ES2205938T3 - Conjunto de valvula con anillos flotantes de retencion. - Google Patents
Conjunto de valvula con anillos flotantes de retencion.Info
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Abstract
Conjunto de válvula que comprende: a) un alojamiento de válvula que tiene un conducto para fluidos que se extiende a través del mismo, teniendo dicho conducto para fluidos un parte de admisión, una sección transversal de la cual está definida por una superficie de admisión, una parte de escape, una sección transversal de la cual está definida por una superficie de escape, y una parte interior de cámara colocada entre y adyacente a dichas partes de admisión y de entrada, teniendo dicha parte interior de cámara unprimer y un segundo extremos, estando definida dicha parte interior de cámara por una superficie interior de cámara, una pared interior y una pared exterior, extendiéndose dicha pared interior hacia dentro desde dicha superficie interior de cámara hasta dicha superficie de admisión, y extendiéndose dicha pared exterior hacia dentro desde dicha superficie interior de cámara hasta dicha superficie de escape, teniendo dicho alojamiento de válvula un primer coeficiente de expansión térmica; b) un elemento de válvula situado dentro de dicha parte interior de cámara de dicho conducto para fluidos, pudiendo moverse dicho elemento de válvula entre una posición de cierre, en la que se bloquea dicho conducto para fluidos, y una posición de apertura, en la que no se bloquea dicho conducto para fluidos; c) un primer y un segundo conjuntos de anillo de retención situados dentro de dicha parte interior de cámara de dicho conducto para fluidos para posicionar giratoriamente dicho elemento de válvula dentro de dicha parte interior de cámara, proporcionando dicho primer conjunto de anillo de retención una primera junta estanca entre dicho elemento de válvula y dicha superficie interior de cámara, en dicho primer extremo de dicha parte interior de cámara, y proporcionando dicho segundo conjunto de anillo de retención una segunda junta estanca entre dicho elemento de válvula y dicha superficie interior de cámara, en dicho segundo extremo de dicha parte interior de cámara de dicho conducto para fluidos; teniendo cada uno de dichosconjuntos de anillo de retención , primer y segundo, un anillo flotante de retención y una pluralidad de elementos de selladura, pudiendo moverse dichos anillos flotantes de retención tanto lateral como perpendicularmente en relación con dicho elemento de válvula, dicha superficie interior de cámara y dichas paredes interior y exterior, y teniendo un coeficiente de expansión térmica menor que el de dicho alojamiento de válvula; siendo compresible cada uno de dichos elementos de selladura y estando dimensionado para mantener dichas primera y segunda juntas estancas durante el funcionamiento normal de dicho conjunto de válvula, dichos elementos de selladura de cada conjunto de anillo de retención colocados adyacentes a dichos anillos flotantes de retención respectivos para acomodar el movimiento de dicho elemento de válvula tanto lateral como perpendicularmente en relación con dicho alojamiento; sobresaliendo dichos elementos de selladura de dichosconjuntos de anillo de retención para acomodar la compresión de dichos elementos de selladura con el fin de mantener dichas primera y segunda juntas estancas durante el funcionamiento del conjunto de válvula.
Description
Conjunto de válvula con anillos flotantes de
retención.
La presente invención se refiere a un conjunto de
válvula, y más concretamente a un conjunto de válvula que tiene un
elemento de válvula colocado giratoriamente en un alojamiento de
válvula por conjuntos de anillo de retención que incluyen anillos
flotantes de retención.
Los conjuntos de válvula, tales como los
conjuntos de válvula de bola, son bien conocidos y se han empleado
para una variedad de aplicaciones. Tales conjuntos de válvula de
bola incluyen comúnmente una válvula de bola que está en posición
fija pero giratoriamente dentro de un alojamiento por un elemento de
asiento o de retención. Tradicionalmente, el conjunto de válvula y
las tuberías a la que la válvula está conectada se han fabricado en
acero u otro material metálico pero, recientemente, las tuberías
termoplásticas se han hecho populares. Las tuberías termoplásticas
son deseables por varias razones, tales como el coste reducido, la
naturaleza no corrosiva de los termoplásticos y el hecho de que las
partes termoplásticas tienen una vida útil más larga que sus
homólogos metálicos. Además, las tuberías termoplásticas son más
fáciles de instalar y reparar, puesto que las secciones colindantes
de tubería pueden soldarse a tope entre sí rápida y fácilmente. Por
tanto, ahora es deseable tener también conjuntos de válvula
termoplástica para usar junto con tuberías termoplásticas.
Sin embargo, el diseño de conjuntos de válvula
termoplástica es más complicado debido al hecho de que los
materiales termoplásticos tienden a expandirse y contraerse con las
variaciones tanto de temperatura como de presión. La velocidad y la
cantidad de expansión y contracción dependerán de varios factores,
tales como el tipo particular de termoplásticos empleados, el
coeficiente de expansión térmica del termoplástico y las dimensiones
físicas del elemento. Por consiguiente, en un conjunto de válvula
termoplástica, el alojamiento termoplástico relativamente delgado se
expandirá habitualmente más rápidamente en diámetro, a medida que
aumente la temperatura, de lo que lo hagan otros elementos del
conjunto de válvula, tales como la válvula de bola o el elemento de
asiento. Por tanto, durante el funcionamiento normal, la relación
física o el "ajuste" físico entre los varios elementos del
conjunto de válvula pueden cambiar. Por ejemplo, debido a sus
diferentes formas y masas, el alojamiento típicamente se expandirá
radialmente a una velocidad mayor que la de la válvula de bola. En
tales circunstancias, es difícil garantizar que las juntas estancas
entre la válvula de bola y el alojamiento de alrededor permanezcan
intactas, dado que el elemento de asiento puede expandirse a una
velocidad distinta o, si está físicamente fijo a otro elemento, tal
como el alojamiento, puede moverse con ese elemento. Además, en el
caso de una válvula termoplástica de bola, la bola misma, debido a
su forma, estará particularmente sometida a una deformación térmica
o por presión en las zonas que rodean sus aberturas de admisión y
escape, conocidas como las regiones de "labio", puesto que el
grosor del material es más bajo en esta zona. La deformación de
estas zonas de labio provocará un abocinamiento que afectará tanto
al flujo de fluidos a través de la válvula como a la integridad de
la misma válvula de bola. Adicionalmente, el abocinamiento de las
zonas de labio evitará también que la válvula se abra y cierre
apropiadamente. Por tanto, en un conjunto de válvula termoplástica
de bola es también importante mantener el posicionamiento y la
integridad estructural de la válvula de bola en todas las
condiciones de funcionamiento.
Los conjuntos de válvula termoplástica de bola
conocidos, tales como el mostrado en la figura 1, están dotados de
un alojamiento 100, con elementos 101 de asiento termoplásticos que
están situados en un entrante o ranura 102 en el mismo alojamiento,
y por tanto, están físicamente fijos al alojamiento. Una
configuración de este tipo no soluciona los problemas descritos
anteriormente dado que el movimiento del alojamiento (tal como por
expansión) corresponde directamente al movimiento de los elementos
de asiento. Por tanto, a medida que el alojamiento se expande, el
elemento de asiento que está fijo al alojamiento tiende a moverse
con él, siendo alejado de la válvula de bola. Tal como se ha
descrito anteriormente, esto presenta la desventaja de afectar a las
juntas estancas entre estos elementos y también reduce la habilidad
del elemento de asiento para garantizar el colocado apropiado y la
integridad física de la válvula de bola, particularmente alrededor
de las zonas de labio, en todas las condiciones de
funcionamiento.
Por tanto, los conjuntos de válvula termoplástica
de bola conocidos han sido incapaces de adaptarse a grandes
variaciones de temperatura o presión y, por tanto, se han limitado a
aplicaciones que suponen unas condiciones de funcionamiento
relativamente ligeras, es decir, usos en los que las variaciones de
temperatura y/o presión son relativamente insustanciales. Estos
dispositivos son sencillamente inadecuados para muchas aplicaciones
en las que, por otra parte, las tuberías termoplásticas son
deseables, tales como el mercado del agua, donde las condiciones de
funcionamiento así como los requisitos de prueba son mucho más
severos.
Por consiguiente, actualmente existe una
necesidad de un conjunto de válvula que incluya anillos flotadores
de retención que tanto mantengan su "ajuste" físico en relación
con el elemento de válvula como aseguren la integridad estructural
del elemento de válvula durante todas las condiciones normales de
funcionamiento, incluyendo las condiciones de funcionamiento en las
que pueden esperarse grandes variaciones de temperatura y/o presión.
Además, actualmente existe una necesidad de un conjunto de válvula
de ese tipo que pueda fabricarse en materiales termoplásticos.
Según la presente invención, se proporciona un
conjunto de válvula que comprende un alojamiento de válvula que
tiene un conducto para fluidos que se extiende a través del mismo.
El conducto para fluidos incluye una parte de admisión, cuya sección
transversal está definida por una superficie de admisión
sensiblemente anular; una parte de escape, cuya sección transversal
está definida por una superficie de escape sensiblemente anular; y
una parte interior de cámara que está colocada entre y adyacente a
las partes de admisión y de escape, y tiene un extremo de admisión y
un extremo de escape. La parte interior de cámara está definida por
una superficie interior de cámara, sensiblemente anular, una pared
de admisión y una pared de escape. La pared de admisión se extiende
hacia dentro desde la superficie interior de cámara hasta la
superficie de admisión, y la pared de escape se extiende hacia
dentro desde la superficie interior de cámara hasta la superficie de
escape. Un elemento de válvula está situado dentro de la parte
interior de cámara del conducto para fluidos y puede moverse entre
una posición de cierre, en la que el conducto para fluidos se
bloquea, y una posición de apertura, en la que el conducto para
fluidos no se bloquea.
El conjunto de válvula incluye además un primer y
un segundo conjuntos de anillo de retención, sensiblemente anulares,
situados dentro de la parte interior de cámara del conducto para
fluidos para posicionar giratoriamente el elemento de válvula dentro
de la parte interior de cámara. El primer anillo de retención
proporciona una primera junta estanca entre el elemento de válvula y
la superficie interior de cámara, en el primer extremo de la parte
interior de cámara, y el segundo anillo de retención proporciona una
segunda junta estanca entre el elemento de válvula y la superficie
interior de cámara, en el segundo extremo de la parte interior de
cámara. Los conjuntos primero y segundo de anillo de retención
incluyen, respectivamente, un anillo flotante de retención y una
pluralidad de elementos de selladura. Los anillos flotantes de
retención están separados de, y son móviles con relación a, la
superficie interior de cámara y las paredes de admisión y escape. Un
primero de la pluralidad de elementos de selladura de los primer y
segundo conjuntos de anillo de retención forma una junta estanca
entre el anillo flotante de retención respectivo y la superficie
interior de cámara; un segundo de los elementos de selladura del
primer conjunto de anillo de retención forma una junta estanca entre
el anillo flotante de retención del primer conjunto de anillo de
retención y la pared interior; un segundo de los elementos de
selladura del segundo conjunto de anillo de retención forma una
junta estanca entre el anillo flotante de retención del segundo
conjunto de anillo de retención y la pared de escape; y un tercero
de los elementos de selladura de los primer y segundo conjuntos de
anillo de retención forma una junta estanca entre el anillo flotante
de retención respectivo y el elemento de válvula.
En una realización de la presente invención, el
alojamiento de válvula tiene un coeficiente de expansión térmica, y
los primer y segundo anillos flotantes de retención tienen un
coeficiente de expansión térmica que es menor que el del alojamiento
de válvula. Además, los elementos de selladura están lo
suficientemente comprimidos como para que las primera y segunda
juntas estancas se mantengan si el alojamiento de válvula se expande
durante el funcionamiento normal del conjunto de válvula.
En otra realización más de la presente invención,
el conjunto de válvula incluye un alojamiento de válvula
similarmente configurado que tiene un conducto para fluidos que se
extiende a su través y un elemento de válvula situado dentro de la
parte interior de cámara del conducto para fluidos que puede moverse
entre una posición de cierre, en la que se bloquea el conducto para
fluidos, y una posición de apertura, en la que no se bloquea el
conducto para fluidos. La superficie interior de cámara incluye una
parte roscada en el extremo de escape de la parte interior de
cámara. El conjunto de válvula también incluye un primer y un
segundo conjuntos de anillo de retención, sensiblemente anulares,
situados dentro de la parte interior de cámara del conducto para
fluidos para posicionar giratoriamente el elemento de válvula dentro
de la parte interior de cámara. El primer conjunto de anillo de
retención proporciona una primera junta estanca entre el elemento de
válvula y la superficie interior de cámara, en el primer extremo de
la parte interior de cámara, y el segundo conjunto de anillo de
retención proporciona una segunda junta estanca entre el elemento de
válvula y la superficie interior de cámara, en el segundo extremo de
la parte interior de cámara.
Esta realización alternativa incluye además un
anillo de fijación, sensiblemente anular, colocado dentro de la
parte interior de cámara del conducto para fluidos. El anillo de
fijación tiene un agujero que lo atraviesa, un borde exterior
roscado, un lado exterior y un lado interior. El borde exterior está
acoplado de manera roscada con la parte roscada de la superficie
interior de cámara, y el lado exterior está sensiblemente alineado
con y es sensiblemente complementario a la pared exterior.
Los conjuntos primero y segundo de anillo de
retención del conjunto de válvula tienen, respectivamente, un anillo
flotante de retención y una pluralidad de anillos de selladura. Los
anillos flotantes de retención están separados de y pueden moverse
con relación al elemento de válvula y con relación a la superficie
interior de cámara y a dichas paredes de admisión y de escape. Un
primero de la pluralidad de anillos de selladura de los primer y
segundo conjuntos de anillo de retención forma una junta estanca
entre el anillo flotante de retención respectivo y la superficie
interior de cámara; un segundo de la pluralidad de anillos de
selladura del primer conjunto de anillo de retención forma una junta
estanca entre el primer anillo flotante de retención y la pared
interior; un segundo de la pluralidad de anillos de selladura del
segundo conjunto de anillo de retención forma una junta estanca
entre el segundo anillo flotante de retención y el lado exterior de
dicho anillo de fijación; y un tercero de la pluralidad de anillos
de selladura de los primer y segundo conjuntos de anillo de
retención forma una junta estanca entre el anillo flotante de
retención respectivo y el elemento de válvula.
Para una compresión más completa de la presente
invención y de las ventajas de la misma, a continuación se hace
referencia a la siguiente descripción tomada junto con los dibujos
adjuntos, en los que números de referencia similares indican
características similares, en los que:
la figura 1 ilustra un conjunto de válvula
termoplástica de bola de la técnica anterior;
la figura 2 es una vista exterior de una
realización de un conjunto de válvula según la presente
invención;
la figura 3 es una vista en corte transversal del
conjunto de válvula de la figura 2, tomada por la línea
3-3;
la figura 4 ilustra una válvula de bola que forma
parte del conjunto de válvula;
la figura 5a ilustra una realización de un anillo
flotante de retención que forma parte del conjunto de válvula;
la figura 5b es una vista en corte transversal de
una parte de un anillo flotante de retención; y
la figura 6 es una vista en corte transversal de
otra realización de un conjunto de válvula según la presente
invención que incluye un anillo de fijación.
La figura 2 es una vista exterior de una
realización de un conjunto de válvula según la presente invención, y
la figura 3 es una vista en corte transversal del conjunto de
válvula de la figura 2 tomada por la línea A-A. El
conjunto 300 de válvula incluye un alojamiento 301 de válvula que
tiene un conducto 302 para fluidos que se extiende a su través, que
se encuentra a lo largo de un eje a-a central. El
conducto 302 para fluidos incluye una parte 303 de admisión, cuya
sección transversal está definida por la superficie 304 de admisión,
sensiblemente anular, de alojamiento de válvula, y una parte 305 de
escape, cuya sección transversal está definida por la superficie 306
de escape, sensiblemente anular, del alojamiento 301 de válvula.
Tanto la parte de admisión como la de escape del conducto para
fluidos tienen un primer extremo 310, 311 de admisión y un segundo
extremo 312, 313 de escape. El conducto 302 para fluidos incluye
además una parte 307 interior de cámara que está colocada entre las
partes de admisión y de escape y en posición adyacente a las mismas,
que está definida por la superficie 308 interior de cámara,
sensiblemente anular, del alojamiento de válvula, y por la pared 315
interior y la pared 316 exterior del alojamiento de válvula. La
parte 307 interior de cámara también tiene un primer extremo 320 de
admisión y un segundo extremo 321 de escape.
La pared 315 interior se extiende hacia dentro
desde la superficie 308 interior de cámara hasta la superficie 304
de admisión, en el extremo 312 de escape de la parte de admisión del
conducto para fluidos con el fin de formar una superficie
sensiblemente continua. Asimismo, la pared 316 exterior se extiende
hacia dentro desde la superficie 308 interior de cámara hasta la
superficie 306 de escape de la parte 305 de escape del conducto para
fluidos con el fin de formar una superficie sensiblemente
continua.
Aunque las paredes 315 y 316 interior y exterior,
tal como se muestra en la figura 3, son sensiblemente
perpendiculares a la superficie 308 interior de cámara, también son
posibles otras configuraciones, tales como paredes inclinadas o
paredes con múltiples superficies. De manera parecida, los diámetros
D1, D2 de las partes de admisión y de escape del conducto para
fluidos pueden ser sensiblemente los mismos y sensiblemente
constantes a lo largo de la longitud de las partes de admisión y de
escape, tal como se muestra en la figura 3, pero también pueden
diferir entre sí o variar a lo largo de la longitud de las partes
respectivas.
Dentro de la parte 307 interior de cámara se
encuentra un elemento de válvula, tal como una válvula 325 de bola.
La válvula 325 de bola, mostrada por separado en la figura 4, tiene
una forma sensiblemente esférica, tiene una superficie 400 exterior
de la válvula de bola y un agujero 401 de válvula que se extiende a
su través, que es concéntrico con un eje b-b
central. El agujero 401 de válvula tiene un extremo 402 de admisión
y un extremo 403 de escape. Extendiéndose desde la válvula de bola
se encuentra un vástago 330 (figura 3) que se extiende a través de
una abertura 331 en el alojamiento de válvula hasta el exterior del
alojamiento de válvula. El vástago coopera con una manija 332 que
está situada fuera del alojamiento 301. En la realización mostrada
en la figura 3, el vástago está engranado con la válvula de bola
mediante una parte 335 agrandada que coopera o se acopla con una
ranura 402 de forma similar en la válvula 325 de bola (figura 4).
Por tanto, cuando se hace girar al vástago 330 mediante la manija
332, la válvula de bola también girará entre las posiciones de
apertura y de cierre. Tal como se describirá con más detalle a
continuación, la válvula de bola está colocada de manera giratoria
con la parte 307 interior de cámara del conducto para fluidos, de
manera que, en la posición de cierre, la superficie 400 exterior de
válvula de bola obstruye completamente el conducto para fluidos,
impidiendo así que el fluido que está fluyendo por el conducto para
fluidos pase desde la parte 303 de admisión a la parte 305 de escape
del conducto para fluidos. En la posición de apertura, la válvula de
bola se hace girar de manera que el agujero 401 de válvula se
oriente de tal manera, que no se obstruya totalmente el flujo de
fluido entre la parte 303 de admisión y la parte 305 de escape del
conducto para fluidos. En una posición de apertura total, el agujero
401 de válvula está orientado de manera que su eje
b-b central es sensiblemente paralelo al eje
a-a central del conducto 302 para fluidos. En una
posición de apertura parcial, el eje b-b central
formará un ángulo en relación con el eje central del conducto para
fluidos.
La válvula de bola también incluye una región 405
de labio de admisión y una región 406 de labio de escape (figuras 3
y 4) que rodean el agujero 401 de válvula en sus extremos 402, 403
de admisión y de escape. El grosor del material de la válvula de
bola en estas regiones de labio es sensiblemente menor que el de
otras regiones, tal como puede observarse fácilmente en las figuras
3 y 4. Así, las regiones de labio están particularmente sometidas a
una deformación a temperaturas y/o presiones elevadas, y tienden a
abocinarse cuando se deforman si no se contienen de alguna manera.
Según la presente invención, los conjuntos de anillo de retención
descritos a continuación impiden que estas regiones de labio se
abocinen.
Tal como se ha expuesto, la válvula de bola está
colocada dentro de la cámara 307 interior del conducto 302 para
fluidos. Está sujeta de manera fija pero en rotación por un primer y
un segundo conjuntos 440 y 441 de anillo de retención, sensiblemente
anulares. El primer conjunto 440 de anillo de retención está
colocado dentro del primer extremo 320 de admisión de la parte 307
interior de cámara del conducto para fluidos y forma una junta
estanca entre la válvula 325 de bola y la superficie 308 interior de
cámara que impide sensiblemente que cualquier fluido que esté
fluyendo a través del conducto para fluidos llegue a la superficie
interior de cámara. Asimismo, el segundo conjunto 441 de anillo de
retención está colocado dentro del segundo extremo 321 de escape de
la parte 307 interior de cámara del conducto para fluidos y forma
una junta estanca entre la válvula 325 de bola y la superficie 308
interior de cámara en el segundo extremo 321 de escape o aguas abajo
de la parte 307 interior de cámara.
Los conjuntos primero y segundo de anillo de
retención comprenden, respectivamente, un primer y un segundo
anillos 353, 354 flotantes de retención y una pluralidad de
elementos 351 de selladura. Los anillos 353, 354 flotantes de
retención mostrados en la figura 3, se muestran con más detalle en
las figuras 5a y 5b. Los anillos flotantes de retención tienen una
forma sensiblemente anular y tienen un agujero 501 sensiblemente
anular a través de los mismos que es concéntrico a un eje
c-c central. Los anillos flotantes de retención
incluyen además al menos una primera superficie 503 exterior de
anillo, una segunda superficie 504 lateral de anillo y una tercera
superficie 505 de válvula. Cuando está colocado dentro del
alojamiento 301 de válvula, el eje c-c central es
sensiblemente coincidente con el eje a-a central del
conducto para fluidos, y la primera superficie 503 exterior de
anillo de cada anillo flotante de retención está sensiblemente
alineada con y es sensiblemente complementaria a una parte
respectiva de la superficie 308 interior de cámara del alojamiento
301 de válvula. De manera similar, la segunda superficie 504 lateral
de anillo del primer anillo 353 flotante de retención es
sensiblemente complementaria a la pared 315 interior, y la segunda
superficie lateral del segundo anillo 354 flotante de retención está
sensiblemente alineada con y es sensiblemente complementaria a la
pared 316 exterior. La tercera superficie 505 de válvula de cada
anillo flotante de retención está sensiblemente alineada con y es
sensiblemente complementaria a una parte respectiva de la superficie
400 exterior de la válvula 325 de bola.
Las tres superficies de los anillos flotantes de
retención están sensiblemente alineadas con las superficies
correspondientes del alojamiento 301 de válvula y de la válvula 325
de bola, tal como se ha descrito anteriormente, pero también están
ligeramente separadas de estas superficies correspondientes, tal
como se muestra en la figura 3. Al menos un elemento de selladura,
tal como una junta tórica, se encuentra colocado entre y cooperando
con los anillos flotantes de retención y cada una de las superficies
correspondientes. Estas juntas tóricas tienen un tamaño suficiente
como para formar una junta estanca entre los elementos respectivos.
En la realización de la presente invención mostrada en la figura 3,
las paredes 315 y 316 interior y exterior tienen un entrante o
ranura 360, 361 sensiblemente anular en las mismas; la superficie
308 interior de cámara tiene en la misma un primer y un segundo
entrantes o ranuras 362 y 363 sensiblemente anulares; y la tercera
superficie 505 de válvula de cada uno de los anillos flotantes de
retención también tiene un entrante o ranura 506 sensiblemente
anular en la misma. Estos entrantes o ranuras están dimensionados y
colocados de manera que se pueda posicionar una junta tórica
parcialmente dentro de la ranura pero, aún así, también sobresalir
de la ranura, tal como se muestra en la figura 3. Por ejemplo, el
primer conjunto 440 de anillo de retención incluye una primera junta
370 tórica que cabe parcialmente en y sobresale del primer entrante
362 de la superficie interior de cámara. Ésta sobresale de la ranura
de manera que también comunica con una primera superficie 503
exterior de anillo del primer anillo 353 flotante de retención.
Similarmente, una segunda junta 371 tórica está colocada
parcialmente dentro del entrante 360 de la pared interior y comunica
con la segunda superficie 504 lateral de anillo del primer anillo
flotante de retención, y una tercera junta 372 tórica está colocada
parcialmente dentro del tercer entrante 506 de la superficie de
válvula del primer anillo 353 flotante de retención y comunica con
la superficie exterior de la válvula 400 de bola. Similarmente, las
primera, segunda y tercera juntas 373, 374, 375 tóricas del segundo
conjunto 441 de anillo flotante de retención están colocadas
parcialmente dentro de los entrantes correspondientes y comunican
con las superficies correspondientes.
En la configuración descrita anteriormente, los
anillos flotantes de retención están "flotando" puesto que no
están fijos o son integrales a la válvula de bola o el alojamiento
de válvula y, por tanto, pueden moverse independientemente en
relación con cada uno de estos elementos. La naturaleza
"flotante" de los anillos flotantes de retención es
particularmente ventajosa en un conjunto de válvula termoplástica
cuando varios elementos del conjunto de válvula se mueven en
relación con los otros cuando se expanden o contraen en respuesta a
variaciones de temperatura o presión. Según una realización de la
presente invención, el alojamiento 301 de válvula se compone de un
material termoplástico, preferiblemente polietileno. La válvula de
bola y los anillos flotantes de retención se componen también de un
material termoplástico, preferiblemente polipropileno, que, si se
desea, puede estar relleno de vidrio para una resistencia añadida.
El material termoplástico seleccionado para los anillos flotantes de
retención tiene un coeficiente de expansión térmica tal que los
anillos flotantes de retención permanecerán sensiblemente libres de
expansión o contracción en condiciones normales de funcionamiento.
Por tanto, debido a que la válvula de bola (también de
polipropileno) y los anillos flotantes de retención conservan
sensiblemente su forma y tamaño, la superficie 505 de válvula de los
anillos 350 flotantes de retención y la correspondiente superficie
400 exterior de la válvula 325 de bola permanecerán sensiblemente
complementarias durante todas las condiciones normales de
funcionamiento.
Aunque los anillos 350 flotantes de retención y
la válvula 325 de bola no se expanden o contraen sensiblemente
durante un funcionamiento normal, un alojamiento de válvula
compuesto de polietileno típicamente sufrirá una cierta cantidad de
expansión, particularmente cuando se emplea en aplicaciones que
tienen unas condiciones de funcionamiento más severas, tales como en
el mercado del agua. Para hacer frente a esta variación, las juntas
tóricas están lo suficientemente dimensionadas como para mantener
una junta entre el alojamiento de válvula y los anillos flotantes de
retención, que tienen ambos coeficientes distintos de expansión
térmica. Las juntas tóricas están los suficientemente comprimidas
como para que cuando se expanda el alojamiento de válvula, las
juntas tóricas se expandan para garantizar que la junta estanca
siempre se mantenga entre las superficies de los anillos flotantes
de retención y las superficies correspondientes de la válvula de
bola o del alojamiento de válvula. Para cumplir con este fin, las
juntas tóricas pueden estar compuestas de EPDM o de Buna N.
Tal como es inmediatamente evidente a partir de
la descripción anterior, el conjunto de válvula de la presente
invención es ventajoso porque los anillos flotantes de retención
están "flotando" en vez de ser integrales o, de alguna otra
manera, fijos al alojamiento de válvula. Por tanto, los anillos
flotantes de retención pueden en todo momento moverse
independientemente de estos elementos para mantener la orientación
adecuada y el ajuste complementario apropiado a las superficies
correspondientes, en vez de moverse con otro elemento cuando ese
elemento se expanda o contraiga. Por tanto, junto con las juntas
tóricas comprimidas que se expandirán lo suficiente como para
garantizar que se mantenga una junta estanca, los anillos flotantes
de retención garantizan que la válvula de bola esté en todo momento
correctamente colocada y su integridad física suficientemente
protegida. Con respecto a la última característica, puede observarse
en la figura 3 que la tercera junta 371, 375 tórica de los primer y
segundo conjuntos de anillo de retención está respectivamente
colocada adyacente a las regiones 405 y 406 de labio de admisión y
de escape de la válvula 325 de bola, asegurando así la integridad
estructural de las regiones de labio al evitar el abocinamiento de
estas regiones. Dado que los anillos flotantes de retención están
flotando en vez de estar físicamente fijos a otro elemento, tal como
el alojamiento, la relación física entre la válvula de bola y los
anillos flotantes de retención se mantiene durante la expansión y la
contracción, tal como se ha descrito anteriormente, y también se
conservará el posicionamiento apropiado de las juntas tóricas contra
las regiones de labio.
En una realización alternativa mostrada en la
figura 6, el conjunto 300 de válvula también incluye un anillo 600
de fijación que está colocado dentro de la parte 307 interior de
cámara del conducto 302 para fluidos. El anillo 600 de fijación
tiene una forma sensiblemente anular y tiene un agujero 601 a través
del mismo que tiene un diámetro sensiblemente igual al de la parte
305 de escape del conducto 302 para fluidos. En esta realización, la
superficie 308 interior de cámara incluye una parte 605 roscada en
el segundo extremo 321 de escape de la parte 307 interior de cámara,
y el anillo 600 de fijación tiene un borde 602 exterior roscado que
puede engranarse de manera roscada con la parte 605 roscada de la
superficie 308 interior de cámara. El anillo 600 de fijación también
incluye un borde 606 lateral interior y un borde 607 lateral
exterior. El anillo 600 de fijación está colocado entre el segundo
conjunto 441 de anillo de retención y la pared 316 exterior, de
manera que la segunda superficie 504 lateral de anillo del segundo
anillo 354 flotante de retención está sensiblemente alineada con y
es sensiblemente complementaria al borde 606 lateral interior del
anillo 600 de fijación, en vez de la pared 316 exterior, y el borde
607 lateral exterior del anillo 600 de fijación está sensiblemente
alineado con y es sensiblemente complementario a la pared 316
exterior. Además, la segunda junta 374 del segundo conjunto 441 de
anillo de retención, que coopera con la segunda superficie 504
lateral de anillo, también coopera con el borde 606 lateral interior
del anillo 600 de fijación en vez de la pared 316 exterior, y está
colocada parcialmente dentro y sobresale de una ranura 608
sensiblemente anular en el borde lateral interior del anillo de
fijación.
Según la realización descrita anteriormente, un
conjunto de válvula según la presente invención puede ensamblarse de
la siguiente manera. Las primera y segunda juntas 370, 371 tóricas
del primer conjunto 440 de anillo de retención se insertan dentro de
los entrantes respectivos en la superficie 308 interior de cámara y
de la pared 315 interior. El primer anillo 353 flotante de
retención, junto con la tercera junta 371 tórica, se insertan a
continuación, seguidos de la válvula 325 de bola. Posteriormente se
insertan la primera junta tórica del segundo conjunto 441 de anillo
de retención y el segundo anillo 354 flotante de retención, junto
con la tercera junta 375 tórica del segundo conjunto 441 de anillo
de retención. El anillo de fijación, junto con la segunda junta 374
tórica del segundo conjunto 441 de anillo de retención, se insertan
a continuación por enroscado del borde 602 exterior, roscado, del
anillo de fijación, en la parte 605, roscada, de la superficie
interior de cámara. Finalmente, la parte restante del alojamiento
301 de válvula, que rodea y encierra a la parte 305 exterior del
conducto 302 para fluidos, está fijada al resto del alojamiento de
válvula mediante soldadura, por pernos, o métodos similares.
Por consiguiente, se proporciona un conjunto de
válvula que tiene anillos flotantes de retención que garantizan el
colocado y el funcionamiento apropiados de una válvula de bola
dentro del alojamiento de tuberías. Las configuraciones
anteriormente descritas del conjunto de válvula son particularmente
adecuadas para conjuntos de válvula que están hechos de materiales
termoplásticos, e incrementan la gama de aplicaciones en las que
pueden emplearse válvulas termoplásticas.
Otras modificaciones de la invención descrita
anteriormente serán evidentes para los expertos en la técnica, y se
pretende que el alcance de la invención sólo quede limitado tal como
se establece en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (30)
1. Conjunto de válvula que comprende:
a) un alojamiento de válvula que tiene un
conducto para fluidos que se extiende a través del mismo, teniendo
dicho conducto para fluidos un parte de admisión, una sección
transversal de la cual está definida por una superficie de admisión,
una parte de escape, una sección transversal de la cual está
definida por una superficie de escape, y una parte interior de
cámara colocada entre y adyacente a dichas partes de admisión y de
entrada, teniendo dicha parte interior de cámara un primer y un
segundo extremos, estando definida dicha parte interior de cámara
por una superficie interior de cámara, una pared interior y una
pared exterior, extendiéndose dicha pared interior hacia dentro
desde dicha superficie interior de cámara hasta dicha superficie de
admisión, y extendiéndose dicha pared exterior hacia dentro desde
dicha superficie interior de cámara hasta dicha superficie de
escape, teniendo dicho alojamiento de válvula un primer coeficiente
de expansión térmica;
b) un elemento de válvula situado dentro de dicha
parte interior de cámara de dicho conducto para fluidos, pudiendo
moverse dicho elemento de válvula entre una posición de cierre, en
la que se bloquea dicho conducto para fluidos, y una posición de
apertura, en la que no se bloquea dicho conducto para fluidos;
c) un primer y un segundo conjuntos de anillo de
retención situados dentro de dicha parte interior de cámara de dicho
conducto para fluidos para posicionar giratoriamente dicho elemento
de válvula dentro de dicha parte interior de cámara, proporcionando
dicho primer conjunto de anillo de retención una primera junta
estanca entre dicho elemento de válvula y dicha superficie interior
de cámara, en dicho primer extremo de dicha parte interior de
cámara, y proporcionando dicho segundo conjunto de anillo de
retención una segunda junta estanca entre dicho elemento de válvula
y dicha superficie interior de cámara, en dicho segundo extremo de
dicha parte interior de cámara de dicho conducto para fluidos;
teniendo cada uno de dichos conjuntos de anillo
de retención, primer y segundo, un anillo flotante de retención y
una pluralidad de elementos de selladura, pudiendo moverse dichos
anillos flotantes de retención tanto lateral como perpendicularmente
en relación con dicho elemento de válvula, dicha superficie interior
de cámara y dichas paredes interior y exterior, y teniendo un
coeficiente de expansión térmica menor que el de dicho alojamiento
de válvula;
siendo compresible cada uno de dichos elementos
de selladura y estando dimensionado para mantener dichas primera y
segunda juntas estancas durante el funcionamiento normal de dicho
conjunto de válvula, dichos elementos de selladura de cada conjunto
de anillo de retención colocados adyacentes a dichos anillos
flotantes de retención respectivos para acomodar el movimiento de
dicho elemento de válvula tanto lateral como perpendicularmente en
relación con dicho alojamiento;
sobresaliendo dichos elementos de selladura de
dichos conjuntos de anillo de retención para acomodar la compresión
de dichos elementos de selladura con el fin de mantener dichas
primera y segunda juntas estancas durante el funcionamiento del
conjunto de válvula.
2. Conjunto de válvula según la reivindicación 1,
en el que dicho elemento de válvula es una válvula de bola que tiene
una superficie exterior y una agujero de válvula, sensiblemente
anular, a través de la misma, teniendo dicha válvula de bola una
parte de labio de admisión que rodea a dicho agujero sensiblemente
anular por un lado de admisión, y una parte de labio de escape que
rodea a dicho agujero sensiblemente anular por un lado de
escape.
3. Conjunto de válvula según la reivindicación 2,
en el que cada uno de dichos primer y segundo anillos flotantes de
retención comprende al menos unas primera, segunda y tercera
superficies, estando dichas primeras superficies sensiblemente
alineadas y siendo sensiblemente complementarias con unas partes
respectivas de dicha superficie interior de cámara, estando dicha
segunda superficie de dichos primer y segundo anillos flotantes de
retención sensiblemente alineada y siendo sensiblemente
complementaria con dichas paredes interior y exterior,
respectivamente, y estando dicha tercera superficie sensiblemente
alineada y siendo sensiblemente complementaria con unas partes
respectivas de dicha superficie exterior de dicha válvula de
bola.
4. Conjunto de válvula según la reivindicación 3,
en el que un primero de dicha pluralidad de elementos de selladura
de dichos primer y segundo conjuntos de anillo de retención está
colocado entre y coopera con dicha superficie interior de cámara y
con la respectiva primera superficie de dichos primer y segundo
anillos flotantes de retención, un segundo de dicha pluralidad de
elementos de selladura de dicho primer conjunto de anillo de
retención está colocado entre y coopera con dicha segunda superficie
de dicho primer anillo flotante de retención y con dicha pared
interior, un segundo de dicha pluralidad de elementos de selladura
de dicho segundo conjunto de anillo de retención está colocado entre
y coopera con dicha segunda superficie de dicho segundo anillo
flotante de retención y con dicha pared exterior, y un tercero de
dicha pluralidad de elementos de selladura de dichos primer y
segundo conjuntos de anillo de retención está colocado entre y
coopera con dicha tercera superficie respectiva de dichos primer y
segundo anillos flotantes de retención y con dicha respectiva parte
adyacente de dicha superficie exterior de dicha válvula de bola.
5. Conjunto de válvula según la reivindicación 4,
en el que dicho tercero de dicha pluralidad de elementos de
selladura de dichos primer y segundo conjuntos de anillo de
retención está respectivamente colocado adyacente a dichas partes de
labio de admisión y de escape de dicha válvula de bola.
6. Conjunto de válvula según la reivindicación
5, teniendo dicha pared interior en la misma un entrante de pared
interior, sensiblemente anular, y teniendo dicha pared exterior en
la misma un entrante de pared exterior, sensiblemente anular,
estando dicho segundo de dicha pluralidad de elementos de selladura
de dicho primer conjunto de anillo de retención colocado
parcialmente dentro y sobresaliendo de dicho entrante de pared
interior, y estando dicho segundo de dicha pluralidad de elementos
de selladura de dicho segundo conjunto de anillo de retención
colocado parcialmente dentro y sobresaliendo de dicho entrante de
pared exterior.
7. Conjunto de válvula según la reivindicación
6, teniendo dicha superficie interior de cámara entrantes de cámara
interior, sensiblemente anulares, estando colocado parcialmente
dentro y sobresaliendo de dicho primer entrante de cámara interior
el primero de entre dicha pluralidad de elementos de selladura de
dicho primer conjunto de anillo de retención, y estando colocado
parcialmente dentro y sobresaliendo de dicho segundo entrante de
cámara interior, el primer elemento de entre dicha pluralidad de
elementos de selladura de dicho segundo conjunto de anillo de
retención.
8. Conjunto de válvula según la reivindicación 7,
teniendo dicha tercera superficie de dichos primer y segundo anillos
flotantes de retención en la misma un entrante de anillo flotante de
retención, sensiblemente anular, estando dicho tercero de dicha
pluralidad de elementos de selladura de dicho primer y segundo
conjuntos de anillo de retención colocado parcialmente dentro y
sobresaliendo de dicho entrante de anillo flotante de retención de
dicho anillo flotante de retención respectivo.
9. Conjunto de válvula según la reivindicación 8,
en el que dicha pluralidad de elementos de selladura son juntas
tóricas.
10. Conjunto de válvula según la reivindicación
9, en el que dichas paredes interior y exterior son sensiblemente
perpendiculares a dicha superficie interior de cámara.
11. Conjunto de válvula según la reivindicación
10, teniendo dicho alojamiento de válvula una abertura a través del
mismo, extendiéndose dicha abertura en dicha parte interior de
cámara de dicho conducto para fluidos, comprendiendo además dicho
conjunto de válvula un vástago que se extiende a través de dicha
abertura y que tiene un primer extremo y un segundo extremo,
cooperando dicho primer extremo de dicho vástago con dicha válvula
de bola para la rotación con la misma, y extendiéndose dicho segundo
extremo a un exterior de dicho alojamiento de válvula.
12. Conjunto de válvula según la reivindicación
11, que comprende además una manija en dicho segundo extremo de
dicho vástago, estando dicha manija sujeta a dicho vástago para la
rotación con el mismo.
13. Conjunto de válvula según la reivindicación
12, teniendo dicha superficie exterior de dicha válvula de bola en
la misma una ranura, incluyendo dicho primer extremo de dicho
vástago una parte agrandada que se acopla con dicha ranura.
14. Conjunto de válvula según la reivindicación
9, en el que dicho alojamiento de válvula, dicha válvula de bola y
dichos anillos flotantes de retención se componen de un material
termoplástico.
15. Conjunto de válvula según la reivindicación
14, en el que dicho material termoplástico de dicho alojamiento de
válvula es polietileno, y dicho material termoplástico de dicha
válvula de bola y de dichos anillos flotantes de retención es
polipropileno.
16. Conjunto de válvula según la reivindicación
2, en el que una parte de dicha superficie interior de cámara, en el
segundo extremo de dicha parte interior de cámara, está roscada,
comprendiendo además dicho conjunto de válvula un anillo de
fijación, sensiblemente anular, colocado dentro de dicha parte
interior de cámara de dicho conducto para fluidos, teniendo dicho
anillo de fijación un agujero a través del mismo, un borde exterior
roscado, un lado exterior y un lado interior, estando dicho borde
exterior roscado engranado de manera roscada con dicha parte roscada
de dicha superficie interior de cámara, estando dicho lado exterior
sensiblemente alineado con y siendo sensiblemente complementario a
dicha pared exterior.
17. Conjunto de válvula según la reivindicación
16, en el que dicho elemento de válvula es una válvula de bola que
tiene una superficie exterior y un agujero de válvula, sensiblemente
anular, a través de la misma, teniendo dicha válvula de bola una
parte de labio de admisión que rodea a dicho agujero sensiblemente
anular por un lado de admisión y una parte de labio de escape que
rodea a dicho agujero sensiblemente anular por un lado de
escape.
18. Conjunto de válvula según la reivindicación
17, en el que cada uno de dichos anillos flotantes de retención,
primer y segundo, comprende además al menos unas primera, segunda y
tercera superficies, estando dicha primera superficie sensiblemente
alineada y siendo sensiblemente complementaria con unas partes
respectivas de dicha superficie interior de cámara, estando dicha
segunda superficie de dichos primero y segundo anillos flotantes de
retención sensiblemente alineada y siendo sensiblemente
complementaria con dicha pared interior y con dicho lado interior de
dicho anillo de fijación, respectivamente, y estando dicha tercera
superficie sensiblemente alineada y siendo sensiblemente
complementaria con unas partes respectivas de dicha superficie
exterior de dicha válvula de bola.
19. Conjunto de válvula según la reivindicación
18, en el que dichos primer y segundo conjuntos de anillo de
retención están colocados entre y cooperan con dicha superficie
interior de cámara y con la respectiva primera superficie de dichos
primer y segundo anillos flotantes de retención, un segundo de dicha
pluralidad de elementos de selladura de dicho primer conjunto de
anillo de retención está colocado entre y coopera con dicha segunda
superficie de dichos primeros anillos flotantes de retención y con
dicha pared interior, un segundo de dicha pluralidad de elementos de
selladura de dicho segundo conjunto de anillo de retención está
colocado entre y coopera con dicha segunda superficie de dicho
segundo anillo flotante de retención y con dicho lado interior de
dicho anillo de fijación, y un tercero de dicha pluralidad de
elementos de selladura de dichos primer y segundo conjuntos de
anillo de retención está colocado entre y coopera con dicha tercera
superficie respectiva de dichos primer y segundo anillos flotantes
de retención y con dicha respectiva parte adyacente de dicha
superficie exterior de dicha válvula de bola.
20. Conjunto de válvula según la reivindicación
19, en el que dicho tercero de dicha pluralidad de elementos de
selladura de dichos primer y segundo conjuntos de anillo de
retención está respectivamente colocado adyacente a dichas partes de
labio de admisión y de escape de dicha válvula de bola.
21. Conjunto de válvula según la reivindicación
20, teniendo dicha pared interior en la misma un entrante de pared
interior, sensiblemente anular, y teniendo dicho lado interior de
dicho anillo de fijación en el mismo un entrante de lado interior,
sensiblemente anular, estando dicho segundo de dicha pluralidad de
elementos de selladura de dicho primer conjunto de anillo de
retención colocado parcialmente dentro y sobresaliendo de dicho
entrante de pared interior, y estando dicho segundo de dicha
pluralidad de elementos de selladura de dicho segundo conjunto de
anillo de retención colocado parcialmente dentro y sobresaliendo de
dicho entrante de lado interior.
22. Conjunto de válvula según la reivindicación
21, teniendo dicha superficie interior de cámara en la misma un
primer y un segundo entrantes de cámara interior, sensiblemente
anulares, estando dicho primero de dicha pluralidad de elementos de
selladura de dicho primer conjunto de anillo de retención colocado
parcialmente dentro y sobresaliendo de dicho primer entrante de
cámara interior, y estando dicho primero de dicha pluralidad de
elementos de selladura de dicho segundo conjunto de anillo de
retención colocado parcialmente dentro y sobresaliendo de dicho
segundo entrante de cámara interior.
23. Conjunto de válvula según la reivindicación
22, teniendo dicha tercera superficie de dichos primer y segundo
anillos flotantes de retención en la misma un entrante de anillo
flotante de retención, sensiblemente anular, estando dicho tercero
de dicha pluralidad de entrantes de selladura del primer y segundo
conjuntos de anillo de retención colocado parcialmente dentro y
sobresaliendo de dicho entrante de anillo flotante de retención de
dichos anillos flotantes de retención respectivos.
24. Conjunto de válvula según la reivindicación
23, en el que dicha pluralidad de elementos de selladura es de
juntas tóricas.
25. Conjunto de válvula según la reivindicación
24, en el que dichas paredes interior y exterior son sensiblemente
perpendiculares a dicha superficie interior de cámara.
26. Conjunto de válvula según la reivindicación
25, teniendo dicho alojamiento de válvula una abertura a través del
mismo, extendiéndose dicha abertura en dicha parte interior de
cámara de dicho conducto para fluidos, comprendiendo además dicho
conjunto de válvula un vástago que se extiende a través de dicha
abertura y que tiene un primer extremo y un segundo extremo,
cooperando dicho primer extremo de dicho vástago con dicha válvula
de bola para la rotación con la misma, y extendiéndose dicho segundo
extremo hasta un exterior de dicho alojamiento de válvula.
27. Conjunto de válvula según la reivindicación
26, comprendiendo además una manija en dicho segundo extremo de
dicho vástago, estando sujeta dicha manija a dicho vástago para la
rotación con el mismo.
28. Conjunto de válvula según la reivindicación
27, teniendo dicha superficie exterior de dicha válvula de bola en
la misma una ranura, incluyendo dicho primer extremo de dicho
vástago una parte agrandada que se acopla con dicha ranura.
29. Conjunto de válvula según la reivindicación
24, en el que dicho alojamiento de válvula, dicha válvula de bola y
dichos anillos flotantes de retención están compuestos de un
material termoplástico.
30. Conjunto de válvula según la reivindicación
29, en el que dicho material termoplástico de dicho alojamiento de
válvula es polietileno, y dicho material termoplástico de dicha
válvula de bola y de dichos anillos flotantes de retención es
polipropileno.
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