MX2014006600A - Valvula rotatoria libre de fugas con engranaje helicoidal interno. - Google Patents

Abstract

Un ensamble de válvula rotatoria que comprende una cámara libre de fugas que contiene un engranaje helicoidal y un engranaje de piñón, una palanca de adaptador que está sitiada entre un cuerpo de válvula rotatoria y la cámara y que sujeta el cuerpo de válvula rotatoria en la cámara, y un ensamble de accionador magnético. El engranaje helicoidal engrana con el engranaje de piñón de tal manera que, cuando el engranaje helicoidal gira, el engranaje de piñón también gira. La cámara está situada entre el ensamble de accionador magnético y el cuerpo de válvula rotatoria. Un eje se extiende a través del centro del engranaje de piñón y provoca que una válvula dentro del cuerpo de válvula abra y cierre en base al giro del eje. En una modalidad alternativa la invención es una válvula rotatoria tal como se describió anteriormente con una placa de adaptador integral.

Description

“VALVULA ROTATORIA LIBRE DE FUGAS CON ENGRANAJE HELICOIDAL INTERNO” CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona de manera general al campo de las válvulas y, más específicamente, a una válvula rotatoria libre de fugas con engranaje helicoidal situado entre el actuador magnético y el cuerpo de la válvula.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Válvulas de un cuarto de vuelta requieren un par de torsión (torque) sustancial para operar efectivamente. Esto es especialmente cierto de las válvulas de tapón y válvulas de mariposa. Para abrir y cerrar estas válvulas se requieren pares de arranque que pueden ser enormes. Una sencilla conexión mecánica a un volante o unidad motriz sin reducción de engranaje sería poco práctica en la mayoría de los tamaños de válvulas. Por ejemplo, sería imposible para la mayoría de la gente el poder abrir o cerrar manualmente una válvula de tapón de cuatro pulgadas sin ninguna reducción de engranaje. Del mismo modo, el motor requerido para producir la misma cantidad de torque en un accionador automático sin reducción de engranaje sería más grande que la propia válvula. Cuando se adiciona un acoplamiento magnético a la mezcla, es aún más impráctico producir grandes torques sin la reducción de engranaje. El acoplamiento también sería más grande que la propia válvula y muy caro de producir.

No hay forma en torno a la necesidad de proporcionar reducción de engranaje en los actuadores que abren y cierran estas válvulas. La reducción de engranaje permite abrir y cerrar todas excepto las válvulas más grandes. La reducción de engranaje también hace posible diseñar prácticos accionadotes de control y automáticos para todas las válvulas de un cuarto de vuelta. Lo más importante, la reducción de engranaje permite diseñar un acoplamiento magnetico para todas las válvulas de un cuarto de vuelta que es práctico tanto en tamaño como en costo.

Hay tres tipos básicos de engranaje que pueden proveer la reducción necesaria para la actuación práctica de las válvulas de un cuarto de vuelta; engranajes rectos o helicoidales; engranajes planetarios; y engranajes de tornillo sin fin o helicoidales. Los engranajes rectos son los más eficientes de los tres, pero requieren más espacio que los otros tipos de engranajes para proporcionar una relación de engranaje dada. También requieren que el eje de entrada en el juego de engranajes sea desplazado desde el eje de salida del juego de engranajes, lo cual hace que el montaje del accionador sea más complicado. Los engranajes planetarios también son más eficientes que los engranajes de tornillo sin fin. Debido a que no hay desplazamiento entre el eje de entrada y el eje de salida, requieren menos espacio que los engranajes rectos y pueden ser montados directamente sobre el vástago de la válvula.

Cuando se usan engranajes en actuadores de válvula reconstruidos, existen otros factores a considerar además de la eficiencia. Las ventajas siguientes son proporcionadas por los diseños de engranajes de tornillo sin fin o helicoidales: (1) Los accionamientos sinfín o helicoidales proporcionan un sistema de frenado integrado, esto es, no se moverán cuando se aplica una fuerza desde el lado aguas abajo al sistema de accionamiento (reducción). Esto es importante, particularmente con las válvulas de mariposa en una posición parcialmente abierta. Velocidades de fluido altas en el interior de la válvula pueden desviar la posición de la válvula a menos que sea rígidamente sostenida por el actuador. Esto también es cierto con las válvulas de bola, aunque las fuerzas no son tan severas. Con diseños de engranajes rectos o planetarios, un sistema de frenado separado debe ser implementado en el sistema de accionamiento debido a que los engranajes no proporcionan frenado. (2) Los accionamientos sinfín o helicoidales dominan la industria de las válvulas de accionamiento de cuarto de vuelta. Son por mucho, el método más popular de reducir la velocidad e incrementar el torque a la válvula. En otras palabras, son aceptadas por la industria. (3) Los accionamientos sinfín o helicoidales contienen menos engranajes para una relación de reducción dada. Por ejemplo, proporcionar una relación de reducción de 20:1, una pila de por lo menos tres engranes planetarios sería requerida. Por el contrario, un único accionamiento helicoidal puede proporcionar la misma relación. Esto permite al accionamiento helicoidal ser más económico en su manufactura. (4) La caja de engranaje de los accionamientos sinfín es más compacta que, ya sea los diseños de engranaje recto o de engranaje planetario, especialmente cuando proveen relaciones de reducción de 20:1 o mayores. Debido a que el juego de engranaje contiene sólo dos engranes, la caja de engranaje puede ser hecha mucho más pequeña en tamaño. Esto es importante en aplicaciones de alta presión en dond el tamaño de la caja de engranaje determina el espesor de las paredes requerido para resistir una presión dada. Una caja de engranaje más grande requiere una pared gruesa para resistir la misma presión que una caja de engranaje más pequeña puede resistir con un espesor de pared más pequeño. De nuevo, esto conduce a una reducción de costos en manufactura.

A diferencia de otros trenes de engranaje, la dirección de transmisión en un engranaje de tornillo sinfín (eje de entrada en comparación con eje de salida) no es reversible cuando usa grandes relaciones de reducción, debido a la gran fricción que hay entre el tornillo sinfín y la corona helicoidal, o engranaje. Uno no puede girar el engranaje aplicando un torque al eje de salida. En este caso, el engranaje de tornillo sin fin o helicoidal se considera de cierre automático. Hablando téenicamente, esto ocurre cuando la tangente del ángulo de avance del sinfín es menor que el coeficiente de fricción entre el sinfín y el engrane. Una reducción de engranaje alta en los accionamientos sinfín requiere un ángulo de avance muy superficial, por lo que en la mayoría de los casos el ángulo de avance es de hecho menor que el coeficiente de fricción entre el diente del engranaje, esto es, el engranaje sinfín es de cierre automático.

Al accionar las válvulas, la característica de cierre automático del engranaje sinfín es especialmente ventajosa. Por ejemplo, las válvulas de mariposa tienen una tendencia a moverse desde una posición dada debido a que la paleta de la válvula es empujada por el fluido en la válvula. Esto es especialmente frecuente cuando la válvula está siendo usada para estrangular el flujo del fluido, esto es, cuando hay una gran caída de presión a medida que el fluido pasa a través de la válvula. En este caso, trenes de engranaje normales no serán capaces de mantener inmóvil la paleta. En su lugar, las fuerza aplicadas por el fluido a la paleta son convertidas a torques que harán girar el eje de salida del tren de engranaje. A menos que un mecanismo de frenado esté localizado en algún lugar entre la unidad motriz (volante) y la válvula, la válvula vagará fuera de posición, alejando el motor o volante de su posición prevista. Con una alta reducción, engranajes sinfín de cierre automático, esto no ocurre debido a la característica de cierre automático inherente al tren de engranaje.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención es un ensamble de válvula rotatoria que comprende: una cámara libre de fuga que contiene una engranaje helicoidal que tiene un primer extremo y un segundo extremo y una engranaje de piñón que tiene un primer lado y un segundo lado, en donde el engranaje helicoidal se acopla con el engranaje de piñón de tal manera que cuando gira el engranaje helicoidal, también el engranaje de piñón gira; un palca del adaptador que está localizada entre un cuerpo de válvula rotatoria y la cámara y que fija el cuerpo de válvula rotatoria a la cámara; y un ensamble de accionamiento magnético; en donde la cámara está situada entre el ensamble de accionamiento magnético y el cuerpo de válvula rotatoria; y en donde un eje se extiende a través del centro del engranaje de piñón provocando que una válvula dentro del cuerpo de válvula rotatoria abra y cierre en base a la rotación del eje.

En una modalidad preferida, el ensamble de accionamiento magnético comprende: un soporte de impulsor que contiene una pluralidad de imanes externos; una base de impulsor que sostiene al soporte de impulsor; y un soporte de seguidorque contiene una pluralidad de imanes internos; en donde la cámara comprende una porción de la cámara que está situada en el interior del soporte de impulsor entre la pluralidad de imanes internos y la pluralidad de imanes extemos; en donde la base de impulsor esta fijamente unida a un volante de accionador de tal manera que la base de impulsor gira cuando gira el volante de accionador; en donde el soporte de impulsor está fijamente unido a la base de impulsor de tal manera que el soporte de impulsor gira cuando la base de impulsor gira; y en el que cuando el soporte de impulsor gira, un acoplamiento magnético entre la pluralidad de imanes internos y la pluralidad de imanes externos provoca que el soporte de seguidorgire. Preferiblemente, la invención adicionalmente comprende un imán de retención que está fijo a la cámara y que impide que la base de impulsor sea sacada de la cámara.

En una modalidad preferida, la invención adicionalmente comprende un primer cojinete situado alrededor del primer extremo del engranaje helicoidal y un segundo cojinete situado alrededor del segundo extremo del engranaje helicoidal. Preferiblemente, el primer extremo del engranaje helicoidal pasa a través del soporte de seguidory en el primer cojinete, y el segundo extremo del engranaje helicoidal pasa a través del segundo cojinete y se inserta en una tapa que está fija a ia cámara. El engranaje helicoidal preferiblemente comprende un eje que está configurado para girar con el soporte del seguidor.

En una modalidad preferida, la invención además comprende un primer cojinete situado adyacente al primer lado del engranaje de piñón y un segundo cojinete situado adyacente al segundo lado del engranaje de piñón. Preferiblemente, la cámara comprende un primer tope positivo y un segundo tope positivo que impiden que el engranaje de piñón sobregire. El eje preferiblemente comprende un extremo superior, y la cámara preferiblemente comprende una ventana indicadora de posición que permite al extremo superior del eje ser visto por un operador.

En una modalidad alternativa, el ensamble de accionamiento magnético comprende: una cámara radial, un soporte de impulsor radial que contiene una pluralidad de imanes de impulsor radial; un soporte de seguidorradial que contiene una pluralidad de imanes de seguidorradial; y una radial que está unida a la cámara radial y situada entre el soporte de impulsor radial y el soporte de seguidor radial; y en donde un volante de accionador está fijamente unido a la tapa de impulsor radial que está fijamente unida al soporte de impulsor radial. Preferiblemente, la invención adicionalmente comprende un imán de retención que está fijo a la tapa radial y que impide que la tapa de impulsor radial sea sacada de la tapa radial.

En aún otra modalidad alternativa, el eje comprende un extremo superior, y la invención además comprende un imán anular posicionado en el extremo superior del eje y un detector de proximidad posicionado en el exterior de la cámara y próximo al imán anular.

En una modalidad alternativa, la invención es una válvula rotatoria que comprende: un cuerpo de válvula rotatoria que tiene una placa de adaptador integral; una cámara libre de fugas que contiene una engranaje helicoidal que tiene un primer extremo y un segundo extremo y un engranaje de piñón que tiene un primer lado y un segundo lado, en donde el engranaje helicoidal se acopla con el engranaje de piñón de tal manera que cuando gira el engranaje helicoidal, el engranaje de piñón también gira; y un ensamble de accionamiento magnético; en donde ia placa del adaptador integral está situado entre el cuerpo de válvula rotatoria y la cámara y sujeta a dicha cámara; en donde la cámara está situada entre el ensamble de accionamiento magnético y el cuerpo de válvula rotatoria, y en donde un eje se extiende a través del centro del engranaje de piñón y provoca que la válvula dentro del cuerpo de válvula rotatoria abra y cierre en base a la rotación del eje.

En una modalidad preferida, el ensamble de accionamiento magnético comprende: un soporte de impulsor que contiene una pluralidad de imanes externos; una base de impulsor que sostiene al soporte de impulsor, y un soporte de seguidorque contiene una pluralidad de imanes internos; en donde la cámara contiene una porción de la cámara que está situada en el interior del soporte de impulsor entre la pluralidad de imanes internos y la pluralidad de imanes externos; en donde la base de impulsor está fijamente unida a un volante de accionador de tal manera que la base de impulsor gira cuando el volante de accionador gira; en donde el soporte de impulsor esta fijamente unido a la base de impulsor de tal manera que el soporte de impulsor gira cuando la base de impulsor gira; y en el que cuando el soporte de impulsor gira, un acoplamiento magnético entre la pluralidad de imanes internos y la pluralidad de imanes externos provoca que el soporte de seguidorgire. Preferiblemente, la invención comprende además un retenedor de imán que está fijo a la cámara y que evita que la base de impulsor sea sacado de la cámara.

En una modalidad preferida, la invención comprende además un primer cojinete situado alrededor del primer extremo del engranaje helicoidal y un segundo cojinete situado alrededor del segundo extremo del engranaje helicoidal. Preferiblemente, el primer extremo del engranaje helicoidal pasa a través del soporte de seguidory dentro del primer cojinete, y el segundo extremo del engranaje helicoidal pasa a través del segundo cojinete y se inserta dentro de una tapa que está fija a la cámara. El engranaje helicoidal comprende preferiblemente un eje que está configurado para girar con el soporte del seguidor.

En una modalidad preferida, la invención comprende además un primer cojinete situado adyacente al primer lado del engranaje de piñón y un segundo cojinete situado adyacente al segundo lado del engranaje de piñón. Preferiblemente, la cámara comprende un primer tope positivo y un segundo tope positivo que impiden al engranaje de piñón de un exceso de rotación. El eje preferiblemente comprende un extremo superior, y la cáma preferiblemente comprende una ventana indicadora de posición que permite al extremo superior del eje ser visto por un operador.

En una modalidad alternativa, el ensamble de accionamiento magnetico comprende: una cámara radial; un soporte de impulsor radial que contiene una pluralidad de imanes de impulsor radial; un soporte de seguidor radial que contiene una pluralidad de imanes de seguidor radial; una tapa radial que está unida a la cámara radial y situada entre el soporte de impulsor radial y el soporte de seguidor radial; en donde el engranaje helicoidal está configurado para girar con el soporte de seguidor radial; y en donde un volante de accionador está fijamente unido a la tapa de impulsor radial que está fijamente unida al soporte de impulsor radial. Preferiblemente, la invención comprende además un retenedor de imán que está fijo a la tapa radial y que impide que la tapa de impulsor radial sea sacada de la tapa radial.

En aún otra modalidad alternativa, el eje comprende un extremo superior, y la invención además comprende un imán anular posicionado en el extremo superior del eje y un detector de proximidad posicionado en el exterior de la cámara y en la proximidad del imán anular.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 es una vista en perspectiva frontal de la presente invención.

La figura 2 es una vista en perspectiva lateral de la presente invención.

La figura 3 es una vista en perspectiva superior de la presente invención.

La figura 4 es una vista en perspectiva superior en corte de la presente invención.

La figura 5 es una vista en explosión del ensamble de accionamiento y ensamble de engranaje helicoidal.

La figura 6 es una vista seccional del ensamble de accionamiento magnetico.

La figura 7 es una vista en perspectiva del cuerpo de válvula y una vista en explosión del ensamble de engranaje de piñón.

La figura 8 es una vista en corte de la presente invención con la bola en una posición abierta.

La figura 9 es una vista en corte de la presente invención con la bola en una posición cerrada.

La figura 10 es una vista seccional de los ensambles de engranaje helicoidal y de piñón con la válvula en una posición abierta.

La figura 11 es una vista seccional de los ensambles de engranaje helicoidal y de piñón con la válvula en una posición cerrada.

La figura 12 es una vista seccional de los ensambles de engranaje helicoidal y de piñón mostrados con el soporte de seguidor interconectado con el cojinete en lugar del eje del engranaje helicoidal.

La figura 13 es una vista en perspectiva de la presente invención mostrada con un retenedor de imán y una ventana indicadora de posición.

La figura 14 es una vista superior de la presente invención mostrada con un retenedor de imán y una ventana indicadora de posición.

La figura 15 es vista en perspectiva de la presente invención mostrada con un conjunto de imán radial.

La figura 16 es una vista en perspectiva superior en corte de la presente invención mostrada con un conjunto de imán radial.

La figura 17 es una vista en explosión de la presente invención mostrada con un conjunto de imán radial.

La figura 18 es una vista en perspectiva de la presente invención mostrada con un conjunto de imán radial y un retenedor de imán.

La figura 19 es una vista en explosión de la presente invención mostrada con un conjunto de imán radial y un retenedor de imán.

La figura 20 es una vista en perspectiva de la presente invención mostrada con un accionador de motor.

La figura 21 es una vista en perspectiva en corte de la presente invención mostrada con una válvula de tapón.

La figura 22 es una vista en perspectiva en corte de la presente invención mostrada con una válvula de mariposa.

La figura 23 es una vista en corte de la presente invención mostrada con un imán anular para detectar posición.

La figura 24 es una vista en corte de un cojinete de bolas.

La figura 25 es una vista en explosión de la modalidad de válvula de bola de entrada superior de la presente invención.

La figura 26 es una vista en perspectiva de la modalidad de válvula de bola de entrada superior de la presente invención.

La figura 27 es una vista en detalle de la bola y muñón.

La figura 28 es una vista seccional de la modalidad de imán radial mostrando los cojinetes de deslizamiento y junta.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La figura 1 es una vista en perspectiva frontal de la presente invención. Dicha figura 1 muestra un cuerpo (1) de válvula de bola [incluyendo un cuerpo izquierdo (1a), un cuerpo derecho (1b), y un cuerpo central (1c)], una placa (2) de adaptador, una cámara (3) y una tapa (4). Los cuerpos izquierdo (1a) y derecho (1b) están preferiblemente fijos al cuerpo central (1c) con prisioneros (37) (veanse las figuras 8 - 9, 13 y 15) y tuercas (22). La placa (2) de adaptador sujeta la cámara (3) al cuerpo (1) de válvula. Dos tapas (4) se muestran en la figura 1, una de las tapas (4) está sujeta al cuerpo central (1c) y mantiene un muñón (38) en su lugar (véase la figura 8), y la otra tapa (4) está sujeta a la cámara (3) y mantiene a un cojinete (18) de bolas en un extremo de un engranaje helicoidal (16) en su lugar (véase la figura 4). [Véase también la figura 27 para una vista detallada de una bola (28) y muñón (38); la bola (28) gira sobre el muñón (38)].

En la figura 1 también se muestra un volante (9) de accionador, el cual comprende una pluralidad de rayos (10) de accionador. Una base (12) de impulsor sostiene un soporte (11) de impulsor, y también tiene una brida (12a) para unir los rayos (10) de accionador o una corona dentada (26) del motor (véase la figura 20). En esta modalidad, los rayos (10) de accionador están sujetos a la base (12) de impulsor con tornillos (20), pero la presente invención no está limitada a cualquier forma en particular de fijar el volante (9) de accionador a la base (12) de impulsor.

La figura 2 es una vista en perspectiva lateral de la presente invención. Dicha figura 2 muestra todas las mismas partes que la figura 1, excepto que la bola (28) también se muestra. Nótese que aún cuando las figuras 1 - 16 se muestran con una modalidad de válvula de bola, la presente invención no está limitada a cualquier tipo en particular de válvula rotatoria. Como se muestra en las subsecuentes figuras, la presente invención puede ser usada también con válvulas de tapón, válvulas de mariposa, o cualquier otra clase de válvula rotatoria.

La figura 3 es una vista en perspectiva superior de la presente invención. Dicha figura 3 muestra el soporte (11) de impulsor, el cual aloja unos imanes externos (13) [esto es, los imanes externos (13) están alojados dentro del soporte (11) de impulsor]. La cámara (3) proporciona una barrera libre de fugas entre los imanes externos (13) e internos (15) (no mostrados en la figura). Como se muestra en esta figura 3, la cámara (3) [la cual aloja al engranaje helicoidal (16)] está situada entre el ensamble de accionamiento [el cual se compone del volante (9) de accionador y los imanes externos (13)] y el cuerpo (1) de válvula. Este es un aspecto crítico de la presente invención.

Nótese que en la modalidad mostrada en las figuras 1 - 3, la base (12) de impulsor no está físicamente unida a la cámara (3); más bien, la fuerza magnética entre los imanes externos (13) e internos (15) mantiene a la base (12) de impulsor en su lugar. En teoría, si se aplica suficiente fuerza, la base (12) de impulsor podría ser empujada fuera de la cámara (3) [y más preferiblemente, una saliente o tope positivo (3a) de la cámara (3)]. Por esta razón, las modalidades subsecuentes incluyen un retenedor (23) de imán (véase las figuras 10 -13).

La figura 4 es una vista en perspectiva superior en corte de la presente invención. En dicha figura 4, la parte superior de la cámara (3) ha sido cortada para mostrar que el engranaje helicoidal (16) y un engranaje de piñón (17) están situados en el interior de la cámara (3). El engranaje helicoidal (16) se interconecta con el engranaje de piñón (17) de modo que cuando el engranaje helicoidal (16) gira, el engranaje de piñón (17) también lo hace. Este es el aspecto de reducción de engranaje de la presente invención, y también es aquí ~ en la interconexión entre el engranaje helicoidal (16) y el engranaje de piñón (17) ~ que se incrementa el torque. En este contexto, el término “reducción de engranaje” significa que una revolución completa del engranaje helicoidal (16) provocará menos de una revolución completa del engranaje de piñón (17).

El cojinete (18) de bolas está preferiblemente situado a ambos extremos del engranaje helicoidal (16) (véase la figura 5). Los cojinetes (18) de bolas permiten al eje del engranaje helicoidal (16) girar libremente dentro de ellos. Aún cuando el cojinete (18) de bolas se muestra en las figuras, la presente invención no está limitada a cualquier tipo en particular de cojinete. Otros cojinetes (tal como cojinetes de rodillo o de deslizamiento) pueden ser usados también. Un extremo del engranaje helicoidal (16) pasa a través de un soporte (14) de seguidor y de un primer cojinete (18) de bolas, como se muestra más claramente en la figura 5. El otro extremo del engranaje helicoidal (16) pasa a través de un segundo cojinete (18) de bolas y se inserta en la tapa (4). El eje del engranaje helicoidal (16) gira con el soporte (14) de seguidor debido a que el soporte (14) de seguidor preferiblemente comprende una ranura (14a) de chaveta, en la cual una chaveta (16b) (véase las figuras 8 y 9) se ajusta sobre el eje del engranaje helicoidal (16). Una junta (21) proporciona un sello estático entre la tapa (4) y la cámara (3).

La figura 5 es una vista en explosión del ensamble de accionador y del ensamble de engranaje helicoidal. En esta modalidad, los imanes externos (13) están situados dentro de un soporte (11) de impulsor, el cual a su vez está situado dentro de la base (12) de impulsor. Los imanes internos (15) están situados dentro de un soporte (14) de seguidor. Cuando la invención está totalmente ensamblada, el soporte (14) de seguidor está en el interior de una porción (3e) de la cámara (3) que se encuentra en el interior del soporte (11) de impulsor. En otras palabras, una porción de la cámara (3) está situada entre los imanes externos (13) e internos (15). Esta porción (3e) de la cámara (3) actúa como una barrera física entre los imanes externos (13) e internos (15). Para accionar la válvula, el volante (9) de accionador se hace girar (ya sea manualmente o por medio desuní motor), provocando de este que la base (12) de impulsor tambien gire. El soporte (11) de impulsor está fijamente unido a la base (12) de impulsor, por ejemplo pero a manera de limitación, con pegamento o por medio de soldadura (véase también la figura 6, la cual muestra donde el soporte (11) de impulsor y la base (12) de impulsor entran en contacto uno con el otro). Cuando el soporte (11) de impulsor gira, el acoplamiento magnético entre los imanes externos (13) e internos (15) provoca que el soporte (14) de seguidor también gire.

La figura 6 es una vista seccional del ensamble de accionador magnético. Dicha figura 6 muestra los imanes externos (13) e internos (15), así como también los soportes de impulsor (11) y de seguidor (14), en relación uno con el otro. Esta figura también muestra que la porción (3e) de la cámara (3) está situada entre el soporte (11) de impulsor y el soporte (14) de seguidor.

La figura 7 es una vista en perspectiva del cuerpo (1) de válvula y una vista en explosión del ensamble de engranaje de piñón (17). Como se muestra en esta figura, el cojinete (18) de bolas está preferiblemente situado a ambos lados del engranaje de piñón (17). Un eje (5) está insertado en y a través del centro del engranaje de piñón (17) y también a través de los cojinetes (18) de bolas. El eje (5) comprende una chaveta (6) del eje, la cual se ajusta en una ranura de chaveta (sin referencia numérica pero mostrada en la figura 10) en ambos el eje (5) y el engranaje de piñón (17). Debido a la chaveta (6), el eje (5) gira cuando el engranaje de piñón (17) gira (esto es, en un torque mucho más grande que el volante (9) de accionador debido a la reducción de engranaje). Un O-ring (8) preferiblemente se ajusta en una ranura (2a) de sello en la placa (2) de adaptador para proporcionar un sello entre la cámara (3) y la placa (2) de adaptador (véase la figura 9). Un sello (7) preferiblemente se ajusta sobre un hueco (1 d) en la parte superior del cuerpo (1) de válvula para proporcionar un sello entre el cuerpo (1) de válvula y la placa (2) de adaptador. Nótese que la placa (2) de adaptador preferiblemente comprende un soporte (2b) de cojinete en el cual se ajusta uno de los dos cojinetes (18) de bolas. Como se señaló anteriormente, la presente invención no está limitada a cualquier tipo en particular de cojinete, y cualquier cojinete adecuado puede ser usado.

La figura 8 es una vista en corte de la presente invención con la bola (28) en una posición abierta. Dicha figura 8 muestra un anillo externo (18a), un anillo interno (18b) y una bola (18c) del cojinete de los cojinetes (18) de bolas en ambos lados del engranaje de piñón (17). El cojinete (18) de bolas se muestra en un detalle agrandado en la figura 24. Los cojinetes (18) de bolas en ambos extremos del engranaje helicoidal (16) no están visibles en la figura. La chaveta (16b) en el engranaje helicoidal (16) que se ajusta en la ranura (14a) de chaveta del soporte (14) de seguidor también se muestra. Las figuras 8 y 25 también muestran como el eje (5) se ajusta en la bola (28); nótese que el eje (5) está configurado de tal modo que cuando es insertado en la bola (28), dicha bola (28) gira cuando el eje (5) gira. El propósito de un asiento (19) de bola es mantener el fluido entre la bola (28) y los cuerpos de válvula izquierdo (1a) y derecho (1b). Una junta (36) de resorte de hule rodea cada asiento (19) [una en la parte superior de la bola (28) y una en la parte inferior de la bola (28)] y proporciona un sello entre los cuerpos de válvula izquierdo (1a) y derecho (1b) y el asiento (19). La junta (36) de resorte de hule también proporciona presión positiva entre el asiento (19) y la bola (28).

La figura 9 es una vista en corte de la presente invención con la bola (28) en una posición cerrada. Dicha figura 9 muestra todos los mismos componentes de la figura 8.

La figura 10 es una vista seccional de los ensambles de engranaje helicoidal (16) y de piñón (17). Como se muestra en esta figura, la cámara (3) preferiblemente comprende dos topes positivos (3a), los cuales impiden que el engranaje de piñón (17) sobregire. Los dientes más externos del engranaje de piñón (17) actúan como topes positivos (17a) y son los que impiden que el engranaje de piñón (17) continúe girando cuando ellos golpean los topes positivos (3a) de la cámara (3).

La figura 11 es una vista seccional de los ensambles de engranaje helicoidal (16) y de piñón (17) con la válvula en una posición cerrada. Dicha figura 11 muestra todos los mismos componentes de la figura 10.

La figura 12 es una vista seccional de los ensambles de engranaje helicoidal (16) y de piñón (17) mostrados con el soporte (14) de seguidor [en lugar del eje del engranaje helicoidal (16)] interconectado con el cojinete (18) de bolas. En esta modalidad alternativa, en lugar del eje del engranaje helicoidal (16) que se extiende todo el camino en el primer cojinete (18) de bolas. Nótese que en cualquier caso (la modalidad mostrada en la figura 11 o la modalidad mostrada en la figura 12), el eje del engranaje helicoidal (16) gira con el soporte (14) de seguidor.

La figura 13 es una vista en perspectiva de la presente invención mostrada con el retenedor (23) de imán y la ventana (3d) indicadora de posición. En esta modalidad alternativa, el retenedor (23) de imán opcional (también se muestra en las figuras 11 y 12) está situado sobre el extremo de la porción (3e) de cámara (como un sombrero) y atornillado a él. La función del retenedor (23) de imán es impedir que la base (12) de impulsor sea empujada fuera de la porción (3e) de cámara (esto es, impedir que los imanes externos (13) e internos (15) se desacoplen. Nótese que el diámetro externo del retenedor (23) de imán es preferiblemente ligeramente más grande que el diámetro interior del agujero en la base (12) de impulsor a través del cual la porción (3e) de cámara sobresale. La ventana (3d) indicadora de posición se discute más completamente a continuación en relación con la figura 14.

La figura 14 es una vista superior de la presente invención mostrada con el retenedor (23) de imán y la ventana (3d) indicadora de posición. En esta modalidad, la superficie superior de la cámara (3) comprende la ventana (3d) y el medidor (3c) de posición. La ventana (3d) está compuesto preferiblemente de un vidrio claro estimado a la misma presión que la cámara (3). La parte superior del eje (5) es claramente visible a través de la ventana (3d). La parte superior del eje (5) comprende un indicador de posición (5a) que indica la posición rotacional del eje (5) en relación con el medidor de posición (3c). La presente invención no está limitada a cualquier tipo en particular de indicador. Por ejemplo, el indicador podría ser una ranura en la parte superior del eje (5), podría ser una etiqueta adhesiva, o podría estar pintado sobre la parte superior del eje (5).

Las figuras 15 - 19 muestran una modalidad alternativa de la presente invención en la cual los imanes externos (13) e internos (15) están dispuestos en un arreglo radial en lugar del arreglo cilindrico mostrado en la figura 6. La figura 15 es una vista en perspectiva de la presente invención mostrada con un arreglo de imán radial. Las diferencias entre esta modalidad y las modalidades de arreglo de imán cilindrico previamente mostradas y descritas son: (i) la cámara (3) es reemplazada con una cámara radial (3b); (ii) el soporte (11) de impulsor y el soporte (14) de seguidor son reemplazados con un soporte (33) de impulsor radial y un soporte (34) de seguidor radial; y, (iii) en lugar de la porción (3e) de cámara que se encuentra entre el soporte (11) de impulsor y el soporte (14) de seguidor, la tapa (329 radial (que se une a la cámara (3b) radial) se encuentra entre el soporte (33) de impulsor radial y el soporte (34) de seguidor radial. Además, los cojinetes (18) son sostenidos por la cámara (3b) y una tapa (32) radial en lugar de la tapa (4) y la porción (3e) de cámara.

La figura 16 es una vista en perspectivas superior en corte de la presente invención mostrada con un arreglo de imán radial. En esta modalidad, un primer juego de imanes radiales (30) está colocado dentro del soporte (33) de impulsor radial (véase también la figura 17). La tapa radial (32) se encuentra entre el primer juego (30) de imanes radiales en el soporte (33) de impulsor radial y un segundo juego (30) de imanes colocado dentro del soporte (34) de seguidor radial y actúa como una barrera física entre el primero y segundo juego (30) de imanes radiales. El eje del engranaje helicoidal (16) comprende la chaveta (16b) que se ajusta dentro de una ranura (34a) de chaveta en el soporte (34) de seguidor radial de modo que el engranaje helicoidal (16) gira junto con el segundo juego (30) de imanes radiales. Los rayos (10) de accionador son atornillados (no mostrados) sobre una tapa (31) de impulsor radial, la cual está fijamente unida (por ejemplo, con pegamento o soldadura) al soporte (33) de impulsor radial, el cual lleva los imanes radiales (30). De esta manera, cuando el volante (9) de accionador gira, los imanes radiales (30) también giran.

La figura 17 es una vista en explosión de la presente invención mostrada con un arreglo de imán radial. La presente invención no está limitada a cualquier configuración en particular de imanes siempre y cuando haya dos juegos de imanes con una barrera física entre ellos. En la modalidad de arreglo de imán radial (mostrada en las figuras 15 - 19), la tapa radial (32) actúa como la barrera física entre el soporte (33) de impulsor radial y el soporte (34) de seguidor radial. El soporte (34) de seguidor radial se ajusta en el interior de la cámara radial (3b), y la tapa radial (32) está atornillada a la cámara radial (3b). (Nótese que una brida (3f) de la cámara radial no existe en la modalidad de imán cilindrico; en su lugar, la modalidad de imán cilindrico tiene la porción (3e) de cámara que se extiende a través del soporte (11) de impulsor (véase la figura 5). En esta manera, un sello libre de fuga es provisto entre el soporte (34) de seguidor y la tapa radial (32) [en otras palabras, la tapa radial (32) llega a ser parte de la cámara radial (3b)].

La figura 17 también muestra un cojinete de deslizamiento (44) entre los imanes radiales (30) y la brida (3f) de la cámara radial. La junta (21) se encuentra preferiblemente entre la brida (3f) de la cámara radial y la tapa radial (32). La figura 28 es una vista seccional de la modalidad de imán radial (mostrada en las figuras 15 - 19) mostrando la orientación de los cojinetes de deslizamiento (44) y la junta (21) en relación a la brida (3f) de la cámara radial, los imanes radiales (30), la tapa (31) de impulsor radial, la tapa radial (32), y el soporte (33) de impulsor radial.

La figura 18 es una vista en perspectiva de la presente invención mostrada con un arreglo de imán radial y un retenedor de imán. La figura 19 es una vista en explosión de la presente invención mostrada con un arreglo de imán radial y un retenedor de imán. Como se muestra en esta figuras, un retenedor (23a) de imán toma la forma de una placa [fija a la tapa radial (32)] en esta modalidad en lugar de la configuración en forma de sombrero del retenedor de imán mostrado en las figuras 10 - 13. Esto es debido a que no hay ninguna porción (3e) de la cámara que sobresale a traves de la base (12) de impulsor, como en las modalidades previas. El retenedor (23a) de imán sirve para el mismo propósito que se describió previamente en relación con el retenedor (23) de imán, esto es, prevenir que la tapa (31) de impulsor radial sea empujado fuera de la tapa radial (es decir, impedir que los imanes en el soporte (33) de impulsor radial se desacoplen de los imanes (30) en el soporte (34) de seguidor radial). Sin el retenedor (23a) de imán, la tapa (31) de impulsor radial es sostenida por la tapa radial (32) debido a la fuerza magnética entre los imanes (30) en el soporte (33) de impulsor radial y los imanes (30) en el soporte (34) de seguidor radial.

La figura 20 es una vista en perspectiva de la presente invención mostrada con accionador de motor. Como se señaló anteriormente, el volante (9) de accionador puede ser girado manualmente o por medio de un motor. En esta modalidad, un motor neumático (24) controla un engranaje (25) de impulsor de motor, el cual a su vez controla la corona (26) dentada de motor. Aún cuando el motor neumático (24) se muestra en esta figura, también puede ser usado un motor eléctrico. (Nótese que la modalidad mostrada en esta figura es un arreglo de imán cilindrico, no el arreglo de imán radial).

La figura 21 es una vista en perspectiva en corte de la presente invención mostrada con una válvula de tapón. Como se señaló anteriormente, la presente invención no está limitada a cualquier tipo de válvula rotatoria en particular. En esta modalidad, el eje (5) que se extiende a través del centro del engranaje de piñón (17) y gira con el engranaje de piñón (17) hace girar un tapón (39) en lugar de la bola (28) mostrada en las figuras previas. En esta modalidad, un cuerpo (35) de válvula de tapón remplaza al cuerpo (1) de válvula de bola que se describió en las modalidades anteriores.

La figura 22 es una vista en perspectiva en corte de la presente invención mostrada con una válvula de mariposa. En esta modalidad, el eje (5) que se extiende a través del centro del engranaje de piñón (17) y gira con el engranaje de piñón (17) hace girar una mariposa (40) en lugar de la bola (28) o tapón (39) mostrados en las figuras anteriores. En esta modalidad, un cuerpo (41) de válvula de mariposa remplaza al cuerpo (1) de válvula de bola descrito en las modalidades anteriores.

La figura 23 es una vista en corte de la presente invención mostrada con un imán anular (27) para detectar posición. El imán anular (27) es una característica opcional en la que dicho imán anular (27) esta fijamente unido a la parte superior del eje (5). El imán anular (27) contiene imanes en forma de rebanadas de pastel con polos magnéticos alternantes (norte y sur). Un detector (29) se encuentra en el exterior de la cámara (3) en la proximidad del imán anular (27). El detector (29) determina la posición de la válvula (es decir, abierta o cerrada y a que grados está abierta o cerrada) en base a la posición de los imanes que conforman al imán anular (27).

La figura 24 es una vista en corte del cojinete (18) de bolas. Como se señaló anteriormente, la presente invención no está limitada a cualquier tipo de cojinete en particular [localizado a cada lado del engranaje de piñón (17) y también en cualquiera de los extremos del engranaje helicoidal (16)]. En esta figurase provee una vista en detalle del cojinete de bolas (18) mostrado en las figuras anteriores.

En todas las figuras anteriores, la presente invención se muestra como una reconstrucción que puede ser usada con un cuerpo de válvula rotatoria existente; sin embargo, en una modalidad alternativa, la presente invención es una válvula independiente que incorpora las características de la presente invención. Esta modalidad se muestra en las figuras 25 y 26. En estas figuras, la placa (2) de adaptador de modalidades previamente descritas es remplazada con una placa (42) del adaptador integral o parte superior del adaptador, y el soporte (2b) de cojinete es remplazado con un soporte (42a) de cojinete. Por lo demás, todas las partes son como fueron descritas anteriormente.

Aún cuando la modalidad preferida de la presente invención ha sido descrita y mostrada, será evidente para los expertos en la materia que muchos cambios y modificaciones pueden ser hechos sin apartarse de la invención en sus aspectos más amplios. Por lo tanto, las reivindicaciones adjuntas pretenden cubrir todos esos cambios y modificaciones incluidos dentro del verdadero espíritu y alcance de la invención.

Claims (24)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1.- Un ensamble de válvula rotatoria caracterizada porque comprende: (a) una cámara libre de fugas que contiene un engranaje helicoidal que tiene un primer extremo y un segundo extremo, y un engranaje de piñón que tiene un primer lado y un segundo lado, en donde el engranaje helicoidal engrana con el engranaje de piñón de tal manera que cuando el engranaje helicoidal gira, el engranaje de piñón tambien gira; (b) una placa de adaptador que se encuentra situada entre un cuerpo de válvula rotatoria y la cámara y que fija el cuerpo de válvula rotatoria a la cámara; y, (c) un ensamble de accionador magnético; en donde la cámara se encuentra situada entre el ensamble de accionador magnético y el cuerpo de válvula rotatoria; y en donde un eje se extiende a través del centro del engranaje de piñón y provoca que una válvula dentro del cuerpo de válvula rotatoria abra y cierre en base al giro del eje.

2.- El ensamble de válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el ensamble de accionador magnético comprende: (a) un soporte de impulsor que contiene una pluralidad de imanes externos; (b) una base de impulsor que sostiene al soporte de impulsor; y, (c) un soporte de seguidor que contiene una pluralidad de imanes internos; en donde la cámara comprende una porción de la cámara que se encuentra situada en el interior del soporte de impulsor entre la pluralidad de imane internos y la pluralidad de imanes externos; en donde la base de impulsor esta fijamente unida a un volante de accionador de tal manera que la base de impulsor gira cuando el volante de impulsor gira; en donde el soporte de impulsor esta fijamente unido a la base de impulsor de tal manera que el soporte de impulsor gira cuando la base de impulsor gira; y, en el que cuando el soporte de impulsor gira, un acoplamiento magnético entre la pluralidad de imanes internos y la pluralidad de imanes externos provoca que el soporte de seguidor gire.

3.- El ensamble de válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende un retenedor de imán que está fijo a la cámara y que impide que la base de impulsor sea empujada hacia fuera de la cámara.

4.- El ensamble de válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende un primer cojinete situado alrededor del primer extremo del engranaje helicoidal y un segundo cojinete situado alrededor del segundo extremo del engranaje helicoidal.

5.- El ensamble de válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el primer extremo del engranaje helicoidal pasa a través del soporte de seguidor y en el primer cojinete, y el segundo extremo del engranaje helicoidal pasa a través del segundo cojinete y se inserta en una tapa que está fija a la cámara.

6.- El ensamble de válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el engranaje helicoidal comprende un eje que está configurado para girar con el soporte de seguidor.

7.- El ensamble de válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende un primer cojinete situado adyacente al primer lado del engranaje de piñón y un segundo cojinete situado adyacente al segundo lado del engranaje de piñón.

8.- El ensamble de válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado además porque la cámara comprende un primer tope positivo y un segundo tope positivo que impiden que el engranaje de piñón sobregire.

9.- El ensamble de válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el eje comprende un extremo superior, y la cámara comprende una ventana indicadora de posición que permite que dicho extremo superior del eje sea visto por un operador.

10.- El ensamble de válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el ensamble de accionador magnético comprende: (a) una cámara radial; (b) un soporte de impulsor radial que contiene una pluralidad de imanes de impulsor radial; (c) un soporte de seguidor radial que contiene una pluralidad de imanes de seguidor radial; (d) una tapa radial que está sujeta a la cámara radial y situada entre el soporte de impulsor radial y el soporte de seguidor radial; en donde el engranaje helicoidal está configurado para girar con el soporte de seguidor; y en donde un volante de accionador esta fijamente sujeto a la tapa de impulsor radial que esta fijamente sujeta al soporte de impulsor radial.

11.- El ensamble de válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque adicionalmente comprende un retenedor de imán que está fijo a la tapa radial que impide que la tapa de impulsor radial sea empujada fuera de la tapa radial.

12.- El ensamble de válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el eje comprende un extremo superior, y adicionalmente comprende un imán anular situado en dicho extremo superior del eje y un detector de proximidad localizado en el exterior de la cámara y en la proximidad del imán anular.

13.- Una válvula rotatoria caracterizada porque comprende: (a) un cuerpo de válvula rotatoria que tiene una placa de adaptador integral; (b) una cámara libre de fugas que contiene un engranaje helicoidal que tiene un primer extremo y un segundo extremo, y un engranaje de piñón que tiene un primer lado y un segundo lado, en donde el engranaje helicoidal engrana con el engranaje de piñón de tal manera que cuando el engranaje helicoidal gira, el engranaje de piñón también gira; (c) un ensamble de accionador magnético; en donde la placa de adaptador integral se encuentra entre el cuerpo de válvula rotatoria y la cámara y sujeta a dicha cámara; en donde la cámara se encuentra situada entre el ensamble de accionador magnético y el cuerpo de válvula rotatoria; y en donde un eje se extiende a través del centro del engranaje de piñón y provoca que una válvula dentro del cuerpo de válvula rotatoria abra y cierre en base al giro del eje.

14.- La válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque el ensamble de accionador magnético comprende: (a) un soporte de impulsor que contiene una pluralidad de imanes externos; (b) una base de impulsor que sostiene al soporte de impulsor; y, (c) un soporte de seguidor que contiene una pluralidad de imanes internos; en donde la cámara comprende una porción de la cámara que se encuentra situada en el interior del soporte de impulsor entre la pluralidad de imane internos y la pluralidad de imanes externos; en donde la base de impulsor esta fijamente unida a un volante de accionador de tal manera que la base de impulsor gira cuando el volante de impulsor gira; en donde el soporte de impulsor esta fijamente unido a la base de impulsor de tal manera que el soporte de impulsor gira cuando la base de impulsor gira; y, en el que cuando el soporte de impulsor gira, un acoplamiento magnético entre la pluralidad de imanes internos y la pluralidad de imanes externos provoca que el soporte de seguidor gire.

15.- La válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque adicionalmente comprende un retenedor de imán que está fijo a la cámara y que impide que la base de impulsor sea empujada hacia fuera de la cámara.

16.- La válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque adicionalmente comprende un primer cojinete situado alrededor del primer extremo del engranaje helicoidal y un segundo cojinete situado alrededor del segundo extremo del engranaje helicoidal.

17.- La válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada además porque el primer extremo del engranaje helicoidal pasa a través del soporte de seguidor y en el primer cojinete, y el segundo extremo del engranaje helicoidal pasa a través del segundo cojinete y se inserta en una tapa que está fija a la cámara.

18.- La válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada además porque el engranaje helicoidal comprende un eje que está configurado para girar con el soporte de seguidor.

19.- La válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque adicionalmente comprende un primer cojinete situado adyacente al primer lado del engranaje de piñón y un segundo cojinete situado adyacente al segundo lado del engranaje de piñón.

20.- La válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque la cámara comprende un primer tope positivo y un segundo tope positivo que impiden que el engranaje de piñón sobregire.

21.- La válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque el eje comprende un extremo superior, y la cámara comprende una ventana indicadora de posición que permite que dicho extremo superior del eje sea visto por un operador.

22.- La válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque el ensamble de accionador magnetico comprende: (a) una cámara radial; (b) un soporte de impulsor radial que contiene una pluralidad de imanes de impulsor radial; (c) un soporte de seguidor radial que contiene una pluralidad de imanes de seguidor radial; (d) una tapa radial que está sujeta a la cámara radial y situada entre el soporte de impulsor radial y el soporte de seguidor radial; en donde el engranaje helicoidal está configurado para girar con el soporte de seguidor; y en donde un volante de accionador esta fijamente sujeto a la tapa de impulsor radial que esta fijamente sujeta al soporte de impulsor radial.

23.- La válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada porque adicionalmente comprende un retenedor de imán que está fijo a la tapa radial y que impide que la tapa de impulsor radial sea empujada fuera de la tapa radial.

24.- La válvula rotatoria de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque el eje comprende un extremo superior, y adicionalmente comprende un imán anular situado en dicho extremo superior del eje y un detector de proximidad localizado en el exterior de la cámara y en la proximidad del imán anular.