por la sección central del disco en función de la inversión y la abertura del mismo, y un anillo de sujeción que embraga con el anillo de refuerzo; La Figura 11 es una vista en corte transversal fragmentaria del dispositivo capaz de ser accionado, de manera selectiva, que tiene un miembro desplazable que puede moverse en embrague con la cara convexa del disco, como se muestra en la Figura 4 ; La Figura 12 es una vista en corte transversal fragmentaria del dispositivo capaz de ser accionado, de manera selectiva, que ilustra el miembro desplazable del mismo en su posición accionada; La Figura 13 es una vista en corte transversal vertical, alargada y fragmentaria de una porción de la estructura mostrada en la Figura 4 y que ilustra mejor la disposición del miembro desplazable antes de ser movido hacia un embrague de ruptura con la cara convexa del disco de ruptura; La Figura 14 es una vista en corte transversal vertical y fragmentaria a través del cuerpo de válvula y que ilustra un dispositivo giratorio alternativo que puede ser accionado de manera selectiva para la ruptura sin perforar el disco para efectuar la inversión de la sección central del disco La Figura 15 es una vista en corte transversal vertical y fragmentaria similar a la Figura 14 y que muestra el dispositivo giratorio en su posición de ruptura de disco; La Figura 16 es una vista en perspectiva en despiece de la válvula que ilustra sus partes de componente; La Figura 17 es una vista en corte transversal vertical de una modalidad alterna de la presente invención que comprende un actuador de resorte mostrado en la posición no desplegada; La Figura 18 es una vista en corte transversal vertical de la válvula de la Figura 17 que muestra la activación o movimiento del actuador de resorte; y La Figura 19 es una vista en corte transversal vertical de la válvula de la Figura 17 que muestra el actuador de resorte en la posición totalmente desplegada.

Descripción Detallada de la Invención La siguiente descripción señala las modalidades de ejemplo de acuerdo con la presente invención. Sin embargo, se entenderá, que estas modalidades son proporcionadas por medio de ilustración y nada en las mismas tiene que ser tomado como una limitación en función del alcance total de la invención.

A continuación, con referencia a las Figuras 1 y 2, la válvula 20 de esta invención tiene cualquiera uno de un número de usos para liberar la presión de un espacio confinado cuando esta presión excede un valor predeterminado, y para efectuar la liberación selectiva del fluido presurizado en función de un comando. Una forma de la válvula 20, como es representado en las figuras, es especialmente adaptada para ser conectada con un cuello de rosca interna 22 de un recipiente 24, se muestra que se encuentra en la posición convencional vertical, que es adaptado para contener una fuente de fluido presurizado, tal como un agente de supresión de incendio o explosión. Sin embargo, se entenderá que el recipiente 24 podría ser orientado diferente de la posición vertical. Una junta tórica 25 es proporcionada para garantizar un sello hermético de fluido entre la válvula 20 y el depósito o recipiente 24. La válvula 20 incluye un cuerpo de dos piezas, ampliamente designado como 26, que tiene una sección cilindrica superior 28 y una sección cilindrica inferior separada 30. La sección inferior de cuerpo de válvula 30 tiene una porción más baja roscada en forma externa 32 que es que es adaptada para ser roscada en el cuello 22 del recipiente 24. La porción inferior roscada en forma externa 34 de la sección cilindrica superior 28 de la válvula 20 es adaptada para ser roscada en un segmento superior de rosca interna 36 de la sección inferior de cuerpo 30. El segmento más superior 38 de la sección superior de cuerpo 28 es adaptada para ser acoplada con una línea de suministro de supresor a través de una tubería convencional, o similares, que conduce hacia una respectiva tobera de suministro de supresor.

La sección inferior de cuerpo de válvula 30 de la válvula 20 tiene un pasaje de flujo de fluido 40 a través del mismo que es alineado en posición axial con un pasaje de flujo de fluido 42 a través de la sección de cuerpo de válvula 28, que es esencialmente del mismo diámetro que el pasaje 40. El segmento de suministro de supresor 38 del cuerpo de válvula 26 tiene un pasaje 44 que se comunica con el pasaje 42, aunque de un diámetro más pequeño , como se muestra en la Figura 4.

Un disco de ruptura de deformación inversa 46 es situado en una relación normal de bloqueo con los pasajes 40 y 42. El disco 46 tiene una pestaña de circunscripción 48 que es atrapada entre los márgenes adyacentes de la sección superior de cuerpo de válvula 28 y la sección inferior de cuerpo de válvula 30. El disco 46 tiene una sección central pandeada cóncava-convexa 52, en la cual la superficie convexa 54 se encuentra en una relación de orientación con el fluido presurizado en el depósito o recipiente 24. En una modalidad de la presente invención, la sección central pandeada · 52 del disco 46 tiene un segmento 56 (Figura 3) que define una región discreta en la cual el metal de segmento 56 ha alterado la estructura de grano que presenta un esfuerzo residual más grande que el metal del resto de la sección pandeada 52 del disco 46. Una región de diámetro relativamente pequeño de la sección pandeada 52 que tiene las características de esfuerzo residual del segmento 56 es descrita e ilustrada en detalle en la Patente de los Estados Unidos No. 6, 945,420, la cual se incorpora en la presente como referencia en su totalidad. De preferencia, el segmento 56 es localizado intermedio al centro de ruptura del disco 46 y el área de transición que se extiende en dirección circunferencial entre la sección pandeada 52 y la pestaña 48. Un anillo anular de sujeción 50 y un anillo de refuerzo 51 son interpuestos entre el borde más inferior anular de la sección superior de cuerpo 28 y la pestaña 48 del disco 46. El anillo de refuerzo 51 presenta una pestaña que se extiende hacia adentro 53 que funciona como un soporte para la sección pandeada 52, y de manera particular, la porción "articulada" de la misma (es decir, la porción de la sección pandeada 52 que permanece acoplada con la pestaña 48 en función de la ruptura del disco) y que es explicado en mayor detalle más adelante. Una junta tórica 55 es proporcionada en un canal de circunscripción 57 formado en la sección inferior de cuerpo de válvula 30 para ayudar en la formación de un sello hermético de fluido entre la pestaña de disco de ruptura 48 y la sección inferior de cuerpo de válvula 30. Los pernos de ubicación 49 cooperan con las correspondientes ranuras 43, 45 y 47 formadas en los anillos 50, 51 y la pestaña de disco 48, de manera respectiva, para garantizar la orientación adecuada de los anillos 50, 51 y el disco 46 cuando se instalan dentro del cuerpo de válvula 26.

La sección inferior de cuerpo 30 de la válvula 20 tiene una protuberancia cilindrica integral 58, que se encuentra en un ángulo con respecto al eje del pasaje 40. Un pasaje que abre hacia afuera 60 en la protuberancia 58 se comunica con un pasaje de diámetro más pequeño 62 que se extiende hasta el pasaje 40 en la sección inferior de cuerpo 30. Un montaje actuador 64 es recibido los pasajes 60, 62 y es asegurado en la protuberancia 58 a través de un sujetador de retención 66. De manera general, el montaje actuador 64 comprende un cuerpo cilindrico de actuador 68, a través del cual es recibido el mecanismo empujador 70. El mecanismo empujador 70 podría ser un actuador METRON disponible a partir de Nobel Enterprises, u otro tipo similar de dispositivo. En ciertas modalidades, el mecanismo empujador disparado, en forma pirotécnica, 70 podría ser reemplazado con un mecanismo empujador de tipo de solenoide, de manera particular, en aplicaciones en donde no es crítica la velocidad de activación. El montaje actuador 64 incluye una varilla alargada o el perno de choque 72 que se extiende a través del pasaje 62 hacia el pasaje 40 en la sección inferior de cuerpo 30. Como se muestra en la Figura 4, el perno de choque 72 presenta una punta exterior despuntada 74 que normalmente se localiza adyacente, aunque en una relación separada con, la superficie convexa 54 del disco 46 cuando el perno 72 se encuentra en su posición no accionada.

El mecanismo empujador 70 es recibido en el cuerpo actuador 68 y es asegurado en el lugar por la roscas 76. El lanzamiento del perno de choque 72 es limitado por el retenedor 78 que es recibido en forma roscada dentro de la protuberancia 58. Una junta tórica 84 es situada en una porción rebajada del perno de choque 72 para evitar que el fluido dentro del recipiente 24 escape de la válvula a través del pasaje 62.

Como se muestra en la Figura 11, el mecanismo empujador 70 comprende una cámara cilindrica 86 en la cual es situado un perno de disparo 88 y una carga pirotécnica de combustible 90. La cámara 86 es sellada en un extremo por medio de un tapón de empaque 92 a través del cual se extiende un par de alambres conductores 94, 96. En función del accionamiento del mecanismo empujador 70, los extremos expuestos de los alambres conductores 94, 96 situados dentro de la cámara 86 encienden la carga pirotécnica 90. El encendido de la carga 90 mueve o desplaza el perno de disparo 88 hacia la posición accionada como se muestra en la Figura 12. En ciertas modalidades, el lanzamiento o desplazamiento lineal del perno de disparo 88 (y en consecuencia, del perno de choque 72) se encuentra aproximadamente entre 6 a 12 mm, y de preferencia, aproximadamente de 9 mm. Como es explicado más adelante, en función del accionamiento, el perno de disparo 88 hace contacto y/o actúa sobre el extremo 100 del perno de choque 72 con lo cual, se provoca que el perno de choque 72 se desplace hacia la posición accionada y que golpee con la ruptura del disco 46.

La sección inferior de cuerpo de válvula 30 también presenta un puerto lateral 102 que se extiende hacia afuera en dirección oblicua a partir del mismo. El puerto lateral 102 presenta un pasaje de forma frustocónica 104 en el cual es situada una válvula de trituración 106. El pasaje 104 se encuentra en comunicación con un agujero 108 que presenta un diámetro más grande . Como se muestra en la Figura 4 , un tapón 110 es recibido, en forma roscada, dentro del agujero 108.

Sin embargo, el agujero 106 también podría ser adaptado con un calibrador de presión, de modo que la presión del fluido dentro del pasaje 40 y el depósito 24 podría ser monitoreada.

La sección inferior de cuerpo de válvula 30 también presenta un puerto de llenado que se extiende en dirección lateral 112 que podría ser utilizado para cargar el recipiente 24 con el fluido deseado después de la instalación de la válvula 20 en el mismo. Como se muestra en la Figura 5, el puerto de llenado 112 comprende un agujero generalmente cilindrico 114 en el cual un inserto del puerto de llenado 116 y un tapón de puerto de llenado 118 son normalmente situados y asegurados en forma roscada en el mismo. El inserto de puerto de llenado 116 es esencialmente una válvula de retención que presenta un primer pasaje 120 que se comunica con un segundo pasaje 122, el primer pasaje 120 presenta un diámetro que es menor que el diámetro del segundo pasaje 122. Una bola 124, que tiene un diámetro que es más grande que el diámetro del primer pasaje 120, es situada dentro del inserto de puerto de llenado 116 y opera para bloquear la comunicación entre el primer pasaje 120 y el segundo pasaje 122 cuando la presión de fluido dentro del pasaje 40 y el recipiente 24 es más grande que la presión de fluido dentro del primer pasaje 120. De esta manera, el inserto de puerto de llenado 116 permite, de manera general, sólo el flujo en una dirección del fluido a partir del agujero de puerto de llenado 114 hacia el pasaje de sección inferior de cuerpo de válvula 40. Un disco de retención vidriado 126 es proporcionado en el extremo del agujero 114 opuesto al tapón 118 para evitar que la bola 124 escape del segundo pasaje 122 durante el llenado del recipiente 24. Un puerto auxiliar 128 se extiende hacia afuera a partir de la sección inferior de cuerpo de válvula 30 y presenta a través de la misma un agujero generalmente cilindrico 130. Como se muestra en la Figura 5, un tapón 132 es normalmente recibido, en forma roscada, dentro del agujero 130. Sin embargo, un aparato auxiliar, tal como un calibrador auxiliar de presión, podría ser acoplado con el puerto 128 en lugar del tapón 132. Un pasaje 134 se comunica con el agujero de puerto de llenado 114 con el pasaje inferior de cuerpo de válvula 40 y el agujero auxiliar 130. La válvula 20 podría ser utilizada para liberar el fluido presurizado que proviene de un espacio confinado a través de la iniciación activa de la inversión en la ruptura del disco de ruptura 46. La válvula 20 también proporciona una protección pasiva contra condiciones peligrosas de sobrepresión dentro del recipiente 24 a través de la inversión y la ruptura del disco 46 tal como una condición de sobrepresión existente. De esta manera, el disco de ruptura de deformación inversa 46 es capaz de soportar las presiones más bajas de fluido normal dentro del recipiente 24, aunque también es capaz de ser abierto, de manera selectiva, cuando se desee la liberación del fluido presurizado. En ciertas modalidades de la presente invención, la válvula 20 es montada en la vía de acceso de flujo del aparato de supresión de incendio o explosión para permitir el flujo de un agente supresor a través del mismo en respuesta a un comando de liberación de presión. En ciertas modalidades, el comando de liberación de presión es automáticamente generado por un detector o sensor localizado dentro de un espacio en el cual es instalado el aparato de supresión, sin embargo, este comando también podría ser dado, en forma manual.

En su configuración normal no accionada, como se muestra en la Figura 13, el perno de choque 72 se muestra próximo, aunque separado de la superficie convexa 54 del disco 46. Como es observado con anterioridad, en ciertas modalidades, el disco 46 podría ser proporcionado con un segmento discreto previamente estirado 56 que tiene una estructura de grano alterada que el resto de la sección pandeada de disco 52. En una modalidad, la punta de perno de choque 74 es situada próxima al segmento 56, aunque no haciendo contacto. Cuando es accionada, la punta 74 embraga con el segmento 56 para iniciar la inversión del disco 46. Sin embargo, en la configuración no accionada de la válvula 20, el disco 46 contiene, de manera efectiva, el fluido presurizado presente en el pasaje 40 y el recipiente 24 al bloquear la vía de acceso de flujo hacia el pasaje 42.

En función de la detección de una condición (diferente¦ de una condición de sobrepresión dentro del recipiente 24) que requiere la liberación del fluido presurizado, es transmitida una señal eléctrica al montaje actuador 64, y de manera específica, al mecanismo empujador 70 por medio de los alambres conductores 94, 96. La señal eléctrica enciende la carga pirotécnica 90 contenida dentro de la cámara 86, con lo cual, avanza el perno de disparo 88 hacia la posición extendida que se ilustra en la Figura 12. En ciertas modalidades, la velocidad en la cual el perno de disparo avanza es menor que la velocidad del sonido, de preferencia, menor de 140 m/segundo (1100 pies/segundo) . Al limitar de este modo la velocidad, la perforación del disco de ruptura 46 y la fragmentación del disco 46 en función de la abertura son evitadas de una manera más confiable. El perno de disparo 88 hace contacto con el extremo de perno de choque 100 con lo cual, se provoca que el perno de choque avance a lo largo de una trayectoria rectilínea hacia la superficie convexa de disco de ruptura 54 y entra en contacto con el mismo. La punta de perno de choque 74 es de una forma redondeada, que es opuesto a tener una punta filosa. De esta manera, cuando el perno de choque 72 es desplazado a través de un desplazamiento predeterminado, el contacto con la superficie convexa 54 es suficiente para efectuar la ruptura de la misma sin perforar el disco 46. Como se muestra en la Figura 8, el perno de choque 72 se rompe en forma mecánica, y provoca una deformación de la sección pandeada de disco 52, aunque no penetra del disco 46. La penetración del disco 46 es indeseable puesto que el perno 74 simplemente podría tapar la abertura creada, con lo cual, se bloquea el flujo de fluido hacia el pasaje 42 y se provoca que el disco falle en su abertura.

El perno de choque 72 transmite una energía cinética suficiente a la sección pandeada de disco 52 de manera que cuando es combinada con la fuerza del fluido que actúan sobre la superficie convexa de disco 54, el disco 46 se invierte y abre. De manera más particular, la fuerza ejercida sobre la sección pandeada 52 por el impacto del perno de choque 72 acoplada con la fuerza ejercida por el fluido presurizado es suficiente para iniciar la inversión y la abertura del disco 46. En ciertas modalidades, la sección central pandeada 52 se invierte a una velocidad más rápida que el movimiento del perno de choque 72 hacia el disco 46 en función de la iniciación de la inversión de la sección 52. De esta manera, es conseguida la abertura total del disco 46 en condiciones de presión de fluido tan bajas como 20% (un quinto) de la presión de explosión nominal del disco (es decir, la presión en la cual el disco se invertirá y romperá, de manera automática, sin la asistencia del montaje actuador 64 hasta una tolerancia de ± 5%) . Sin embargo, en ciertas modalidades, la abertura total del disco es conseguida cuando la presión de fluido no es mayor aproximadamente de la mitad de la presión de explosión nominal. Todavía en otras modalidades, es conseguida la abertura total del disco aproximadamente entre el 25-75% de la presión de explosión nominal del disco, y de manera más particular, aproximadamente el 33% de la presión de explosión nominal del disco. En ciertas modalidades de la presente invención, la abertura total del disco 46 podría ser conseguida en tan poco tiempo como 5-10 m-seg.

En la modalidad mostrada en las Figuras 1-13, la protuberancia 58 y el montaje actuador 64 son situados en un ángulo oblicuo con relación a la vía de acceso de flujo de fluido a través de los pasajes 40 y 42. Sin embargo, se encuentra dentro del alcance de la presente invención que la protuberancia 58 y el montaje actuador 64 sean perpendiculares o paralelos a esta vía de acceso de flujo. Además, el montaje actuador 64 podría ser configurado, de modo que el perno de choque 72 haga contacto con el disco de ruptura 46 en cualquier porción de la superficie convexa de disco 54. En una modalidad, el perno de choque 72 puede ser movido hacia la sección central pandeada 52 en una relación generalmente tangencial a la superficie convexa 54. En otra modalidad, el perno de choque 72 puede ser movido hacia la sección central pandeada 52 en una relación generalmente perpendicular a la superficie convexa 54. Sin considerar la dirección relativa de viaje, es preferible chocar con el disco en o casi su punto más débil. En el caso del disco 46, se muestra que el perno de choque 72 hace contacto con el disco próximo al segmento previamente estirado 56 formado en la sección pandeada 52. En el caso que otros discos no presenten un segmento correspondiente 56, el perno de choque 72 podría hacer contacto con el disco en una ubicación hacia el pico de la sección pandeada en donde el material de disco es el más delegado. Al chocar con el disco en o casi su punto más débil, es requerida una menor energía cinética, con lo cual, se reduce la probabilidad de que el perno de choque 72 perfore el disco. En cualquier configuración seleccionada del montaje actuador, para conseguir la abertura exitosa selectiva del disco 46, el vector de fuerza suministrado por el perno 72, que actúa sobre el disco en la misma dirección que el vector de fuerza suministrado por el fluido presurizado, necesita ser suficiente para iniciar la inversión y la abertura del disco 46.

El disco de ruptura de deformación inversa 46 podría ser proporcionado con una línea de marcado semicircular o una línea de debilidad que es localizada próxima a la zona de transición 138 entre la pestaña 48 y la sección pandeada 52 (véase la Figura 10) . En función del accionamiento del montaje actuador 64 y del contacto entre el perno de choque 72 y la superficie convexa de disco 54, la sección pandeada de disco 56 abre próxima a la línea de debilidad dejando sólo una pequeña porción de articulación 140 acoplada con la pestaña 46. En función de la abertura del disco, la porción de articulación 140 es soportada por la pestaña 53 del anillo de refuerzo 51. El fluido que escapa del recipiente 24 a través de la vía de acceso de flujo presentada por los pasajes 40, 42 provoca que el disco 46 se doble alrededor de la pestaña 53 como se muestra en la Figura 9. De este modo, la pestaña 53 ayuda a evitar la fragmentación indeseada del disco 46. Será apreciado que otros tipos de del disco de ruptura sin fragmentación de deformación inversa podrían ser empleados con diferentes configuraciones de línea de marcado, tal como los discos que forman una pluralidad de pétalos en función de la abertura.

Una modalidad alterna de la presente invención es representada en las Figuras 14 y 15. De manera general, la válvula 20 es configurada como se describió con anterioridad. Sin embargo, el montaje actuador 64 ha sido reemplazado con un actuador de brazo oscilante 142. El actuador 142 incluye un segmento de dedo que se extiende en dirección lateral 144 configurado para hacer contacto, aunque no para perforar, la superficie convexa 54 del disco de ruptura 46.

El desplazamiento del actuador 142 a lo largo de una trayectoria curvilínea podría ser efectuado por el uso de un mecanismo de gancho resorte (no se muestra) o por otros medios conocidos por aquellas personas de experiencia en la técnica que provoquen que el actuador 142 se desplace y que el segmento de dedo 144 haga impacto con la superficie convexa 54.

Todavía otra modalidad de la presente invención es representada en las Figuras 17-19. Esta modalidad es muy similar a la modalidad mostrada en las Figuras 1-9 y 16, excepto que un mecanismo actuador de resorte 146 es situado entre el montaje actuador 64 y la protuberancia 58. Una función del actuador de resorte 146 es traducir la fuerza generada por el mecanismo empujador 70 hacia una fuerza mucho más grande que pudiera actuar sobre el perno de choque 72. De esta manera, el actuador de resorte 146 es particularmente adecuado para aquellas aplicaciones en las cuales el mecanismo empujador 70 no es suficiente por sí mismo para provocar que el perno de choque 72 haga contacto con la porción pandeada de disco de ruptura 54 con el nivel requerido de fuerza. Al utilizar el actuador de resorte 146, puede ser generada una salida de fuerza motriz relativamente grande mediante la acción de una entrada de fuerza motriz relativamente pequeña.

De manera general, el actuador de resorte 146 comprende un alojamiento de entrada de fuerza 148 asegurado en forma roscada con un alojamiento de salida de fuerza 150.

El alojamiento de entrada 148 es acoplado con un cuerpo de actuador 68 y es asegurado por medio de un sujetador de retención 152. El alojamiento de salida 150 es asegurado en la protuberancia 58 por medio del sujetador de retención 66. Un pistón de accionamiento 154 se encuentra contenido dentro del alojamiento de entrada 148 y adyacente a un pistón de perfil 156. El pistón de perfil 156 se extiende entre el alojamiento de entrada 148 y el alojamiento de salida 150 hacia la región anular 158 del émbolo 160. El pistón de perfil 156 contiene una pluralidad de porciones rebajadas 162 configurada para recibir las bolas 164. La cabeza del pistón de perfil 156 contiene una porción exterior o hueca 166 en la cual es recibido un resorte 168. El resorte 168 también embraga con el émbolo 160 para así separar el pistón de perfil 156 y el émbolo 160. La cabeza de pistón 156 es mantenida dentro de la región anular 158 por medio de un anillo de retención 170. Una arandela 172 se superpone al anillo 170 y cierra, de manera efectiva, la región anular 158. Una segunda arandela 174 es proporcionada para cooperar con la arandela 172 en el suministro de las superficies en contra de las cuales el resorte principal 176 enrollado alrededor del pistón de perfil 156 ejerce una fuerza que desvía el émbolo 160 hacia el perno de choque 72. Cuando se encuentran en la posición no activada, las bolas 164 residen en los orificios 178 formados en la región anular 158 del émbolo 160. Las bolas 164 se apoyan contra los asientos 180 impidiendo de esta manera, el desplazamiento del émbolo 160 en respuesta a la fuerza ejercida en el mismo por el resorte principal 176.

Como se muestra en la Figura 18, en función de la activación del mecanismo empujador 70, el perno de disparo 88 hace contacto con el pistón de accionamiento 154 con lo cual, se desplaza el pistón de accionamiento 154 hacia el cuerpo de válvula 26. El desplazamiento del pistón de accionamiento 154 provoca que el pistón de perfil 156 también se desplace en la misma dirección. El desplazamiento del pistón de perfil 156 comprime el resorte 168 y provoca que los orificios 178 se alineen con las porciones rebajadas 162. Como resultado de esta alineación, los asientos 180 obligan a las bolas 164 a dirigirse hacia las porciones rebajadas 162 y a salir de embrague con los asientos. Cuando se encuentran en esta configuración, las bolas 164 bloquean juntas, de manera efectiva, el pistón de perfil 156 y el émbolo 160 para impedir el movimiento relativo entre los mismos. Además, con las bolas 164 fuera de embrague con los asientos 180, el resorte principal 176, que en este punto ha estado bajo compresión, actúa sobre el montaje combinado de pistón de perfil 156 y émbolo 160 provocando que se desplace hacia el cuerpo de válvula 26 y que entre en contacto con el perno de choque 72.

La Figura 19 ilustra el actuador de resorte 146 en su posición totalmente desplegada. Como puede observarse, el pistón de accionamiento 154 y el pistón de perfil 156 ya no se encuentran más en contacto entre sí. El perno de choque 72 ha contactado la sección pandeada 52 del disco de ruptura/ 46, de esta manera, se inicia la inversión y la abertura del disco.

El actuador de resorte 146 podría ser accionado por medios diferentes que el mecanismo empujador 70 el cual emplea una carga pirotécnica. El actuador de resorte 146 es proporcionado con una pluralidad de puertos de fluido 182 los cuales podrían ser conectados con una fuente de fluido presurizado, tal como aire o nitrógeno comprimido. En función de la detección de las condiciones que requieren la activación de la válvula 20, el fluido presurizado podría ser suministrado a los puertos 182. Los puertos 182 se comunican con el interior del alojamiento de entrada 148 por medio de los pasajes 184. El fluido presurizado actúa en función de la cabeza del pistón de accionamiento 154 provocando que el pistón se desplace hacia el cuerpo de válvula 26. Las juntas tóricas 186, 188 localizadas sobre el pistón de accionamiento 154 evitan que el fluido presurizado escape hacia otras porciones del actuador de resorte 146.

Una persona de experiencia en la técnica apreciaría otros medios de accionamiento del actuador de resorte 146, tal como través del uso de una válvula solenoide. Por lo tanto, la presente invención no es simplemente limitada a las modalidades descritas con anterioridad.

Después de la activación, el actuador de resorte 146 podría ser desconectado de la protuberancia 58 y podría reajustarse para su reutilización. Durante el reajuste, el émbolo 160 es desplazado de regreso hacia el alojamiento de salida 150 con lo cual, se comprime el resorte principal 176. Una vez que el émbolo 160 y el pistón de perfil 156 son desplazado lo suficiente hacia el alojamiento de entrada 148 y las bolas 164 han pasado los asientos 180, las bolas 164 son desplazadas de las porciones rebajadas 162 con lo cual, se separa el émbolo 160 y el pistón de perfil 156. El resorte 168 desplaza el pistón de perfil 156 en contacto con el pistón de accionamiento 154, y ambos pistones 154 y 156 son regresados a su posición inicial como se muestra en la Figura 17.

Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (19)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Una válvula de control de flujo de fluido presurizado a lo largo de una vía de acceso delantera a partir de un área confinada, caracterizada porque comprende: un cuerpo de válvula proporcionada con un pasaje de fluido y adaptado para ser montado en la vía de acceso de fluido un disco de ruptura de deformación inversa llevado por el cuerpo de válvula en una relación normal de bloqueo de modo que fluya el fluido a través del pasaje, el disco tiene una sección central pandeada que presenta una superficie generalmente convexa y una cara cóncava, con la superficie convexa de la misma en una relación de orientación con el fluido presurizado; y un dispositivo capaz de ser accionado, de manera selectiva, llevado por el cuerpo en disposición adyacente a la superficie convexa de la sección central del disco que puede operarse en función del accionamiento para la ruptura sin perforar el disco hasta un alcance en el que la inversión de la sección central del disco es iniciada por el fluido presurizado en el pasaje para permitir el flujo de fluido a través del pasaje de válvula.

2. La válvula de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo incluye un miembro desplazable normalmente separado de la superficie convexa de la sección central del disco y que puede moverse a través de un desplazamiento en función del accionamiento para embragar la superficie convexa y efectuar la ruptura mecánica del mismo sin perforar la sección central.

3. La válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el miembro es una varilla que tiene una punta despuntada que puede ser embragada con la superficie convexa de la sección central pandeada del disco.

4. La válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque es proporcionada una carga pirotécnica que puede ser operada para efectuar el desplazamiento del miembro a través del desplazamiento de la misma en función del encendido de la carga.

5. La válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el miembro es movible a través de un desplazamiento predeterminado suficiente sólo para efectuar la ruptura de la superficie convexa de la sección central del disco sin perforar la sección central.

6. La válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque la sección central del disco se invierte a una velocidad más rápida que el movimiento del miembro hacia el disco en función de la iniciación de la inversión de la sección central del disco.

7. La válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el miembro es movible a lo largo de una trayectoria de viaje generalmente rectilínea.

8. La válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el miembro es movible a lo largo de una trayectoria de viaje generalmente curvilínea.

9. La válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el miembro es movible a lo largo de una trayectoria de viaje aproximadamente de 6 mm a 12 mm.

10. La válvula de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el disco de ruptura es de metal de una pieza y la sección central pandeada del disco tiene un segmento que define una región discreta en la cual el metal del segmento ha alterado la estructura de grano que presenta un esfuerzo residual más grande que el metal del resto de la sección central del disco, la inversión de la sección central del disco es iniciada en la región discreta de la misma.

11. La válvula de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque la superficie convexa y la cara cóncava de la sección central del disco son lisas y de una configuración ininterrumpida a través de toda el área total de la misma que incluye el segmento que define la región discreta de la sección central pandeada.

12. La válvula de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque el dispositivo situado para embragar con la región discreta del disco para efectuar la iniciación de la ruptura de la sección central del disco en la región discreta .

13. Una válvula de control de flujo de fluido presurizado a lo largo de una vía de acceso delantera a partir de un área confinada, caracterizada porque comprende: un cuerpo de válvula tubular proporcionado con un pasaje de fluido y adaptado para ser montado en la vía de acceso de fluido; un disco de ruptura de deformación inversa llevado por el cuerpo en una relación normal de bloqueo de modo que fluya el fluido a través del pasaje, el disco tiene una sección central pandeada que presenta una superficie generalmente convexa y una cara cóncava, la sección central del disco puede ser operada para resistir la inversión y la ruptura del mismo bajo una primera presión predeterminada de fluido en contra de la misma, el disco es situado con la superficie convexa del mismo en una relación de orientación con el fluido presurizado; y un dispositivo que puede operarse, de manera selectiva, llevado por el cuerpo en disposición adyacente a la superficie convexa de la sección central del disco que puede operarse en función del accionamiento para la ruptura, de manera mecánica, sin perforar la sección central del disco hasta un alcance en el que la inversión de la sección central del disco es iniciada en una segunda presión predeterminada de fluido que es menor que la primera presión predeterminada para permitir el flujo de fluido a través del pasaje de válvula.

14. La válvula de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque el dispositivo incluye un miembro desplazable normalmente separado de la superficie convexa de la sección central del disco y que puede moverse a través de un desplazamiento para embragar la superficie convexa y efectuar la ruptura del mismo sin perforar la sección central .

15. La válvula de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque el miembro es movible hacia la sección central del disco en una relación generalmente tangencial con la superficie convexa del mismo.

16. La válvula de conformidad con lá reivindicación 13, caracterizada porque el miembro es movible hacia la sección central del disco en una relación generalmente perpendicular con la superficie convexa del mismo.

17. Un método de control de flujo de fluido presurizado a lo largo de una vía de acceso delantera a partir de un área confinada, caracterizado porque comprende las etapas de : montar un cuerpo de válvula tubular en la vía de acceso de fluido; proporcionar un disco de ruptura de deformación inversa en el cuerpo en una relación normal de bloqueo para el flujo de fluido presurizado a lo largo de la vía de acceso, el disco tiene una sección central pandeada que presenta una superficie generalmente convexa y una cara cóncava, la sección central del disco puede ser operada para resistir la inversión y la ruptura del mismo bajo una primera presión predeterminada de fluido contra el mismo, el disco es situado con la superficie convexa del mismo en una relación de orientación con el fluido presurizado; y situar un dispositivo que puede operarse, de manera selectiva, adyacente a la superficie convexa de la sección central del disco para la ruptura, en forma mecánica, de la superficie convexa sin perforar la sección central del disco a fin de iniciar la inversión del mismo en una segunda presión predeterminada menor que la primera presión predeterminada que permite el flujo de fluido a lo largo de la vía de acceso.

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la segunda presión no es mayor aproximadamente de la mitad de la primera presión predeterminada.

19. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la segunda presión no es mayor aproximadamente de una quinta parte de la primera presión predeterminada.