MX2013010846A - Aparato con tapadera para uso con reguladores de fluido. - Google Patents

Abstract

Se describe un aparato con tapadera para usar con reguladores de fluido. Una tapadera de ejemplo incluye un cuerpo que tiene una cavidad para recibir un conjunto de carga del regulador de fluido. Una estructura de soporte está colocada en la cavidad y se extiende a través de la cavidad para aumentar una tenacidad o resistencia al impacto del cuerpo.

Description

APARATO CON TAPADERA PARA SU USO CON REGULADORES DE FLUIDO Campo de la Invención Esta patente se refiere en general a reguladores de fluido y, más particularmente, a un aparato con tapadera para su uso con reguladores de fluido.

Antecedentes de la Invención Los reguladores de fluido están distribuidos comúnmente en todos los sistemas de control de proceso para controlar las presiones de diversos fluidos (por ejemplo, líquidos, gases, etc.). Los reguladores de fluido se utilizan normalmente para regular la presión de un fluido a un valor sustancialmente inferior o constante. Específicamente, un regulador de fluido tiene una entrada que por lo general recibe un suministro de fluido a una presión relativamente alta y proporciona una presión relativamente baja y sustancialmente constante a una salida. Un regulador de fluido por lo general incluye un cuerpo definido por una tapadera acoplada a un cuerpo de válvula.

Las calificaciones de seguridad de los reguladores de fluido suelen basarse en una presión máxima de entrada en la que el regulador de fluido puede operar con seguridad.' Por ejemplo, las calificaciones de seguridad de numerosos reguladores de fluido se basan comúnmente en directrices de seguridad proporcionadas por Compresible Gas Association, Inc. Con el fin de cumplir con normas de seguridad determinadas, una tapadera del regulador de fluido suele componerse a menudo de un material metálico de resistencia relativamente alta (por ejemplo, zinc, latón, etc.) que puede soportar presiones relativamente elevadas y/o grandes rangos de temperatura.

En particular, una tapadera a menudo debe ser capaz de contener componentes internos potencialmente rotos que pueden ser producidos durante una condición de falla del regulador de fluido. Sin embargo, la resistencia (por ejemplo, límite de elasticidad, tenacidad al impacto) de un material metálico, como, por ejemplo, un material de zinc o aleación (por ejemplo, ZAMAK) de la tapadera o el regulador de fluido puede ser afectada cuando el regulador de fluido se utiliza en aplicaciones a temperatura relativamente baja (por ejemplo, -40 °C). Por ejemplo, un material metálico puede ser más frágil en aplicaciones a temperaturas más frías. Como resultado, el regulador de fluido puede no ser adecuado para su uso en aplicaciones a temperatura relativamente baja debido a que puede que el mismo no cumpla con ciertas directrices de seguridad cuando se utiliza en estas aplicaciones.

Breve Descripción de la Invención En un ejemplo, un aparato con tapadera incluye un cuerpo que tiene una cavidad para recibir un conjunto de carga del regulador de fluido. Una estructura de soporte es dispuesta en la cavidad y se extiende a través de la misma para aumentar la tenacidad o resistencia al impacto del cuerpo.

En otro ejemplo, un aparato con tapadera incluye una tapadera que tiene un cuerpo para definir una cavidad donde el cuerpo de la tapadera define una parte del cuerpo escalonada adyacente a una abertura de la cavidad. Se forma un descanso en una superficie interna de la cavidad adyacente a la parte del cuerpo escalonada.

En otro ejemplo, un regulador de fluido incluye una tapadera que tiene una brida, un realce y un cuerpo que se une a la brida y al realce a fin de definir una cavidad para recibir un conjunto de carga. La brida es adyacente a un primer extremo del cuerpo para acoplar la tapadera a un cuerpo de válvula del regulador de fluido. El realce es adyacente a un segundo extremo del cuerpo y tiene una abertura para recibir un elemento de ajuste del conjunto de carga. Una pluralidad de estructuras de soporte está dispuesta dentro de la cavidad adyacente al segundo extremo del cuerpo de tal manera que las estructuras de soporte se extienden hacia afuera entre un cubo y una superficie interna de la cavidad. Se forma un descanso dentro de la superficie interna de la cavidad adyacente al primer extremo del cuerpo entre la brida y el cuerpo. Breve Descripción de los Dibujos La FIG. 1 ilustra un regulador de fluido conocido.

La FIG. 2 ilustra un regulador de fluido de ejemplo descrito en la presente memoria.

La FIG. 3A es una vista en sección transversal de una tapadera de ejemplo del regulador de fluido de la FIG. 2.

La FIG. 3B es una vista inferior de la tapadera de ejemplo de la FIG. 3A.

La FIG. 3C es una vista inferior en perspectiva de la tapadera de ejemplo de las FIGS. 2, 3A y 3B.

La FIG. 4 es otra vista en sección transversal de la tapadera de ejemplo de las FIGS. 3A y 3B tomada a lo largo de la línea 4-4 de la FIG. 3A.

La FIG. 5 ilustra una vista parcial, ampliada del regulador de fluido de ejemplo de la FIG. 2.

Descripción Detallada de la Invención El aparato con tapadera de ejemplo descrito en la presente memoria mejorara significativamente la calificación de seguridad de un regulador de fluido. La mejora de la calificación de seguridad de un regulador de fluido permite el uso del regulador de fluido en un rango mayor de condiciones de operación que, por ejemplo, los reguladores de fluido convencionales. Por ejemplo, un regulador de fluido descrito en la presente memoria puede ser utilizado con fluidos de proceso que tienen temperaturas de aproximadamente -40 °C, cuando el regulador de fluido es presurizádo a una calificación de presión de entrada máxima. Por el contrario, los reguladores de fluido convencionales pueden ser utilizados en aplicaciones que tienen fluidos de proceso a temperatura ambiente (por ejemplo, 25 eC) cuando el regulador de fluido es presurizádo a una calificación de presión de entrada máxima. En forma adicional o alternativa, el aparato con tapadera de ejemplo descrito en la presente memoria aumenta la calificación de presión de entrada máxima del regulador de fluido. Además, los reguladores de fluido de ejemplo descritos en la presente memoria cumplen con ciertas calificaciones de seguridad o directrices de seguridad proporcionadas, por ejemplo, por Compresive Gas Association, Inc., cuando se utilizan en aplicaciones a temperatura relativamente baja (por ejemplo, por debajo de 0 °C a -40 °C).

Un aparato con tapadera de ejemplo descrito en la presente memoria mejora la resistencia (por ejemplo, límite de elasticidad, resistencia al impacto, resistencia a la tracción, etc.) del regulador de fluido para aumentar la calificación de presión de entrada máxima del regulador de fluido y/o ampliar el rango de temperatura de operación del regulador de fluido. Para mejorar la resistencia de la tapadera, una tapadera de ejemplo descrita en la presente memoria incluye una estructura de soporte. A diferencia de un aparato con tapadera convencional, que puede fallar debido a la falta de resistencia de la tapadera cuando se somete a fluidos de proceso (o condiciones ambientales) que tienen temperaturas de aproximadamente -40 °C, el aparato con tapadera descrito en la presente memoria tienen una o más estructuras de soporte para proporcionar resistencia suficiente o aumentada cuando se utiliza en aplicaciones de proceso que tienen temperaturas relativamente bajas (por ejemplo, fluidos de proceso o condiciones ambientales a temperaturas de-40 °C).

Más específicamente, para aumentar la resistencia de la tapadera, el aparato con tapadera de ejemplo descrito en la presente memoria tiene una estructura o aparato de soporte adyacente a un primer extremo de la tapadera. En algunos ejemplos, la estructura de soporte puede estar dispuesta en una cavidad de la tapadera y comprender una malla que tienen paredes o nervaduras de soporte que se extienden entre las superficies internas de la tapadera. Por ejemplo, la malla puede incluir una o más paredes o nervaduras de soporte que se extienden desde un cubo o centro de la malla a una superficie interna o una pared lateral de la tapadera. En algunos ejemplos, la malla se extiende entre superficies internas opuestas de la cavidad interior de la tapadera.

En forma adicional o alternativa, para aumentar la resistencia del aparato con tapadera, el aparato con tapadera puede emplear un descanso. En particular, el descanso puede estar formado en una superficie interna de la cavidad y colocado adyacente a un segundo extremo de la tapadera. En particular, el descanso es una superficie curva anular redondeada que distribuye más uniformemente tensiones localizadas a lo largo de un área altamente tensionada de la tapadera adyacente a una interfaz de elementos de detección. Además, en algunos ejemplos, la superficie curva redondeada se forma a través de un proceso de fabricación por fundición (por ejemplo, "fundición en bruto") y no por mecanizado. La formación del descanso a través de un proceso de fabricación por fundición en lugar de, por ejemplo, formación del descanso a través de mecanizado proporciona un aparato con tapadera más fuerte debido a que gran parte de la resistencia en una fundición se encuentra en la superficie o corteza del material y este material no se retira del aparato con tapadera cuando se forma el descanso mediante fundición.

Antes de discutir un regulador de fluido de ejemplo descrito en la presente memoria, se proporciona una breve descripción de un regulador de fluido 100 conocido en la FIG. 1. Con referencia a la FIG. 1, el regulador de fluido de ejemplo 100 incluye un cuerpo de válvula 102 acoplado mediante roscado a una tapadera 104 que define un pasaje fluido entre una entrada 106 y una salida 108. La tapadera 104 incluye un cuerpo 110 que tiene una brida 112 que incluye roscas internas para el acople mediante roscado de la tapadera al cuerpo de válvula 102. La tapadera 104 se acopla al cuerpo de válvula 102 con un torque relativamente elevado para proporcionar un sellado sustancialmente hermético metal- metal entre la tapadera 104 y el cuerpo de válvula 102. Esta conexión imparte una concentración de tensión altamente localizada en una interfaz 114 entre la brida 112 y el cuerpo 110.

Un conjunto de carga 116 es dispuesto dentro de una cavidad 118 definida por el cuerpo 110 de la tapadera 104 y es ajustable para proporcionar una carga a un diafragma 120, donde la carga corresponde a una presión de fluido de salida deseada. El diafragma 120 es capturado entre la tapadera 104 y el cuerpo de válvula 102 para definir parcialmente una cámara de detección 122 que está en comunicación fluida con la salida 108 a través de un pasaje 124. Además, para proporcionar soporte al diafragma 120, el regulador de fluido 100 incluye una placa de diafragma 126. La placa de diafragma 126 se compone comúnmente de un material de alta resistencia como, por ejemplo, acero inoxidable. Un aparato de válvula 128 se mueve entre una posición abierta para regular o estrangular el flujo de fluido entre la entrada 106 y la salida 108 y una posición cerrada para restringir el flujo de fluido entre la entrada 106 y la salida 108.

En operación, el conjunto de carga 116 se ajusta para proporcionar una carga al diafragma 120 que corresponde a una presión de salida deseada. Una diferencia de presión a través del diafragma 120 se mueve entre una posición cerrada para restringir el flujo de fluido entre la entrada 106 y la salida 108 y una posición abierta para permitir el flujo de fluido entre la entrada 106 y la salida 108. Por ejemplo, el aparato de válvula 128 se mueve a una posición cerrada cuando la presión del fluido en la salida 108 proporciona una fuerza al diafragma 120 que es mayor o igual que una fuerza proporcionada al diafragma 120 por un resorte 130 del conjunto de carga 116. El aparato de válvula 128 se mueve a una posición abierta cuando la presión del fluido en la salida 108 proporciona una fuerza al diafragma 120 que es menor que una fuerza proporcionada al diafragma 120 por el conjunto de carga 116. El fluido presurizado fluye entre la entrada 106 y la salida 108 hasta que las fuerzas en lados opuestos del diafragma 120 están equilibradas.

Puede producirse una condición de falla cuando la presión en la salida 108 supera significativamente una calificación de presión de entrada máxima del regulador de fluido 100. Por ejemplo, puede producirse una condición de falla cuando la presión en la salida 108 es significativamente mayor que el valor de presión deseado proporcionado por el conjunto de carga 116 que puede ser causada, por ejemplo, por el cierre inadecuado del aparato de válvula 128, fallas en los equipos corriente abajo, instalación inversa del regulador (presión de la línea de entrada al puerto de salida 108), etc. Durante una condición de falla del regulador de fluido 100, la tapadera 104 tiene resistencia o tenacidad al impacto suficientes para capturar o contener componentes internos potencialmente rotos (por ejemplo, el resorte 130) que puedan producirse. En particular, la tapadera 104 tiene resistencia suficiente para impedir la expulsión del conjunto de carga 116 (por ejemplo, el resorte 130) de una superficie o extremo superior 132 de la tapadera 104. La placa de diafragma 126, que se compone de un material metálico duro, soporta el diafragma 120 y soporta las fuerzas impartidas al diafragma 120 por la presión del fluido en la salida 108 en dirección hacia la superficie superior 132 de la tapadera 104.

Sin embargo, en algunas aplicaciones de proceso que tiene temperaturas de aproximadamente -40 °C, la temperatura relativamente fría de un fluido de proceso o las condiciones ambientales pueden afectar las propiedades del material de la tapadera 104. Por ejemplo, las propiedades del material de la tapadera 104 pueden volverse más frágiles haciendo que la tapadera 104 pierda resistencia o tenga una tenacidad al impacto relativamente menor cuando la tapadera 104 se somete a aplicaciones o condiciones relativamente frías.

La FIG. 2 ilustra un regulador de fluido 200 de ejemplo descrito en la presente memoria que tiene un aparato de refuerzo 202. El regulador de fluido de ejemplo 200 incluye un cuerpo regulador 204 que tiene una parte superior del cuerpo o tapadera 206 acoplada (por ejemplo, acoplada mediante roscado) a una parte inferior del cuerpo o cuerpo de válvula 208. El cuerpo de válvula 208 forma una vía de flujo fluida entre una entrada 210 y una salida 212 del regulador de fluido 200. Un diafragma 214 es capturado entre el cuerpo de válvula 208 y el bonete 206 de modo que un primer lado 216 del diafragma 214 y la tapadera 206 definen una cámara de carga 218 para recibir un conjunto de carga 220. Un segundo lado 222 del diafragma 214 y una superficie interna 224 del cuerpo de válvula 208 definen una cámara de detección 226. La cámara de detección 226 esta acoplada fluidamente a la salida 212 a través de un pasaje 228 y detecta la presión del fluido en la salida 212. En el ejemplo ilustrado, el diafragma 214 es un diafragma metálico compuesto de, por ejemplo, acero inoxidable.

El conjunto de carga 220 esta acoplado operativamente al diafragma 214 a través de una placa de diafragma o placa de soporte 230 y proporciona una fuerza o carga de referencia (por ejemplo, una fuerza preestablecida) al diafragma 214. La placa de diafragma 230 se compone de un material como, por ejemplo, un material plástico (por ejemplo, un material plástico rígido) que se configura para fracturarse, combarse, romperse o de otro modo quebrarse durante una condición de falla del regulador de fluido 200. En otras palabras, la placa de diafragma 230 se compone de un material que es significativamente más débil que el material de la tapadera 206. La placa de diafragma 230 también es robusta y no fallara durante la prueba de presión de salida y la prueba de ciclo requeridas.

En este ejemplo, el conjunto de carga 220 incluye un elemento de polarización 232 (por ejemplo, un resorte) dispuesto dentro de la cámara de carga 218 que proporciona una carga en el diafragma 214 a través de la placa de diafragma 230. Un ajustador de resorte 234 ajusta (por ejemplo, aumenta o disminuye) la cantidad de una fuerza o carga preestablecidas que el elemento de polarización 232 ejerce en el primer lado 216 del diafragma 214. Como se muestra, el ajustador de resorte 234 incluye una perilla de control adaptada a un tornillo 236 que se acopla mediante roscado a la tapadera 206 y se relaciona con un asiento de resorte o botón de resorte ajustable 238. El botón de resorte 238 se compone de un material dúctil, flexible o maleable como, por ejemplo, un material elastómero, un material plástico, un metal dúctil, etc. para evitar la ruptura del botón de resorte 238 durante una condición de falla y proporcionar una almohadilla de impacto para el elemento de polarización 232 durante una condición de falla. La rotación de la perilla de control en una primera dirección (por ejemplo, una dirección horaria) o una segunda dirección (por ejemplo, una dirección anti-horaria) varia la cantidad de compresión del elemento de polarización 232 (por ejemplo, comprime o descomprime el elemento de polarización 232) y, por lo tanto, la cantidad de carga ejercida sobre el primer lado 216 del diafragma 214.

Un aparato de válvula o conjunto de cartucho de válvula 240 se dispone dentro de un orificio 242 del cuerpo de válvula 208 que define una cámara de entrada 244 acoplada fluidamente a la entrada 210. El aparato de válvula 240 incluye una válvula de asiento 246 que se mueve hacia un asiento de válvula 248 para restringir el flujo de fluido entre la entrada 210 y la salida 212 cuando el regulador de fluido 200 se encuentra en la posición cerrada. La válvula de asiento 246 se aleja del asiento de válvula 248 para permitir el flujo de fluido entre la entrada 210 y la salida 212 cuando el regulador de fluido 200 se encuentra en la posición abierta. Un elemento de polarización 250 inclina la válvula de asiento 246 hacia el asiento de válvula 248. Un sello 252 (por ejemplo, una junta torica) está dispuesto entre el aparato de válvula 240 y el cuerpo de válvula 208 del regulador de fluido 200 para proporcionar un sello entre la cámara de detección 226 y la cámara de entrada 244.

En operación, el regulador de fluido de ejemplo 200 se acopla fluidamente a, por ejemplo, una fuente de presión corriente arriba que proporciona un fluido a presión relativamente alta (por ejemplo, un gas) a través de la entrada 210 y se acopla fluidamente a, por ejemplo, un dispositivo o sistema corriente abajo de baja presión a través de la salida 212. El regulador de fluido 200 regula la presión de salida del fluido que fluye a través del regulador de fluido 200 a una presión deseada correspondiente a la carga preestablecida proporcionada por el conjunto de carga 220 ajustable. En algunas aplicaciones, el fluido de proceso o las condiciones ambientales pueden tener una temperatura de aproximadamente -40 °C.

A fin de lograr una presión de salida deseada, el ajustador de resorte 234 se gira (por ejemplo, en dirección horaria o antihoraria) para aumentar o disminuir la carga ejercida por el elemento de polarización 232 sobre el primer lado 216 del diafragma 214. La carga proporcionada por el elemento de polarización 232 se ajusta para corresponder a una presión de salida deseada. Con el valor de presión de referencia, la cámara de detección 226 detecta una presión del fluido presurizado en la salida 212 a través del pasaje 228, lo que hace que el diafragma 214 se mueva en respuesta a cambios de presión en la cámara de detección 226.

A medida que el flujo fluye entre la entrada 210 y la salida 212, la presión del fluido en la salida 212 aumenta. A medida que la presión del fluido presurizado en la cámara de detección 226 aumenta, la presión del fluido ejerce una fuerza sobre el segundo lado 222 del diafragma 214 para hacer que el diafragma 214 y el elemento de polarización 232 se muevan en un movimiento rectilíneo lejos del cuerpo de válvula 208. A su vez, el elemento de polarización 250 del aparato de válvula 240 hace que la válvula de asiento 246 se mueva hacia el asiento de válvula 248 para restringir el flujo de fluido entre la entrada 210 y la salida 212. Una presión del fluido en la cámara de detección 226 que ejerce una fuerza sobre el segundo lado 222 del diafragma 214 que es mayor que la presión o fuerza de referencia ejercida por el conjunto de carga 220 en el primer lado 216 del diafragma 214 hace que la placa de diafragma 230 se aleje del cuerpo de válvula 208 para permitir que la válvula de asiento 246 se relacione de manera estanca con el asiento de válvula 248 para restringir o impedir el flujo de fluido a través del regulador de fluido 200 como se muestra en la FIG. 2.

Cuando la presión del fluido presurizado en la cámara de detección 226 es menor que la presión o fuerza de referencia ejercida por el elemento de polarización 232 en el primer lado 216 del diafragma 214, el diafragma 214 se mueve, dobla o flexiona hacia el cuerpo de válvula 208. A su vez, la placa de diafragma 230 se relaciona con una parte de vástago 254 de la válvula de asiento 246 para mover la válvula de asiento 246 lejos del asiento de válvula 248 a fin de permitir o aumentar el flujo de fluido entre la entrada 210 y la salida 212. La válvula de asiento 246 se mueve hacia el asiento de válvula 248 para evitar o restringir el flujo de fluido entre la entrada 210 y la salida 212 cuando la diferencia de presión a través del diafragma 214 es sustancialmente cercana a cero (es decir, la presión del fluido en la cámara de detección 226 se regula a una presión que genera una fuerza sustancialmente igual a la carga proporcionada por el conjunto de carga 220).

La FIG. 3A es una vista en sección transversal de la tapadera 206 de la FIG. 2, la FIG. 3B es una vista inferior de la tapadera de ejemplo 206 de la FIG. 3A, y la FIG. 3C es una vista inferior en perspectiva de la tapadera de ejemplo 206 de la FIG. 3C. Con referencia a las FIGS. 3A-3C, la tapadera 206 del ejemplo ilustrado incluye un cuerpo cilindrico 302 que tiene una cavidad 304 que define la cámara de carga 218 para recibir el conjunto de carga 220 de la FIG. 2. La cavidad 304 del ejemplo ilustrado tiene un extremo 306 que se abre hacia la cámara de detección 226 (FIG. 2) cuando la tapadera 206 se acopla al cuerpo de válvula 208. El cuerpo 302 del ejemplo ilustrado incluye una parte del cuerpo escalonada 308 para definir una brida o reborde anular 310 adyacente a un primer extremo 312 del cuerpo 302. La brida 310 del ejemplo ilustrado incluye roscas (por ejemplo, roscas internas) para acoplar mediante roscado la tapadera 206 al cuerpo de válvula 208.

Un segundo extremo 314 del cuerpo 302 está cubierto o cerrado e incluye una abertura 316 para recibir el tornillo 236 del conjunto de carga 220. En este ejemplo, la abertura 316 (por ejemplo, una abertura roscada) de la tapadera 206 está definida por un realce 318. El realce 318 del ejemplo ilustrado sobresale fuera del segundo extremo 314 del cuerpo 302. El realce 318 del ejemplo ilustrado está formado integralmente con el cuerpo 302 de la tapadera 206. Para ventear la cámara de carga 218 a, por ejemplo, la atmosfera, el segundo extremo 314 del cuerpo 302 incluye una o más rejillas de ventilación 320 espaciadas radialmente con respecto a un eje longitudinal 322 de la cavidad 304 y adyacentes al realce 318.

A fin de aumentar la tenacidad y/o la resistencia al impacto (por ejemplo, el límite elástico) de la tapadera 206, la tapadera 206 del ejemplo ilustrado incluye una estructura de soporte 324. La estructura de soporte 324 del ejemplo ilustrado está dispuesta dentro de la cavidad 304 adyacente al segundo extremo 314 del cuerpo 302. En particular, la estructura de soporte 324 del ejemplo ilustrado incluye una pluralidad de estructuras de soporte 324 que se extienden a través de la cavidad 304 del cuerpo 302. Por ejemplo, la pluralidad de estructuras de soporte 324 puede estar espaciada radialmente con respecto al eje longitudinal 322 de la cavidad 304 en cualquier Angulo deseado (por ejemplo, 90 grados, 45 grados, 30 grados, etc.) de tal manera que las estructuras de soporte 324 no obstruyen o bloquean la comunicación fluida entre la cavidad 304 y las rejillas de ventilación 320.

Como se muestra más claramente en las FIGS. 3B y 3C, la estructura de soporte 324 del ejemplo ilustrado es una red o malla 326 formada por una pluralidad de paredes o nervaduras 328. La malla 326 incluye un cubo o parte central 330 a partir del cual las paredes o nervaduras 328 del ejemplo ilustrado se extienden hacia afuera hacia una superficie lateral interna 332 de la cavidad 304. Como se muestra más claramente en las FIGS. 3A y 3C, el cubo 330 está situado aproximadamente en el centro dentro de la cavidad 304 adyacente al segundo extremo 314 del cuerpo 302 e incluye una abertura 334 alineada coaxialmente con la abertura 316 del realce 318 para recibir parcialmente el tornillo 236 del conjunto de carga 220. En particular, el cubo 330 del ejemplo ilustrado está formado integralmente con el cuerpo 302 de la tapadera 206 y/o el realce 318, y se proyecta fuera de una superficie superior interna 336 de la tapadera 206 en la cavidad 304.

Además, como se muestra más claramente en la FIG. 3A, cada una de las paredes o nervaduras 328 del ejemplo ilustrado incluye un extremo curvo 338 que se relaciona con la superficie de la cara interna 332 de la cavidad 304 o el cuerpo 302. Una superficie superior 340 de cada una de las paredes o nervaduras 328 del ejemplo ilustrado se relaciona con la superficie superior interna 336 del cuerpo 302. Sin embargo, en otros ejemplos, la superficie superior 340 de una o más de las paredes o nervaduras 328 puede estar separada de la superficie superior interna 336 del cuerpo 302. Con respecto a la FIG. 3A, las paredes o nervaduras 328 tienen una forma o perfil de L en sección transversal. Además, con referencia a la FIG. 3B, las nervaduras o paredes 328 tiene un perfil o forma sustancialmente recta ya que se extienden entre el cubo 330 y la superficie lateral interna 332. Sin embargo, en otros casos, las nervaduras o paredes 328 pueden tener un perfil o forma sustancialmente curva ya que se extienden entre el cubo 330 y la superficie lateral interna 332.

Como se muestra más claramente en la FIG. 3B y 3C, las paredes o nervaduras 328 están espaciadas radialmente con respecto al eje longitudinal 322 y las rejillas de ventilación 320 para permitir el flujo de fluido a través de las rejillas de ventilación 320. Por ejemplo, las paredes o nervaduras 328 forman pares de estructuras de soporte 342a-d que están espaciadas simétricamente con respecto al eje longitudinal 322 en un Angulo 344. Por ejemplo, un primer par de estructuras de soporte 342a esta espaciado en un Angulo de aproximadamente 90 grados con respecto a un segundo par de estructuras de soporte 342b. Cada par de estructuras de soporte 342a-d rodea una de las rejillas de ventilación 320 respectivas.

Además, las superficies internas 346 de las paredes o nervaduras 328 respectivas están espaciadas entre sí en un Angulo 348, y las superficies externas 350 de las paredes o nervaduras 328 están espaciadas entre sí en un Angulo 352. En el ejemplo ilustrado, el Angulo 348 entre las superficies internas 346 es de aproximadamente 36 grados y el Angulo 352 entre las superficies externas 350 es de aproximadamente 54 grados. En otros ejemplos, las paredes o nervaduras 328 del ejemplo ilustrado pueden estar espaciadas en forma desproporcionada o asimétrica con respecto al eje longitudinal 322. Además, como se muestra, la malla 326 del ejemplo ilustrado incluye ocho nervaduras. No obstante, en otros ejemplos, la malla 326 puede incluir solamente una pared o nervadura 328 o cualquier número de paredes o nervaduras 328 a fin de aumentar la resistencia o tenacidad al impacto de la tapadera 206. Por ejemplo, la malla 326 del ejemplo ilustrado puede incluir nervaduras adicionales dispuestas entre cada par de estructuras de soporte 342a-342d.

Además o alternativamente, aunque no se muestra, la malla 326 del ejemplo ilustrado puede incluir una o más nervaduras transversales o de interconexión que se extienden entre las superficies externas 350 y/o las superficies internas 346 de las paredes o nervaduras 328 respectivas. Estas nervaduras de interconexión pueden tener una forma o perfil relativamente recta o pueden tener una forma o perfil relativamente curva. Así, en algunos ejemplos, la malla 326 puede tener una pluralidad de nervaduras o paredes que se extienden entre el cubo 330 y la superficie lateral interna 332 del cuerpo 302 y una pluralidad de nervaduras de interconexión que se extienden entre las superficies 346 y/o 350 de las nervaduras o paredes 328. En otras palabras, la malla 326 puede formar una estructura de soporte con forma de cuadrícula.

La estructura de soporte 324 (es decir, la malla 326) del ejemplo ilustrado está formada integralmente con la tapadera 206 a través de, por ejemplo, fundición, mecanizado o cualquier otro proceso(s) de fabricación adecuado(s). Sin embargo, en otros casos, la estructura de soporte 324 o la malla 326 pueden ser una inserción que se acopla (por ejemplo, se acopla mediante roscado) a la tapadera 206. Por ejemplo, el cubo 330 puede tener filetes internos y/o filetes externos para acoplarse mediante roscado a la malla 326 adyacente al segundo extremo de 314 de la tapadera 206. En algunos ejemplos la estructura de soporte 324 o la malla 326 pueden estar encajadas a presión (por ejemplo, un ajuste de interferencia) dentro de la cavidad 304 de la tapadera 206.

Además, la estructura de soporte 324 se compone de sustancialmente el mismo material (por ejemplo, zinc) que el material del cuerpo 302 de la tapadera 206. Sin embargo, en otros ejemplos, la estructura de soporte 324 puede estar compuesta de un material diferente al material del cuerpo 302 de la tapadera 206. En aun otros ejemplos, una parte de la estructura de soporte 324 puede estar compuesta de un primer material (por ejemplo, acero inoxidable) y una segunda parte de la estructura de soporte 324 puede estar compuesta de un segundo material. Por ejemplo, una primera parte de la estructura de soporte o primera nervadura puede estar compuesta de acero inoxidable y una segunda parte de la estructura de soporte o segunda nervadura puede estar compuesta de zinc o de aleación de zinc.

La FIG. 4 es una vista en sección transversal de la tapadera 206 tomada a lo largo de la línea 4-4 de la FIG. 3A. Como se muestra, cada una de las paredes o nervaduras 328 tiene una forma o perfil 402 rectangular transverso en sección transversal. En otros ejemplos, uno o más de las paredes o nervaduras 328 pueden tener una forma cuadrada en sección transversal, una forma cónica en sección transversal, una forma redonda o circular en sección transversal, una forma en I en sección transversal o cualquier otra forma o perfil adecuado en sección transversal que aumenta la resistencia y/o tenacidad al impacto.

La FIG. 5 es una vista parcial, alargada, del regulador de ejemplo de la FIG. 2. Con referencia a las FIGS. 2 y 5, la tapadera 206 del ejemplo ilustrado incluye un descanso 502 dispuesto adyacente al primer extremo 312 del cuerpo 302. En particular, el descanso 502 está formado en una superficie interna 504 de la cavidad 304 adyacente a la parte del cuerpo escalonada 308 entre el cuerpo 302 y la brida 310. Más específicamente, el descanso 502 está formado a lo largo de un área 506 con tensión relativamente alta de la tapadera 302 adyacente a una interfaz de diafragma 508. Esta área 506 soporta comúnmente una concentración de tensión relativamente alta debido a que se aplica una cantidad significativa de carga de torque a la tapadera 206 para fijar el diafragma 214 entre la tapadera 206 y el cuerpo de válvula 208 a fin de proporcionar un sello relativamente hermético metal-metal. Además, durante la prueba de seguridad de CGA donde se admite una presión de entrada (por ejemplo, 31 MPa (4500 psi)) en la salida 212 y la cámara de detección 226, el área 506 de la tapadera 302 soporta un nivel de tensión relativamente alto. El descanso 502 afecta o distribuye más uniformemente las tensiones localizadas a lo largo del área 506 con tensión relativamente alta de la tapadera 206 adyacente a la interfaz de diafragma 508.

El descanso 502 del ejemplo ilustrado tiene una superficie arqueada o curva 510. Por ejemplo, el descanso 502 tiene una forma o perfil semi-circular en sección transversal. En el ejemplo ilustrado, el descanso 502 es un descanso anular en la superficie interna 332 del cuerpo 302 adyacente a la parte del cuerpo escalonada 308. No obstante, en otros casos, el descanso 502 puede formarse en una circunferencia parcial del cuerpo 302 y/o puede formarse de manera intermitente en la circunferencia del cuerpo 302.

En el ejemplo ilustrado, el descanso 502 está formado integralmente con la tapadera 206 mediante fundición. De este modo, el descanso 502 del ejemplo ilustrado es un radio de "fundición en bruto" formado en la superficie de la tapadera 206. Sin embargo, en algunos ejemplos, el descanso 502 puede formarse por medio de mecanizado o cualquier otro proceso(s) de fabricación adecuado(s).

Durante una condición de falla, la placa de diafragma 230 puede romperse o colapsar, lo que puede hacer que el diafragma 214 falle. Más específicamente, la placa de diafragma 230 puede quebrarse a una presión que es significativamente mayor que una presión de operación, pero menor que una presión a la que fallara la tapadera 206. Si la placa de diafragma 230 se rompe, el fluido presurizado en la cámara de detección 226 ventea a la atmosfera a través de la cavidad 304 y las rejillas de ventilación 320. Además, la estructura de soporte 324 proporciona una mayor resistencia o tenacidad al impacto para capturar y evitar la eyección de los componentes internos (por ejemplo, el resorte 232) que potencialmente pueden romperse durante la condición de falla. En otras palabras, la estructura de soporte 324 o la malla 326 impiden que el segundo extremo 314 del cuerpo 302 se fracture o rompa. Además, el botón de resorte 238 se compone de un material dúctil para proporcionar una almohadilla a los componentes internos (por ejemplo, el resorte 232) que pueden eyectarse hacia el segundo extremo 314 del cuerpo 302 durante una condición de falla. Además, el descanso 502 distribuye cualquier tensión localizada para evitar que el cuerpo 302 se fracture o rompa en el área 506. De esta manera, la estructura de soporte 324 y el descanso 502 aumentan la resistencia y/o la tenacidad al impacto de la tapadera 206 a fin de evitar la fractura o la falla de la tapadera 206 durante una condición de sobre-presión.

El aparato con tapadera 2Ú6 permite el uso del regulador de fluido 200 en aplicaciones a temperatura relativamente baja (por ejemplo, temperaturas en o por debajo de -40 °C). En particular, el regulador de fluido 200 ventea de forma segura un incremento rápido en la presión dentro de la cámara de detección 226 a la atmosfera durante una condición de falla mientras que retiene todos los componentes internos del regulador de fluido 200 dentro del cuerpo 302 de la tapadera 206.

Si bien se han descrito en la presente memoria ciertos métodos, aparatos y artículos de fabricación de ejemplo, el alcance de la cobertura de esta patente no se limita a los mismos. Por el contrario, esta patente cubre todos los métodos, aparatos y artículos de fabricación comprendidos justamente dentro del ámbito de las reivindicaciones anexas ya sea literalmente o en virtud de la doctrina de los equivalentes.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Una tapadera para usar con un regulador de fluido que comprende: un cuerpo que tiene una cavidad para recibir un conjunto de carga del regulador de fluido; y una estructura de soporte dispuesta en la cavidad y que se extiende a través de la cavidad para aumentar una tenacidad o resistencia al impacto del cuerpo.

2. Una tapadera de la reivindicación 1, donde el cuerpo incluye una abertura alineada coaxialmente con un eje longitudinal de la cavidad, donde la estructura de soporte se extiende entre la abertura del cuerpo y la superficie interna de la cavidad adyacente a un primer extremo del cuerpo.

3. Una tapadera de la reivindicación 1, donde la estructura de soporte comprende una malla.

4. Una tapadera de la reivindicación 3, donde la malla comprenden un cubo que tiene una pluralidad de paredes o nervaduras que se extienden desde el mismo, donde el cubo está alineado coaxialmente con la abertura del cuerpo.

5. Una tapadera de la reivindicación 4, donde las paredes o nervaduras se extienden entre el cubo y la superficie interna de la cavidad.

6. Una tapadera de la reivindicación 4, donde las paredes o nervaduras están espaciadas radialmente con respecto a un eje longitudinal de la cavidad.

7. Una tapadera de la reivindicación 1, donde el cuerpo comprende además un descanso formado dentro de la superficie interna de la cavidad adyacente a un segundo extremo del cuerpo.

8. Una tapadera de la reivindicación 7, donde el descanso comprende una superficie curva redondeada.

9. Una tapadera de la reivindicación 7, donde la estructura de soporte y el descanso están formados integralmente con el cuerpo de la tapadera mediante fundición.

10. Una tapadera para usar con un regulador de fluido, que comprende: una tapadera que tiene un cuerpo para definir una cavidad, donde el cuerpo de la tapadera define una parte del cuerpo escalonada adyacente a una abertura de la cavidad; y un descanso formado en una superficie interna de la cavidad adyacente a la parte del cuerpo escalonada.

11. Una tapadera de la reivindicación 10, donde el descanso afecta tensiones localizadas a lo largo de un área relativamente tensionada de la tapadera adyacente a una ¡nterfaz de diafragma.

12. Una tapadera de la reivindicación 10, donde el descanso comprende un descanso anular que tiene una sección transversal arqueada.

13. Un regulador de fluido, que comprende: una tapadera que tiene una brida, un realce y un cuerpo que se une a la brida y al realce para definir una cavidad para recibir un conjunto de carga, la brida es adyacente a un primer extremo del cuerpo para acoplar la tapadera a un cuerpo de válvula del regulador de fluido, y el realce es adyacente a un segundo extremo del cuerpo y tiene una abertura para recibir un elemento de ajuste del conjunto de carga; una pluralidad de estructuras de soporte dispuestas dentro de la cavidad adyacente al segundo extremo del cuerpo, las estructuras de soporte se extienden hacia afuera entre un cubo y una superficie interna de la cavidad; y un descanso formado dentro de la superficie interna de la cavidad adyacente al primer extremo del cuerpo entre la brida y el cuerpo.

14. Un regulador de fluido de la reivindicación 13, donde el segundo extremo del cuerpo incluye una o más aberturas de ventilación .

15. Un regulador de fluido de la reivindicación 14, que comprende además una placa de soporte del diafragma que cede o se rompe durante una condición de falla del regulador de fluido para acoplar fluidamente una cámara de detección del regulador de fluido a las aberturas de ventilación a través de la cavidad.

16. Un regulador de fluido de la reivindicación 14, donde las estructuras de soporte están espaciadas radialmente con respecto a un eje longitudinal de la cavidad y en relación con las aberturas de ventilación.

17. Un regulador de fluido de la reivindicación 13, donde las estructuras de soporte comprenden una malla que comprende una pluralidad de nervaduras espaciadas radialmente que tienen primeros extremos formados integralmente con el cubo y segundos extremos formados integralmente con una superficie lateral interna de la cavidad.

18. Un regulador de fluido de la reivindicación 13, donde el descanso comprende una superficie curva anular formada integralmente con la tapadera mediante fundición.

19. Un regulador de fluido de la reivindicación 18, donde la superficie curva comprende una sección transversal semicircular.

20. Un regulador de fluido que comprende: medios para aumentar una tenacidad o resistencia al impacto de una tapadera adyacente a un primer extremo de la tapadera, donde los medios para aumentar la tenacidad o resistencia al impacto de la tapadera están dispuestos dentro de una cavidad de la tapadera y se extienden entre paredes definidas por la tapadera; y medios para afectar tensiones localizadas a lo largo de un área de la tapadera adyacente a un segundo extremo de la tapadera, donde los medios para afectar tensiones localizadas se forman en una cavidad del cuerpo.