MX2014012475A - Tapa protectora para valvula de cilindro de fluido presurizado y metodo de produccion de la misma. - Google Patents

Tapa protectora para valvula de cilindro de fluido presurizado y metodo de produccion de la misma.

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MX2014012475A
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Renaud Ligonesche
François Trindade
William Lebegue
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Air Liquide
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Abstract

La invención es concerniente con una tapa protectora para una válvula de cilindro presurizado, que comprende un aro (1) que define un espacio protegido blindado, el extremo inferior del aro (1) siendo asegurado a la base en general anular (2) que está diseñada para ser montada alrededor del cuello de un cilindro de fluido presurizado. La tapa está caracterizada porque el aro (1) comprende una lámina de metal formada por estirado. La invención también es concerniente con el método correspondiente.

Description

TAPA PROTECTORA PARA VÁLVULA DE CILINDRO DE FLUIDO PRESURIZADO Y MÉTODO DE PRODUCCIÓN DE LA MISMA DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención es concerniente con una tapa protectora para una válvula de cilindro de fluido presurizado y método de producción de la misma.
La invención es concerniente más en particular con una tapa protectora para una válvula de cilindro de fluido presurizado que comprende un aro que define un especio protector blindado, el extremo inferior del aro es asegurado sobre la base con una forma en general anular que está diseñada para ser montada alrededor del cuello de un cilindro de fluido presurizado.
Los cilindros de fluido presurizado y el equipo que los acompaña son sometidos a regulaciones y estándares de seguridad .
Por ejemplo, las tapas protectoras de válvulas de cilindro de gas son sometidas al siguiente estándar: la prueba de normalización ISO 11117 y particularmente resistencia a impactos (a 20°C y -20°C) . Estas tapas deben también satisfacer requerimientos de resistencia en cuanto al fuego y ciclos de vida prolongados.
Con el fin de cumplir con estas restricciones, algunas tapas protectoras consisten de metal. El documento DE10146261 describe así una tapa que es fabricada de metal moldeado y las partes diferentes las cuales son soldadas. Sin embargo, este tipo de arquitectura y producción de la tapa da como resultado una tapa que es relativamente pesada y costosa para producir si los estándares de resistencia mecánica van a ser respetados .
El documento GB1529293 por su parte describe una tapa protectora que consiste de una sola parte estampada. Sin embargo, esta tapa tiene una geometría que no es óptima para la protección de todas las válvulas. Además, esta modalidad da como resultado una tapa con resistencia mecánica a ser dejada caer que no es satisfactoria.
De acuerdo con otras soluciones conocidas, la tapa es fabricada de plástico, opcionalmente con un inserto de metal (confróntese con EP1041339) .
En general, con el fin de asegurar todas las funciones requeridas y satisfacer las restricciones técnicas, los diseños de tapa conocidos requieren una cantidad relativamente grande de material .
Un objeto de la presente invención es eliminar algunas o todas las desventajas descritas anteriormente del arte previo .
Un objeto de la invención puede en particular ser proponer una tapa y método de producción de la misma que hacen posible cumplir con las restricciones de seguridad, en particular sin en detrimento del peso de la tapa, su costo y la posibilidad de proveer la tapa con una forma que se adapta a diferentes geometrías de válvula, mientras que tiene una apariencia atractiva.
Para este propósito, la tapa de acuerdo con la invención, que además está en conformidad con la definición geométrica dada en el preámbulo anterior, está sustancialmente caracterizada porque el aro comprende una lámina de metal que es formada mediante estampado.
Además, las modalidades de la invención pueden comprender una o una pluralidad de las siguientes características : el extremo superior del aro comprende una protuberancia sobre la cual una perilla para sujetar la tapa es asegurada; - la perilla es asegurada al ser soldada y/o engarzada sobre el extremo superior del aro; - la perilla tiene la forma general de una cubierta hueca que, en la posición en la cual es montada sobre el aro, acomoda en su interior por lo menos parte de la protuberancia; la protuberancia es formada mediante estampado del aro; la perilla es asegurada al ser soldada sobre el extremo libre de la protuberancia; la perilla es hueca, con el extremo libre de la protuberancia siendo soportado contra la base de la perilla, mientras que el extremo inferior de la perilla es soportado sobre el extremo superior del aro y/o sobre otra porción de la protuberancia; - el extremo superior libre de la perilla es convexo hacia el exterior de la tapa; - la base comprende una parte de metal que es distinta del aro y tiene la forma general de un anillo abierto, dos extremos opuestos del cual son provistos con pasajes respectivos para un árbol de sujeción del dicho anillo, el extremo inferior del aro siendo asegurado sobre la base al ser soldado y/o engarzado; - el extremo inferior del aro comprende dos semi-anillos que forman un collarín circular que rodea la base alrededor de una fracción de la circunferencia de la base contenida entre 20% y 100% y preferiblemente entre 60% y 100%; - la base consiste de una parte de metal formada mediante estampado; - el aro comprende por lo menos una nervadura que se extiende en la dirección de curva del aro, la por lo menos una nervadura es formada mediante un pliegue estampado; - la protuberancia es abierta en su extremo superior; - la protuberancia tiene la forma general de un cono truncado, el diámetro del cual disminuye en la dirección de su extremo libre; - la protuberancia tiene la forma general de un cono truncado que converge discontinuamente en la dirección de su extremo libre, esto es, la protuberancia define una porción convexa y/o cóncava sobre su superficie; - la base comprende una porción de montaje con una forma en general tubular, que está diseñada para ser montada alrededor de un cuello de cilindro, el extremo superior de la porción de montaje siendo curva perpendicularmente al eje de la porción tubular con el fin de formar un reborde que es asegurado sobre el extremo inferior del aro; - el aro es por lo menos parcialmente convexo hacia el exterior del espacio protector,- - los pasajes para un árbol de sujeción del anillo que son formados en los extremos del anillo abierto formados por la base están situados sobre placas perforadas respectivas que son integrales con la base o agregadas sobre la base; la perilla consiste de una parte de metal formada mediante estampado; - por lo menos uno de: el aro, la base, perilla consiste de por lo menos uno de los siguientes materiales: un material de metal, un acero preferiblemente con características que son las mismas como, o mejores que, aquellas de un acero estructural, por ejemplo un acero de tipo S355MC de acuerdo con el estándar NF EN 10149.2, con un punto de cedencia de Re = 355 (MPa) y una resistencia de ruptura de Rm = 430 a 550 ( Pa) ; - por lo menos uno de: el aro, la base, perilla tiene un espesor de entre 0.5 y 10 mm y preferiblemente entre 1 y 4 mm o cualquier otro espesor apropiado de acuerdo con el peso de carga, los esfuerzos y las formas de la parte estampada; - la circunferencia de la base tiene por lo menos una proyección o un rebajo, que respectivamente es recibido o recibe un rebajo complementario o proyección formada en el extremo inferior del aro.
La invención también es concerniente con un cilindro de fluido presurizado provisto con una válvula y una tapa para proteger la válvula de acuerdo con cualquiera de las características precedentes o siguientes.
La invención también es concerniente con un método para la producción de una tapa protectora para una válvula de cilindro de fluido presurizado de acuerdo con cualquiera de las características precedentes o siguientes, que comprende: - una etapa de producción de un aro mediante estampado de una lámina de metal ; y - una etapa de soldadura del extremo inferior del aro sobre una base con una forma en general anular.
De acuerdo con otros aspectos posibles: - durante la etapa de producción de un aro mediante estampado de una lámina de metal, una protuberancia es provista sobre el extremo superior del aro, el método comprende adicionalmente la etapa de soldadura de una perilla sobre la protuberancia; - la etapa de soldadura del extremo inferior del aro sobre la base con una forma en general anular es precedida por una etapa de producción de la base mediante estampado de una lámina de metal; - el extremo inferior del aro forma un collarín circular y durante la etapa de soldadura del extremo inferior del aro sobre la base, el extremo inferior del aro rodea 60% a 100% de la circunferencia de la base; - antes de la etapa de soldadura del extremo inferior del aro sobre la base con una forma en general anular, la base es introducida entre las ramas del aro vía el espacio protegido, de la parte superior hacia abajo con referencia a los extremos superiores e inferiores del aro.
La invención también puede ser concerniente con algún dispositivo o método alternativo que comprende cualquier combinación de las características precedentes o siguientes.
Otros aspectos y ventajas se harán evidentes de la lectura de la siguiente descripción, provista con referencia a las figuras en las cuales: - la Figura 1 representa una vista en perspectiva de una modalidad posible de una tapa protectora de acuerdo con la invención; - la Figura 2 representa una vista posterior de la tapa en la Figura 1; la Figura 3 representa una vista parcial en perspectiva desde debajo de la tapa de la Figura 1; la Figura 4 representa una vista en sección transversal de acuerdo con un plano vertical de la tapa de la Figura 1 ; la Figura 5 representa una vista en sección transversal de acuerdo con el plano vertical de la tapa en la Figura 1 montada sobre un cilindro, que ilustra esquemáticamente un impacto sobre el suelo; - la Figura 6 representa una vista esquemática parcial que ilustra un ejemplo de etapas de producción posibles de la tapa en la Figura 1.
La tapa protectora para una válvula de cilindro de fluido presurizado ilustrada en las figuras comprende un aro 1 que define un espacio protegido blindado y el extremo inferior del cual es asegurado sobre una base 2 con una forma en general anular que está diseñada para ser montada alrededor del cuello de un cilindro de fluido presurizado. Los extremos "inferior" y "superior" indican los extremos de la tapa que están situados respectivamente en la base 2 y opuestos a la base 2.
Por ejemplo, el aro 1 tiene la forma general de una WU" invertida, los dos extremos inferiores de las ramas de tal "U" son asegurados sobre la base 2. Como se muestra, los dos extremos inferiores de las ramas de la WU" que son asegurados sobre la base 2 no son paralelos sino que convergen ligeramente .
De acuerdo con una característica ventajosa, el aro 1 consiste de (y está preferiblemente constituido por) una lámina de metal 33 que es formada mediante estampado (confróntese con Figura 6) .
Como se describirá en mayor detalle posteriormente en la presente, esta característica hace posible proveer la tapa con buena resistencia mecánica, mientras que usa un espesor relativamente ligero de material . El aro 1 consiste preferiblemente de por lo menos uno de los materiales de entre: acero, acero inoxidable, acero con un recubrimiento del tipo de cataforesis o un aluminio con tratamiento del tipo de anodización. Todos los tipos de materiales de metal apropiados pueden ser contemplados, si es aplicable, con tratamiento (s) diseñados por ejemplo para proteger contra la corrosión o para la apariencia de terminado, etc.). Estos materiales proveen a la tapa con buena resistencia al fuego, también como a la corrosión.
Esta estructura también hace posible, por medio de nervaduras y/o pliegues y/o protuberancias, incrementar la resistencia mecánica o mejorar la distribución de las fuerzas sostenidas por la tapa en el caso de un impacto, en comparación con las soluciones conocidas .
Como se puede ver en la Figura 1, el aro 1 puede comprender por lo menos (y por ejemplo dos nervaduras 11) que se extienden en la dirección de curvatura del aro. La(s) nervadura (s) 11 puede (n) ser formada (s) mediante un plegado de estampado de la lámina de metal. Por ejemplo, dos nervaduras 11 forman un resalto que se extiende sobre todo o parte del aro 1 y en la dirección de curvatura del aro 1.
El aro 1 puede ser por lo menos parcialmente convexo hacia el exterior del espacio protector. El espesor del aro 1 es de por ejemplo entre 0.5 mm y 10 mm, y preferiblemente entre 1 mm y 4 mm. Se apreciará que este espesor puede ser adaptado de acuerdo con la aplicación, el peso de carga, los esfuerzos esperados y las formas estampadas de la tapa.
La base 2 comprende una parte de metal que es distinta del aro 1 que preferiblemente tiene la forma general de un anillo abierto, formando así una brida de aseguramiento. Los dos extremos opuestos del anillo son por ejemplo provistos con pasajes respectivos 12, 22 para un árbol de sujeción 3 de dicho anillo. Los pasajes 12, 22 (que son opcionalmente ahusados) para el árbol de sujeción 3 (que es opcionalmente roscado) puede ser placas perforaciones respectivas 112, 122, que son integrales con la base 2 o son agregados a la base 2.
Como se puede ver en las Figuras 3 y 4 , la base 2 puede comprender una porción de montaje 32 con una forma en general tubular 2 que está diseñada para ser montada alrededor de un cuello cilindrico. El extremo superior de la porción de montaje 32 puede ser curvo perpendicularmente al eje de la porción tubular, hacia el exterior de la parte tubular, con el fin de formar un reborde 42 que es asegurado sobre el extremo inferior del aro 1.
Por ejemplo, el extremo inferior del aro 1 es asegurado sobre la base 2 al ser soldado y/o engarzado, o mediante cualquier otra técnica apropiada.
Por ejemplo, el extremo inferior del aro 1 comprende dos semi-anillos que forman un collarín circular 101 que rodea la base 2 alrededor de una porción de entre 60% y 100% de la circunferencia de la base 2. En otras palabras, cada extremo inferior de las dos ramas del aro 1 es integral (y preferiblemente en una sola pieza) con un semi-anillo que es asegurado sobre la parte de la periferia de la base 2. Como se puede ver en la Figura 3, la circunferencia de la base 2 puede tener por lo menos una proyección 222 (dos proyecciones 222 en el ejemplo de la Figura 3) recibida por un rebajo respectivo 111 formado en el extremo inferior del aro 1. Por ejemplo, los rebajos 11 son formados un extremo de la(s) nervadura (s) 11 del aro 1.
Esta configuración asegura el bloqueo mecánico en rotación del aro 1 en relación con la base 2, que además mejora la transmisión y disipación de las fuerzas dentro de la tapa en el caso de un impacto. Estas formas también participan en la graduación del aro sobre la base 2 durante la fase de soldadura. Como una variante, o en combinación con lo anterior, la base 2 podría comprender uno o más rebajos que cooperan con proyecciones respectivas formadas preferiblemente mediante nervaduras o protuberancias del aro 1.
También, preferiblemente, parte de la circunferencia de la base 2 y por consiguiente parte del extremo inferior del aro 1 tiene una parte aplanada 19. La parte aplanada 19 está por ejemplo situada opuesta a la parte provista con un árbol de sujeción 3. La parte aplanada 19 está por ejemplo diseñada para facilitar el acceso al espacio protegido. La parte aplanada 19 forma así una contracción localizada que provee un pasaje para conexiones fluidas, por ejemplo.
Como se puede ver en la Figura 4, el aro 1 es por ejemplo soldado sobre el borde del reborde 42 formado por la base 2 (preferiblemente de acuerdo con una pluralidad ,de puntos de soldadura distribuidos alrededor de la periferia de la base 2) .
Como se puede ver en las Figuras 2 y 3 en particular, la base 2 no se necesita proyectar más allá del extremo inferior del aro 1. Así, los pasajes 12, 22 y el árbol de sujeción son protegidos por el aro 1. Una abertura 15 puede ser provista a través del extremo inferior del aro 1 con el fin de acceder al árbol de sujeción 3.
La base 2 puede también consistir de una parte de metal formada mediante estampado. Como una variante, la base 2 podría ser obtenida mediante moldeo de un material de metal.
Preferiblemente, la base consiste del mismo material como el aro 1.
Puesto que los extremos inferiores del aro 1 no son paralelos (sino convergentes) , la base 2 puede tener una dimensión transversal más grande que el espacio entre los extremos de terminal inferior del aro 1. Consecuentemente, la base 2 es introducida entre las dos ramas del aro 1 desde la parte superior hacia abajo, vía el espacio protegido del aro 1 (confróntese con Figuras 4 y 6) . En otras palabras, la base 2 puede ser sujetada en el aro 1.
El extremo superior del aro 1 comprende preferiblemente una perilla 4 para la retención de la tapa (y por consiguiente del cilindro provisto con la tapa) .
De acuerdo con un elemento posible particularmente ventajoso, el extremo superior del aro 1 comprende una protuberancia 10 sobre la cual la perilla 4 es asegurada.
Preferiblemente, la perilla 4 es también fabricada de metal y es asegurada al ser soldada y/o engarzada sobre el extremo superior del aro 1.
Como se puede ver en la Figura 4, la protuberancia 10 puede ser formada mediante estampado durante la producción del aro 1. Por ejemplo, la protuberancia 10 tiene la forma general de un cono truncado, el diámetro del cual disminuye (no necesariamente de manera continua) en la dirección de su extremo libre 100.
La protuberancia 10 puede estar abierta en su extremo superior 100. Además, la protuberancia 10 puede definir por lo menos una porción convexa y/o cóncava sobre su superficie externa .
Como se puede ver en la Figura 4, la perilla 4 puede estar en forma de una cubierta hueca que, en la posición en la cual es montada sobre el aro 1, recibe por lo menos parte de la protuberancia 10 en su interior.
Por ejemplo, el extremo libre de la protuberancia 10 es soportado contra la base de la perilla 4 y forma un área de soldadura entre estas dos partes . El extremo inferior 14 de la perilla 4 puede ser soportado (o estar equipado/soldado, etc . ) sobre el extremo superior del aro 1 y/o sobre otra porción de la protuberancia 10.
Preferiblemente, la perilla 4 comprende un agarre de sujeción manual, por ejemplo un reborde sobre la periferia.
También preferiblemente, el extremo superior libre de la perilla 4 es convexo hacia el exterior de la tapa. También como mejorar la ergonomía del agarre manual, esta configuración mejora la resistencia a impactos de la tapa como se describe posteriormente en la presente.
La Figura 5 ilustra esquemáticamente y de manera parcial un ejemplo del impacto de la tapa sobre el suelo. La tapa es montada sobre un cilindro 16 y choca contra el suelo con un ángulo A de 30° en relación con el eje vertical 17 del cilindro y de la tapa. Esta configuración es obtenida por ejemplo al suspender el cilindro de cabeza (por ejemplo 1.20 m por encima del suelo) . De acuerdo con esta prueba de caída (estándar ISO 11117) , la perilla 4 choca con el plano de impacto primero.
Debido a su estructura y su montaje sobre el aro 1, bajo el efecto del impacto, la perilla 4 puede ser deformada y absorber una primera parte de la energía generada por el impacto. Además, simultáneamente o en una segunda etapa, el perfil de la protuberancia 10 sobre la cual la perilla 4 es montada distribuye la fuerza dentro del aro 1 y tan lejos como la base 2. Esto limita las deformaciones excesivamente localizadas que pueden dar surgimiento a la deformación que afecta la válvula 18 situada en el espacio protector.
Durante el impacto, la forma convexa de la perilla 4 también asegura el contacto lo que genera el deslizamiento de la tapa, seguido por un momento de rotación del conjunto. Las simulaciones y pruebas indican que este momento de rotación limita considerablemente el impacto sobre la tapa.
Se puede así entender fácilmente que mientras que se tiene una estructura simple y no cara, la tapa de acuerdo con la invención es particularmente efectiva en términos de protección y resistencia a impactos.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Una tapa protectora para una válvula de cilindro de fluido presurizado que comprende un aro (1) que define un especio protector blindado, el extremo inferior del aro (1) siendo asegurado sobre una base (2) con una forma en general anular que está diseñada para ser montada alrededor del cuello de un cilindro de fluido presurizado, el aro (1) comprende una lámina de metal que es formada mediante estampado, caracterizado porque el extremo superior del aro (1) comprende una protuberancia (10) sobre la cual una perilla (4) para sujetar la tapa es asegurada y porque la perilla (4) tiene la forma general de una cubierta hueca que, en la posición en la cual es montada sobre el aro (1) , acomoda en su interior por lo menos parte de la protuberancia (10) .
2. La tapa como se reivindica en la reivindicación 2 , caracterizado porque la perilla (4) es asegurada al ser soldada y/o engarzada sobre el extremo superior del aro (1) .
3. La tapa como se reivindica ya sea en una u otra de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la protuberancia (10) es formada mediante estampado del aro (1) .
4. La tapa como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la perilla (4) es asegurada al ser soldada sobre el extremo libre (100) de la protuberancia (10) .
5. La tapa como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la perilla (4) es hueca, el extremo libre de la protuberancia (10) se apoya contra la base de la perilla (4) mientras que el extremo inferior (14) de la perilla (4) se apoya sobre el extremo superior del aro (1) y/o sobre otra porción de la protuberancia (10) .
6. La tapa como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el extremo superior libre de la perilla (4) es convexo de frente hacia el exterior de la tapa.
7. La tapa como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la base (2) comprende una parte de metal que es distinta del aro (1) , y tiene la forma general de un anillo abierto, dos extremos opuestos del cual son provistos con pasajes respectivos (12, 22) para un árbol de sujeción (3) del anillo, el extremo inferior del aro (1) siendo asegurado sobre la base (2) al ser soldado y/o engarzado.
8. La tapa como se reivindica en la reivindicación 7, caracterizado porque el extremo inferior del aro (1) comprende dos semi-anillos que forman un collarín circular (101) que rodea la base (2) alrededor de una fracción de la circunferencia de la base (2) contenida entre 20% y 100% y preferiblemente entre el 60% y 100%.
9. La tapa como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la base (2) consiste de una parte de metal formada mediante estampado.
10. La tapa como se reivindica ya sea en una u otra de las reivindicaciones 1 y 9, caracterizada porque el aro (1) comprende por lo menos una nervadura (11) que se extiende en dirección de la curvatura del aro (1) , la por lo menos una nervadura (11) es formada mediante un pliegue de estampado.
11. La tapa como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el aro (1) es por lo menos parcialmente convexo hacia el exterior del espacio protector.
12. La tapa como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la protuberancia (10) tiene la forma global de un tronco cónico, el diámetro del cual disminuye en la dirección de su extremo libre .
13. Un cilindro de fluido presurizado provisto con una válvula (18) y una tapa para proteger la válvula (18) , caracterizado porque la tapa está de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.
14. Un método para la producción de una tapa protectora para una válvula de cilindro de fluido presurizado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 , que comprende : una etapa de producción de un aro (1) mediante estampado de una lámina de metal; y - una etapa de soldadura del extremo inferior del aro (1) sobre una base (2) con una forma en general anular.
15. El método de producción como se reivindica en la reivindicación 14 , caracterizado porque durante la etapa de producción de un aro (1) mediante estampado de una lámina de metal, se produce una protuberancia (10) sobre el extremo superior del aro (1) , el método comprende además la etapa de soldadura de una perilla (4) sobre la protuberancia (10) .
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