MXPA05000264A

MXPA05000264A - Valvula de ventilacion.

Info

Publication number: MXPA05000264A
Application number: MXPA05000264A
Authority: MX
Inventors: Michael Paul Muller
Original assignee: Dynamic Fluid Control Propriet
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2005-03-31
Also published as: BR0215798A; CN1630792A; AU2002321690A1; AU2002321690B2; IL165536A0; US20050268965A1; NZ538338A; US7011105B2; EP1525418B1; CN1327152C; DE60226516D1; WO2004015315A1; EP1525418A1; ATE394620T1

Abstract

La invencion se relaciona con una valvula de transferencia de aire que ventila automaticamente el aire acumulado de lineas de tuberia de reticulacion o recipientes de liquido a presion. La valvula (10) tiene un alojamiento (12) que es conectable a la linea de tuberia o recipiente. El alojamiento tiene una primera salida (38) que ventila a la atmosfera y una camara (60) de control que esta expuesta a presion interna en el alojamiento a traves de una entrada de camara de control. Un primer cierre 834) de valvula se puede mover para abrir y cerrar la primera salida. Este cierre de valvula esta expuesto a la presion de camara de control que tiene a moverlo para cerrar la primera salida y a presion de alojamiento interna que tiende a moverlo para abrir la primera salida. Cuando el alojamiento se somete a presion, el primer cierre (34) de valvula se mantiene en una posicion cerrada en vista de una fuerza de presion desequilibrada que actua sobre el mismo que es atribuible a exposicion del cierre de valvula a la atmosfera a traves de la primera salida. Tambien se encuentra una salida (36) de camara de control desde la camara (60) de control a la atmosfera. Esta salida es mayor que la entrada de camara de control. La valvula tambien incorpora un flotador (20) en el alojamiento (12) que esta dispuesto para hacerse flotar arriba por el 25 liquido que entra al alojamiento desde la linea de tuberia y un segundo cierre (24) de valvula llevado por el flotador que esta dispuesto para abrir y cerrar la salida (36) de camara de control en respuesta al movimiento del flotador ocasionado por variaciones en el nivel de liquido en el alojamiento. El movimiento descendente del flotador (20) en respuesta a una caida en el nivel de liquido en el alojamiento (12), atribuible a acumulacion de aire en el alojamiento, ocasiona que el segundo cierre (24) de valvula abra la salida (36) de camara de control. Esto permite que la camara (60) de control se ventile a la atmosfera. La presion en la camara (60) de control cae con relacion a la presion de alojamiento interna y crea una fuerza de presion desequilibrada en el cierre (34) de valvula que ocasiona que abra la salida (38). El alojamiento luego se puede ventilar a la atmosfera a traves de la salida (38).

Description

VÁLVULA DE VENTILACIÓN ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con una válvula de transferencia de aire. La invención está particularmente relacionada con una válvula de transferencia de aire, conocida de otra manera como una válvula de liberación de aire, que se puede utilizar para ventilar aire de una línea de tubería en la que un líquido se transporta bajo presión, o de otros recipientes a presión. Una válvula de transferencia o liberación de aire conocida tiene un alojamiento con una entrada en su extremo inferior que está conectada, típicamente en un punto elevado, a una linea de tubería desde la que el aire se va a ventilar. El alojamiento tiene una salida en su extremo superior y en su forma más sencilla acomoda un flotador. Durante el llenado de la línea de tubería, la teoría es que el agua u otro líquido en la línea de tubería entrará al alojamiento y flotará arriba del flotador para sellarse contra la salida. El aire que luego se acumula en el alojamiento durante la operación de la línea de tubería ocasionará que el flotador pierda flotabilidad con el resultado de que cae lejos de la salida para permitir que el aire acumulado se ventile a través de la salida a la atmósfera. En la práctica, sin embargo, se ha observado que en muchos casos, el flotador puede ser cerrado por "soplado" durante el llenado rápido de la línea de tubería y luego mantenerse en una posición cerrada por la presión en la línea de tubería. Esto puede ocurrir, por ejemplo, en una situación en donde la válvula se instala en un punto elevado en la línea de tubería que es más bajo que otro punto elevado más lejos corriente abajo. Durante el llenado inicial de la línea de tubería, el aire que se acumula en el punto elevado servido por la válvula se ventilará a través de la válvula de acuerdo con la teoría, pero si dicha ventilación no es suficientemente rápida, se puede formar una cavidad de aire debajo de la válvula. El aire en esta cavidad se someterá a presión rápidamente por la presión de bombeo y la cabeza de líquido corriente abajo. El diferencial de presión que actúa a través del flotador de válvula en algunos casos puede ser suficiente para "soplar" el flotador a una posición cerrada dinámicamente. La presión interna de la línea de tubería puede entonces mantener al flotador en esta posición cerrada, impidiendo la ventilación adicional a través de la válvula. De manera similar, si el flotador se ha cerrado hidráulicamente, es decir, se ha hecho flotar hacia arriba por el líquido en el alojamiento para sellarse contra la salida, permanece en esta condición por la presión interna en la línea de tubería. Todavía además es posible, durante el llenado rápido de línea de tubería, que el líquido que se va a levantar por una burbuja de aire que entra al alojamiento desde la línea de tubería,- y esto también puede ocasionar que el flotador se selle contra la entrada. En cualquiera de estas situaciones, el flotador puede luego mantenerse cerrado por las fuerzas de presión interna elevadas hasta que la línea de tubería está totalmente despresionizada . Para dirigir el problema de ventilación en situaciones internamente presionizadas se ha propuesto proporcionar un pequeño orificio de sangrado a través del flotador para permitir el equilibrio de la presión interna. Sin embargo, un orificio de sangrado solamente puede ventilar aire muy lentamente y así no es capaz de alcanzar equilibrio de presión lo suficientemente rápido para que el flotador caiga para permitir que ocurra la ventilación rápida requerida de aire. Una válvula de transferencia o liberación de aire conocida se describe en la especificación de la patente sudafricana 87/5645 (ARI Flow Control Accessories ) . Esta válvula tiene una ranura de salida estrecha que está cubierta por una tira flexible fijada a un flotador. El movimiento hacia abajo del flotador en respuesta a la acumulación de aire desprende la tira incrementalmente de la ranura y permite que volúmenes pequeños de aire atrapado se ventilen del alojamiento de válvula. Un problema con este diseño es que solamente volúmenes pequeños se pueden ventilar a través de la ranura angosta. Otras soluciones que se han propuesto hacen uso de enlaces mecánicos. Un ejemplo se describe en la especificación de la patente de E.U.A. 5,090,439 (APCO) . La válvula de liberación de aire descrita en esta especificación opera de modo que cuando la válvula se cierra, fuerzas relacionadas con presión que actúan sobre el cierre se equilibra . Solamente una fuerza de flotación que actúa sobre un flotador es operante para retener el cierre de válvula en una posición cerrada. Esto facilita la apertura de válvula aún bajo condiciones presionizadas . Sin embargo, el diseño es tal que cuando el flotador pierde flotación y el cierre de válvula se abre, la presión en el alojamiento de flotador, que puede ser muy considerable, genera una fuerza desequilibrada sobre el cierre tendiendo a mantenerlo abierto . Un objeto de la presente invención es proporcionar una válvula de liberación de aire alternativa que dirige el problema de ventilación de aire en un sistema presionizado . COMPENDIO DE LA INVENCIÓN De conformidad con la invención, se proporciona una válvula de transferencia de aire que comprende: un alojamiento conectable a una linea de tubería o recipiente que transporta o contiene líquido bajo presión una primera salida del alojamiento a la atmósfera, una cámara de control expuesta a presión interna en el alojamiento a través de una entrada de cámara de control , un primer cierre de válvula que es movible para abrir y cerrar la primera salida y que está expuesto a la presión de cámara de control que tiende a moverlo para cerrar la primera salida y a la presión de alojamiento interna que tiende a moverlo para abrir la primera salida, mediante lo cual, cuando el alojamiento está presionizado el primer cierre de válvula se mantiene en una posición que cierra la primera salida en vista de una fuerza de presión desequilibrada que actúa sobre el mismo que es atribuible a exposición al primer cierre de válvula a la atmósfera a través de la primera salida, una salida de cámara de control de la cámara de control a la atmósfera que es mayor que la entrada de cámara de control, un flotador en el alojamiento dispuesto para hacerse flotar por el liquido que entra al alojamiento desde la linea de tubería o recipiente, un segundo cierre de válvula llevado por el flotador que está dispuesto para abrir y cerrar la salida de la cámara de control en respuesta al movimiento del flotador ocasionado por variaciones en el nivel de liquido en el aloj miento, la disposición siendo tal que el movimiento descendente del flotador en respuesta a una caida en nivel de liquido en el alojamiento ocasiona que el segundo cierre de válvula abra la salida de cámara de control, permitiendo que la cámara de control ventile a la atmósfera con el resultado de que la presión en la cámara de control cae con relación a la presión de alojamiento interno y crea una fuerza de presión desequilibrada en el primer cierre de válvula que ocasiona que abra la primera salida, permitiendo de esta manera que el alojamiento se ventile a la atmósfera a través de la primera salida. Otras particularidades de la invención se definen en las reivindicaciones anexas . BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO La invención se describirá ahora con mayor detalle, por via de ejemplo solamente, con referencia al dibujo que se acompaña que muestra una vista en sección transversal de una válvula de transferencia de aire de conformidad con la invenció . DESCRIPCIÓN DE LA MODALIDAD ILUSTRADA La válvula 10 de transferencia de aire ilustrada en el dibujo tiene un alojamiento 12 compuesto de partes de alojamiento 12.1 y 12.2 superior e inferior atornilladas juntas. La parte 12.2 de alojamiento inferior define una entrada 14 de alojamiento axial en su extremo superior y la parte 12.1 de alojamiento superior define una salida 16 axial, primaria en su extremo superior que ventila a la atmósfera. En uso, la entrada 14 de alojamiento está conectada a una linea de tubería que transporta un líquido, para conveniencia referencia en la presente como agua, bajo presión, típicamente en un punto elevado en la línea de tubería . El alojamiento 12 acomoda un flotador 20 que es guiado para movimiento hacia arriba y abajo en el alojamiento 12 por medio de nervaduras 22 espaciadas. Un manguito 24 roscado está acoplado en un agujero 26 axial en la superficie superior del flotador y se extiende arriba del flotador como se ilustra. En su extremo superior, el manguito roscado lleva un sello 18. El extremo superior del manguito roscado pasa deslizablemente a través de un elemento 30 de control en forma de disco y entra a un rebajo 32 en un miembro 34 de cierre de válvula, de forma de tapa, superior, denominado en la presente como el primer cierre de válvula. El primer cierre 34 de válvula lleva una boquilla 36 alineada axialmente con el sello 28 y que pasa a través de una abertura 38 de salida, mencionada en la presente como una primera salida, en un miembro 40 de asiento de válvula. El extremo inferior de la primera salida 38 está limitado por un asiento 42 de válvula. La superficie superior del miembro 34 lleva un sello 44 de válvula alineado con el asiento 42 de válvula. El primer cierre 34 de válvula está fijado centralmente a un diafragma 46 elástico, la periferia del cual está emparedada y anclada entre porciones del elemento 30 de control y el miembro 40 de asiento de válvula que están sujetados juntos en una formación 48 de grapa circunferencial. Una pestaña 50 en el extremo inferior del cierre 34 de válvula se puede deslizar hacia arriba y abajo en un rebajo 52 definido por el elemento 30. En combinación el elemento 30 y el miembro 40 forman un cierre 54 de válvula primario para cerrar la salida 16 primaria. La operación de la válvula 10 de transferencia de aire en diversas etapas se describe abajo. Llenado de Linea de Tubería El flotador 20 y el cierre 54 de válvula primario están inicialmente en un nivel bajo en el alojamiento 12. A medida que la línea de tubería se llena y el agua entra al alojamiento, el aire desplazado se puede ventilar rápidamente a la atmósfera a través de la salida 16 de alojamiento primaria. El agua que se eleva hace flotar al flotador 20, ocasionando que el sello 28 se asiente en el extremo inferior de la boquilla 36. ? continuación, el flotador 20 que se eleva también levanta el cierre de válvula primario con el resultado de que una junta tórica 56 llevada por el miembro 40 del cierre 54 se asienta contra una superficie 58 anular de la parte 12.1 de alojamiento, cerrando de esta manera la abertura 16 primaria. La presión en la linea de tubería se puede acumular ahora hasta valor de trabajo completo en el alojamiento. La fuerza de presión de alojamiento interno actuando hacia arriba sobre las superficies importantes del cierre 54 de válvula primario es mayor que la suma de fuerzas descendentes que actúan sobre el cierre con un resultado de fuerzas de presión atmosférica, gravedad y presión interna. La fuerza de presión ascendente diferencial mantiene el cierre 54 primario en una posición cerrada en tanto que la linea de tubería y el alojamiento están presionízados . El diafragma 46 separa el interior hueco del cierre 54 de válvula primario hacia una cámara 60 de control debajo del diafragma y un espacio 62 de presión arriba del diafragma. La presión de alojamiento interna tiene acceso a la cámara 60 de control a través de una entrada de cámara de control formada por un espacio libre anular o espacio que existe entre el manguito 24 roscado y la abertura en el elemento 30 a través de la cual pasa el manguito roscado. El espacio 62 de presión está directamente expuesto a presión de alojamiento interna a través de portillos 64 espaciados en el miembro 40. La presión de alojamiento que existe en el espacio 62 tiende a desviar el diafragma hacia abajo mientras que la presión que existe en la cámara 60 de control tiende a desviar el diafragma hacia arriba. La elasticidad inherente del diafragma impulsa el primer cierre 34 de válvula contra el asiento 42 como se ilustra en el dibujo. Debido a que una porción del cierre 34 está expuesta directamente a la atmósfera a través de la primera salida 38, hay entonces una fuerza de presión desequilibrada, que actúa hacia arriba sobre el cierre 34 de válvula que lo mantiene en esta posición cerrada. Operación Normal . El aire entra al alojamiento 12 y se acumula en el mismo bajo la presión prevaleciente. Cuando se ha acumulado suficiente aire, el flotador 20 pierde flotabilidad y cae. Esto desasienta el sello 28 del extremo inferior de la boquilla 36. El aire a presión en la cámara 60 de control se puede ventilar ahora a la atmósfera a través de la boquilla. El área de sección transversal de la entrada de cámara de control, es decir, el espacio libre anular o espacio entre el manguito roscado y la abertura en el elemento 30 a través del cual pasa, es menor que el área de sección transversal del pasaje de boquilla. El aire, consecuentemente, se puede ventilar más rápidamente a través de la boquilla de lo que puede entrar a la cámara 60 de control del alojamiento. Como resultado, la presión en la cámara 60 de control cae con relación a la presión en el espacio 62. Esto da lugar a una fuerza de presión descendente neta sobre el diafragma 46 que desvia el diafragma hacia abajo. Esto desasienta el sello 44 del primer cierre 34 de válvula del asiento 42 de válvula y permite que el aire se ventile rápidamente del alojamiento a través de la primera salida 38 relativamente grande y la salida 16 primaria. La boquilla 36 se puede ver como una segunda salida que se controla mediante un segundo cierre de válvula, es decir, el manguito 24 roscado y sello 28 llevado por el flotador 20. A medida que el aire se ventila del alojamiento 12 el nivel de agua en el mismo se elevará para hacer flotar el flotador 20 arriba nuevamente, y el proceso se repite. Se entenderá que el manguito 24 roscado no cae completamente debajo del elemento 30 cuando cae el flotador. Esto asegura que una entrada de cámara de control limitado, es decir, el espacio anular entre el manguito roscado y la abertura en el elemento 30 a través del cual pasa el manguito roscado esté siempre presente para controlar el régimen al que el aire puede entrar a la cámara 60 de control . Drenaje de Linea de Tubería Cuando la linea de tubería se drena al final de un ciclo de bombeo o de otra manera, la presión de línea de tubería cae. El flotador 20 y el cierre 54 de válvula primario caen hacia abajo a sus posiciones bajas iniciales, abriendo de esta manera la salida 16 primaria completamente. Al principio del siguiente ciclo de bombeo, la secuencia arriba descrita para el "Llenado de Línea de Tubería" ocurrirá de nuevo. Se entenderá que la válvula de transferencia de aire arriba descrita es capaz de abrir una abertura de ventilación regularmente grande, a decir la primera salida 38, aún cuando el alojamiento 12 esté internamente presionizado . la válvula de transferencia de aire descrita, por lo tanto, dirige satisfactoriamente el problema de ventilar aire bajo presión. También se entenderá que la válvula de transferencia de aire se ha descrito arriba en una aplicación en la que se usa para ventilar aire acumulado de una línea de tubería a presión, podría igualmente usarse para ventilar aire de otros recipientes que contienen líquido a presión.

Claims

REIVINDICACIONES 1.- Una válvula de transferencia de aire que comprende : un alojamiento conectable a una linea de tubería o recipiente que transporta o contiene liquido bajo presión, una primera salida del alojamiento a la atmósfera, una cámara de control expuesta a presión interna en el alojamiento a través de una entrada de cámara de control, un primer cierre de válvula que es movible para abrir y cerrar la primera salida y que está expuesta a la presión de cámara de control que tiende a moverlo para cerrar la primera salida y a la presión de alojamiento interna que tiende a moverlo para abrir la primera salida, mediante lo cual, cuando el alojamiento se somete a presión el primer cierre de válvula se mantiene en una posición que cierra la primera salida únicamente en vista de una fuerza de presión desequilibrada que actúa sobre el mismo que es atribuible a la exposición del primer cierre de válvula a la atmósfera a través de la primera salida, una salida de cámara de control de la cámara de control a la atmósfera que es mayor que la entrada de cámara de control, un flotador movible verticálmente en el alojamiento y dispuesto para hacerse flotar hacia arriba por el liquido que entra al alojamiento desde la linea de tuberia o recipiente, un segundo cierre de válvula fijado rígidamente al flotador de manera que el movimiento vertical del flotador ocasione directamente el mismo movimiento vertical del segundo cierre de válvula, el segundo cierre de válvula estando dispuesto para abrir y cerrar la salida de cámara de control en respuesta al movimiento del flotador ocasionado por variaciones en el nivel de líquido en el aloj amiento . la · disposición siendo tal que el movimiento descendente vertical del flotador en respuesta a una caída en el nivel de líquido en el alojamiento ocasiona el mismo movimiento descendente vertical del segundo cierre de válvula mediante lo cual el segundo cierre de válvula abre la salida de cámara de control para permitir que la cámara de control se ventile a la atmósfera con el resultado de que la presión en la cámara de control baja con relación a la presión de alojamiento interna y crea una fuerza de presión desequilibrada en el primer cierre de válvula que le ocasiona abrir la primera salida, permitiendo de esta manera que el alojamiento se ventile a la atmósfera a través de la primera salida .
2. - Una válvula de transferencia de aire de conformidad con la reivindicación 1, en donde el primer cierre de válvula es llevado por un diafragma elástico, un lado del cual está expuesto a presión en la cámara de control y el otro lado del cual está expuesto a la presión de alojamiento interna.
3. - Una válvula de transferencia de aire de conformidad con la reivindicación 2, en donde la salida de cámara de control se extiende a través del primer cierre de válvula .
4. - Una válvula de transferencia de aire de conformidad con la reivindicación 3, en donde la salida de cámara de control comprende una boquilla que se extiende a través del primer cierre de válvula y el segundo cierre de válvula es llevado por un manguito roscado en el flotador que pasa a través de una abertura en la cámara de control con un espacio libre que forma la entrada de cámara de control, el área de sección transversal de la boquilla siendo mayor que aquella del espacio libre.
5. - Una válvula de transferencia de aire de conformidad con la reivindicación 4, en donde la primera salida, el primer cierre de válvula y la cámara de control formar un cierre primario que está dispuesto para levantarse por el flotador,- para asentarse sobre y cerrar una salida primaria del alojamiento, en donde el flotador se hace flotar hacia arriba por el liquido en el alojamiento.
6.- Una válvula de transferencia de aire de conformidad con la reivindicación 5, en donde el diafragma se expande a través de un interior hueco del cierre primario y subdivide este interior en la cámara de control debajo del diafragma y un espacio arriba del diafragma que se expone a presión de alojamiento interna a través de los portillos en el cierre primario. RESUMEN DE LA I3WENCIÓN La invención se relaciona con una válvula de transferencia de aire que ventila automáticamente el aire acumulado de lineas de tubería de reticulación o recipientes de líquido a presión. La válvula (10) tiene un alojamiento (12) que es conectable a la línea de tubería o recipiente. El alojamiento tiene una primera salida (38) que ventila a la atmósfera y una cámara (60) de control que está expuesta a presión interna en el alojamiento a través de una entrada de cámara de control. Un primer cierre 834) de válvula se puede mover para abrir y cerrar la primera salida. Este cierre de válvula está expuesto a la presión de cámara de control que tiene a moverlo para cerrar la primera salida y a presión de alojamiento interna que tiende a moverlo para abrir la primera salida. Cuando el alojamiento se somete a presión, el primer cierre (34) de válvula se mantiene en una posición cerrada en vista de una fuerza de presión desequilibrada que actúa sobre el mismo que es atribulóle a exposición del cierre de válvula a la atmósfera a través de la primera salida. También se encuentra una salida (36) de cámara de control desde la cámara (60) de control a la atmósfera. Esta salida es mayor que la entrada de cámara de control . La válvula también incorpora un flotador (20) en el alojamiento (12) que está dispuesto para hacerse flotar arriba por el líquido que entra al alojamiento desde la línea de tubería y un segundo cierre (24) de válvula llevado por el flotador que está dispuesto para abrir y cerrar la salida (36) de cámara de control en respuesta al movimiento del flotador ocasionado por variaciones en el nivel de liquido en el alojamiento. El movimiento descendente del flotador (20) en respuesta a una caída en el nivel de liquido en el alojamiento (12), atribuible a acumulación de aire en el alojamiento, ocasiona que el segundo cierre (24) de válvula abra la salida (36) de cámara de control. Esto permite que la cámara (60) de control se ventile a la atmósfera. La presión en la cámara (60) de control cae con relación a la presión de alojamiento interna y crea una fuerza de presión desequilibrada en el cierre (34) de válvula que ocasiona que abra la salida (38). El alojamiento luego se puede ventilar a la atmósfera a través de la salida (38).