MXPA03006393A - Dispositivo de desahogo de presion con empaque de una sola pieza. - Google Patents

Abstract

Se revela una valvula de desahogo de presion para su union con un receptaculo cerrado, que tiene una abertura para desalojar gases y liquidos desde la carcasa si se eleva la presion interna de la carcasa a niveles no aceptados. La valvula incluye un empaque simple que sella entre un disco de la valvula y un collar dispuesto alrededor de la abertura. El empaque esta fijo al collar mediante un anillo sencillo de retencion y efectua un sello con el disco en dos planos, un sello esta en un plano que es paralelo al plano de la abertura, y el segundo sello esta en un plano que es generalmente normal al plano de la abertura. Sin embargo, el segundo sello permanece intacto por un periodo corto de tiempo despues de que el primer sello se rompe para permitir la separacion rapida del disco de la valvula del empaque para desalojar gases y liquidos desde la carcasa.

Description

- . — — with amended claims For two-letter codes and other abbreviations, refer to the "Guid-ance Notes on Codes and A bbreviations " appearing at the begin-ning of each regular issue of the PCT Gazette.

DISPOSITIVO DE ALIVIO DE PRESIÓN CON JUNTA DE UNA SOLA PIEZA Campo técnico La presente invención se refiere en general a un dispositivo de. alivio de presión que puede utilizarse en un aparato eléctrico como la carcasa de un transformador. Más especialmente, la presente invención se refiere a una válvula de alivio de presión para cerrar un orificio de ventilación en la carcasa de un transformador de potencia. La válvula de alivio de presión incluye juntas para cerrar sobre planos que se extienden tanto paralelos como perpendiculares al eje del orificio de ventilación y mantiene un cierre después de que el otro se haya roto. Antecedentes de la invención Los dispositivos de alivio de presión se utilizan normalmente en aparatos eléctricos y especialmente en transformadores de alto voltaje. Estos transformadores comúnmente se instalan en carcasas herméticas que suelen contener un líquido dieléctrico. Si, por ejemplo, la presión dentro de la carcasa del transformador aumenta a causa de un incremento de la temperatura ambiente, un fallo interno o cualquier otra razón, puede ser necesario descargar la presión con objeto de prevenir un fallo catastrófico de la carcasa del transformador. Estos dispositivos de alivio de presión se proyectan de manera que, cuando se ha alcanzado una presión predeterminada, una considerable cantidad de fluidos, como aceite caliente y gases, son expulsados de la carcasa del transformador en un espacio de tiempo muy corto para reducir rápidamente la presión en el interior de la carcasa. Después de esta expulsión, el dispositivo de alivio de presión se cierra para sellar de nuevo el orificio de ventilación. Un dispositivo clásico de alivio de presión, según se muestra en la patente U.S. n° 4.676.266, incluye una base tubular que se fija junto a un orificio en la carcasa del transformador. Una válvula de disco cargada con muelle y dotada de una faldilla secundaría se hace bajar sobre la base tubular para cerrar el orificio. El diseño del dispositivo de la Patente 266 requiere dos juntas entre la válvula de disco y la base tubular. Una es una junta superior que se aloja en un asiento formado en la cara extrema de la base tubular. Esta junta cierra sobre una superficie inferior de la válvula de disco. Una segunda junta es una junta lateral, a veces en forma de junta tórica, o junta anular plana, que se aloja en una ranura que se extiende en la periferia de la base tubular. Esta junta lateral cierra contra la periferia interior de la faldilla secundaria y mantiene el cierre hermético después de que se haya roto en la junta superior. Un problema asociado con la disposición de junta doble según la Patente 266 se refiere a la retención de las dos juntas en sus respectivos alojamientos durante una expulsión de fluidos. La expulsión de fluidos es un suceso catastrófico y el volumen y la magnitud de flujo de los fluidos que pasan a través de ambas juntas en este caso pueden ser tan grandes que arranquen las juntas de sus respectivos asientos. Con objeto de impedir que la junta superior sea arrancada de su asiento por los fluidos expulsados, normalmente se fija en su lugar por medio de un anillo de freno mecánico. Sin embargo, no se ha descubierto ninguna forma mecánica económica de fijar la junta lateral, de manera que, o bien se ha dejado sin fijar, o bien se ha utilizado una resina epoxídica para fijarla en su asiento. Ninguna de las dos soluciones es enteramente satisfactoria. Por estas razones, uno de los objetos de la presente invención es el de obtener un dispositivo de alivio de presión con una mejor disposición de la junta. Otro objeto de la presente invención es obtener un dispositivo de alivio de presión con una mejor disposición de la junta, que sea menos susceptible a un desplazamiento de la junta por la fuerza de los fluidos expulsados de la carcasa y a través del dispositivo de alivio de presión. Otro objeto más de la invención es el de obtener un dispositivo de alivio de presión con una sola junta que efectúe el cierre hermético en dos planos y lo mantenga intacto en un plano después de que en el otro se haya roto. Otro objeto más de la invención es el de obtener un dispositivo de alivio de presión en el cual las funciones cubiertas por la disposición de la junta doble de la técnica anterior se cubran por medio de una estructura de una sola junta que se sujeta en su lugar de forma mecánica. Compendio de la invención La presente invención se refiere a un dispositivo de alivio de presión con una estructura de junta que combina las características y funciones de las juntas superior y lateral de la técnica anterior en una sola estructura. La estructura de la junta proporciona tanto una porción de cierre hermético superior como una porción de cierre hermético lateral, y está dispuesta de manera que mantiene un cierre hermético lateral hasta después de que el cierre hermético superior se rompa. Además, un dispositivo de alivio de presión con una estructura de junta integral es más fácil de fabricar y mantener, puesto que un solo medio mecánico de sujeción impedirá el desplazamiento de ambas porciones de la junta por la fuerza de los fluidos expulsados. Por estas razones, la presente invención puede caracterizarse en un aspecto del mismo como un dispositivo de alivio de presión para su montaje sobre una carcasa de aparatos eléctricos aislados herméticamente, que comprenden: a) un collar que se puede unir a una superficie de la carcasa y alrededor de un orifico de ventilación en la superficie, sobresaliendo el collar de la carcasa; b) una válvula de disco que se acopla sobre el collar y que tiene una faldilla secundaria que rodea el collar; c) un resorte que empuja la válvula de disco axialmente hacia el collar para cerrar el orificio de ventilación; d) una sola junta que tiene una primera superficie generalmente plana para efectuar un primer cierre hermético entre la válvula de disco y el collar en un plano en general paralelo al plano del orificio de ventilación, y una segunda superficie que se extiende alrededor de la periferia del collar para efectuar un segundo cierre hermético entre el collar y la faldilla en un plano en general perpendicular al plano del orificio de ventilación, estando la segunda superficie dispuesta para que mantenga un contacto hermético con la faldilla después de la rotura del primer cierre hermético; y un anillo de retención para sujetar la junta al collar.

Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una sección vertical transversal de un dispositivo de alivio de presión de la presente invención, donde aparece montado sobre la carcasa cerrada de un transformador eléctrico; la Figura 2 es una vista parcialmente abierta de una porción de la Figura 1 en la cual se observa el dispositivo de alivio de presión de la presente invención en posición cerrada; y la Figura 3 es una vista similar a la de la Figura 2, pero mostrando el dispositivo de alivio de presión en posición abierta. Descripción detallada de la invención Con referencia a los dibujos, la Figura 1 muestra el dispositivo de alivio de presión de la presente invención, indicado generalmente como 10, fijado a una carcasa de transformador 12. Como es habitual en la técnica, la carcasa del transformador contiene un líquido dieléctrico (que no se muestra) y tiene uno o varios orificios 14 para descargar la presión de la carcasa cuando la presión interna de la carcasa supera unos límites previamente determinados. El dispositivo de alivio de presión 10 incluye un collar preferentemente tubular 16 que va unido a una superficie 18 de la carcasa y sobresale del orificio 14. El collar tiene una cara axial 20 que está situada en un plano que se extiende en general en paralelo al plano 21 del orificio 14 cuando el collar está unido a la carcasa del transformador. Prolongándose axialmente desde la cara axial del collar hay un nervio anular 24. Según se describe con más detalle más abajo, el nervio 24 y la cara axial 20 del collar forman conjuntamente un asiento de una junta generalmente indicada como 26. La forma específica del collar y la orientación de la cara axial pueden variar de las que se muestran sin afectar a la función básica de la invención. Montada sobre el collar hay una válvula de disco 28 que tiene una faldilla secundaria 30 que rodea el collar 16. La superficie inferior 31 de la válvula de disco es opuesta al nervio 24. Un medio de fuerza, como un muelle helicoidal 32, entre el collar 16 y la válvula de disco 28, está dispuesto para que empuje la válvula de disco contra el collar y la junta 26, de manera que cierre el orificio 14, como se muestra en las Figuras 1 y 2. Según se observa más arriba, la cara axial del collar 20 y el nervio 24 definen un asiento para la junta. A este respecto, la Figura 2 muestra la junta 26 con una sección plana 34 que se apoya en la cara axial del collar 20, una porción sobresaliente 36 que rodea y se ajusta contra el nervio 24 y un labio 38 que se prolonga radialmente hacia dentro sobre la parte superior del nervio. La porción sobresaliente de la junta 36 es más gruesa que la sección plana y el labio. Asimismo, la porción 40 de la junta, donde la porción del labio se une a la porción sobresaliente, tiene preferentemente un ángulo interior redondeado que coincide con el perfil redondeado del borde exterior del nervio 24. El ángulo interior redondeado y el espesor de la porción sobresaliente aumentan la rigidez necesaria para resistir la flexión del labio 38 hacia arriba y hacia fuera del nervio. Preferentemente, la junta se fija en su asiento (sobre la cara axial 20 y contra el nervio 24) por medio de un anillo de retención 42. El anillo de retención rodea la porción sobresaliente de la junta 36 y se apoya sobre la sección plana 34 de la junta. El anillo de retención se sujeta al collar con cualquier tipo de sujeción adecuado, como los tornillos 44. Mientras que es preferible un anillo de retención, pueden emplearse otros elementos para sujetar la junta en su lugar, como pasadores, adhesivos, anillos elásticos o similares. Estos elementos pueden fijar la junta a la cara axial del collar o al nervio 24. Una porción del borde exterior del collar 46 por debajo de la junta está biselada para que una porción exterior 48 de la sección plana de la junta quede sin soporte. Esto hace posible que la porción exterior de la junta se prolongue radialmente hacia fuera desde el collar y flexione hacia arriba y hacia abajo con los propósitos que más abajo se detallan . Cuando el dispositivo de alivio de presión está en posición cerrada, como se muestra en las Figuras 1 y 2, la fuerza del muelle helicoidal 32 empuja la válvula de disco a una posición cerrada. En la posición cerrada, la superficie inferior 31 de la válvula de disco está en relación frontal con el labio de la junta 38 y oprime el labio entre la superficie inferior y la parte superior del nervio 24 opuesto. Esto produce un primer cierre hermético en un plano 50 que es paralelo en general al plano 21 del orificio 14. Al mismo tiempo, la porción exterior 48 de la junta roza con la superficie interior de la faldilla para efectuar un segundo cierre hermético en un plano 52 en general perpendicular al plano del orificio 14. De esta manera, la porción exterior 48 define una segunda área de cierre hermético que circunscribe la primera área de cierre hermético afectada por el labio 38.

En funcionamiento, y con la válvula de disco 28 asentada sobre el labio de la junta 38, la presión dentro de la carcasa 12 se comunica a través del orificio de la carcasa 14 y el collar tubular 16 a la superficie inferior 31 de la válvula de disco. En concreto, la presión se aplica a un área circular 33 definida por el diámetro interior del labio de la junta 38. Normalmente, esta presión es insuficiente para contrarrestar la fuerza del muelle helicoidal 32, de manera que el orificio permanece cerrado. Sin embargo, si la presión dentro de la carcasa se incrementa hasta un nivel suficientemente alto, esta presión más alta ejercida sobre el área circular interior 33 supera la fuerza del muelle helicoidal. Esto hace que la válvula de disco 28 se separe del labio de la junta 38 rompiendo el cierre hermético entre la válvula de disco y el labio de la junta a lo largo del plano 50. Cuando la válvula de disco se separa del labio de la junta 38, la presión dentro de la carcasa se comunica inmediatamente al área circular más extensa que comprende toda la superficie inferior 31 de la válvula de disco hasta la faldilla 30. Sin embargo, incluso después de que se rompa el primer cierre hermético en el labio de la junta 38, la porción exterior 48 de la junta mantiene un segundo cierre hermético rozando contra la superficie interior de la faldilla 30 al separarse la válvula de disco de la junta. Mantener este segundo cierre hermético después de que el primero se haya roto impide momentáneamente la salida de los fluidos. Esta contención de la presión bajo toda el área 31 aumenta la fuerza de apertura sobre la válvula de disco y hace que ésta se abra repentinamente y rompa el cierre hermético entre la porción exterior 48 de la junta y la faldilla a lo largo del plano 52, como se muestra en la Figura 3. Los gases y líquidos dentro de la carcasa pueden ahora salir libremente de la misma. Cuando la presión dentro de la carcasa ha descendido a un nivel inferior, la fuerza del muelle helicoidal 32 hace volver la válvula de disco a la posición que se muestra en las Figuras 1 y 2. Al moverse la válvula de disco a su posición cerrada, la porción exterior 48 de la junta toca la faldilla 30 y flexiona hacia abajo al rozar a lo largo de la superficie interior de la faldilla para restablecer el cierre hermético lateral a lo largo del plano 52. La superficie inferior 31 de la válvula de disco entra en contacto entonces con el labio 38 para restablecer el cierre hermético superior a lo largo del plano 50. Como se ha observado más arriba, cantidades relativamente grandes de fluidos pueden ser expulsadas por el orificio 14 a una velocidad relativamente alta. Estos fluidos de salida, al pasar a través del labio de la junta 38 y la porción exterior de la junta 48, tienden a separar la junta de su asiento. Sin embargo, la geometría de la junta que se muestra y el uso del anillo 42 para sujetar la junta a su asiento, impiden el desplazamiento de la junta de su asiento. A este respecto, la estructura de la junta incorpora dos porciones de junta en una estructura de junta unitaria que da a la junta única la capacidad de cerrar herméticamente en dos planos diferentes . El hecho de tener una estructura unitaria hace posible que la junta se fije en su asiento mediante un solo medio mecánico y ninguna parte de la junta se fija en su lugar solamente por fricción. Del mismo modo, los perfiles coincidentes del nervio 24 y el labio de la junta 38 contribuyen a anclar la porción sobresaliente 36 de la junta en su lugar. El espesor de la porción sobresaliente en relación con el labio 38 o la sección plana 34 proporciona a la porción sobresaliente un grado de rigidez necesario para resistir las flexiones producidas por el flujo de fluidos a través del labio . Así, pues, debe apreciarse que la presente invención cumple sus objetivos previstos de conseguir un dispositivo de alivio de presión con una disposición mejorada de la junta. El dispositivo de alivio de presión de la presente invención utiliza una estructura unitaria de junta para efectuar el cierre hermético en dos planos diferentes, donde se mantiene un cierre hermético incluso después de que el primer cierre hermético se haya roto . Se confía a un solo anillo de fijación la tarea de anclar la junta en su asiento. El anillo único de fijación juntamente con la configuración de la junta hace posible que la junta se resista al desplazamiento de su asiento bajo la acción de las fuerzas de alta velocidad y alto el volumen de caudal a través de los dos planos de cierre hermético de la junta. Una vez descrita la invención en detalle, lo que se reivindica como nuevo es lo siguiente:

Claims (25)

10 Reivindicaciones

1. Un dispositivo de alivio de presión para montaje en la superficie exterior de una carcasa cerrada y junto a un orificio de ventilación en la superficie, dispositivo que comprende : a) un collar que se fija en dicha superficie y que sobresale de la altura de dicho orificio de ventilación; b) una válvula de disco que se acopla sobre dicho collar y que tiene una faldilla secundaria con una superficie interior que rodea dicho collar; c) un muelle que empuja dicha válvula de disco hacia dicho collar para cerrar dicho orificio de ventilación; y d) una sola junta que tiene: i) una porción sobresaliente que termina en una primera superficie que efectúa un primer cierre hermético entre dicha válvula de disco y dicho collar en un primer plano y ii) una porción que se prolonga radialmente y que termina en una superficie periférica exterior que efectúa un segundo cierre hermético entre dichos collar y faldilla, estando dicho segundo cierre hermético situado en un plano perpendicular en general al plano de dicho primer cierre hermético y estando dicha superficie periférica exterior dispuesta para que mantenga un contacto de roce y cierre con dicha superficie interior de la faldilla después de la rotura de dicho primer cierre hermético.

2. Un dispositivo de alivio de presión para montaje en la superficie exterior de una carcasa cerrada y junto a un orificio de ventilación en la superficie, comprendiendo dicho dispositivo : a) un collar que se fija en dicha superficie y que sobresale de la altura de dicho orificio de ventilación; b) una válvula de disco que se acopla sobre dicho collar y 11 disponiendo dicha válvula de disco de una faldilla secundaria que rodea dicho collar; c) un muelle que empuja dicha válvula de disco hacia dicho collar para cerrar dicho orificio de ventilación; d) una sola junta con una primera superficie para efectuar un primer cierre hermético entre dicha válvula de disco y dicho collar y una superficie periférica para efectuar un segundo cierre hermético entre los citados collar y faldilla, estando dispuesta dicha superficie periférica para mantener un contacto de cierre hermético con dicha faldilla después de la rotura del primer cierre hermético; y e) disponiendo dicho collar de una cara axial y un nervio sobresaliente de dicha cara axial, definiendo juntamente dicha cara axial y dicho nervio el asiento para dicha junta.

3. Un dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 2, en el cual dicha junta comprende: a) una sección plana que se apoya en dicha cara axial; b) una porción sobresaliente que rodea dicho nervio; y c) un labio que se extiende radialmente hacia dentro sobre la parte superior de dicho nervio.

4. Un dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 3 que incluye un anillo de retención que sujeta dicha junta a dicho collar, en el cual dicho anillo de retención se dispone sobre dicha sección plana y rodea dicha porción sobresaliente.

5. Un dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 3 en el cual el espesor de dicha porción sobresaliente es mayor que el espesor tanto de dicha sección plana como de dicho labio.

6. Un dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 3 en el cual dicha porción sobresaliente y dicho labio se unen en un borde interior redondeado.

7. Un dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 6 en el cual dicho nervio tiene un borde 12 exterior redondeado que corresponde con el perfil de dicho borde interior redondeado .

8. Un dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 3 en el cual dicha superficie periférica está en la porción exterior de la sección plana de dicha junta, con dicha superficie periférica en una relación de roce con la superficie interior de dicha faldilla para efectuar dicho segundo cierre hermético.

9. Un dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 8 en el cual dicha superficie periférica efectúa dicho segundo cierre hermético a un nivel inferior al plano de dicho primer cierre hermético periférico.

10. Un dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 8 en el cual: a) dicha válvula de disco tiene una superficie inferior que asienta en dicho labio por la fuerza de dicho muelle para efectuar dicho primer cierre hermético; b) disponiendo dicho labio de un diámetro interior que establece una primera área circular más pequeña que el área total de dicha superficie inferior; y c) estando dicha primera área circular en comunicación con dicho orificio de ventilación, de modo que dicha válvula de disco se separa de dicho labio cuando la presión dentro de la carcasa que se ejerce sobre dicha primera área circular proporciona una fuerza que supera la de dicho muelle.

11. Un dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 10 en el cual la separación de dicha válvula de disco de dicho labio expone el área total de dicha válvula de disco bajo la superficie a la presión existente dentro de dicha carcasa, y estando dicha presión contenida por dicho segundo cierre hermético, provocando el movimiento repentino de dicha válvula de disco, separándola de dicha junta hasta que dicha faldilla se separa de dicha sección plana de dicha junta, abriendo de esta manera dicho dispositivo de alivio de 13 presión .

12. Un dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 8 en el cual dicho collar tiene un borde exterior biselado bajo dicha porción exterior de dicha junta y dicha porción exterior sobresale por encima de dicho borde exterior biselado.

13. Un dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 12 en el cual dicha porción exterior es flexible y puede flexionar hacia dicho borde biselado para mantener una relación de roce con la superficie interior de dicha faldilla al moverse dicha válvula de disco hacia una posición cerrada contra dicho labio .

14. Un dispositivo de alivio de presión para montaje en una superficie exterior a una carcasa cerrada junto a un orificio de ventilación en dicha superficie, comprendiendo dicho dispositivo de alivio de presión lo siguiente: a) un collar tubular que se puede montar sobre dicha superficie y alrededor de dicho orificio, collar que tiene una cara axial ; b) un nervio que sobresale de dicha cara axial; c) una junta asentada en dicha cara axial y rodeando dicho nervio ; d) disponiendo dicha junta de una sección plana que incluye una porción periférica exterior que se extiende radialmente desde la cara de dicho collar, con una porción sobresaliente rodeando dicho nervio y un labio que se extiende radialmente hacia dentro sobre la parte superior de dicho nervio ; e) un anillo de retención dispuesto contra dicha sección plana de la junta y rodeando dicha porción sobresaliente para fijar dicha junta a dicha cara axial; f) una válvula de disco con una superficie inferior en relación axial con dicho labio y una faldilla secundaria con una superficie periférica interior que rodea dicho collar, estando dispuesta dicha válvula de disco para el movimiento 14 axial hacia y desde dicha cara axial con la superficie periférica interior de dicha faldilla en situación de roce con dicha porción periférica exterior de dicha junta; g) medios de fuerza que impulsan dicha válvula de disco axialmente hacia dicha junta para asentar dicha superficie inferior de dicha válvula de disco contra dicho labio, estableciendo de este modo un primer cierre hermético en un plano paralelo en general al plano de dicho orificio de ventilación, mientras que la porción exterior de dicha junta asienta sobre la superficie interior de dicha faldilla para establecer un segundo cierre hermético en un plano perpendicular en general al plano de dicho orificio de ventilación; y h) definiendo dicho primer cierre hermético un área circular de dicha superficie inferior en comunicación con dicho orificio de ventilación que es más pequeña que el área total de dicha superficie inferior.

15. Un dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 14 en el cual dicho collar tiene un borde exterior biselado situado bajo dicha porción exterior periférica y dicha porción exterior periférica sobresale de dicho borde biselado.

16. Un dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 15 en el cual dicha porción exterior periférica de la junta mantiene el cierre hermético después de que la superficie inferior de dicha válvula de disco se separe de dicho labio de la junta al responder a una presión de la carcasa que, al comunicarse a dicha área circular, produce una fuerza que supera dicha fuerza del muelle separando dicha válvula de. disco de dicha junta.

17. Una junta para un dispositivo de alivio de presión que comprende un elemento de cierre hermético que tiene una porción vertical que incluye una primera superficie plana para efectuar un primer cierre hermético en un primer plano, 15 y una porción que se extiende radialmente y termina en una superficie periférica totalmente exterior para efectuar un segundo cierre hermético, siendo la superficie periférica totalmente exterior sin apoyo para conseguir un cierre hermético por roce en un segundo plano y circunscribiendo la superficie periférica la primera superficie plana.

18. Una junta según la reivindicación 17, que comprende: una sección plana que incluye la primera superficie plana; una porción vertical conectada a la sección plana; y un labio, conectado a la porción vertical, prolongándose en una dirección opuesta a la sección plana.

19. Una junta según la reivindicación 18 en la cual la porción vertical es más gruesa que la sección plana.

20. Una junta según la reivindicación 17 que comprende un anillo de refuerzo incrustado en la junta.

21. Una junta según la reivindicación 17 en la cual la superficie periférica es perpendicular a la primera superficie plana.

22. El dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 1 en el cual el muelle está dispuesto axialmente con respecto a la válvula de disco y el collar.

23. El dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 1 en el cual el primer cierre hermético se sitúa en un plano paralelo en general al plano del orificio de ventilación.

24. El dispositivo de alivio de presión según la reivindicación 1 en el cual el segundo cierre hermético se sitúa en un plano perpendicular en general al orificio de ventilación .

25. El dispositivo de alivio de opresión según la reivindicación 1 que comprende un anillo de retención que fija la junta al collar.