ES2549277A1 - Closing seat for a ball valve (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓN DESCRIPTION
ASIENTO DE CIERRE PARA UNA VÁLVULA DE BOLA SEAT CLOSURE FOR A BALL VALVE
Sector de la técnica 5 Technical sector 5
La presente invención está relacionada con las válvulas de bola que se utilizan en las conducciones de fluidos, proponiendo un asiento de cierre para dichas válvulas realizado con unas características que permiten obtener con efectividad unas condiciones de perfecto cierre en cualquier condición de uso de las válvulas de aplicación, incluso a temperaturas 10 criogénicas. The present invention is related to the ball valves that are used in the fluid lines, proposing a closing seat for said valves made with characteristics that allow to obtain effectively conditions of perfect closure in any condition of use of the valves of application, even at cryogenic temperatures.
Estado de la técnica State of the art
Las válvulas de bola son de uso habitual en las conducciones de fluidos, comprendiendo 15 una bola provista de un orificio pasante a través de ella y que va dispuesta con ajuste en un alojamiento correspondiente esféricamente cóncavo definido entre un conducto de entrada y un conducto de salida de la válvula, de forma que mediante el giro de la bola se puede interrumpir y establecer el paso entre los mencionados conductos de entrada y salida de la válvula. 20 The ball valves are commonly used in fluid conduits, comprising a ball provided with a through hole through it and which is arranged with adjustment in a correspondingly spherically concave housing defined between an inlet duct and an outlet duct of the valve, so that by turning the ball you can interrupt and establish the passage between the mentioned inlet and outlet ducts of the valve. twenty
Para que entre la bola y la pared del alojamiento en el que va dispuesta se establezca un cierre totalmente hermético que asegure la perfecta función de la válvula, la superficie convexa de la bola debe de coincidir exactamente con la superficie cóncava del alojamiento, disponiéndose convencionalmente alrededor de la embocadura interna de cada uno de los 25 conductos de entrada y salida de la válvula, entre la pared del alojamiento de la bola y la superficie de bola, un asiento de cierre formado por una junta de material elástico, con el fin de conseguir una adaptación a las posibles irregularidades de la forma de la bola y así evitar fugas de las válvulas. In order for a completely hermetic seal to be established between the ball and the wall of the housing in which it is arranged to ensure the perfect function of the valve, the convex surface of the ball must coincide exactly with the concave surface of the housing, conventionally arranged around of the internal opening of each of the 25 inlet and outlet ducts of the valve, between the wall of the ball housing and the ball surface, a closing seat formed by a seal of elastic material, in order to achieve an adaptation to the possible irregularities of the shape of the ball and thus prevent leakage of the valves.
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Sin embargo, a temperatura muy bajas los materiales elásticos de las juntas endurecen y pierden la elasticidad necesaria para adaptarse las irregularidades de la bola de las válvulas, en tanto que a dichas temperaturas bajas las bolas pueden deformarse y volverse ovaladas o irregulares, debido a que la contracción del material metálico de las mismas no es lineal. However, at very low temperatures the elastic materials of the joints harden and lose the elasticity necessary to adapt the irregularities of the valve ball, while at these low temperatures the balls can deform and become oval or irregular, because The contraction of their metallic material is not linear.
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Por lo tanto, en aplicaciones de temperaturas criogénicas de las válvulas de bola Therefore, in cryogenic temperature applications of ball valves
convencionales, los asientos de cierre entre la bola giratoria y la pared del alojamiento correspondiente pierden la hermeticidad, produciéndose fugas, por lo que dichas válvulas no resultan eficientes a esas temperaturas. Conventionally, the closing seats between the rotating ball and the wall of the corresponding housing lose tightness, causing leaks, so that these valves are not efficient at those temperatures.
Objeto de la invención 5 Object of the invention 5
De acuerdo con la invención se propone un asiento de cierre para las válvulas de bola que se disponen en conducciones de fluidos, con el cual se logran unas características funcionales de eficiencia de la hermeticidad en dichas válvulas, incluso en aplicaciones criogénicas. 10 In accordance with the invention, a closing seat is proposed for ball valves that are arranged in fluid conduits, with which functional characteristics of sealing efficiency in said valves are achieved, even in cryogenic applications. 10
Este asiento de cierre objeto de la invención consta de una junta elástica que se sujeta en la pared del alojamiento de la bola giratoria de las válvula y que hace apoyo deslizante sobre la superficie de la bola, incorporándose entre dicha junta elástica y la pared del alojamiento de la bola un muelle toroidal hueco que empuja a la junta contra la superficie de la bola. 15 This closing seat object of the invention consists of an elastic joint that is secured in the wall of the housing of the rotating ball of the valves and that makes sliding support on the surface of the ball, being incorporated between said elastic joint and the wall of the housing. from the ball a hollow toroidal spring that pushes the joint against the surface of the ball. fifteen
Se obtiene de este modo un asiento de cierre que en condiciones normales mantiene de una manera convencional la hermeticidad entre la pared del alojamiento y la bola giratoria, por la presión de la junta elástica contra la superficie de la bola; pero además, en aplicaciones de muy baja temperatura en las que la junta elástica pierde elasticidad y la bola puede adquirir 20 una deformación por contracción desigual en su masa, el empuje del muelle toroidal hueco sobre la junta elástica hace que ésta se adapte a la superficie de la bola, asegurando un cierre hermético entre ellas. In this way a closing seat is obtained which in normal conditions maintains in a conventional manner the tightness between the wall of the housing and the rotating ball, by the pressure of the elastic seal against the surface of the ball; but also, in very low temperature applications in which the elastic joint loses elasticity and the ball can acquire an uneven contraction deformation in its mass, the thrust of the hollow toroidal spring on the elastic joint causes it to adapt to the surface of the ball, ensuring a tight seal between them.
En el interior del muelle toroidal hueco se prevé además la inclusión de un núcleo macizo, el 25 cual establece un tope que impide que el muelle toroidal hueco pueda aplastarse excesivamente dejando de ser efectiva su función de empuje sobre la junta elástica contra la superficie de la bola en la válvula de aplicación. Inside the hollow toroidal spring, the inclusion of a solid core is also provided, which establishes a stop that prevents the hollow toroidal spring from being excessively crushed, leaving its push function on the elastic seal against the surface of the surface being effective. ball in the application valve.
La junta elástica puede estar formada por una pieza única o por dos o más piezas acopladas 30 en el montaje de aplicación en la válvula, permitiendo con ello establecer soluciones que se adapten en cada caso al montaje en las mejores condiciones en las válvulas de aplicación. The elastic joint can be formed by a single piece or by two or more coupled parts 30 in the application assembly in the valve, thereby allowing solutions to be established that adapt in each case to the assembly under the best conditions in the application valves.
En relación con el montaje en las válvulas de aplicación, la junta elástica que es empujada por el muelle toroidal hueco contra la superficie de la bola de la válvula, puede además 35 sujetarse mediante un apresado simple por un borde, o con un doble apresado por los dos In relation to the installation in the application valves, the elastic seal that is pushed by the hollow toroidal spring against the surface of the valve ball can also be held by a simple pressing by an edge, or by a double pressing by both
bordes, en función de la presión que tenga que soportar la válvula de aplicación, facilitando así, por ejemplo, el montaje en válvulas pequeñas destinadas para aplicaciones de poca presión. edges, depending on the pressure that the application valve has to withstand, thus facilitating, for example, the mounting on small valves intended for low pressure applications.
Por todo ello, el asiento preconizado resulta de unas características muy ventajosas para las 5 válvulas de bola destinadas al uso en aplicaciones de temperaturas especialmente bajas, adquiriendo vida propia y carácter preferente para dicha aplicación. Therefore, the recommended seat results from very advantageous features for the 5 ball valves intended for use in especially low temperature applications, acquiring their own life and preferred character for said application.
Descripción de las figuras Description of the figures
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La figura 1 muestra un asiento de cierre convencional de una válvula de bola para conducciones de fluidos. Figure 1 shows a conventional closing seat of a ball valve for fluid lines.
La figura 2 muestra en perspectiva una válvula de bola con una sección parcial en la se observa un asiento de cierre según la invención. 15 Figure 2 shows in perspective a ball valve with a partial section in which a closing seat according to the invention is observed. fifteen
La figura 3 es una vista en sección longitudinal completa de la válvula de la figura anterior. Figure 3 is a full longitudinal sectional view of the valve of the previous figure.
La figura 4 es un detalle ampliado del asiento de cierre de la invención, según un primer ejemplo de realización. 20 Figure 4 is an enlarged detail of the closing seat of the invention, according to a first embodiment. twenty
La figura 5 es un detalle ampliado del asiento de cierre de la invención, según un segundo ejemplo de realización. Figure 5 is an enlarged detail of the closing seat of the invention, according to a second embodiment.
La figura 6 es un detalle ampliado del asiento de cierre de la invención, según un tercer 25 ejemplo de realización. Figure 6 is an enlarged detail of the closing seat of the invention, according to a third embodiment.
La figura 7 es un detalle ampliado del asiento de cierre de la invención, según un cuarto ejemplo de realización. Figure 7 is an enlarged detail of the closing seat of the invention, according to a fourth embodiment.
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Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention
El objeto de la invención se refiere a un asiento de cierre para las válvulas de bola que se disponen en conducciones de fluidos, particularmente para aplicaciones en condiciones de muy bajas temperaturas. 35 The object of the invention relates to a closing seat for ball valves that are arranged in fluid lines, particularly for applications in very low temperature conditions. 35
Las válvulas de este tipo comprenden un cuerpo (1), el cual determina en su interior un hueco esférico con el que comunican sendos conductos (2) opuestos, uno de entrada y otro de salida del paso a través de la válvula, alojándose en el hueco esférico una bola (3) que se encuentra atravesada por un conducto (4) y que va unida a un vástago (5) de mando, mediante el que puede ser girada entre una posición en la que el conducto (4) establece 5 comunicación entre los conductos (2) del cuerpo (1), dejando abierto el paso a través de la válvula, y una posición perpendicular en la que la bola (3) interrumpe la comunicación entre dichos conductos (2) del cuerpo (1), dejando cerrado el paso a través de la válvula. Valves of this type comprise a body (1), which determines in its interior a spherical recess with which two opposite conduits (2) communicate, one inlet and one outlet of the passage through the valve, being housed in the spherical hollow a ball (3) that is crossed by a conduit (4) and that is connected to a control rod (5), by which it can be rotated between a position in which the conduit (4) establishes communication between the ducts (2) of the body (1), leaving the passage through the valve open, and a perpendicular position in which the ball (3) interrupts the communication between said ducts (2) of the body (1), leaving closed the passage through the valve.
Para conseguir un perfecto cierre hermético entre la bola (3) y la pared del hueco esférico de 10 alojamiento de la misma, se dispone convencionalmente alrededor de la embocadura interna de cada una de los conductos (2) de entrada y salida de la válvula, un asiento de cierre (6), formado por una junta elástica (7) que se sujeta en la pared del alojamiento esférico y que apoya de manera deslizante contra la superficie de la bola (3), permitiendo el giro de la misma, pero determinando un asiento de cierre hermético contra ella, como se observa en al 15 figura 1. In order to achieve a perfect seal between the ball (3) and the wall of the spherical recess of the same housing, it is conventionally arranged around the internal mouth of each of the inlet and outlet ducts (2) of the valve, a closing seat (6), formed by an elastic joint (7) that is held in the wall of the spherical housing and that slides against the surface of the ball (3), allowing its rotation, but determining a hermetically sealed seat against it, as shown in figure 1.
El cierre hermético se consigue en esas condiciones debido a que la junta elástica (7) se adapta a la superficie de la bola (3), determinando un cierre total sobre ella. Pero si la junta (7) pierde elasticidad y la bola (3) se deforma, como suele ocurrir a temperaturas bajas de 20 orden criogénico, el cierre sobre la superficie de la bola (3) pierde efectividad, llegando a producirse fugas cuando la válvula está cerrada. The seal is achieved in these conditions because the elastic seal (7) adapts to the surface of the ball (3), determining a total closure on it. But if the gasket (7) loses elasticity and the ball (3) is deformed, as usually happens at low temperatures of 20 cryogenic order, the closure on the surface of the ball (3) loses effectiveness, leading to leakage when the valve is closed.
De acuerdo con la invención, para solucionar ese problema, entre la bola (3) y la pared del alojamiento esférico se dispone alrededor de la embocadura interna de cada uno de los 25 conductos (2) de entrada y salida de la válvula, un asiento de cierre (6) formado, en este caso, por una junta elástica (7) y un muelle toroidal hueco (8) dispuesto entre dicha junta elástica (7) y la pared del alojamiento esférico, como se observa en las figuras 4 a 7, de forma que la junta elástica (7) apoya sobre la superficie de la bola (3), contra la cual presiona por su propia elasticidad y además por el empuje que ejerce el muelle toroidal 30 hueco (8) en ese mismo sentido. According to the invention, in order to solve this problem, between the ball (3) and the wall of the spherical housing there is arranged around the internal mouth of each of the 25 inlet and outlet ducts (2) of the valve, a seat of closure (6) formed, in this case, by an elastic joint (7) and a hollow toroidal spring (8) disposed between said elastic joint (7) and the wall of the spherical housing, as seen in Figures 4 to 7 , so that the elastic seal (7) rests on the surface of the ball (3), against which it presses for its own elasticity and also for the thrust exerted by the hollow toroidal spring 30 (8) in the same direction.
De este modo se consigue un asiento de cierre que resulta eficazmente hermético tanto cuando la junta elástica (7) tiene la elasticidad necesaria para adaptarse a la superficie de la bola (3), como cuando por efecto de bajas temperaturas pierde elasticidad, ya que el empuje 35 del muelle toroidal hueco (8) aporta la presión necesaria para que dicha junta elástica (7) se In this way, a closing seat is achieved that is effectively hermetic both when the elastic seal (7) has the elasticity necessary to adapt to the surface of the ball (3), and when due to low temperatures it loses elasticity, since the thrust 35 of the hollow toroidal spring (8) provides the necessary pressure for said elastic seal (7) to be
adapte con presión sobre la superficie de la bola (3), aunque ésta tenga alguna deformación. adapt with pressure on the surface of the ball (3), even if it has some deformation.
Para evitar que por el esfuerzo de la bola (3) contra la junta elástica (7) el muelle toroidal hueco (8) pueda aplastarse excesivamente perdiendo su efectividad de empuje sobre la junta elástica (7), en el interior de dicho muelle toroidal hueco (8) se incluye un núcleo 5 macizo (9) de material elástico, como se observa en las figuras 4 y 5, haciendo dicho núcleo macizo (9) de tope para impedir que el mulle toroidal hueco (8) se aplaste, con lo que se mantiene la eficiencia de su función de empuje sobre la junta elástica (7) sin pérdida de efectividad. To prevent the hollow toroidal spring (8) from being squeezed excessively by the ball (3) against the elastic seal (7), losing its thrust effectiveness on the elastic seal (7), inside said hollow toroidal spring (8) a solid core 5 (9) of elastic material is included, as seen in Figures 4 and 5, making said solid core (9) butt to prevent the hollow toroidal mulle (8) from being crushed, thereby that the efficiency of its thrust function on the elastic seal (7) is maintained without loss of effectiveness.
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En válvulas pequeñas y de aplicación para conducciones de fluidos de baja presión, la sujeción de montaje de la junta elástica (7) de los asientos de cierre (6) puede establecerse con un apresado simple por uno de sus bordes, como en el ejemplo de la figura 4, facilitando así el montaje de la válvula. In small and application valves for low pressure fluid conduits, the mounting bracket of the elastic seal (7) of the closing seats (6) can be established with a simple pressing by one of its edges, as in the example of Figure 4, thus facilitating the assembly of the valve.
15 fifteen
Pero en válvulas grandes y de aplicación para conducciones de fluidos a alta presión, la sujeción de montaje de la junta elástica (7) de los asientos de cierre (6) se establece con apresado por sus dos bordes, como se observa en las figuras 5, 6 y 7, con lo cual se consigue una mayor resistencia a la presión de los fluidos en condiciones efectivas de hermeticidad de cierre de la válvula. 20 But in large and application valves for high-pressure fluid conduits, the mounting fastener of the elastic seal (7) of the closing seats (6) is established by pressing on its two edges, as shown in figures 5 , 6 and 7, whereby a greater resistance to the pressure of the fluids is achieved under effective sealing conditions of the valve. twenty
La junta elástica (7) puede, en cualquier caso, ser de una sola pieza, como en los ejemplos de las figuras 4, 5 y 6, pero también puede estar compuesta por dos o más piezas acopladas en el montaje de aplicación en la válvula, como el ejemplo de la figura 7, permitiendo así una mejor adaptación a diferentes soluciones de montaje en las válvulas de 25 aplicación. No obstante, los ejemplos representados no son limitativos, pudiendo tener la forma y montaje de la junta elástica (7) cualquier otra realización que cumpla con las condiciones descritas del asiento de cierre (6) para mantener efectiva la hermeticidad del cierre en cualquier nivel de temperatura. The elastic seal (7) can, in any case, be in one piece, as in the examples of figures 4, 5 and 6, but it can also be composed of two or more parts coupled in the application assembly in the valve , as the example of figure 7, thus allowing a better adaptation to different mounting solutions in the application valves. However, the examples shown are not limiting, and the shape and assembly of the elastic seal (7) may have any other embodiment that meets the described conditions of the closing seat (6) to keep the seal tightness effective at any level of temperature.
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Claims (6)
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