MX2008014822A - Regulador mejorado de presion de gas. - Google Patents

Abstract

El regulador de presión de gas (1) comprende un cuerpo principal (2) que tiene un primer conducto de entrada de gas (4) y un segundo conducto de salida de gas (6), un paso calibrado de gas (8), a través del cual fluye el gas del primer conducto (4) al segundo conducto (6), un obturador (9) alojado parcialmente por lo menos en el cuerpo principal (2) y un elemento silenciador (102) alojado también en el cuerpo (2).

Description

REGULADOR MEJORADO DE PRESION DE GAS CAMPO TECNICO Esta invención se refiere a un regulador de presión de gas. En particular, la invención se refiere a un regulador de presión equipado con un dispositivo reductor del ruido.

TECNICA ANTERIOR Los reguladores de presión usados actualmente son conocidos comúnmente como "reductores de presión" porque se efectúa su acción reguladora reduciendo la presión de suministro de gas mediante elementos laminares de flujo. Los reguladores conocidos en la técnica anterior comprenden básicamente un cuerpo principal con una entrada, a través de la cual entra el gas a alta presión, y una salida, a través de la cual sale el gas a presión reducida. Este cuerpo principal aloja medios para controlar y regular el flujo de gas. Los medios de control y regulación comprenden por lo menos un obturador, accionado por sistemas de resorte y diafragma que hacen posible que el obturador se deslice sobre su vástago, y un dispositivo de guía que mide la presión del gas corriente arriba y corriente abajo del regulador y controla el obturador accionando el diafragma correspondientemente. El obturador, usualmente de forma cilindrica, se puede mover axialmente entre dos posiciones de límite: una primera posición de cierre de gas, en la cual está sustancialmente en contacto con un respectivo alojamiento, y una segunda posición completamente abierta, correspondiente al tamaño máximo del orificio de flujo de gas. Se cierra el flujo de gas por medio de una almohadilla o junta hermética anular, fijada normalmente al obturador móvil y adaptada para empalmarse con el alojamiento. El efecto de flujo laminar de gas se concentra por lo tanto en el alojamiento. Esto crea mucho ruido, cuando el reductor está operando en condiciones estables. El ruido es causado por los procesos físicos que ocurren durante la reducción de presión: el gas sale de la sección obstruida definida por el diafragma a alta velocidad la cual, en condiciones "hipercríticas" de descenso de presión, puede alcanzar incluso la velocidad del sonido; así, la velocidad del gas que sale de la sección obstruida difiere considerablemente de la velocidad del gas en el conducto corriente abajo, esta diferencia creando burbujas de gas de tamaño variable (conocidas en la jerga del ramo como "burbujas de turbulencia"), las cuales son expelidas continuamente por el flujo de gas mínimo. Las oscilaciones de presión causadas por este proceso producen ruido. Mientras mayor sea la velocidad de flujo, mayor será el ruido.

El ruido causado por este efecto se transmite al conducto corriente abajo, el cual se convierte a la vez en fuente de ruido. Además, durante el descenso "hipercrítico" de presión, el cambio de la presión de entrada a la presión de salida ocurre en etapas no estacionarias (llamadas "ondas de choque"), las cuales causan pulsaciones ascendentes de ruido. Estas ondas causan también vibraciones mecánicas, las cuales producen más ruido aún. En años recientes, los fabricantes de reguladores de presión han concentrado su investigación en dispositivos silenciadores con miras a reducir las emisiones de ruido de los reguladores. A la fecha, se usan dos tipos de dispositivos silenciadores: silenciadores que actúan en la fuente del ruido y aquéllos que reducen el ruido realmente generado. Los del primer tipo incluyen tanto dispositivos divisores de flujo como dispositivos que separan la etapa total de presión en una pluralidad de etapas menores de presión. Los del último tipo, los cuales reducen el ruido generado, actúan para amortiguación y están ubicados corriente abajo del área de estratificación del gas. Estos dispositivos comprenden usualmente cartuchos hechos de material poroso diseñados para amortiguar las ondas de sonido. De todos los dispositivos mencionados anteriormente, los dispositivos de amortiguación de sonido son los más complejos y difíciles de manejar, ya que se tienen que colocar los cartuchos dentro de los cuerpos de regulador de presión. El cuerpo de regulador tiene que ser por lo tanto más grande para acomodar el cartucho, lo cual significa a la vez reguladores más pesados y costos más altos. Los dispositivos que operan mediante la separación de la etapa de presión son también muy complejos, incluso en la etapa de diseño, implicando complicaciones considerables en la misma estructura del regulador. De los dispositivos mencionados anteriormente, los divisores de flujo son sin duda los más prácticos y económicos, ya que comprenden básicamente una superficie, a través de la cual pasa el gas y la cual fracciona el flujo del gas en una pluralidad de flujos más pequeños, lo cual, como se ha demostrado en numerosos experimentos, reduce considerablemente la cantidad de ruido producido. Estos dispositivos, sin embargo no están enteramente libres de desventajas. La desventaja principal es que no se pueden instalar, a no ser que se desensamble totalmente el regulador de presión. Eso significa que, una vez que se ha instalado cierto tipo de dispositivo silenciador, no se puede sustituir sin desensamblar completamente el regulador. En muchos casos, sin embargo, se tiene que reemplazar el dispositivo silenciador en un regulador que se ha instalado ya, porque excede los niveles permitidos de ruido o porque se tiene que adaptar a diferentes condiciones de flujo. El dispositivo silenciador puede necesitar también ser sustituido, cuando se haya desgastado.

En estas situaciones, el cambio de los dispositivos silenciadores en los reguladores de presión de la técnica anterior implica considerar las dificultades de ensamblaje.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION El objetivo de esta invención es proveer un regulador de presión que supere las desventajas mencionadas anteriormente y que sea sencillo y barato de ensamblar y práctico de mantener. Se pueden inferir fácilmente las características técnicas de la invención de acuerdo con los objetivos mencionados anteriormente, con base en el contenido de las reivindicaciones anexadas, especialmente en la reivindicación 1 , y también de cualesquiera de las reivindicaciones que dependan, ya sea directa o indirectamente, de la reivindicación 1.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Además, las ventajas de la invención son evidentes por la descripción detallada que sigue, con referencia a los dibujos adjuntos, los cuales ilustran una modalidad preferida de la invención provista meramente a manera de ejemplo, sin restringir el alcance del concepto inventivo, y en los cuales: la figura 1 ilustra una modalidad preferida del regulador de presión de acuerdo con la invención en una sección transversal esquemática; la figura 2 es una vista en perspectiva desde arriba de dos partes desensambladas del regulador de presión de la figura 1 ; la figura 3 es una vista en perspectiva desde arriba de las dos partes de la figura 2, antes de ser ensambladas; la figura 4 es una vista en perspectiva desde arriba de las dos partes de la figura 2, después de ser ensambladas; la figura 5 es una vista esquemática en sección transversal del regulador de presión de la figura 1 , durante los pasos de ensamblaje/desensamblaje mostrados en la figura 2 a 4; la figura 6 es una vista esquemática en sección vertical lateral de otra modalidad de las partes mostradas en la figura 2; la figura 7 es una vista esquemática en sección de las dos partes de la figura 6, después de ser ensambladas.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS DE LA INVENCION Con referencia a la figura 1 , el numero 1 denota en su totalidad un regulador de presión de gas hecho de acuerdo con esta invención. El regulador de presión 1 comprende un cuerpo principal 2 con una abertura de entrada 3, a través de la cual entra el gas con una primera presión de suministro, dicha abertura de entrada 3 estando conectada con un respectivo primer conducto de entrada 4, y una abertura de salida de gas 5 conectada a un respectivo segundo conducto de salida 6, en el cual fluye el gas a una presión que es diferente de la presión de suministro. El segundo conducto de salida 6 está ubicado corriente abajo del primer conducto de entrada 4 en relación con la dirección, indicada por la flecha F1 , en la cual el gas fluye atrás del regulador 1 . Entre el primer conducto 4 y el segundo conducto 6, hay un cuerpo axialmente simétrico 7, que se describirá con detalle posteriormente, dicho cuerpo 7 definiendo un paso calibrado de gas 8. El regulador 1 comprende también, dentro del mismo, un obturador 9 que se mueve longitudinalmente a lo largo de una primera línea D definida para ajusfar la apertura del paso calibrado 8 entre una primera posición extrema, ilustrada en la figura 1 , en la cual se cierra el paso, y una posición completamente abierta, la cual no está ilustrada en los dibujos adjuntos. El obturador 9 comprende un cuerpo cilindrico hueco 10 que tiene un eje central A y, en su extremo inferior 9a, un elemento 1 1 para cerrar el paso calibrado 8. El elemento de cierre 1 1 comprende 2 bloques 1 1 a, 1 1 b unidos al cuerpo cilindrico 10, los dos bloques 1 1 a, 1 1 b teniendo, apretada entre los mismos, una almohadilla hermética 12 diseñada para empalmarse con una respectiva acanaladura de ubicación. 101 con objeto de cerrar el paso de gas 8. Como se muestra con el 2, la acanaladura 101 es de forma anular y está formada integralmente en el cuerpo axialmente simétrico 7. El paso calibrado de gas 8 está mostrado en la figura 1 en una condición sustancialmente cerrada y, en uso, está definido por el intersticio creado entre la almohadilla hermética 12 y la respectiva acanaladura de ubicación 101 , cuando se mueve el obturador 9. Con referencia a la figura 1 , el cuerpo principal 2 tiene dispuesto sobre el mismo un dispositivo 14 para accionar el obturador 9, el dispositivo 14 comprendiendo una primera cubierta cóncava superior 15 y una segunda cubierta cóncava inferior 16, acopladas de tal manera que sus concavidades quedan orientadas una hacia otra para delimitar un volumen V. El volumen V aloja un diafragma anular 17, cuyo borde exterior se mantiene apretado entre las dos cubiertas 15, 16, el diafragma 17 dividiendo el volumen V en dos cámaras V1 V2, cuyo tamaño volumétrico varia en función de los parámetros operativos del regulador de presión 1 . El dispositivo accionador 14 comprende también dos bridas 18 y 19, respectivamente superior e inferior, las cuales mantienen apretado entre las mismas un borde interior del diafragma anular 17. El regulador 1 comprende también un forro cilindrico 3 que aloja deslizablemente el obturador 9, el forro 13 estando unido establemente a la cubierta cóncava inferior 16.

Mirando con más detalle, como está mostrado claramente en la figura, la cubierta inferior 16 tiene una abertura circular central 200, cuya superficie interior tiene una porción roscada 201 . Similarmente, una porción 13a de la superficie exterior del forro cilindrico 13 está roscado, de manera que se pueda atornillar a la porción roscada 201 de la cubierta 16. Así, el forro 13 se puede insertar al cuerpo principal 2, y extraer del mismo, sin tener que remover la cubierta inferior 16 de su alojamiento. Las dos bridas 18, 19 están unidas con firmeza una a otra y conectadas al obturador 9 por una pluralidad de elementos de sujeción 21 . El cuerpo cilindrico 10 del obturador 9 aloja una unidad del resorte del regulador 30 que comprende un resorte helicoidal 31 que actúa por compresión a lo largo de su eje A, y una primera y una segunda placa de regulador 33, 34, respectivamente superior e inferior, posicionadas en contacto con los respectivos extremos opuestos del resorte 31. La placa inferior de regulador 34 queda a tope con un reborde circunferencial hecho dentro del cuerpo cilindrico hueco 10. Una tuerca anular 45 está atornillada a una respectiva porción roscada en el extremo superior 9b del obturador 9. El regulador 1 comprende también un elemento silenciador 102 del tipo difusor de flujo, alojado en el cuerpo axialmente simétrico 7. Como está mostrado claramente en las figuras 2 a 4, el elemento silenciador 102 comprende una pared sustancialmente cilindrica 103 con una pluralidad de agujeros 104 elaborados en la misma para formar las aberturas, a través de las cuales pasa el gas. Por simplicidad, solamente algunos de los agujeros 104 están mostrados en los dibujos adjuntos. En otra modalidad, ilustrada en las figuras 6 y 7, el elemento silenciador 102 comprende una pared cilindrica 10 elaborada de malla de alambre. La pared cilindrica 1 10 comprende dos bordes circunferenciales opuestos 1 12, en donde están dispuestos no respectivos a anillos regidizadores 1 13 para hacer posible que se monte el cuerpo axialmente simétrico 7. Con referencia a la figura 2, la cual ilustra el elemento 102 y el cuerpo 7 removidos del regulador 1 , el grupo axialmente simétrico 7 comprende una pared periférica cilindrica 70 con una pluralidad de ventanas 71 , las cuales son de forma aproximadamente cuadrangular y están espaciadas igualmente alrededor de la circunferencia de la pared 70 misma. Cada una de la ventanas 71 forma un respectivo orificio, a través del cual pasa el gas del primer conducto 4 al segundo conducto 6 del regulador 1 . Como se ha indicado anteriormente, la figura 2 ilustra claramente el elemento silenciador 102 removido del cuerpo axialmente simétrico 7; el elemento 102 está hecho de manera preferible, pero no necesaria, de metal en hoja con los agujeros 104 elaborados en el mismo.

El efecto de los agujeros 104 es dividir el flujo de gas que pasa entre el primer conducto 4 y el segundo conducto 6 en una pluralidad de flujos más pequeños, por lo menos por una distancia corta en la proximidad del área de regulación de la presión del gas. Como resultado de está división, con base sustancial en casos dinámicos de fluido conocidos que no se describirán, ya que están comprendidos fuera del alcance de la invención, se reduce considerablemente la cantidad de ruido generado. Se ha demostrado experimentalmente está reducción. El cuerpo axialmente simétrico 7 comprende también una porción anular 72 que comienza en el área inferior 70a de la pared cilindrica 70 y que se extiende hacia el interior del cuerpo 7 mismo. Como está ilustrado en las figuras 1 y 2, la porción anular 72 forma la acanaladura de ubicación 101 mencionada anteriormente del obturador 9. La porción anular 72 del cuerpo 7 comprende además una cavidad 73, también anular. Como está ilustrado claramente en los dibujos adjuntos y descrito con más detalle posteriormente, el elemento silenciador 102 está alojado removiblemente en el cuerpo axialmente simétrico 7. Mirando con más detalle, con referencia a las figuras 2 a 4, la cavidad anular 73 mencionada anteriormente, formada en la porción 72, acomoda, en la configuración ensamblada, un borde inferior 103a de la pared cilindrica 103 del elemento silenciador 102.

Como está ilustrado en la figura 2, el elemento silenciador 102 tiene una interrupción en su circunferencia, es decir un intersticio en la pared cilindrica 103, dicha interrupción estando diseñada para hacer posible que el elemento 102 se deforme elásticamente. La figura 3 muestra cómo la deformación elástica reduce la dimensión circunferencial del elemento silenciador 102. La interrupción circunferencial está hecha de manera preferible, pero no necesaria, en el elemento 102 de metal en hoja. Si el elemento silenciador 102 comprende una pared 1 10 hecha de malla de alambre, no tiene la interrupción circunferencial en el mismo. En otras posibles modalidades del elemento silenciador 102 que no están ilustradas, la pared cilindrica 103 está hecha de material plástico o cerámico en lugar de metal. En otras palabras, la superficie lateral de la cilindrica 103 que define el elemento silenciador 102 no es continua y tiene por lo tanto tiene dos bordes de extremos de frente 103b, 103c, los cuales quedan separados uno de otro, cuando se les remueve del cuerpo axialmente simétrico 7. La elasticidad del material del cual está hecha la pared 103 hace posible que los dos bordes espaciados 103b, 103c se muevan más cerca uno de otro con un esfuerzo mínimo, deformando elásticamente la pared cilindrica 103 misma. Moviendo los bordes 103b, 103c más cerca uno de otro, se reduce la dimensión circunferencial total de elementos iniciador 102, de manera que se pueda insertar al cuerpo axialmente simétrico 7, como está ¡lustrado claramente en las figuras 3 y 4. Una vez dentro del cuerpo axialmente simétrico 7 en una configuración elásticamente deformada, el elemento silenciador 102 ejerce una correspondiente fuerza elástica en una dirección sustancialmente radial contra una cara interior 70b de la pared cilindrica 70 del cuerpo axialmente simétrico 7. Como está mostrado en la figura 1 , el cuerpo axialmente simétrico 7 está posicionado entre el forro 13 y una porción del cuerpo principal 2, de tal manera que el gas que fluye del conducto de entrada 4 al paso calibrado 8 es obligado a seguir una trayectoria bien definida. La fuerza elástica mencionada anteriormente mantiene el elemento silenciador 102 y el cuerpo axialmente simétrico 7 firmemente juntos, evitando que se deslicen uno en relación con otro, incluso si el gas fluye a través del regulador 1 bajo alta presión. Si el elemento silenciador 102 comprende una pared 1 10 hecha de malla de alambre, se inserta ventajosamente al cuerpo axialmente simétrico 7, de tal manera que se presionan los anillos regidizadores 1 13 contra la cara interior 70b del cuerpo 7, manteniendo así firmemente el cuerpo 7 en su lugar durante la operación, pero permitiendo que se remueva fácilmente con propósitos de mantenimiento y/o para cambiarlo. Las figuras 1 y 5 muestran como el cuerpo axialmente simétrico 7 está posicionado en un alojamiento circunferencial escalonado 202 formado en el cuerpo principal 2 del regulador 1 y, cuando el regulador 1 está ensamblado, es mantenido en su lugar por el forro 13. En el extremo inferior 13b del forro 13, hay un respectivo escalón 203 diseñado para empalmarse con el borde superior 70c del cuerpo axialmente simétrico 7. Como está ¡lustrado en la figura 5, el cuerpo axialmente simétrico 7 y/o el elemento silenciador 102 pueden ser montados al regulador de presión 1 , y/o extraídos del mismo, removiendo simplemente ciertas partes del regulador 1 mismo, sin tener que remover por ejemplo la cubierta inferior 16. Asimismo, gracias al cuerpo axialmente simétrico 7, diferentes tipos de silenciadores, tales como por ejemplo hoja de metal perforada o malla de alambre, pueden usarse intercambiablemente y se pueden remover y montar fácilmente.

Claims (10)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1 .- Un regulador de presión de gas, que comprende: un cuerpo principal (2) que tiene un primer conducto de entrada de gas (4) y un segundo conducto de entrada de gas (6); un paso calibrado de gas (8), a través del cual fluye el gas del primer conducto (4) al segundo conducto (6); un interruptor (9) alojado parcialmente por lo menos en el cuerpo principal (2) inmóvil para ajustar la abertura del paso calibrado (8) entre una posición extrema, en la cual el paso (8) está completamente abierto, y una posición extrema, en la cual el paso (8) está cerrado; el obturador, cuando está en la posición extrema cerrada, empalmándose con una respectiva acanaladura de ubicación (101 ); un elemento silenciador (102) ubicado en el paso calibrado (8) para reducir el ruido producido dentro del regulador de presión, el elemento silenciador (102) comprendiendo una pared sustancialmente cilindrica (103) que tiene una pluralidad de aberturas (104), a través de las cuales pasa el gas; el regulador de presión estando caracterizado porque comprende, en el paso de gas (8), un cuerpo axialmente simétrico (7) para alojar el elemento silenciador (102); la acanaladura de ubicación (101 ) formando una pieza con el cuerpo axialmente simétrico (7).

2.- El regulador de presión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el cuerpo axialmente simétrico (7) comprende una pared periférica (70) con una pluralidad de ventanas (71 ), cada una de las cuales forma un respectivo orificio a través del cual pasa el gas.

3. - El regulador de presión de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el cuerpo axialmente simétrico (7) comprende una porción anular (72) que se extiende de la pared periférica (70) hacia el interior del cuerpo (7) mismo, la porción anular (72) formando la acanaladura de ubicación (101 ) del obturador.

4. - El regulador de presión de conformidad con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado además porque el elemento silenciador (102) está alojado removiblemente en la pared periférica (70) del cuerpo axialmente simétrico (7).

5. - El regulador de presión de conformidad con la reivindicación 3 y 4, caracterizado además porque la porción anular (72) comprende una cavidad anular (73) que acomoda el borde inferior (103a) de la pared cilindrica (103) del elemento silenciador (102).

6. - El regulador de presión de conformidad con la reivindicación 4 ó 5, caracterizado además porque el elemento silenciador (102) tiene una interrupción en su circunferencia diseñada para hacer posible el elemento silenciador (102) se deforme elásticamente, con objeto de reducir su dimensión circunferencial.

7. - El regulador de presión de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque el elemento silenciador (102), cuando se transforma elásticamente, se inserta a la pared periférica (70) del cuerpo axialmente simétrico (7).

8. - El regulador de presión de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el elemento silenciador (102) ejerce una fuerza elástica en una dirección sustancialmente radial contra la pared periférica (70) del cuerpo axialmente simétrico.

9. - El regulador de presión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes de la 1 a la 8, caracterizado además porque el elemento silenciador (102) está hecho de metal en hoja y las aberturas (104) para el paso del gas son agujeros circulares.

10. - El regulador de presión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes de la 1 a la 8, caracterizado además porque el elemento silenciador (102) está hecho de malla de alambre rígida. 1 1 . - El regulador de presión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes de la 1 a la 8, caracterizado además porque el elemento silenciador (102) está hecho de materia cerámico. 12. - El regulador de presión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes de la 1 a la 8, caracterizado además porque el elemento silenciador (102) está hecho de plástico. 13.- El regulador de presión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes de la 1 a la 12, caracterizado además porque el obturador (9) está aojado deslizablemente en un foro cilindrico (13) fijado establemente al cuerpo principal (2), el cuerpo axialmente simétrico (7) está posicionado entre el forro (13) y una porción del cuerpo principal (2), de tal manera que el gas que fluye del paso calibrado (8) es obligado a seguir una trayectoria bien definida.