MXPA05013839A - Aparato y metodo para reemplazar las valvulas existentes de zona de activador en un sistema de hvac con una valvula de bola. - Google Patents

Abstract

Se proporcionan un aparato y metodo para reemplazar las valvulas existentes de zona accionadas por activador en un sistema de HVAC, y particularmente las valvulas de tipo paleta de hule que tienen activadores que proporcionan menos de 90 grados de giro, incluyendo una valvula de bola un cojinete de asiento sesgado que bloquea el flujo por la trayectoria de flujo cuando un miembro de valvula de la valvula de bola gira un angulo sustancialmente menor a 90 grados desde una posicion totalmente abierta de la valvula en la cual un orificio en el miembro de valvula se alinea sustancialmente totalmente con la trayectoria de flujo. El activador derivado de la valvula de zona existente que se reemplaza puede utilizarse con el aparato y metodo de valvula de bola proporcionados.

Description

"APARATO Y MÉTODO PARA REEMPLAZAR LAS VÁLVULAS EXISTENTES DE ZONA DE ACTIVADOR EN UN SISTEMA DE HVAC CON UNA VÁLVULA DE BOLA" CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a válvulas de bola, y más particularmente a un aparato y método para utilizar válvulas de bola para reemplazar las válvulas existentes de zona accionada por activador en un sistema de HVAC, y específicamente las válvulas de tipo paleta de hule que tiene activadores que proporcionan menos de 90 grados de giro, de manera tal que el activador derivado de la válvula existente de zona que se reemplaza puede utilizarse con una válvula de bola de acuerdo con la invención.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sistemas hidrónicos de aire acondicionado y calefacción (HVAC - heating ventílating and air conditioning) para edificios incluyen típicamente un circuito de fluidos para suministrar agua calentada o enfriada, u otros fluidos, a espacios ocupados en el edificio. El circuito de fluidos se divide típicamente en un cierto número de zonas, el cual puede conectarse o desconectarse del suministro de · fluido calentado o enfriado por válvulas de zona. Tales válvulas de zona incluyen típicamente activadores accionados por motor eléctrico, los cuales le permiten a las válvulas de zona abrirse o cerrarse desde una ubicación central. Las válvulas de tipo paleta de hule controladas por un activador accionado por motor eléctrico, se utilizan ampliamente como válvulas de zona en sistemas de HVAC. Las válvulas de paleta de hule incluyen típicamente un cuerpo de válvula que define un paso interno que tiene un asiento de válvula, y una paleta de hule ubicada dentro del paso interno que se encuentra móvil hacia dentro, y fuera del contacto con el asiento, para bloquear selectivamente o permitir el flujo de fluido por el paso interno. La paleta de hule se une a un vástago de válvula que se extiende por el alojamiento de válvula para la conexión al activador accionado por motor eléctrico. El activador accionado por motor eléctrico incluye típicamente un retorno de resorte, para accionar la paleta de hule de regreso a una posición normalmente abierta o normalmente cerrada cuando no se energiza el motor eléctrico del activador. Como se muestra en la Figura 1, en virtud de su construcción, las válvulas de paletas de hule requieren típicamente cuarenta y cinco grado o menos del giro de vástago de válvula para mover la paleta de hule desde una posición totalmente abierta a una posición totalmente cerrada, o viceversa. Los activadores para su uso con las válvulas de tipo paleta de hule, se encuentran diseñadas típicamente para limitar el giro del vástago de válvula a un ángulo de giro de cuarenta y cinco grados o menos, con ángulos de giro típicos en el rango de treinta a cuarenta y siete grados . La Patente de E.U. No. 6, 073, 907 asignada comúnmente a Schenider, et al., describe las válvulas de paleta de hule, accionadas por motor eléctrico descritas con anterioridad. Schreiner describe también una estructura de embrague liberable que proporciona una unión instantánea del activador al cuerpo de una válvula, y específicamente al cuerpo de una válvula de tipo paleta de hule. Aunque las válvulas de tipo paleta de hule en general, y particularmente, las válvulas accionadas por motor eléctrico del tipo descrito en Schreiner, funcionan bien como válvulas de zona en los sistemas de HVAC, existen aplicaciones en las cuales es deseable utilizar una válvula de zona que tiene una mayor conflabilidad que lo que puede alcanzarse prácticamente en una válvula de tipo paleta de hule.

- A - En particular, es deseable utilizar válvulas de bola de un cuarto de vuelta en la aplicación de la válvula de zona. Las válvulas de bola incluyen típicamente un elemento de válvula giratorio que se forma a partir de metal, u otros materiales que sean más durables que las paletas de hule de la válvula de tipo paleta de hule. También es altamente deseable, en tales aplicaciones, que sean capaces de utilizar los mismos activadores de retorno de resorte accionados por motor eléctrico para accionar las válvulas de bola, que se utilizaron para accionar la válvula de tipo paleta de hule. Desafortunadamente, como se ilustra en la Figura 1, el elemento de válvula de una válvula de bola deben girarse noventa grados para moverse desde una posición totalmente abierta a una posición totalmente cerrada. Los activadores de retorno de resorte diseñados para su uso con válvulas de paleta de hule típicamente proporcionan solamente un máximo de cuarenta y cinco grados de giro. Si un activador diseñado para su uso con una válvula de paleta de hule se utiliza para accionar una válvula de bola, el miembro de válvula de la válvula de bola solamente se hará girar la primera mitad, aproximadamente, del rango total de 90 grados de giro angular proporcionado por la válvula de bola-. Como se observará a partir de la Figura 1, el flujo por una válvula de bola no es una función lineal de la posición angular del miembro de válvula. Cuando la válvula de bola se abre inicialmente, durante la primera mitad de su rango total de 90 grados de giro, la pendiente de la curva que representa gráficamente el flujo en función de giro angular es considerablemente más plana que la pendiente de la curva durante la segunda mitad del rango total de 90 grados de giro. Esto da como resultado la válvula de bola que proporciona significativamente menos de la mitad de su capacidad de flujo total durante la primera mitad de su rango total de 90 grados de giro angular, debido a las características inherentes de flujo no lineal de la válvula de bola. Modificar un activador existente de retorno de resorte, diseñado para proporcionar cuarenta y cinco grados o menos de giro a una válvula de tipo paleta de hule, de manera que podría proporcionar 90 grados de giro y suficiente fuerza de resorte para accionar una válvula de bola por un ángulo de giro de 90 grados, típicamente no es posible. En un activador de retorno de resorte, el motor eléctrico debe superar no solamente las fuerzas de fricción y de fluido que se resisten al movimiento del miembro de válvula, sino que también deben funcionar contra el resorte de retorno. Un resorte de retorno que tiene suficiente momento de torsión para accionar el miembro de válvula de una válvula de bola de regreso a una posición normalmente abierta, o normalmente cerrada, mediante un ángulo de 90 grados de giro, no necesitaría ser significativamente mayor que el resorte utilizado en un activador que opera sobre un ángulo de giro de cuarenta y cinco grados o menos. Una combinación de estos factores requeriría que un activador de retorno de resorte capaz de accionar una válvula de bola por un ángulo total de noventa grados de giro fuese significativamente mayor, más pesado y más caro que los activadores existente utilizados para accionar válvulas de tipo paleta de hule mediante un ángulo de giro de cuarenta y cinco grados o menos. Por lo tanto, lo que se necesita es una aparato y método mejorados para utilizar una válvula de bola como una válvula de zona en un sistema de HVAC, preferentemente de manera que se permita la utilización de los activadores existentes de retorno de resorte di tipo utilizado para proporcionar un giro de cuarenta y cinco grados para válvulas de tipo paleta de hule para accionar el miembro de válvula de la válvula de bola.

Al abordar esta necesidad, el inventor reconoció que si una típica válvula de bola de un cuarto de vuelta pudiese modificarse para la operación en la segunda mitad de su giro angular, es decir, desde cuarenta y cinco grados a noventa grados de abertura total, los activadores existentes diseñados para su uso con válvulas de zona de tipo paleta de hule anteriores podria utilizarse para accionar tal válvula de bola modificada . El inventor reconoció también que, aunque una válvula de bola utilizada en la segunda mitad de su rango de giro angular típicamente necesitaría tener un coeficiente de flujo mayor que una válvula de paleta de un determinado tamaño, la válvula de bola no necesitaría tener un coeficiente de flujo del doble de la válvula de paleta, debido a la pendiente más pronunciada del flujo vs . la posición angular característica de una válvula de bola que opera en la segunda mitad de su giro angular. Específicamente, el inventor reconoció que una válvula de bola que opera en la segunda mitad de su rango total de 90 grados de giro angular típicamente solo necesitaría ser aproximadamente 1.4 veces tan grande como una válvula de zona de paleta que se reemplaza por la válvula de bola, con objeto de proporcionar una capacidad total encendido-apagado sobre un rango de giro angular de 45 grados o menos desde una posición totalmente abierta de la válvula, debido a aproximadamente a que 70 por ciento de la capacidad de flujo de la válvula de bola se alcanza en la segunda mitad del rango de 90 grados del giro angular de la válvula de bola. Inversamente, si se utiliza una válvula de bola que tiene un coeficiente de flujo total del doble de la válvula de paleta que se reemplaza, la válvula de bola proporcionaría significativamente más capacidad de flujo total que la válvula de paleta que se reemplaza sobre el mismo giro angular. Debido a que una válvula de bola que tiene el doble de capacidad de flujo total de una determinada válvula de tipo paleta es también típicamente más pequeña en tamaño físico que la válvula de paleta que se reemplaza, el inventor reconoció también que la necesidad de utilizar una válvula de bola que tiene una capacidad nominal algo mayor que la válvula de bola que se reemplaza, al llevar a la práctica la invención, no es necesariamente una desventaja, y puede proporcionar una ventaja significativa donde se desea tener una capacidad incrementada de flujo total con el mismo activador utilizado con la válvula de zona de tipo paleta que se reemplaza.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención proporciona un aparato y método para reemplazar las válvulas de zona existentes accionadas por activador en un sistema de HVAC, y particularmente las válvulas de tipo paleta de hule que tienen activadores que proporcionan menos de 90 grados de giro, con una válvula de bola que incluye un cojinete de asiento sesgado que bloquea el flujo por la trayectoria de flujo cuando un miembro de válvula de la válvula de bola se gira mediante un ángulo sustancialmente menor a los 90 grados desde una posición totalmente abierta de la válvula en la cual un orificio en el miembro de válvula se alinea sustancialmente totalmente con la trayectoria de flujo. El activador derivado de la válvula de zona existente que se reemplaza puede reutilizarse con el aparato y método de válvula de bola proporcionado. En una forma de la invención, un aparato de válvula incluye una válvula de bola que tiene un alojamiento de válvula, un miembro de válvula, y un cojinete de asiento sesgado. El alojamiento define una trayectoria de flujo, en la cual el miembro de válvula se instala para el giro selectivo alrededor de un eje de giro. El miembro de válvula incluye un orificio pasante en el mismo que define una posición totalmente abierta de la válvula de bola cuando el miembro de válvula gira a fin de alinear sustancialmente el orificio con la trayectoria de flujo. El cojinete de asiento sesgado se encuentra colocado entre el miembro de válvula y el alojamiento de válvula, y se extiende parcialmente a través de la trayectoria de flujo, para sellar una coyuntura del miembro de válvula con el alojamiento de válvula, para bloquear consecuentemente el flujo de fluido a través del orificio y definen una posición cerrada de la válvula de bola cuando el miembro de válvula gira lejos de la posición totalmente abierta mediante un ángulo de giro sustancialmente menor a los 90 grados. Un aparato de válvula, según la invención, puede incluir además un activador conectado operativamente al miembro de válvula para girar selectivamente el miembro de válvula alrededor del eje de giro. El activador puede incluir una salida, conectada operativamente al miembro de válvula, y limitado para impartir un giro al miembro de válvula que es sustancialmente igual al ángulo de giro. El cojinete de asiento sesgado puede estar comprendido de un material polimérico, y puede incluir un reforzador de un material diferente, tal como metal o un polímero diferente. El cojinete de asiento sesgado puede incluir un cuerpo del mismo que se moldea alrededor del reforzador. El cojinete de asiento sesgado puede formarse en un molde que tiene características de alineación para contactar al reforzador durante el moldeo, que incluye el cuerpo del cojinete de asiento sesgado aberturas en el mismo, después del moldeo, por lo que el reforzador se expone después de la extracción del cojinete de asiento sesgado del molde. Una válvula de bola, según la invención, puede incluir un vástago de válvula, conectada operativamente al miembro de válvula, para girar el miembro de válvula alrededor del eje de giro, incluyendo el vástago de válvula un extremo distal del mismo que tiene una característica de alineación que gira desde el orificio alrededor del eje de giro por un ángulo igual al ángulo de giro. El miembro de válvula puede incluir una ranura en el mismo que se extiende perpendicular al orificio, para la recepción de un primer extremo del vástago de válvula, donde el primer extremo del vástago de válvula incluye una o más superficies planas giradas a partir de la (las) superficie ( s ) plana (s) en el primer extremo del vástago de válvula un ángulo igual al ángulo de giro. En otra forma de la invención, se proporciona un método para reemplazar una válvula de zona existente accionada por activador con un aparato de válvula que incluye una válvula de bola que tiene un alojamiento de válvula, un miembro de válvula, y un cojinete de asiento sesgado, según la invención. El método puede incluir además unir un activador, a la válvula de bola, donde el activador incluye una salida que se conecta operativamente al miembro de válvula y limitada para impartir un giro al miembro de válvula que es sustancialmente igual al ángulo de giro. Un método, según la invención, puede incluir también extraer la válvula de zona existente, y unir operativamente el activador extraído a la válvula de bola. El método puede incluir además calibrar los ajustes de límite del activador, a fin de limitar el movimiento impartido al miembro de válvula a sustancialmente el ángulo de giro. El método puede aún incluir la configuración de la válvula de bola para operar en un ángulo de giro que corresponde a los ajustes de límite del activador. Otros aspectos, objetivos y ventajas de la invención serán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada y los dibujos acompañantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una gráfica que muestra el flujo por una válvula de tipo paleta de hule anterior, y una válvula de bola anterior, en función de una posición angular del miembro de válvula. La Figura 2 es un corte transversal longitudinal mediante una modalidad a manera de ejemplo de un aparato de válvula según la invención. La Figura 3 es un corte transversal horizontal tomado a lo largo del eje longitudinal del aparato de válvula de la Figura 1, como se indica en la Figura 2 por las lineas de corte 3-3, que muestran un miembro de válvula del aparato de válvula en una posición totalmente cerrada. La Figura 4 es idéntica al corte transversal de la Figura 3, excepto que el miembro de válvula se muestra en una posición totalmente abierta. Las Figuras 5a-5c, y las Figuras 6a-6b representan gráficamente cuatro modalidades alternas a manera de ejemplo de un cojinete de asiento sesgado, según la invención. La Figura 7 es una ilustración esquemática del equipo de herramientas utilizado para moldear la modalidad a manera de ejemplo del cojinete de asiento sesgado mostrado en las Figuras 6a-6b. La Figura 8 es una ilustración en perspectiva de un aparato de válvula, según la invención, que incluye una estructura de embrague liberable que proporciona una unión instantánea de un activador a un alojamiento de válvula. La Figura 9 muestra una modalidad de un vástago de válvula especial, según la invención. La Figura 10 es un corte transversal horizontal, similar al corte transversal mostrado en las Figuras 3 y 4, que muestran el vástago de válvula especial de la Figura 9 indicando que la válvula en la Figura 10 se encuentra en una posición totalmente abierta . Aunque la invención se describirá en conexión con algunas modalidades preferidas, no existe intención de limitarse a esas modalidades. Por el contrario, la intención es cubrir todas las alternativas, modificaciones y equivalentes como se incluyen en el espíritu y alcance de la invención como se define por las reivindicaciones anexas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 2 muestra una primera modalidad a manera de ejemplo de la invención, en forma de un aparato de válvula 10 que incluye una válvula de bola 12 y un activador 14 unido operativamente a la válvula de bola 12 de la manera descrita más detalladamente a continuación. La válvula de bola 12 incluye un alojamiento de válvula 16, un miembro de válvula 18, y un cojinete de asiento sesgado 20. El alojamiento de válvula 16 incluye una primera sección 22 y una segunda sección 24 que se unen por una conexión roscada 26 a fin de definir una trayectoria de flujo 28 que se extiende por el alojamiento 16 y una cavidad de recepción de bola 30 en la trayectoria de flujo 28. El miembro de válvula 18 de la modalidad a manera de ejemplo se encuentra instalado entre el cojinete de asiento sesgado 20 y un cojinete de entrada de puerto total 32, en la cavidad de recepción de bola 30, para el giro selectivo alrededor de un eje de giro 34. El miembro de válvula de la modalidad a manera de ejemplo generalmente tiene forma de una bola esférica que tiene una superficie exterior sustancialmente esférica 36. Un orificio pasante 38 se extiende por el miembro de válvula 18 para proporcionar una posición totalmente abierta de la válvula 12 de bola cuando el miembro 18 de válvula gira a la posición ilustrada en la Figura 2, con una línea central 40 del orificio 38 sustancialmente alineada con una linea central longitudinal 42 de la trayectoria de flujo 28. El cojinete de asiento sesgado 20 y el cojinete de entrada de puerto total 32 se encuentran colocados en la trayectoria de flujo entre el miembro 18 de válvula y el alojamiento de válvula 16, y se unen de manera obturadora al alojamiento de válvula 16 por un par de sellos de junta tipo 0 44. Como se muestra en las Figuras 3 y 4, el cojinete de asiento sesgado 20 incluye una superficie esférica 46 del mismo, que se extiende parcialmente a través de la trayectoria 28 de flujo, y se configura para conformarse estrechamente a la superficie exterior esférica 36 del miembro de válvula 18, para sellar una coyuntura del miembro de válvula 18 con el cojinete de asiento sesgado 20, para consecuentemente bloquear el flujo de fluido por el orificio 38 en el miembro 18 de válvula en una posición totalmente cerrada de la válvula de bola 12 como se ilustra en la Figura 3, cuando el miembro de válvula 18 se gira en un ángulo de giro 48 que es sustancialmente menor a los 90 grados desde una posición totalmente abierta, como se muestra en la Figura 4, a una posición totalmente cerrada de la válvula 12 como se muestra en la Figura 3. Como se apreciará al comparar la posición totalmente cerrada mostrada en la Figura 3 con la posición totalmente abierta mostrada en la Figura 4, el ángulo de giro 48 de la modalidad a manera de ejemplo puede realizarse sustancialmente igual a, o menor que, cuarenta y cinco grados, para corresponder con el ángulo de giro proporcionado por los activadores del tipo anteriormente utilizado para accionar las válvulas de tipo paleta de hule. También se apreciará que el ángulo de giro 48 proporcionado por un cojinete de asiento sesgado 20, según la invención, puede ajustarse durante el diseño del cojinete de asiento sesgado mediante la selección del grado al cual la superficie esférica 46 del cojinete de asiento sesgado se extiende por la trayectoria de flujo 28. Como se muestra en la Figura 2, la válvula de bola 12 incluye también un vástago de válvula 50 que tiene un primer extremo 52 del mismo que incluye un par de superficies planas 54 configuradas para embragar las paredes laterales de una ranura complementaria 56 en el miembro de válvula 18. Como puede observarse mejor en la Figura 2, los superficies planas 54 sobre el primer extremo 52 del, vástago de válvula 50, y las paredes laterales de la ranura 56 en el miembro de válvula 18, se extienden perpendicularmente a la linea central 40 del orificio 38 en el miembro de válvula 18. El extremo distal 58 del vástago de válvula 50 (es decir, el extremo superior, como se muestra en la Figura 2) incluye también un par de superficies planas 60, los cuales se encuentran orientados perpendiculares a las superficies planas 54 en el primer extremo 52 del vástago de válvula 50. En virtud de esta orientación de las superficies planas 54, 60 en los extremos primero y distal, 52, 58 del vástago de válvula 50, las superficies planas 60 en el extremo distal expuesto 58 del vástago de válvula 50 se extienden paralelos tanto a la linea central 40 del orificio 48 como del eje longitudinal 42 de la trayectoria de flujo 28 cuando el miembro de válvula 18 gira a la posición totalmente abierta mostrada en la Figura 4, y cuando el miembro 18 de válvula gira completamente el ángulo de giro 48 a la posición totalmente cerrada mostrada en la Figura 3, las superficies planas 60 en el extremo distal 58 del vástago de válvula 50 se orientarán en un ángulo oblicuo a la linea central longitudinal 42 de la trayectoria de flujo igual al ángulo de giro 48. Las superficies planas 60 en el extremo distal 58 del vástago de válvula 50 proporcionan consecuentemente una característica de alineación externamente visible que indica la orientación del orificio pasante 38 con respecto a la línea central longitudinal 42 de la trayectoria de flujo 28. Como se muestra en la Figura 2, el activador 14, de la modalidad a manera de ejemplo del aparato de válvula 10, incluye una salida 62 que se conecta operativamente al miembro de válvula 18 mediante el vástago de válvula 50, en parte a un giro al miembro de válvula 18, alrededor del eje de giro 34, que es sustancialmente igual al ángulo de giro 48. Se prefiere que el activador 14 incluya medios, tales como los conocidos en la materia, para limitar el giro de la salida 62 del activador 14 de manera tal que la salida 62 puede accionar solamente el miembro 18 de válvula un ángulo igual al ángulo de giro 48 entre las posiciones totalmente abierta y totalmente cerrada de la válvula de bola 12. La limitación del ángulo de giro proporcionado por el activador 14 puede proporcionarse, por ejemplo, por conmutadores de límite o topes en el activador 14. En los activadores, tales como aquellos descritos en la Patente de E.ü. No. 6,073, 907 comúnmente asignada a Schreiner, et al., cuya descripción se incorpora en la presente para referencia, la configuración de un accionamiento de engranaje y piñón de sector interno puede seleccionarse para proporcionar una limitante deseada en el ángulo de giro que puede proporcionarse por la salida 62 del activador 14. Las Figuras 5A-5C ilustran modalidades alternas de un cojinete de asiento sesgado 20, según la invención. Las Figuras 6? y 6B ilustran aún otra modalidad alterna de un cojinete de asiento sesgado 20 según la invención. Aunque puede formarse un cojinete de asiento sesgado 20 según la invención a partir de cualquier metálico o no metálico adecuado se contempla que se preferirá un material polimérico relleno, tal como Teflon Virgin relleno con carbono al 25-45% al llevar a la práctica la invención. Tal material proporciona suficiente resistencia para soportar las fuerzas de fluido impartidas contra el cojinete de asiento sesgado 20, mientras proporciona todavía un buen sello entre el cojinete de asiento sesgado 20 y la superficie exterior 36 del miembro 18 de válvula. Tal material también proporciona una buena lubricidad entre el miembro de válvula 18 y el cojinete de asiento sesgado 20 y la superficie exterior 36 del miembro de válvula 18. Tal material proporciona también buena lubricidad entre el miembro de válvula 18 y el cojinete de asiento sesgado 20, para ayudar a reducir el momento de torsión requerido proveniente del activador 14 para accionar el miembro de válvula entre las posiciones totalmente abierta y totalmente cerrada de la válvula de bola 12. También es preferible llevar a la práctica la invención a fin de utilizar una bola de bronce recubierta de cromo en conjunto con un cojinete de asiento sesgado de material polimérico de relleno.

Las Figuras 5a-5c, y las Figuras 6a-6c, muestran modalidades a manera de ejemplo de cojinetes de asiento sesgado, según la invención. Un cojinete de asiento sesgado 20, según la invención, generalmente se encuentra comprendido de un cuerpo unitario 64 el cual puede formarse por moldeo u otros métodos conocidos, para proporcionar características tales como lengüetas 66 de instalación, para orientar y mantener el cojinete de asiento sesgado 20 dentro del alojamiento de válvula 16, y varillas de refuerzo 68 como se muestra en las Figuras 5B y 5C. Cuando se utiliza un material polimérico para formar el cojinete de asiento sesgado 20, las lengüetas de instalación 66 pueden estacarse térmicamente o unirse adhesivamente al alojamiento de válvula 16. Si se requieren o no las varillas de refuerzo 68, puede determinarse por tales parámetros operativos de válvula como la presión operativa y la fuga permisible por la válvula de bola 12. Para presiones operativas bajas, o cuando una pequeña cantidad de fuga ocasionada por la deflexión de la superficie esférica 46 del cojinete de asiento sesgado 20 de la superficie exterior esférica 36 del miembro de válvula 18 no es objetable, puede ser suficiente una modalidad de cojinete de asiento sesgado 20 que no tiene varillas, tal como las mostradas en la Figura 5a.

Cuando se operan presiones algo mayores, y cuando deben controlarse más detenidamente las fugas, pueden requerirse las configuraciones del cojinete de asiento sesgado 20, tales como aquellas mostradas en las Figuras 5b y 5c que tienen una o más varillas de refuerzo 68 para alcanzar un rendimiento deseado de una válvula de bola 12 según la invención. Para presiones operativas altas, o cuando es critico alcanzar cero fugas, puede ser deseable proporcionar un cojinete de asiento sesgado 20 que incluye un reforzador 70 de un material diferente al material utilizado para formar el cuerpo 64 del cojinete de caracteres 20, como se muestra en las modalidades de las Figuras 6a y 6b. El reforzador 70 puede formarse a partir de una variedad de materiales que incluyen metal, o un material compuesto que tiene una rigidez mayor que el material utilizado para formar el cuerpo 64 del cojinete de asiento sesgado 20. En la modalidad representada gráficamente en la Figura 6a y la Figura 6b, el cuerpo 64 del cojinete de asiento sesgado 20 se moldea alrededor del reforzador 70. Como se muestra en la Figura 7, un cojinete de asiento sesgado 20, que tiene un inserto 70 moldeado dentro de un cuerpo 64, tal como las modalidades mostradas en la Figura 6a y la Figura 6b pueden formarse en un molde 72, 73, 74, 75 que tienen las características 76 de alineación para contactar el reforzador 70 durante el moldeo. En algunas modalidades, tales como aquellas representadas gráficamente en la Figura 6a y 6b, el cuerpo 64 del cojinete de asiento sesgado 20 puede incluir las aberturas 80 en el mismo formadas por las características 76 de alineación del molde 72, 73, 74, 75 después del moldeo, por lo cual el reforzador 70 se encuentra expuesto después de la extracción del cojinete de asiento sesgado 20 del molde 72, 73, 74, 75. La invención también puede llevarse a la práctica en forma de un método para reemplazar una válvula de zona existente accionada por activador con un aparato de válvula que incluye una válvula de bola que tiene un alojamiento de válvula, un miembro de válvula, y el cojinete de asiento sesgado, según la invención, tal como el aparato 10 de válvula de la modalidad a manera de ejemplo descrita con anterioridad. El método puede incluir además unir un activador 14 a la válvula 12 de bola, donde el activador 14 incluye una salida 62 que se conecta operativamente al miembro de válvula 18 por un vástago 50 de válvula, limitándose la salida 62 a impartir un giro al miembro de válvula 18 que es sustancialmente igual al ángulo de giro 48. Un método, según la invención, también puede proporcionar la opción para extraer un activador de una válvula de zona existente, que se reemplaza por una válvula de bola de acuerdo con la invención, y unir operativamente el activador extraído a la válvula de bola.

Como se muestra en la Figura 8, en algunas modalidades de la invención, la válvula de bola 12 puede incluir una estructura 82 de embrague liberable que proporciona una unión instantánea de un activador 14 al alojamiento de válvula 16 de la manera descrita en la Patente de E.U. No. 6,073,907 comúnmente asignada a Schreiner, et al., como se referencia con anterioridad. Un método, según la invención, puede incluir también calibrar ajustes de límite del activador 14 para limitar el movimiento impartido al miembro de válvula 18 a sustancialmente el ángulo de giro 48. Además de los métodos para ajustar los limites de giro de activador descritos con anterioridad, una válvula 12 de bola según la invención puede incluir también un vástago 84 de válvula especial, como se muestra en la Figura 9, que tiene superficies planas 86 en un extremo distal 88 del vástago 84 de válvula, las cuales se encuentran colocadas en un ángulo menor a 90 grados desde las superficies planas 90 en un primer extremo 92 del vástago 84 de válvula. Como se muestra en la Figura 10, en virtud de tener las superficies planas 86 en el extremo distal 84 del vástago de válvula 84 colocado en un ángulo menor a 90 grados desde las superficies planas 90 en el primer extremo 92 del vástago 84 de válvula, cuando las superficies planas 86 en el extremo distal 88 del vástago 84 de válvula se orientan paralelas a la linea central 42 longitudinal de la trayectoria de flujo 28, a fin de dar a entender consecuentemente una posición totalmente abierta de la válvula 12 de bola, de acuerdo con las normas industriales establecidas, el orificio pasante 38 y el miembro de válvula 18 no se alinearán totalmente con la trayectoria de flujo 28 para limitar adicionalmente la capacidad de flujo total de la válvula de bola 12 a un valor máximo deseado. Aquellos expertos en la materia reconocerán que, aunque la invención se ha descrito con referencia a varias modalidades a manera de ejemplo, son posibles muchas otras modalidades de la invención. Por ejemplo, el cojinete de asiento sesgado puede configurarse' como más de una parte incluyendo una porción de cojinete y una porción de restricción de flujo. Las características de alineación en los extremos del vástago de válvula también pueden tomar un cierto número de formas diferentes a la configuración plana de doble D descrita anteriormente con relación a las modalidades a manera de ejemplo. El miembro de válvula, y otras modalidades de la invención, no necesitan ser una bola esférica, sino que pueden tomar cualquier otra forma, tal como cilindrica o cónica, como se conoce en la materia de las válvulas de bola. El uso de los términos "un" y "el" y referentes similares en el contexto de describir la invención (especialmente en el contexto de las siguientes reivindicaciones) debe interpretarse por cubrir tanto el singular como el plural, a menos que se indique de otra manera en la presente o que se contradiga claramente por el contexto. Los términos "que comprende", "que tiene", "que incluye", y "que contiene" deben interpretarse como términos no limitados de antemano (es decir, dando a entender "que incluye, pero sin limitarse a") a menos que se indique de otra manera. La recitación de los rangos de valores en la presente se pretende meramente para servir como un método taquigráfico para referirse individualmente a cada valor separado que cae dentro del rango, a menos que se indique en la presente de otra manera, y cada valor separado se incorpora en la especificación como si se recitase individualmente en la presente. Todos los métodos descritos en la presente pueden ejecutarse en cualquier orden adecuado a menos que se indique de otra manera en la presente o que se contradiga claramente por el contexto. El uso de cualquiera y de todos los ejemplos, o del lenguaje a manera de ejemplo (por ejemplo, "tal como") proporcionado en la presente, se pretende meramente para iluminar mejor la invención y no supone una limitación en el alcance de la invención a menos que se reivindique de otra manera. Ningún lenguaje en la especificación debe interpretarse por indicar cualquier elemento no reivindicado como esencial para la práctica de la invención. Las modalidades preferidas de esta invención se describen en la presente, incluyendo el mejor modo conocido para el inventor para llevar a cabo la invención. Las variaciones de aquellas modalidades preferidas pueden volverse aparentes para aquellos expertos en la materia después de leer la descripción anterior. El inventor espera que los expertos en la materia emplee tales variaciones según sea apropiado, y el inventor pretende llevar a la práctica la invención de manera diferente a la descrita especificamente en la presente. De acuerdo con lo anterior, esta invención incluye todas las modificaciones y equivalentes de la materia en cuestión recitada en las reivindicaciones anexas al presente documento según permite la ley aplicable. Además, cualquier combinación de los elementos anteriormente descritos en todas las variaciones posibles de los mismos se encuentra circunscrita por la invención a menos que se indique de otra manera en la presente o que se contradiga claramente de otra manera por el contexto.

Claims (29)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecedente, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:
2. REIVINDICACIONES 1. ün aparato de válvula que comprende una válvula de bola que tiene un alojamiento de válvula, un miembro de válvula, y un cojinete de asiento sesgado, que define una. trayectoria de flujo, instalándose el miembro de válvula en la trayectoria de flujo para el giro selectivo alrededor de un eje de giro y que tiene un orificio pasante en el mismo que define una posición totalmente abierta de la válvula de bola cuando el miembro de válvula se gira para alinear sustancialmente el orificio con la trayectoria de flujo, colocándose el cojinete de asiento sesgado entre el miembro de válvula y el alojamiento de válvula y que se extiende parcialmente a través de la trayectoria de flujo para bloquear el flujo de fluido por el orificio y definir una posición cerrada de la válvula de bola cuando el miembro de válvula gira lejos de la posición totalmente abierta en un ángulo de giro sustancialmente menor a 90 grados . 2. El aparato de válvula según la reivindicación 1, caracterizado porque el ángulo de giro es sustancialmente igual a o menor a 45 grados.
3. 3. El aparato de válvula según la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende un activador conectado operativamente al miembro de válvula para girar selectivamente el miembro de válvula alrededor del eje de giro.
4. 4. El aparato de válvula según la reivindicación 3, caracterizado porque el activador incluye una salida conectada operativamente al miembro de válvula, y limitado para impartir un giro al miembro de válvula que es sustancialmente igual al ángulo de giro .
5. 5. El aparato de válvula según la reivindicación 4, caracterizado porque el ángulo de giro es sustancialmente igual o menor a 45 grados.
6. 6. " El aparato de válvula según la reivindicación 1, caracterizado porque el cojinete de asiento sesgado se encuentra comprendido de un material polimérico.
7. 7. El aparato de válvula según la reivindicación 6, caracterizado porque el cojinete de asiento sesgado incluye un reforzador de un material diferente .
8. 8. El aparato de válvula según la reivindicación 7, caracterizado porque el reforzador se forma a partir de un material metálico.
9. 9. El aparato de válvula según la reivindicación 7, caracterizado porque el cojinete de asiento sesgado incluye un cuerpo del mismo que se moldea alrededor del reforzador.
10. 10. El aparato de válvula según la reivindicación 9, caracterizado porque el cojinete de asiento sesgado se forma en un molde que tiene características de alineación para contactar al reforzador durante el moldeo, y el cuerpo del cojinete de asiento sesgado incluye aberturas en el mismo, después del moldeo, mediante el cual una porción del reforzador se encuentra expuesto después de la extracción del cojinete de asiento sesgado del molde.
11. 11. El aparato de válvula según la reivindicación 1, caracterizado porque la válvula de bola incluye un vástago de válvula conectado operativamente al miembro de válvula, para girar al miembro de válvula alrededor del eje de giro, y el vástago de válvula incluye un extremo distal del mismo que tiene una característica de alineación que gira desde el orificio alrededor del eje de giro por un ángulo igual a noventa grados menos el ángulo de giro.
12. 12. El aparato de válvula según la reivindicación 11, caracterizado porque el miembro de válvula incluye una ranura en el mismo que se extiende paralelo al orificio, para la recepción de un primer extremo del vástago de válvula, el primer extremo del vástago de válvula incluye una o más superficies planas para embragar la ranura, y el extremo distal del vástago de válvula incluye una o más superficies planas giradas desde la(s) superficie (s) plana (s) en el primer extremo del vástago de válvula un ángulo igual a noventa grados menos el ángulo de giro.
13. 13. Un método para reemplazar una válvula de zona existente de activador, caracterizado el método porque comprende reemplazar la válvula de zona existente con un aparato de válvula que incluye, una válvula de bola que tiene un alojamiento de válvula, un miembro de válvula, y un cojinete de asiento sesgado, definiendo el alojamiento una trayectoria de flujo, instalándose el miembro de válvula en la trayectoria de flujo para el giro selectivo alrededor de un eje de giro y teniendo un orificio pasante en el mismo que define una posición totalmente abierta de la válvula de bola cuando el miembro de válvula gira para alinear sustancialmente el orificio con la trayectoria de flujo, colocándose el cojinete de asiento sesgado entre el miembro de válvula y el alojamiento de válvula, y extendiéndose parcialmente por la trayectoria de flujo, para bloquear el flujo de fluido por el orificio y definir una posición cerrada de la válvula de bola cuando el miembro de válvula gira de la posición totalmente abierta un ángulo de giro sustancialmente menor a los 90 grados.
14. 14. El método según la reivindicación 13, caracterizado además porque comprende unir un activador que incluye una salida conectada operativamente al miembro de válvula y limitado para impartir un giro al miembro de válvula que es sustancialmente igual al ángulo de giro.
15. 15. El método según la reivindicación 13, caracterizado además porque comprende extraer el activador de la válvula de zona existente, y unir operativamente el activador extraído a la válvula de bola .
16. 16. El método según la reivindicación 15, caracterizado además porque comprende calibrar los ajustes de límite del activador para limitar el movimiento impartido a la válvula de bola a fin de alinear sustancialmente el ángulo de giro.
17. 17. El método según la reivindicación 15, caracterizado además porque comprende configurar la válvula de bola para operar en un ángulo de giro que corresponda a los ajustes de limite del activador.
18. 18. Un aparato de válvula, caracterizado porque comprende : una válvula de bola que tiene un alojamiento de válvula, un miembro de válvula, y un cojinete de asiento sesgado, definiendo el alojamiento una trayectoria de flujo; instalándose el miembro de válvula en la trayectoria de flujo para el giro selectivo alrededor de un eje de giro y que tiene un orificio pasante en el mismo que define una posición totalmente abierta de la válvula de bola cuando el miembro de válvula gira para alinear sustancialmente el orificio con la trayectoria de flujo; colocándose el cojinete de asiento sesgado entre el miembro de válvula y el alojamiento de válvula y extendiéndose parcialmente por la trayectoria de flujo, para bloquear el flujo de fluido por el orificio y definir una porción cerrada de la válvula de bola cuando el miembro de válvula gira lejos de la posición totalmente abierta un ángulo de giro sustancialmente menor a los 90 grados.
19. 19. El aparato de válvula según la reivindicación 18, caracterizado porque el ángulo de giro es sustancialmente igual o menor a 45 grados.
20. 20. El aparato de válvula según la reivindicación 18, caracterizado además porque comprende un activador conectado operativamente al miembro de válvula para girar selectivamente el miembro de válvula alrededor del eje de giro.
21. 21. El aparato de válvula según la reivindicación 20, caracterizado porque el activador incluye una salida conectada operativamente al miembro de válvula, y limitada para impartir un giro al miembro de válvula que es sustancialmente igual al ángulo de giro .
22. 22. El aparato de válvula según la reivindicación 21, caracterizado porque el ángulo de giro es sustancialmente igual o menor a 45 grados.
23. 23. Él aparato de válvula según la reivindicación 18, caracterizado porque el cojinete de asiento sesgado se encuentra comprendido de un material polimérico .
24. 24. El aparato de válvula según la reivindicación 23, caracterizado porque el cojinete de asiento sesgado incluye un reforzador de un material diferente .
25. 25. El aparato de válvula según la reivindicación 24, caracterizado porque el reforzador se forma a partir de un material metálico.
26. 26. El aparato de válvula según la reivindicación 24, caracterizado porque el cojinete de asiento sesgado incluye un cuerpo del mismo que se moldea alrededor del reforzador.
27. 27. El aparato de válvula según la reivindicación 26, caracterizado porque el cojinete de asiento sesgado se forma en un molde que tiene características de alineación para contactar el reforzador durante el moldeo, y el cuerpo del cojinete de asiento sesgado incluye aberturas en el mismo, después del moldeo, mediante el cual una porción del reforzador se encuentra expuesto después de la extracción del cojinete de asiento sesgado del molde.
28. 28. El aparato de válvula según la reivindicación 18, caracterizado porque la válvula de bola incluye un vástago de válvula conectado operativamente al miembro de válvula, para girar el miembro de válvula alrededor del eje de giro, y el vástago de válvula incluye un extremo distal del mismo que tiene una característica de alineación que gira desde el orificio alrededor dele eje de giro por un ángulo igual al ángulo de giro.
29. 29. El aparato de válvula según la reivindicación 28, caracterizado porque el miembro de válvula incluye una ranura en el mismo que se extiende paralela al orificio, para la recepción de un primer extremo del vástago de válvula, el primer extremo del vástago de válvula incluye una o más superficies planas para embragar la ranura, y el extremo distal del vástago de válvula incluye una o más superficies planas giradas desde la(s) superficie (s) plana (s) en el primer extremo del vástago de válvula un ángulo igual a noventa grados menos el ángulo de giro.