ES2223557T3 - Valvula de sobrepresion. - Google Patents

Abstract

Válvula de sobrepresión (1) para un depósito destinado a contener un fluido y que comprende al menos una chapaleta (5) que obtura una abertura que permite la comunicación del interior (I) del depósito con el exterior (E), chapaleta sujeta en posición de obturación por un medio de muelle (7) que se apoya sobre un soporte (9), válvula que comprende medios (10, 20) que permiten retraer todo o parte del soporte (9) del muelle de forma que disminuye el esfuerzo que el medio de muelle (7) ejerce sobre la chapaleta (5), válvula caracterizada por que el soporte (9) presenta una parte debilitada (15) que es susceptible de ser rota por un pistón móvil (20) accionado por un generador de gas pirotécnico (27).

Description

Válvula de sobrepresión.

El ámbito técnico de la presente invención es el de las válvulas de sobrepresión para depósito.

Estas válvulas tienen como función permitir el vaciado de los depósitos o de los recipientes que contienen fluidos explosivos o inflamables, vaciado necesario principalmente en caso de incendio.

Se utilizan, por ejemplo, en el ámbito automovilístico o en el aeronáutico para evitar una subida excesiva de la presión en el interior del depósito de carburante, subida de presión que se originaría, por ejemplo, por un aumento de la temperatura en caso de incendio y que podría provocar la explosión del depósito.

Ya se conocen las válvulas que comprenden una chapaleta que obtura una abertura que permite la comunicación del interior del depósito con el exterior. La chapaleta se mantiene en su posición de obturación mediante un medio de muelle.

Cuando la presión del interior del depósito sobrepasa un cierto nivel (que depende del esfuerzo de calibración del muelle), la chapaleta se abre y permite que se reduzca la presión en el interior del depósito. Se evitan así las sobrepresiones debidas, por ejemplo, a los calentamientos reducidos provocados por las condiciones meteorológicas.

El inconveniente de este tipo de sistemas es que no permite reaccionar con la suficiente rapidez a un crecimiento brusco de la presión que podría estar provocado por un incendio.

También se conocen, por ejemplo por la patente FR2764862, dispositivos de desagüe de urgencia de depósitos, en los cuales se corta pirotécnicamente una pared para liberar el contenido del depósito.

Estos dispositivos son molestos y costosos y no permiten limitar las sobrepresiones mínimas que intervienen en el transcurso del funcionamiento normal.

Se conocen principalmente gracias a las patentes EP766028, US3618627 y DE530601 válvulas en las que la fusión de un medio de sujeción asegura la liberación de un muelle de sujeción de la chapaleta.

El inconveniente de tales dispositivos es que la fusión del medio de sujeción es lenta.

El objetivo de la invención es proponer una válvula que permita paliar tales inconvenientes.

Así, la invención propone una válvula de diseño simple y poco costosa que permite paliar al mismo tiempo las variaciones de presión moderadas que aparecen en las condiciones de uso normales y las fuertes variaciones de presión vinculadas a entornos excepcionales (incendios, seísmos). Por otra parte, la válvula según la invención puede adoptar su posición de vaciado de forma muy rápida.

Así, el objeto de la invención es una válvula de sobrepresión para un depósito destinado a contener un fluido y que comprende al menos una chapaleta que obtura una abertura que permite la comunicación del interior con el exterior, chapaleta que se mantiene en posición de obturación gracias a un medio de muelle que se apoya en un soporte, válvula que comprende medios que permiten retraer todo o parte del soporte del muelle de forma que disminuye el esfuerzo que el medio de muelle ejerce sobre la chapaleta, válvula caracterizada por que el apoyo presenta una parte debilitada que es susceptible de ser rota por un pistón móvil accionado por un generador de gas pirotécnico.

El soporte podrá estar constituido por un elemento tubular sobre el que se dispondrá un punto inicial de ruptura anular que delimitará así la parte debilitada sobre la que se apoya el medio de muelle, estando el pistón unido a esta parte debilitada y teniendo una dirección de desplazamiento sensiblemente perpendicular al eje del elemento tubular.

El soporte podrá estar adelantado en relación con el cuerpo (por ejemplo, mediante atornillado) de modo que permita regular el valor del esfuerzo de calibración que el muelle aplica sobre la chapaleta.

El pistón podrá tener una forma sensiblemente cilíndrica y comprender una perforación perpendicular en el eje del pistón y en el interior del cual penetrará el elemento tubular.

El pistón podrá comprender un saliente sobre el que se ejercerá la presión de los gases engendrados por el generador pirotécnico.

Según una variante, el pistón podrá comprender un percutor destinado a iniciar un artificio pirotécnico de señalización.

El generador de gas pirotécnico podrá estar accionado por un medio de control electrónico vinculado a al menos un medio detector de temperatura y/o de choque y/o de presión.

La invención se entenderá mejor mediante la lectura de la descripción siguiente de los distintos modos de realización, descripción hecha en referencia a los dibujos anexos y en los que:

- la figura 1 es una vista seccionada de una válvula de sobrepresión según la técnica anterior, válvula representada en posición obturada,

- la figura 2 representa esa misma válvula en posición completamente abierta,

- La figura 3 es una vista seccionada de una válvula de sobrepresión según la invención, válvula representada en posición obturada,

- La figura 4 representa esa misma válvula en posición completamente abierta.

Remitiéndonos a la figura 1, una válvula 1 según la técnica anterior comprende un cuerpo 2 que está fijado por ejemplo mediante atornillado sobre una envoltura 3 de un depósito. El depósito es, por ejemplo, un depósito de carburante para automóvil, principalmente un depósito "GPL" (gas de petróleo licuado). La letra I designa el volumen interno del depósito, la letra E designa el exterior del depósito.

El cuerpo 2 presenta un diámetro interior axial 4 en el interior del cual se dispone una chapaleta 5 que se mantiene aplicada sobre un tramo 6 del cuerpo 2 por un muelle de compresión 7. Una junta de estanqueidad tórica 8 está interpuesta entre la chapaleta 5 y el tramo 6. El muelle 7 se apoya sobre un soporte 9 que es un aro anular ajustado al diámetro interior 4.

El aro 9 está mantenido en relación con el cuerpo 2 con ayuda de un medio de fijación que es una arandela 10, retenida por una tuerca 11 atornillada sobre el cuerpo 2.

La arandela está realizada con un material fusible por una temperatura bien definida (del orden de 80 a 100ºC). Se podrá, por ejemplo, realizar la arandela con una materia plástica o incluso con una aleación eutéctica.

La arandela 10 constituye así un medio de fijación del aro 9 que es sensible a un aumento de temperatura. En la posición de la válvula que está representada en la figura 1, el aro soporte 9 asegura cierto nivel de compresión del muelle 7. De ello resulta un esfuerzo de calibración que se aplica sobre la chapaleta 5. Cuando aparece en el interior I del depósito una presión que ejerce sobre la chapaleta 5 un esfuerzo de calibración proporcionado por el muelle 7, la chapaleta se hunde y deja escapar la sobrepresión de fluido. Se escoge el juego radial suficiente entre la chapaleta 5 y el diámetro interior 4 para autorizar que dicha fuga de fluido se cuele a través de la perforación 34 del soporte 9.

Este funcionamiento es el de una válvula de sobrepresión clásica que es capaz de paliar los aumentos de presión normales.

Cuando el depósito está sometido a un fuerte aumento de temperatura que resulta, por ejemplo, de un incendio, la arandela 10 se funde. Este medio de fijación del aro 9 desaparece entonces y el muelle 7 ya no se encuentra aplicado contra la chapaleta 5. De ello resulta una desaparición del esfuerzo de calibración ejercido por el muelle y un vaciado del depósito que impide toda explosión del mismo.

Esta válvula presenta dos modos de funcionamiento distintas adaptadas a los riesgos ocasionados por el entorno del depósito.

A título de variante, es posible realizar la arandela 10 y el aro 9 de forma monobloque con un material fusible o incluso mantener un muelle de dimensiones apropiadas directamente apoyado sobre la arandela 10.

El inconveniente de este tipo de válvulas es que la fusión del medio de sujeción es lenta. El paso del modo de funcionamiento normal al modo de funcionamiento de urgencia no es lo suficientemente rápido. Además, es necesario que la válvula se encuentre directamente en el entorno de la fuente de calor por la que adopta una posición de vaciado. O, en caso de incendio del vehículo, es posible que las llamas aparezcan en el entorno del motor mucho antes de que el depósito se caliente. La válvula según la invención permite asegurar un vaciado rápido, incluso aunque el depósito no esté caliente todavía. El nivel de seguridad de esta válvula es por lo tanto superior.

Así, las figuras 3 y 4 muestran una válvula según la invención.

Según la invención, el soporte 9 está realizado en forma de elemento tubular que comprende una parte roscada 12 que coopera con una rosca 13 realizada en el diámetro interior 4 del cuerpo 2. El atornillado del soporte 9 permite regular el valor del esfuerzo de calibración que el muelle 7 aplica sobre la chapaleta 5 (cuya estructura es la misma que la descrita en referencia a las figuras 1 y 2). El elemento tubular 9 comprende también un punto inicial de ruptura anular 14, a modo de ranura, que delimita una parte debilitada 15 sobre la que se apoya el muelle 7.

Según la invención, el cuerpo 2 comprende también una prolongación lateral 16 en cuyo interior se dispone un segundo diámetro interior 17 cuyo eje 18 es perpendicular al eje 19 del primer diámetro interior 4.

Un pistón 20 está ajustado de forma corrediza en ese segundo diámetro interior 17. Tiene una forma sensiblemente cilíndrica y comprende al nivel de una parte trasera una perforación 21 que es perpendicular al eje 18 del pistón 20 y en cuyo interior penetra el elemento tubular 9. La perforación está delimitada por dos caras planas 35/36 fresadas sobre el pistón 20.

El pistón 20 comprende también al nivel de una parte delantera un saliente 22 que está ajustado en un diámetro interior 23 coaxial al segundo diámetro interior 17 y de diámetro superior.

El saliente 22 delimita con el diámetro interior 23 y el refrentado 24 (que enlaza los diámetros interiores 23 y 17) una cámara anular 25 que está unida por un conducto 26 a un generador de gas pirotécnico 27.

Un generador de gas de este tipo es muy habitual en el ámbito de la seguridad del automóvil y por tanto no se describirá con mayor detalle. Habitualmente se asocia a una composición generatriz de gas y un inflamador de arranque eléctrico.

La activación del generador de gas 29 está controlado por un medio de control electrónico 28 que está unido a al menos un detector de temperatura y/o de presión 29 que preferentemente se dispondrá en el entorno de la envoltura 3 del depósito. Se podrán prever varios detectores repartidos alrededor del vehículo de modo que se permita una detección rápida de un principio de incendio incluso a distancia del depósito.

Una junta tórica 30 está interpuesta entre el pistón 20 y el segundo diámetro interior 17 con el fin de asegurar la estanqueidad de los gases engendrados por el generador 27.

El pistón 20 comprende finalmente al nivel de su extremo delantero un percutor 31 que está destinado a iniciar un inflamador 32 que encenderá un artificio pirotécnico de señalización 33, por ejemplo una composición generatriz de humo coloreado (tales composiciones son muy conocidas por los expertos en la técnica).

El funcionamiento de esta válvula es el siguiente.

Como en la válvula de las figuras 1 y 3, cuando aparece en el interior I del depósito una presión que ejerce sobre la chapaleta 5 un esfuerzo superior al esfuerzo de calibración ofrecido por el muelle, la chapaleta se hunde y deja escapar la sobrepresión de fluido. Se escoge el juego radial suficiente entre la chapaleta 5 y el diámetro interior 4 para autorizar que tal fuga de fluido se cuele a través de la perforación 34 del elemento tubular 9.

Cuando el depósito es sometido a un fuerte aumento de temperatura resultante, por ejemplo, de un incendio, el detector de temperatura 29 detecta el calentamiento excesivo al que está sometida la envoltura 3 del depósito. A título de variante, el detector 29 puede ser un detector de presión que detectará entonces un crecimiento de la presión excesivo en el interior del depósito. El detector único podrá estar asociado a otros detectores repartidos dentro del vehículo.

El medio de control electrónico tratará esta información de la temperatura o de la presión y provocará la activación del generador de gas pirotécnico 27.

La presión de los gases engendrados por el generador pirotécnico 27 se ejerce en el interior de la cámara anular 25 y sobre el saliente 22 del pistón 20. Este último se desplaza por tanto dentro de su diámetro interior y provoca el cizallamiento del soporte 9 al nivel de la ranura 14. La parte debilitada 15 se separa del resto del soporte 9 y es accionada por el pistón 20 (ver la figura 4).

El muelle 7 ya no se encuentra por tanto apoyado sobre el soporte 9. De ello resulta una desaparición del esfuerzo de calibración ejercido por el muelle y un vaciado del depósito que impide toda explosión del mismo.

Al mismo tiempo, el pistón 20 inicia por medio del inflamador 32 el artificio de señalización. Éste emite un humo coloreado que informa a las personas situadas cerca del depósito de que la válvula ha sido desactivada.

La ventaja de la invención es que la válvula puede adoptar su posición de vaciado de forma muy rápida. Se dispone por tanto del tiempo necesario para provocar la fusión de un órgano de fijación como preveía la válvula conocida según las figuras 1 y 2.

El instante de activación del vaciado también puede dominarse fácilmente y estar asociado a diversos acontecimientos exteriores susceptibles de afectar a la seguridad. Se asociarán para ello diversos detectores dispuestos en los emplazamientos apropiados. Se podrá así combinar detectores de temperatura con detectores de presión o incluso con detectores que capten un choque en el entorno del depósito, por ejemplo en caso de accidente de tráfico de un vehículo automóvil.

Diversas variantes son posibles sin salir del marco de la invención. Así, es posible definir una válvula de sobrepresión desprovista del artificio de señalización.

Claims (7)

1. Válvula de sobrepresión (1) para un depósito destinado a contener un fluido y que comprende al menos una chapaleta (5) que obtura una abertura que permite la comunicación del interior (I) del depósito con el exterior (E), chapaleta sujeta en posición de obturación por un medio de muelle (7) que se apoya sobre un soporte (9), válvula que comprende medios (10,20) que permiten retraer todo o parte del soporte (9) del muelle de forma que disminuye el esfuerzo que el medio de muelle (7) ejerce sobre la chapaleta (5), válvula caracterizada por que el soporte (9) presenta una parte debilitada (15) que es susceptible de ser rota por un pistón móvil (20) accionado por un generador de gas pirotécnico (27).

2. Válvula de sobrepresión según la reivindicación 1, caracterizada por que el soporte (9) está constituido por un elemento tubular sobre el cual se dispone un punto inicial de ruptura anular (14) que delimita así la parte debilitada (15) sobre la que se apoya el medio de muelle (7), estando el pistón (20) unido a esta parte debilitada y teniendo una dirección de desplazamiento (18) sensiblemente perpendicular al eje (19) del elemento tubular.

3. Válvula de sobrepresión según la reivindicación 2, caracterizada por que el soporte (9) puede estar desplazado respecto del cuerpo de forma que permite regular el valor del esfuerzo de calibración que el muelle (7) aplica sobre la chapaleta (5).

4. Válvula de sobrepresión según la reivindicación 2 ó 3, caracterizada por que el pistón (20) tiene una forma sensiblemente cilíndrica y comprende una perforación (21) perpendicular al eje (18) del pistón (20) y al interior del cual penetra el elemento tubular (9).

5. Válvula de sobrepresión según la reivindicación 4, caracterizada por que el pistón (20) comprende un saliente (22) sobre el cual se ejerce la presión de los gases engendrados por el generador pirotécnico (27).

6. Válvula de sobrepresión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que el pistón (20) comprende un percutor (31) destinado a iniciar un artificio pirotécnico de señalización (33).

7. Válvula de sobrepresión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que el generador de gas pirotécnico (27) es accionado por un medio de control electrónico (28) unido a al menos un detector de temperatura y/o de choque y/o de presión (29).