MXPA01004099A - Valvula para aislamiento doble con pasajes hidraulicos rectangulares. - Google Patents

Abstract

Una valvula para aislamiento doble (10) consiste en: un cuerpo de la valvula (12) con puertos de admision (14) y descarga (40) opuestas que definen una cavidad interna; un primer miembro valvula 22 y un segundo miembro valvula 34. Los miembros valvula (22,34) (de preferencia pistones) tienen primeros extremos mas estrechos (22a, 34a) y segundos extremos mas anchos (22b, 34b) y estan montados de manera rotatoria dentro de la cavidad del cuerpo de la valvula para rotacion en torno de un primero y segundo ejes de rotacion substancialmente perpendiculares al eje de flujo F definido por los puertos de admision y descarga (40). Los miembros valvula incluyen pasajes hidraulicos substancialmente rectangulares (24,36). Los primeros extremos de los miembros valvula se extienden desde los segundos extremos a lo largo del primero y segundo ejes de rotacion en direcciones opuestas, y los miembros valvula son rotatorios entre una posicion abierta, en la cual los pasajes hidraulicos (24,36) estan orientados para estar generalmente alineados con y ubicados sobre el eje de flujo F para permitir que el fluido que entra al puerto de admision pase a traves del pasaje hidraulico, y una posicion cerrada, en la cual los pasajes hidraulicos (24, 36) estan orientados para estar generalmente perpendiculares al eje de flujo F para evitar que el fluido que entra en el puerto de admision pase a traves del pasaje hidraulico. En esta configuracion, el flujo del fluido a traves de la valvula puede ser perturbado menos que con las valvulas de aislamiento doble de la tecnica anterior permitiendo al mismo tiempo un flujo cuantioso a traves de la valvula.

Description

VÁLVULA PARA AISLAMIENTO DOBLE CON PASAJES HIDRÁULICOS RECTANGULARES Campo de la Invención La presente invención se refiere, en general, a las válvulas, y se relaciona más específicamente a las válvulas para aislamiento doble.

Antecedentes de la Invención Las válvulas son componentes comunes de casi cualquier sistema de tuberías. Aunque pueden construirse en muchas configuraciones y tamaños diferentes, una válvula común se formará con pocos elementos básicos. Esto incluye: un cuerpo de la válvula que aloja componentes internos dentro de una cavidad interna; puertos de admisión y de descarga conducen a y desde el cuerpo de la válvula; uno o más miembros válvula posicionados dentro de la cavidad del cuerpo de la válvula con pasajes para que el liquido fluya; asientos de admisión y de descarga que sellan los puntos de contacto entre los puertos de admisión y descarga y lo(s) miembro (s) válvula; y un vastago de la válvula u otra estructura o mecanismo que se extienda hacia el exterior de la cavidad para girar el (los) miembro (s) válvula dentro de la cavidad del cuerpo de la válvula.

Una configuración especializada de una válvula es la válvula "para aislamiento doble" (algunas veces también se le conoce como una válvula "de doble bloqueo y drenado") , la cual incluye un par de miembros válvula colocados en serie dentro de la cavidad de la válvula.

Las válvulas para aislamiento doble se emplean comúnmente en sistemas de tuberías en las cuales, cuando se cierra, cualquier fuga a través de la válvula seria extremadamente perjudicial, tal vez catastrófico. Los usos ejemplares incluyen situaciones en las cuales: (a) dos materiales muy volátiles están separados por la válvula, (b) un operador corriente abajo esta protegido por la válvula, (c) se impide la contaminación cruzada de dos materiales por la válvula, y (d) las corrientes de agua potable y no potable están separadas por la válvula.

Un ejemplo de una válvula para aislamiento doble se ilustra en la Patente Estadounidense No. 5,669,415 de Trunk (la válvula Trunk) . La válvula Trunk tiene dos tapones frustocónicos, cada uno de los cuales está invertido (es decir, el extremo más ancho del tapón se extiende por arriba) . Por supuesto, el flujo volumétrico de la válvula depende del tamaño y forma de los pasajes en los tapones; sin embargo, el tamaño de los pasajes se limita por el propio tamaño del tapón, en vista de que una estructura suficiente debe rodear el pasaje para impedir que el tapón se fracture o colapse durante su uso. Por lo regular, y como lo ilustra Trunk, las válvulas que tienen tapones frustocónicos incluyen pasajes hidráulicos trapezoidales en los tapones que igualan la forma transversal trapezoidal de los tapones en un esfuerzo por aumentar al máximo el área de superficie transversal del pasaje.

Algunas válvulas para aislamiento doble tienen dos tapones frustocónicos configurados de modo que un tapón se invierte como se describió anteriormente y el otro no (es decir, el extremo más estrecho del tapón se extiende hacia abajo) . Esta configuración (ejemplificada en la Patente Británica No. GB 2 305 713 B) se emplea en un intento por reducir el volumen de la cavidad y la longitud global de la válvula; debido a que los tapones orientados 180 grados respecto al eje de flujo pueden estar posicionados más cerca sin interferir entre si, como es el caso para los tapones con la misma orientación.

Desafortunadamente, la orientación inversa de un tapón dentro de una válvula para aislamiento doble puede crear reducción en el flujo volumétrico cuando se emplean pasajes hidráulicos transversales trapezoidales. Debido a que los perímetros de los pasajes hidráulicos no están alineados uno con otro (como puede ser el caso de las válvulas para aislamiento doble como la válvula Trunk) , un liquido que fluye a través de la válvula reorienta un poco la trayectoria del liquido, por esa razón incrementa la turbulencia en el liquido y reduce la eficiencia del liquido. Este defecto ha dado origen a que algunas válvulas tengan pasajes hidráulicos alineados de forma circular; sin embargo, tales pasajes proporcionan menor área transversal para el liquido y, asi, también presentan un flujo volumétrico reducido.

Compendio de la Invención En vista de lo anterior, es un objetivo de la presente invención proporcionar válvulas para aislamiento doble con tapones que están orientados 180 grados separados uno de otro respecto al eje de flujo, pero el cual no presentan flujo volumétrico considerablemente reducido.

Es también un objetivo de la presente invención proporcionar una válvula con alta eficiencia hidráulica.

Estos y otros objetivos se cumplen por la presente invención, la cual se dirige a las válvulas para aislamiento doble con caracteristicas hidráulicas mejoradas. La válvula para aislamiento doble comprende: un cuerpo de la válvula con puertos de admisión y descarga opuestos que definen una cavidad interna; un primer miembro válvula; y un segundo miembro válvula. El primer miembro válvula (de preferencia un tapón frustocónico) tiene un primer extremo más estrecho y un segundo extremo más ancho y están montados de forma rotatoria dentro de la cavidad del cuerpo de la válvula para rotación en torno de un primer eje de rotación substancialmente perpendicular al eje de flujo definido por los puertos de admisión y descarga. El primer miembro válvula incluye un pasaje hidráulico rectangular. El primer extremo del primer miembro válvula se extiende fuera del segundo extremo a lo largo del primer eje de rotación en una primera dirección, y el primer miembro válvula puede girar entre una posición abierta, en la cual el pasaje hidráulico está orientado para estar generalmente alineado con y localizado en el eje de flujo para permitir la entrada del fluido al puerto de admisión, para pasar a través del pasaje hidráulico, y una posición cerrada, en la cual el pasaje hidráulico se orienta para estar generalmente perpendicular al eje de flujo, para impedir la entrada de liquido al puerto de admisión desde el paso a través del pasaje hidráulico. El segundo miembro válvula también tiene un primer extremo más estrecho y un segundo extremo más ancho y están montados de forma rotatoria dentro de la cavidad del cuerpo de la válvula para rotación en torno de un segundo eje de rotación en una segunda dirección opuesta a la primera dirección (de modo que el primero y segundo miembros válvula estén orientados en direcciones opuestas) . El segundo miembro válvula, el cual también tiene un pasaje hidráulico substancialmente rectangular, es rotatorio entre una posición abierta, en la cual el pasaje hidráulico está orientado para estar generalmente alineado con y localizado en el eje de flujo para permitir la salida de liquido del primer miembro válvula para pasar a través del pasaje hidráulico al puerto de descarga, y una posición cerrada, en la cual el pasaje hidráulico se orienta para estar generalmente perpendicular al eje de flujo para impedir la salida del liquido del primer miembro válvula desde el paso a través del pasaje hidráulico del puerto de descarga. En esta configuración, el flujo del liquido a través de la válvula puede perturbarse menos que con la técnica anterior de válvulas para aislamiento doble, permitiendo al mismo tiempo el flujo amplio a través de la válvula.

En una modalidad preferida, los pasajes hidráulicos se construyen de modo que sus perímetros estén alineados substancialmente a lo largo del eje de flujo. En esta configuración, el flujo hidráulico comúnmente no es más perturbado que en las válvulas de la técnica anterior que tienen pasajes circulares; sin embargo, el volumen del liquido puede ser mayor que en las válvulas de pasajes circulares debido a que la forma rectangular de los pasajes permite mayor volumen hidráulico.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una vista en perspectiva de una válvula para aislamiento doble de la presente invención.

La Figura 2 es una vista en corte, en perspectiva de la válvula para aislamiento doble de la Figura 1.

La Figura 3 es una vista en sección a través de la sección válvula invertida de la válvula para aislamiento doble de la Figura 1.

La Figura 4 es una vista en sección a través de las secciones válvula recta e inversa de la válvula para aislamiento doble de la Figura 1.

Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas La presente invención ahora será descrita a continuación de forma completa con referencia a los dibujos que la acompañan, en los cuales se muestran las modalidades preferidas de la invención. Esta invención puede, sin embargo, estar incorporada en muchas formas diferentes y no debe considerarse como limitante de las modalidades establecidas en ésta; más bien, estas modalidades se proporcionan para que esta descripción sea detallada y completa, y comunicará de forma completa el alcance de la invención a los expertos en la técnica.

Con referencia ahora a los dibujos, una válvula para aislamiento doble, denominada generalmente en 10, como se ilustra en la Figura 1. La válvula 10 incluye un alojamiento 12 que tiene un puerto de admisión 14 en un extremo y un puerto de descarga 40 en el extremo opuesto. Una brida de acceso 16 se fija en el extremo libre del puerto de admisión 14 para facilitar la anexión de la válvula 10 dentro de un sistema de tuberías; de forma similar, una brida de descarga 42 se fija al extremo libre del puerto de descarga 40.

Con referencia ahora a las Figuras 2 a 4, el alojamiento 12 (mostrado en la sección transversal) incluye una sección válvula invertida 18 y una sección válvula recta o vertical 30 la cual aloja, respectivamente, un tapón invertido 22 y un tapón recto 34. La sección válvula invertida 18 incluye una superficie interna 18a que tiene un extremo superior abierto. Un montaje de cubierta 19 cubre la sección válvula invertida 18 y, con la superficie interna 18a, define una cavidad 20.

El tapón 22 (comúnmente formado de hierro, acero, cerámica, plástico o un material compuesto) tiene forma frustocónica y está, posicionado, dentro de la cavidad 20 de modo que su extremo más estrecho 22a se extiende hacia abajo y su extremo más ancho 22b se extiende hacia arriba. Comúnmente, el tapón 22 tiene una proporción longitud a diámetro de entre cerca de 1.0 y 5.0, y una sección decreciente de entre 3 y 7 grados, con preferencia cerca de 4-5 grados. La superficie exterior 23 del tapón 22 hace contacto, se anida dentro de, y forma una junta estanca con la superficie interna 18a de la sección válvula invertida 18. La junta estanca entre el tapón 22 y la superficie interna 18 de preferencia se incrementa con un sellador, como un liquido "tipo Bingham", la composición del cual está formulada a la medida para incrementar el funcionamiento de sellado de la válvula y garantiza la compatibilidad con el medio de la tubería.

El tapón 22 incluye un pasaje substancialmente rectangular 24, el cual permite al liquido pasar desde el puerto de admisión 14 a la sección válvula recta 30 a lo largo del eje de flujo F. De preferencia, el pasaje 24 tiene una proporción largo (es decir, eje largo) a ancho (es decir, eje corto) de entre cerca de 1.0 y 5.0.

Un vastago 26 está fijo en el extremo más ancho del tapón 22 y se extiende a través de una abertura en la sección válvula invertida 18 para proporcionar acceso a un operador para girar el tapón 22. Como un ejemplo, el vastago 26 es cuadrado en su sección transversal para acoplarse con una llave mecánica de forma similar; sin embargo, pueden emplearse otras configuraciones para el vastago 26 (como la hexagonal) , como pueden ser los mecanismos de rotación de los miembros válvula más complejos, tal como se describió en la Patente Británica GB2305713B. En su extremo más ancho, el tapón 22 incluye un tornillo de ajuste 28 que se extiende dentro de y se acopla con una cuenca redonda 19a en la cubierta 19.

Con referencia nuevamente a las Figuras 2 a 4, la superficie interna 30a de la sección válvula recta 30, junto con un montaje de cubierta 31 anexado a su porción inferior, define una cavidad 32. Dentro de la cavidad 32, un tapón frustocónico 34 está montado de forma rotatoria y asentado en un modo similar al tapón 22, con la superficie externa 35 del tapón 34 haciendo contacto con la superficie interna 30a. El tapón 34 está orientado tal que se orienta cerca del eje de flujo F, 180° desde el tapón 22; es decir, su extremo más estrecho 34a se extiende hacia arriba y su extremo inferior 34b se extiende hacia abajo. Las dimensiones preferidas establecidas anteriormente para el tapón 22 son igualmente aplicables para el tapón 30.

El tapón 34 incluye un pasaje rectangular 36. Como un ejemplo y de preferencia, el pasaje 36 deberla tener el tamaño para ser substancialmente igual en la sección transversal como el pasaje 24, y su perímetro deberá estar alineado substancialmente con el perímetro del pasaje 24 con relación al eje de flujo F. Como el tapón 22, el tapón 34 también incluye un vastago 38 que se extiende a través de una abertura en la sección válvula recta 30 para permitir al operador acceso para girar el tapón 34, y además incluye un tornillo de ajuste 39 en su extremo más ancho 34a que se extiende dentro de y se acopla con una cuenca 31a en la cubierta 31.

En operación, la válvula 10 toma una posición cerrada (es decir, aquella en la cual se impide al liquido fluir desde el puerto de admisión 14 al puerto de descarga 40) por rotación de los tapones 22, 34 a sus posiciones cerradas. Esto se lleva a cabo usando una llave mecánica u otra herramienta para girar los vastagos 26, 38 en contra de las manecillas' del reloj. Tal rotación hace que cada tapón sea orientado cerca de su eje de rotación para que su respectivo pasaje 24, 36 está substancialmente perpendicular al eje de flujo F. En esta posición, las superficies exteriores 23, 35 de los tapones 22, 34 hacen contacto con las superficies internas 18a, 30a, sellando en consecuencia los puertos de admisión y descarga 14, 40 de uno del otro.

En la posición cerrada, la válvula 10 tiene dos tapones posicionados para impedir que el liquido fluya desde el puerto de admisión 14 al puerto de descarga 40.

De este modo, si eelgún grado de fuga ocurre a través del sello entre el tapón 22 y la superficie interna 18a (tal como por erosión o desalineación del tapón 22, o por abertura descuidada del tapón 22), la interacción entre el tapón 34 y la superficie interna 30a proporciona un sello de respaldo que puede impedir que el liquido fluya al puerto de descarga 40.

La válvula 10 puede abrirse girando cada vastago de la válvula 26, 38 en sentido de las manecillas del reloj un cuarto de giro (90 grados) alrededor de su eje de rotación. Tal rotación conduce cada tapón 22, 34 a una posición en la cual su pasaje respectivo 24, 36 se orienta para estar substancialmente paralelo al eje de flujo F. Como tal, el fluido es entonces liberado para fluir desde el puerto de admisión 14 a través de los pasajes 24, 36 y dentro del puerto de descarga 40.

Como se muestra en las Figuras 3 y 4, la rotación de los tapones 22, 34 a sus posiciones abiertas provoca que los pasajes 24, 36 sean posicionados de modo que sus perímetros estén substancialmente alineados a lo largo del eje de flujo F. Como un resultado, el liquido que fluye a través de los pasajes 24, 36 no se desvia substancialmente de su trayectoria hidráulica con el propósito de pasar a través de estos. Consecuentemente, el promedio de flujo volumétrico de la válvula 10 no se reduce debido a la creación de turbulencia causada por desalineación de los pasajes del tapón, lo cual ocurren en otras válvulas de tapón para aislamiento doble de "orientación inversa".

Además, la forma rectangular de los pasajes 24, 36 incrementa el área de la sección transversal disponible para el liquido. Como tal, el promedio de flujo volumétrico de la válvula 10 es mayor que el que deberla ser el caso para un pasaje circular que tiene un diámetro igual al largo o ancho de un pasaje rectangular tal como el que se ilustró y describió en la presente. Por supuesto, los tapones 22, 34 pueden ser operados de forma independiente uno del otro, asi que la válvula 10 puede usarse como una válvula de un solo tapón con un tapón redundante.

Lo anterior es ilustrativo para la presente invención y no se consideró como limitante de la misma. Aunque se han descrito las modalidades ejemplares de esta invención, los expertos en la técnica apreciarán fácilmente que son posibles muchas modificaciones en las modalidades ejemplares sin apartarse materialmente de las enseñanzas y ventajas novedosas de esta invención. Consecuentemente, todas estas modificaciones están propuestas para ser incluidas dentro del alcance de esta invención como se definió en las cláusulas. La invención se define por las siguientes cláusulas, con equivalentes de las reivindicaciones para incluirse en ésta. En las reivindicaciones, las cláusulas que se refieren a los medios y la función se proponen para cubrir las estructuras descritas en ésta realizando la función enumerada y no solamente los equivalentes estructurales sino también estructuras equivalentes.

Claims (1)

REIVINDICACIONES

1. Una válvula para aislamiento doble (10), que comprende : un cuerpo de la válvula (12) con puertos de admisión (14) y descarga (40) opuestos, dicho cuerpo de la válvula (12) definiendo una cavidad interior (20), y los puertos de admisión y descarga (14, 40) definiendo un eje de flujo (F) extendiéndose entre éstos; un primer miembro válvula (22) que tiene un primer extremo más estrecho (22a) y un segundo extremo más ancho (22b) y estando montado de forma rotatoria con la cavidad (20) para girar cerca de un primer eje de rotación substancialmente perpendicular al eje de flujo (F), con el primer extremo (22a) extendiéndose fuera desde del segundo extremo (22b) a lo largo del primer eje de rotación en una primera dirección, el primer miembro válvula (22) que tiene un pasaje hidráulico substancialmente rectangular (24), el primer miembro válvula (22) es rotatorio entre una posición abierta, en la cual el pasaje hidráulico está orientado para estar generalmente alineado con y localizado en el eje de flujo (F) para permitir al liquido entrar en el puerto de admisión (14) para pasar a través del pasaje hidráulico (24), y una posición cerrada, en la cual el pasaje hidráulico (24) se orienta para estar generalmente perpendicular al eje de flujo (F) para impedir que el liquido que entra al puerto de admisión (14) pase a través del pasaje hidráulico (24); un segundo miembro válvula (34) que tiene un primer extremo más estrecho (34a) y un segundo extremo más ancho (34b) y estando montado de forma rotatoria dentro de la cavidad (32) para girar cerca de un segundo eje de rotación" substancialmente perpendicular al eje de flujo (F) , con el primer extremo (34a) extendiéndose fuera del segundo extremo (34b) a lo largo del segundo eje de rotación en una segunda dirección opuesta a la primera dirección, el segundo miembro válvula (34) es rotatorio entre una posición abierta, en la cual el pasaje hidráulico (36) se orienta para estar alineado generalmente con y localizado en el eje de flujo (F) para permitir que el liquido que sale del primer miembro válvula (22) pase a través del pasaje hidráulico (36) al puerto de descarga (40), y una posición cerrada, en la cual el pasaje hidráulico (36) se orienta para estar generalmente perpendicular al eje de flujo (F) para impedir que el liquido que sale del primer miembro válvula (22) pase a través del pasaje hidráulico (36) al puerto de descarga (40) . La válvula, como se definió en la reivindicación 1, en donde el pasaje hidráulico rectangular (24) del primer miembro válvula (24) se orienta de mod que el eje largo del rectángulo definido por el pasaje hidráulico (24) está substancialmente paralelo con el primer eje de rotación, y en donde el pasaje hidráulico rectangular (24) del segundo miembro válvula (34) se orienta de modo que el eje largo del rectángulo definido por el pasaje hidráulico (36) esté substancialmente paralelo con el segundo eje de rotación. La válvula definida en la reivindicación 1, en donde cada uno de los pasajes rectangulares (24, 36) tiene un perímetro, los perímetros de los pasajes rectangulares (24, 36) definen un largo y un ancho, y un promedio del largo al ancho está entre cerca de 1.0 y 5.0. La válvula definida en la reivindicación 1, en donde el primero y segundo miembros válvula (22, 34) se forman de hierro, acero, cerámica o un material compuesto. La válvula definida en la reivindicación 1, en donde cada uno del primero y segundo miembros válvula (22, 34) están en una forma frustocónica. La válvula definida en la reivindicación 1, en donde cada uno de los pasajes hidráulicos (24, 36) del primero y segundo miembros válvula (22, 34) define un perímetro substancialmente rectangular, y en donde los perímetros substancialmente rectangulares están substancialmente alineados a lo largo del eje de flujo (F) . La válvula definida en la reivindicación 6, en donde el pasaje hidráulico rectangular (24) del primer miembro válvula (22) se orienta de modo que el eje largo del rectángulo definido por el pasaje hidráulico (24) está substancialmente paralelo con el primer eje de rotación, y en donde el pasaje hidráulico rectangular (36) del segundo miembro válvula (34) se orienta de modo que el eje largo del rectángulo definido por el pasaje hidráulico (36) es substancialmente paralelo con el segundo eje de rotación. La válvula definida en la reivindicación 6, en donde cada uno de los perímetros de los pasajes rectangulares define un largo y un ancho, y un promedio del largo al ancho es entre cerca de 1.0 a 5.0. La válvula definida en la reivindicación 6, en donde el primero y segundo miembros válvula (22, 34) están formados de hierro, acero, cerámica o un material compuesto. La válvula definida en la reivindicación 6, en donde cada uno del primero y segundo miembros válvula (22, 34) tiene forma frustocónica. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Una válvula para aislamiento doble (10) consiste en: un cuerpo de la válvula (12) con puertos de admisión (14) y descarga (40) opuestas que definen una cavidad interna; un primer miembro válvula 22 y un segundo miembro válvula 34. Los miembros válvula (22, 34) (de preferencia pistones) tienen primeros extremos más estrechos (22a, 34a) y segundos extremos más anchos (22b, 34b) y están montados de manera rotatoria dentro de la cavidad del cuerpo de la válvula para rotación en torno de un primero y segundo ejes de rotación substancialmente perpendiculares al eje de flujo F definido por los puertos de admisión y descarga (40) . Los miembros válvula incluyen pasajes hidráulicos substancialmente rectangulares (24, 36) . Los primeros extremos de los miembros válvula se extienden desde los segundos extremos a lo largo del primero y segundo ejes de rotación en direcciones opuestas, y los miembros válvula son rotatorios entre una posición abierta, en la cual los pasajes hidráulicos (24, 36) están orientados para estar generalmente alineados con y ubicados sobre el eje de flujo F para permitir que el fluido que entra al puerto de admisión pase a través del pasaje hidráulico, y una posición cerrada, en la cual los pasajes hidráulicos (24, 36) están orientados para estar generalmente perpendiculares al eje de flujo F para evitar que el fluido que entra en el puerto de admisión pase a través del pasaje hidráulico. En esta configuración, el flujo del fluido a través de la válvula puede ser perturbado menos que con las válvulas de aislamiento doble de la técnica anterior permitiendo al mismo tiempo un flujo cuantioso a través de la válvula.