VÁLVULA DE COMPUERTA DE ASIENTO RESILIENTE
Antecedentes de la Invención Campo de la Invención La presente invención corresponde a válvulas de compuerta, y en particular a válvulas de compuerta de asiento resiliente . Descripción de la Materia Relacionada Las válvulas de compuerta de asiento resiliente se emplean en el transporte de agua limpia. La válvula de compuerta o miembro de cierre típicamente está en la forma de una cuña hecha de material de hierro forjado tal que sea suficientemente rugoso tal que sea adecuado para aplicaciones de alta presión y alto flujo. En una válvula de compuerta de asiento resiliente, la superficie exterior de la cuña de válvula se recubre con un material elastomérico tal que ofrezca un sello a prueba de burbujas aun a presiones de operación elevadas. La cuña de válvula se opera por medio de girar un tallo roscado tal que avance o retraiga la cuña de válvula dentro de la vía de agua del alojamiento de válvula. Ante el cierre de válvula, el material de resiliente en el borde forma un sello a prueba de burbujas con la superficie interna del cuerpo de válvula. Tierra u otra contaminación en el sistema de operación de válvula puede llevar a sellado incompleto de la cuña u otro mal funcionamiento.
Compendio de la Invención Es un objetivo de la presente invención proporcionar una válvula de compuerta de asiento resiliente. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una válvula de compuerta de asiento resiliente teniendo un sistema operador de cuña mejorado que fácilmente supere los efectos nocivos de contaminación introducida ya sea durante la construcción o atrapada dentro del producto llevado a la válvula. Estos y otros objetivos de la presente invención que serán mas aparentes a partir de estudiar la descripción y los dibujos anexos se proporcionan en un arreglo de válvula, que comprende un alojamiento de válvula que define un pasaje de agua y un asiento de válvula dentro del pasaje de válvula. Una cuña de válvula dispuesta dentro del alojamiento de pasaje se mueve a lo largo de una dirección de operación entre una posición cerrada en contacto con el asiento de válvula para bloquear el flujo de agua a través del pasaje de válvula y una posición abierta permitiendo el flujo de agua a través del pasaje de válvula. Un par de rieles separados se disponen dentro del alojamiento de válvula en cualquier lado de la cuña y se extienden a lo largo de la dirección de operación. Un par de alas opuestas llevadas en la cuña de válvula, se desplazan en cada riel. Un tallo de válvula acoplado a la cuña de válvula mueve a la cuña de válvula en direcciones opuestas reciprocantes entre posiciones de válvula abierta y de válvula cerrada. Rodillos se llevan en las alas para vinculación de rodamiento con los rieles y cuchillas de raspado se llevan en las alas adyacentes a los rodillos para raspar contaminación de los rieles. Los rieles pueden proporcionarse con o sin un revestimiento. Si un ala se proporciona sin rodillos debido a una aplicación de carga ligera, por ejemplo, el riel de preferencia se proporciona sin un revestimiento. Una condición de carga ligera puede surgir, por ejemplo, en el extremo superior de un arreglo de válvula orientado horizontalmente . Sin embargo, bajo condiciones de carga pesada como, por ejemplo, en el extremo inferior de un arreglo de válvula operado horizontalmente, se prefiere que las alas se proporcionen con rodillos de soporte de carga. En este caso, también se prefiere que el riel se proporcione con un revestimiento de sección transversal generalmente en forma de U y hecho de un material rugoso tal como acero inoxidable. Breve Descripción dé los Dibujos La figura 1 es una vista en elevación de un arreglo de válvula de compuerta de asiento resiliente de acuerdo con principios de la presente invención. La figura 2 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1. La figura 3 es una vista en elevación del miembro de cuña de válvula con su raspador y rodillos. La figura 4 es una vista en elevación de su miembro de cuña de válvula, mostrado en sección parcial.
La figura 5 es una vista en plano del miembro de cuña de válvula de la figura 3 , mostrada en sección parcial . La figura 6 es una vista lateral del miembro de cuña de válvula de la figura 3, tomada a partir de su lado derecho. La figura 7 es una vista lateral del miembro de cuña de válvula de la figura 3, tomada a partir de su lado izquierdo. La figura 8 es una vista en sección transversal fragmentaria tomada a lo largo de la línea 8-8 de la figura 1. La figura 9 es una vista en sección transversal fragmentaria tomada a lo largo de la linea 9-9 de la figura 1. La figura 10 es una vista en sección transversal fragmentaria tomada a lo largo de la línea 10-10 de la figura 4. La figura 11 es una visa en sección transversal fragmentaría tomada a lo largo de la línea 11-11 de la figura 4. La figura 12 es una vista en plano superior de su miembro de raspador . Descripción Detallada de la Invención Con referencia ahora a los dibujos, e inicialmente a la figura 1, un arreglo de válvula de compuerta de asiento resilien-te generalmente se indica como 10. El arreglo incluye un cuerpo de válvula 12 teniendo una pared interna que define una vía de agua 16 y un pasaje de cuña de válvula 20. Un conjunto operador 24 incluye una tuerca de tallo de válvula 28 que se sujeta en el extremo superior 32 de una compuerta o cuña de válvula 30. La cuña de válvula 30 se cubre con un recubrimiento resiliente convencional comprendido de un elastómero u otro material adecuado, moldeable. Como se observará en la presente, el miembro de válvula ofrece una operación mejorada con un mínimo de costo adicional y sin requerir procedimientos de fabricación inusuales o costosos . En la forma de realización ejemplar ilustrada, el arreglo de válvula 10 es de una construcción relativamente masiva, acomodando presiones de flujo de varios cientos de psi y tasas de flujo relativamente grandes. El conjunto de válvula ha encontrado aceptación comercial en aplicaciones de via de agua, de acuerdo con estándares C-500 y C-515 de la American Water Works Association, y es especialmente útil en válvulas de tamaños mayores, de tamaños de 24 a 48 pulgadas, asi como en tamaños de 2 a 24 pulgadas. En el uso, una fuerza rotacional se aplica a una flecha de tracción o entrada 36 de un conjunto de accionador u operador 24. Esto a su vez ocasiona que la tuerca de tallo de válvula 28 se extienda en una dirección hacia afuera (a la izquierda, en la figura 1) . Esto ocasiona que la cuña de válvula 30 avance en una dirección a la izquierda en la figura 1, tal que bloquee la via de agua 16, con ello moviendo el arreglo de válvula de la posición abierta mostrada en la figura 1 a una posición cerrada. Ante la reversión de la fuerza de rotación, la cuña de válvula se regresa a una posición completamente abierta. Como se menciona, el conjunto de válvula 10 es de una construcción relativamente masiva y, cuando una válvula de mayor tamaño se instala bajo tierra, de preferencia se instala en la orientación ilustrada en la figura 1 con una flecha de tracción 36 apuntando en una dirección generalmente hacia arriba. Como se observará en la presente, rodillos 62 se proporcionan para soportar el peso de la cuña de válvula 30 y para ayudar a guiar la cuña de válvula entre posiciones de válvula abierta y de válvula cerrada. Según será apreciado por los técnicos en la materia, tierra, desperdicios u otras acumulaciones tienden a acumularse en la porción inferior 40 del conjunto de válvula sobre el tiempo, con ello impidiendo el movimiento libre de la cuña de válvula. Por supuesto, cuando tamaños de válvula pequeños se emplean o cuando un arreglo de válvula mayor se instala sobre tierra o se instala a una profundidad suficiente por debajo de grado, el conjunto de válvula puede orientarse en lo que se puede determinar la posición "hacia arriba" con la cuña de válvula desplazándose en una dirección generalmente vertical . En este último arreglo, una necesidad aun surge para guiar la cuña de válvula conforme se mueve entre sus posiciones cerrada y abierta, y es deseable que cualquier desperdicio acumulado en los rieles que guían los rodillos 62 y la cuña 30 sean limpiados tal que permitan movimiento libre, deseado, de la cuña de válvula. Pasando ahora a la figura 3, la cuña de válvula 30 define una ranura 44 en su porción de extremo 32, para proporcio-nar acoplamiento listo con la tuerca de tallo de válvula 28. La cuña de válvula 30 tiene un par de protuberancias o alas 46, 48 formadas en ambos lados de la línea central de válvula 50. La cuña de válvula 30 incluye una porción de asiento 52 que hace pareja con un canal 54 (ver figura 1) para proporcionar asiento de válvula. Como se menciona, alas 46, 48 se localizan opuestas entre sí en ambos lados de una línea central de cuña de válvula 50. Con referencia a la figura 1, las alas de válvula 46, 48 se localizan adyacentes a rieles respectivos 56, 58 que se extienden generalmente paralelos a la línea central de válvula, en la dirección de movimiento de cuña de válvula. Con referencia a las figuras 3 y 4, miembros de raspador 79, 70 se localizan en las partes superior e inferior de la cuña de válvula, respectivamente. En la forma de realización ilustrada, el arreglo de válvula se pretende para una así llamada orientación horizontal con la cuña de válvula desplazándose de ida y vuelta en una dirección horizontal. Ambos miembros de raspador definen cavidades 60 para recibir rodillos 62. Según se ilustra, los rodillos 62 se omiten en el miembro raspador superior 79 dado que no se requiere sostener cargas de gravedad como con el miembro raspador inferior 70. En la forma de realización ilustrada, se prefiere que el miembro raspador inferior 70 se forme de una composición de metal, lo mas preferible una aleación de aluminio-bronce. El miembro raspador superior 79 lleva cargas sustancialmente mas ligeras, dada la orientación horizontal del arreglo de válvula. De manera acorde, se prefiere que el miembro raspador superior 79 se forme de un material de peso mas ligero, tal como nilón. Si se desea, las cavidades pueden omitirse del miembro raspador superior 79 dado que no se requieren rodillos en ese miembro, en la forma de realización preferida. Si la orientación de la válvula no se puede determinar de antemano o si un usuario lo desea, el miembro raspador superior 79 puede hacerse de construcción idéntica a aquella de la ala inferior 48 descrita anteriormente. En esta forma de realización alternativa, rodillos también se proporcionarían en las cavidades del miembro raspador superior 79. En la forma de realización preferida ilustrada por ejemplo en la figura 1, el riel superior 56 difiere del riel inferior 58. El riel superior 56 de preferencia comprende un canal hueco que guia el desplazamiento del ala superior 46. El riel inferior 58 de preferencia comprende un canal similar a aquel del riel 56 con la adición de un inserto de riel de acero inoxidable en forma de U. Si un usuario requiriera que el miembro raspador superior 79 fuera de construcción mas pesada y sea proporcionado con los rodillos 62, entonces se prefiere que un inserto de acero inoxidable sea proporcionado para alinear el canal o riel superior 56 haciendo la construcción idéntica a aquella del riel inferior 58. Con referencia adicional a la figura 3 , miembros raspadores 70, 79 se instalan en cada ala, e incluyen aberturas 72 para permitir que rodillos 62 (cuando estén presentes) sobresalgan tal que hagan contacto con sus rieles respectivos. Como se observará en la presente, los miembros raspadores proporcionan montaje rotacional para los rodillos 62 que de preferencia se forman de bronce u otro material adecuado . Con referencia adicional a la figura 12, miembros raspadores 70 son de una construcción integral con una abertura 78 para recibir las alas. Porciones radiadas 74 se localizan en cualquier extremo del raspador 70, terminando en bordes agudos 76. Con referencia a las figuras 1 y 8, e inicialmente a la figura 8, puede observarse que el alojamiento 12 forma una depresión o rebajo dentro de la cual un revestimiento en forma de U para el riel 58 se localiza. Un pasador 80 de preferencia de, pero no limitado a, material de acero inoxidable mantiene al rodillo 62 cautivo dentro de las paredes laterales del raspador
70. Como se menciona, el rodillo 62 sobresale a través de la abertura 72 tal que haga contacto con la porción de recodo del revestimiento para el riel 58. El revestimiento para el riel 58 de preferencia se forma de material de acero inoxidable . Como se puede observar en la-afigura 8, el revestimiento de riel se ajusta dentro de un canal o ranura de forma complementaria formado en el alojamiento. El revestimiento de riel puede sujetarse dentro del alojamiento por medio de enlace epóxido u otros métodos de unión convencionales, tal como un ajuste de fuerza, o lengüetas sobresaliendo hacia afuera a partir del revestimiento de riel que vinculan al alojamiento. Como se menciona anteriormente, el canal ilustrado en la figura 8 se proporciona como el riel superior 56 mostrado en la figura 1. Si los miembros raspadores superior e inferior 79, 70 se hacen de dimensiones idénticas entonces un inserto se proporciona para el canal superior para propósitos de dimensionamiento . Alternativamente, el miembro raspador superior 79 puede proporcionarse con una dimensión de anchura incrementada para tomar en cuenta la ausencia de revestimiento de riel de acero inoxidable. Como se puede observar en la figura 8, el miembro raspador 70 se extiende a partir del ala 48. Con referencia a las figuras 1, 3 y 12, por ejemplo, los miembros raspadores 79, 70 se insertan sobre las alas 46, 48 con porciones sustanciales de las alas siendo recibidas dentro de las aberturas centrales 78 de los miembros raspadores. Si se desea, los miembros raspadores pueden fijarse permanentemente a las alas usando enlace epóxido u otras técnicas de sujeción convencionales. Los miembros raspadores pueden colocarse sobre las alas sin provisión para unión permanente, dado que se mantendrán cautivos en el conjunto final (ver figura 1, por ejemplo) . Sin embargo, generalmente se prefiere que los miembros raspadores se mantengan en separación cercana predeterminada con respecto a los rieles. Para asegurar que separación apropiada se mantenga a través de la vida operativa del conjunto de válvula, alguna forma de unión rígida del miembro raspador a las alas puede requerirse. Como se muestra en la figura 8, el raspador 70 se dimensiona para ajuste apretado dentro del canal 58. Si se desea, ningún arreglo adicional necesita proporcionarse para mantener al pasador 80 cautivo dentro del raspador debido al ajuste a presión del pasador 80 dentro del rodillo 62. Con referencia a la figura 9, el rodillo, el pasador y el riel han sido removidos y reemplazados con un raspador polimérico 79. Con referencia a las figuras 5, 10 y 11, la cuña de válvula, como se menciona, de preferencia comprende un núcleo interior rígido 30a tal como de hierro forjado u otro material convencional, cubierto con un recubrimiento resiliente exterior 30b de elastómero u otra composición. Como se puede observar a partir de los dibujos, la cuña de válvula 30 tiene una forma tridimensional relativamente compleja, con formas de sección transversal variables y grosores a su través . la construcción hueca preferida de los raspadores proporciona vinculación segura con las alas 46, 48 a pesar de cambios en la forma de sección transversal de la cuña de válvula. Con referencia a la figura 1, por ejemplo, la inserción relativamente profunda de las alas dentro de la abertura central de los miembros raspadores proporciona retención segura de los miembros raspadores durante operaciones de raspado, impidiendo volteo o acumulación de los miembros raspadores con respecto a las alas de válvula, con ello conservando paralelismo y separación precisa de la superficie inferior 70a (ver figura 3) del miembro raspador.
Con referencia a las figuras 1 y 8, conforme la cuña de válvula se mueve de ida y vuelta entre posiciones abierta y cerrada, rodillos 62 hacen contacto con la porción media de los rieles 56, 58. Los bordes de ángulo agudo 76 de los raspadores se localizan muy cercanos a las porciones de recodo de los rieles 58 y 79. Como se puede observar por ejemplo en la figura 1, los bordes de limpieza de ángulo agudo 76 se localizan por debajo, o hacia afuera de los centros de rodillo. Además, como se indica en la figura 1, y como se apunta anteriormente, el cuerpo raspador descansa sobre una porción sustancial del ala de cuña de válvula. Estas características cooperan para mejorar la estabilidad del borde de limpieza de ángulo agudo, conforme el borde se desplaza por los rieles 56, 58. Esto imparte una ventaja mecánica y estabilidad mecánica a los bordes de ángulo agudo 76, permitiendo que los bordes "corten" y remuevan desperdicios acumulados en los rieles 56, 58. Con referencia a la figura 3, se observará que los bordes de ángulo agudo 76 se forman en el borde inferior 70a del miembro raspador, en un punto muy por debajo de la línea central de los rodillos, y en un punto muy cercano al riel. Como será discutido mas adelante, este arreglo proporciona estabilidad mejorada del miembro raspador durante una operación de raspado. Con arreglos de válvula orientados en la manera indicada en la presente, con la cuña de válvula desplazándose de ida y vuelta en direcciones generalmente horizontales, desperdicios, bajo fuerzas gravitacionales, tenderán a acumularse en el riel inferior. Debido al peso sustancial de la cuña de válvula 30 y el área de contacto relativamente pequeña del rodillo 62, desperdicios y otros materiales extraños tienden a empacarse de manera justa dentro de los rieles en forma de C. De manera acorde, el desperdicio acumulado tiende a ser relativamente duro y mantenido de manera ajustada a las superficies de riel. Fuerza considerable debe por lo tanto aplicarse para desalojar los desperdicios del riel, conforme la válvula se mueve de ida y vuelta entre posiciones cerrada y abierta. Como se nota anteriormente, generalmente se prefiere que un par de cuchillas de raspado se proporcionen para cada ala, tal que lleven a cabo la funcionalidad de limpieza de desperdicios en ambas direcciones de desplazamiento de cuña de válvula. Este arreglo también dispone de masa incrementada "detrás" de cada borde de limpieza 76 haciendo a los miembros raspadores mas rugosos y proporcionando el soporte necesario para soportar las fuerzas sustanciales encontradas en arreglos de válvula operados horizontalmente que encuentran desperdicios u otra contaminación de los rieles . Como se indica anteriormente, generalmente se prefiere que los bordes de raspado de ángulo agudo estén separados de la porción de recodo de los rieles, y esto también es verdad de las porciones laterales de las cuchillas de raspado con respecto a las porciones de extremo o porciones de pared lateral de los riele. Contacto entre las cuchillas de raspado y los rieles ocasionaría, sobre un número prolongado de operaciones, que los rieles se desgastaran prematuramente. Sin embargo, si una limpieza demasiado grande se permite, el desplazamiento de rodado libre de la cuña de válvula encontraría interferencia. Para una válvula de compuerta de asiento resiliente de 30", la liberación de espacio entre la porción de recodo de riel y el borde de raspado de ángulo agudo 76 se mantiene en liberación de espacio de aproximadamente 0.035". Como se menciona, los bordes de raspado se forman en un ángulo agudo suficiente para surcar o escarbar bajo sedimento acumulado tal que rompa al sedimento libre de los rieles. Generalmente se prefiere que el ángulo de las cuchillas de raspado se mantenga en un valor de 30° o menos. Los dibujos y las descripciones anteriores no pretenden representar las formas únicas de la invención con respecto a los detalles de su construcción y manera de operación. Cambios en la forma y en la proporción de partes, así como la sustitución de equivalentes, se contemplan según las circunstancias puedan sugerir o hacer expediente; y aunque términos específicos han sido empleados, pretenden ser en un sentido genérico y descriptivo solamente y no para el propósito de limitación, el alcance de la invención siendo delineado por las siguientes reivindicaciones .