ES2207297T3 - Dispositivo de bloqueo para el sistema de llenado de un recipiente de presion. - Google Patents
Dispositivo de bloqueo para el sistema de llenado de un recipiente de presion.Info
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Abstract
Dispositivo de bloqueo para el sistema de llenado de un recipiente de presión, especialmente para almacenar gases licuados a baja temperatura, con una válvula de bloqueo dotada de una carcasa de válvula y un cuerpo de válvula cargado por un muelle de cierre, que, para llenar el recipiente de presión, puede ser llevada a una posición abierta en contra de la fuerza del muelle de cierre, con un dispositivo para retener el cuerpo de válvula en la posición abierta del la válvula y con un dispositivo de desenganche solicitado por la presión del recipiente, el cual, al sobrepasarse una presión límite prefijada del recipiente, induce al dispositivo a liberar la retención, caracterizado porque el dispositivo de desenganche presenta un cilindro (1), un pistón (2) y un vástago de pistón (3), porque entre el pistón (2) y el cilindro (1) está prevista una rendija anular que deja pasar al medio fluido, porque el vástago de pistón (3) actúa sobre el dispositivo de liberación de la retención, porque el cilindro (1) presenta a un lado del pistón (2) una válvula de rebose (4, 12) que se abre al alcanzarse la presión límite del recipiente, y porque, estando abierta la válvula de rebose (4, 12), el cilindro (1) está unido para flujo con el recipiente de presión en un lado del pistón (2) y está unido para flujo en el otro lado del pistón con un volumen de presión de referencia, preferiblemente la atmósfera circundante.
Description
Dispositivo de bloqueo para el sistema de llenado
de un recipiente de presión.
La invención concierne a un dispositivo de
bloqueo para el sistema de llenado de un recipiente de presión,
especialmente para almacenar gases licuados a baja temperatura, con
una válvula de bloqueo provista de una carcasa de válvula y un
cuerpo de válvula solicitado por un muelle de cierre, que, para
llenar el recipiente de presión, puede ser llevada a una posición
abierta en contra de la fuerza del muelle de cierre, con un
dispositivo para retener el cuerpo de válvula en la posición abierta
de la válvula y con un dispositivo de desenganche solicitado por la
presión del recipiente, que, al sobrepasarse una presión límite
prefijada del recipiente, induce al dispositivo a liberar la
retención.
Un aspecto esencial en la construcción de
dispositivos de bloqueo para el sistema de llenado de un recipiente
de presión es el evitar con seguridad elevaciones excesivas de la
presión al llenar el recipiente de presión.
Los dispositivos de bloqueo deberán, por un lado,
ofrecer una seguridad lo mayor posible y, por otro lado, deberán
excluir de la manera más efectiva posible una manipulación y
desconexión de los dispositivos de bloqueo. En particular, deberá
quedar garantizado un control propio del dispositivo de bloqueo
desacoplado en lo posible de influencias externas.
Se conoce por DE-OS 21 56 068 un
dispositivo de bloqueo controlado por el medio fluido propio para
evitar elevaciones excesivas de la presión en una tubería de gas o
de líquido con una válvula de bloqueo, estando equipado el cuerpo de
la válvula con un medio elástico en forma de un muelle de cierre
para generar una fuerza hacia la posición cerrada, estando presente
un dispositivo de retención en forma de una palanca de retención y
un saliente asociado sobre el husillo de la válvula, haciendo
posible este dispositivo de retención que se quede retenida la
válvula de bloqueo en la posición abierta en contra de la fuerza en
dirección a la posición cerrada y comprendiendo este dispositivo de
retención unos dispositivos de desenganche para liberar el
dispositivo de retención al sobrepasarse o no alcanzarse una presión
máxima o mínima prefijada.
Se conoce también por DE 196 50 560 A1 un
dispositivo de bloqueo para el sistema de llenado de un recipiente
de presión, en el que el dispositivo de desenganche presenta un
fuelle solicitado por la presión del recipiente con una barra de
maniobra montada en el mismo, la cual hace que el dispositivo de
retención del cuerpo de válvula, construido como una palanca de
bloqueo, bascule de la posición de retención a la posición de
liberación al sobrepasarse y al dejarse de alcanzar presiones límite
del recipiente.
En los dispositivos de bloqueo conocidos para el
sistema de llenado de un recipiente de presión es problemático,
según el entorno de instalación y las prescripciones de seguridad
existentes, el que se descarga gas muy frío durante el desenganche y
también después de éste. En ciertas circunstancias, el sitio de
salida tiene que ser trasladado mediante una derivación complicada
del gas hasta zonas con bajo potencial de peligro. Además, es
ventajoso que la tubería de control entre el recipiente de presión y
el dispositivo de desenganche presente también una pequeña sección
transversal - como es usual en las líneas de señal. Por tanto,
partiendo de este estado de la técnica la invención se basa en
proporcionar un dispositivo de desenganche para un dispositivo de
bloqueo que haga posible un desenganche del dispositivo de bloqueo
sin descarga o sólo con una descarga reducida de gases transportados
muy fríos.
El problema anteriormente delimitado y explicado
se resuelve según la invención por el hecho de que el dispositivo de
desenganche presenta un cilindro, un pistón y un vástago de pistón,
porque entre el pistón y el cilindro está prevista una rendija
anular que deja pasar al medio fluido, porque el vástago de pistón
actúa sobre el dispositivo de liberación de la retención, porque el
cilindro presenta en un lado del pistón una válvula de rebose que se
abre al alcanzarse la presión límite del recipiente, y porque,
estando abierta la válvula de rebose, el cilindro está unido para
flujo con el recipiente de presión en un lado del pistón y está
unido para flujo con un volumen de presión de referencia,
preferiblemente la atmósfera circundante, en el otro lado del
pistón.
Con el dispositivo de desenganche perfeccionado
del dispositivo de bloqueo según la invención queda garantizada una
liberación del dispositivo de retención como una función de salto
reproducible con precisión debido a que las fuerzas de maniobra son
amplificadas de golpe a través de una amplificación neumática al
comienzo del proceso de apertura de la válvula de rebose, el cual
puede ser prefijado con precisión. Esta brusca amplificación se
garantiza en el dispositivo de bloqueo según la invención por una
sencilla vía mecánica y no por medio de una mecánica de precisión
con los inconvenientes de una fabricación y ajuste costosos. Tan
pronto como la válvula de rebose se abre, se origina a través de la
rendija anular entre el pistón y el cilindro una presión diferencial
que, debido a la acción sobre la superficie del pistón, garantiza
una amplificación de fuerza neumática para desenganchar el
dispositivo de bloqueo. Como quiera que, según una ejecución
preferida del dispositivo de bloqueo según la invención, desemboca
en el cilindro, a un lado del pistón, una tubería de mando no
bloqueada para establecer la unión de flujo con el recipiente de
presión y el cilindro está unido con la válvula de rebose al otro
lado del pistón, reina en tono el cilindro la presión del recipiente
cuando se encuentra cerrada la válvula de rebose. Si la presión del
recipiente rebasa la presión límite del mismo, se abre entonces la
válvula de rebose, con lo que en el lado del pistón opuesto a la
tubería de mando se origina, debido a la rendija anular
relativamente estrecha en comparación con el otro lado del pistón,
una presión más pequeña, lo que a su vez conduce a que el pistón
esté sometido a una fuerza grande en dirección al lado del pistón
alejado de la tubería de mando no bloqueada para desenganchar el
dispositivo de bloqueo.
Como alternativa a la ejecución del dispositivo
de bloqueo según la invención que se acaba de describir, en el
cilindro desemboca por un lado del pistón, a través de la válvula de
rebose, una tubería de mando para establecer la unión de flujo con
el recipiente de presión y el cilindro está unido para flujo sin
bloqueo con el volumen de presión de referencia por el otro lado del
pistón. En ambas alternativas el cilindro está sometido a la
presión del volumen de presión de referencia cuando está cerrada la
válvula de rebose. Tan pronto como se abre la válvula de rebose en
esta alternativa, aumenta rápidamente la presión en el lado del
pistón vuelto hacia la tubería de mando debido a la estrecha rendija
anular, de modo que la diferencia de presión entre ambos lados del
pistón amplifica neumáticamente la apertura de la válvula de
rebose.
Como resultado, la ejecución según la invención
cuida en ambas alternativas de que el vástago de pistón del
dispositivo de desenganche sea bruscamente acelerado en el momento
en el que comienza a abrirse la válvula de rebose, y actúe así en
una función de salto sobre el dispositivo de liberación de la
retención.
Para establecer un estado de partida definido y
para reponer eventualmente de forma automática el dispositivo de
desenganche es ventajoso que el vástago de pistón, según otra
ejecución de la invención, esté solicitado con una fuerza a través
de un muelle en dirección al lado del pistón vuelto hacia la tubería
de mando.
La segunda ejecución alternativa descrita del
dispositivo de desenganche se perfecciona ventajosamente haciendo
que el extremo del vástago de pistón vuelto hacia la tubería de
mando lleve el elemento de sellado de la válvula de rebose. Se
garantiza así que el vástago de pistón del dispositivo de
desenganche solicitado con una fuerza forme la válvula de rebose en
unión del elemento de sellado y el asiento de válvula dispuesto en
un extremo del cilindro. Se reduce así el número de componentes con
respecto a una forma de ejecución dotada de válvula de rebose
independiente.
Si se desea para la segunda ejecución alternativa
que el dispositivo de desenganche no se reponga automáticamente al
caer la presión del recipiente por debajo de la presión límite del
mismo, esto puede garantizarse haciendo que el cilindro y el pistón
interrumpan la unión de flujo con el volumen de presión de
referencia en el lado alejado de la tubería de mando, en la posición
extrema del movimiento del pistón en sentido de alejarse de la
tubería de mando. Debido a la interrupción de la unión de flujo con
el volumen de presión de referencia se mantiene estáticamente la
presión en el cilindro sobre la presión del recipiente, dado que el
gas no puede salir hacia el volumen de presión de referencia a
través de la unión de flujo. Esta diferencia de presión estática
cuida entonces de que el pistón no pueda reponerse
automáticamente.
Para lograr una reposición controlada, el
dispositivo de bloqueo según la invención se ha perfeccionado
haciendo que el cilindro pueda ser unido para flujo con el volumen
de presión de referencia a través de una válvula en el lado vuelto
hacia la tubería de mando. Mediante una válvula de esta clase, por
ejemplo accionable a mano, es posible rebajar la presión en el lado
del pistón vuelto hacia la tubería de mando hasta que resulte
posible una reposición del pistón y, por tanto, del dispositivo de
desenganche. Ambas ejecuciones alternativas descritas del
dispositivo de desenganche son ventajosas en el sentido de que la
tubería de mando no requiere una sección transversal grande y no
tiene lugar ninguna descarga o sólo una descarga reducida de los
gases o medios fluidos en el dispositivo de desenganche.
Particularmente en la ejecución de la segunda alternativa en la que
las uniones de flujo con el volumen de presión de referencia se
interrumpen mediante la cooperación del cilindro y el pistón, entra
sólo una pequeña cantidad del gas o medio fluido en el volumen de
presión de referencia, es decir, especialmente en el medio
ambiente.
Por tanto, existen muchas posibilidades de
configurar y perfeccionar el dispositivo de bloqueo según la
invención para el sistema de llenado de un recipiente de presión. A
este respecto, cabe remitirse a título de ejemplo, por un lado, a
las reivindicaciones que siguen a la reivindicación 1 y, por otro
lado, a la descripción de ejemplos de ejecución del dispositivo de
bloqueo según la invención para el sistema de llenado de un
recipiente de presión en unión del dibujo. En éste muestran:
la figura 1, en sección simplificada, los
componentes importantes de un primer ejemplo de ejecución de un
dispositivo de bloqueo según la invención y
la figura 2, en sección simplificada, los
componentes importantes de un segundo ejemplo de ejecución de un
dispositivo de bloqueo según la invención.
En la representación de las figuras 1 y 2 se
prescinde de la representación completa del dispositivo de bloqueo
según la invención para el sistema de llenado de un recipiente de
presión y se representan solamente los componentes esenciales para
la invención de un dispositivo de desenganche solicitado por la
presión del recipiente, que, al sobrepasarse una presión límite
prefijada del recipiente, induce al dispositivo a que libere la
retención.
La ejecución del dispositivo de desenganche del
primer ejemplo de ejecución, representada en la figura 1 y que es
esencial para la invención, presenta un cilindro 1, un pistón 2 y un
vástago de pistón 3, estando prevista entre el pistón 2 y el
cilindro 1 una rendija anular que deja pasar el medio fluido. El
vástago de pistón 3 actúa sobre el dispositivo no representado de
liberación de la retención. El cilindro 1 presenta a un lado del
pistón 2 una válvula de rebose 4 que se abre al alcanzarse la
presión límite del recipiente. Estando abierta la válvula de rebose
4, el cilindro 1 está unido para flujo en un lado del pistón 2 con
el recipiente de presión no representado a través de una acometida 5
y está unido para flujo en el otro lado del pistón 2 con un volumen
de presión de referencia, aquí la atmósfera circundante, a través de
una salida 6. Para reponer el pistón 2 se ha previsto un muelle 7
entre el cilindro 1 y dicho pistón 2. Para ajustar la presión límite
del recipiente se solicita la pieza de junta 8 de la válvula de
rebose 4 a través de un muelle 9 con una fuerza en dirección al
asiento de válvula 10.
En el cilindro 1 se encuentra el pistón 2 con el
vástago de pistón 3 extendiéndose por ambos lados (pasante). El
pistón 2 no está sellado contra el cilindro 1, es decir que no hace
contacto tampoco con la pared interna del cilindro, de modo que
entre el pistón 2 y la pared interna del cilindro se encuentra una
hendidura anular. El interior del cilindro está unido con el espacio
de presión, por ejemplo un gasificador frío. Ambos extremos del
vástago de pistón y todas las piezas de montaje están selladas en
forma hermética a los gases hacia fuera. El pistón 2 es impulsado
por el muelle 7 hacia abajo contra un tope. La presión que reina en
el cilindro 1 solicita en igual medida a ambos lados del pistón 2 de
forma de disco. El vástago de pistón 3 no ejerce tampoco fuerzas
dependientes de la presión. En el lado del pistón 2 alejado de una
tubería de mando no bloqueada 11 para establecer la unión de flujo
con el recipiente de presión no representado, el interior del
cilindro está unido con una válvula de rebose 4 cargada por muelle.
Esta válvula de rebose 4 se abre al alcanzarse la presión límite
ajustada deseada del recipiente en el dispositivo de bloqueo según
la invención. Con la apertura de la válvula de rebose 4 se evacua un
medio fluido, generalmente gaseoso, hacia fuera de la parte
correspondiente del cilindro. Se establecen a través de la rendija
anular entre el cilindro 1 y el pistón 2 una diferencia de presión
y, por tanto, una fuerza de presión que conduce a una carrera
espontánea del pistón 2. El vástago de pistón 3 acciona entonces de
manera en sí conocida (véase, por ejemplo, DE 196 50 560 A1) un
dispositivo de retención del cuerpo de válvula, de modo que se
cierra una válvula de bloqueo.
Tan pronto como la presión en el cilindro 1
disminuye hasta el punto de que se vuelve a cerrar la válvula de
rebose 4, se presenta en todo el cilindro 1 una presión compensada
después de un corto intervalo de tiempo. El muelle 7 empuja entonces
al pistón 2 para hacerle volver a la posición de partida, de modo
que el dispositivo de desenganche hace posible nuevamente la
retención de la válvula de bloqueo no representada en posición
abierta.
Debido a la miniaturización de la válvula de
rebose 4 se mantiene muy pequeña la cantidad de gas de soplado por
cada proceso de desenganche a pesar de altas fuerzas de
desenganche.
En el ejemplo de ejecución representado en la
figura 2 los componentes funcionalmente coincidentes han sido
provistos de símbolos de referencia coincidentes.
En el ejemplo de ejecución representado en la
figura 2 el espacio de presión de un gasificador de gas no
representado está unido a través de la tubería de mando 11 con una
válvula de rebose 12 cargada por muelle. Un elemento de junta 8 en
el pistón 2 cierra la tubería de mando 11 de manera hermética a los
gases. Por tanto, por encima de la válvula de rebose 11 reina la
presión atmosférica. La válvula de rebose 11 se ajusta a través del
muelle 7 de modo que el comienzo de la apertura (carrera) coincida
con la presión de maniobra deseada.
Con este proceso de apertura circula gas por
delante del elemento de junta 8 y este gas genera sobre la
superficie grande del pistón 2 no sellado una fuerza de presión que
conduce al movimiento de carrera espontáneo del pistón 2 y, por
tanto, del vástago de pistón 3. De este modo, se acciona el
dispositivo no representado de retención del cuerpo de válvula en la
posición abierta de la válvula de bloqueo. En la posición extrema
del pistón, superior en la figura 2, el pistón 2 descansa sobre un
aro de junta 13, de modo que se impide una salida duradera del gas a
través del taladro de derivación 14 y la salida 6.
Si el pistón se aplica al anillo de junta 13 en
la posición extrema de dicho pistón, la presión del recipiente actúa
sin flujo, es decir, estáticamente, sobre el pistón 2. No se
presentan pérdidas de gas. El dispositivo de desenganche permanece
en esta posición a condición de que no disminuya considerablemente
la presión del recipiente. Es decir, el dispositivo de desenganche
no se repone automáticamente. Si se acciona ahora manualmente una
válvula de pulsador 15 lateralmente montada, se descarga de presión
el cilindro 1 en el lado del pistón 2 que queda vuelto hacia la
tubería de mando 11. De este modo, se reduce la fuerza de presión
sobre el pistón 2 hasta el punto de que dicho pistón 2 se mueve bajo
carga de muelle hacia la posición cerrada de la válvula de rebose
12. Se concluye así automáticamente el proceso de flujo de salida de
la válvula de pulsador 15 manualmente accionada.
En el ejemplo de ejecución representado en la
figura 2 es suficiente para el desenganche casi exclusivamente la
presión estática, lo que es equivalente a que, después del
desenganche, no se produce ningún flujo de salida no deseado del
medio fluido almacenado.
Claims (7)
1. Dispositivo de bloqueo para el sistema de
llenado de un recipiente de presión, especialmente para almacenar
gases licuados a baja temperatura, con una válvula de bloqueo dotada
de una carcasa de válvula y un cuerpo de válvula cargado por un
muelle de cierre, que, para llenar el recipiente de presión, puede
ser llevada a una posición abierta en contra de la fuerza del muelle
de cierre, con un dispositivo para retener el cuerpo de válvula en
la posición abierta del la válvula y con un dispositivo de
desenganche solicitado por la presión del recipiente, el cual, al
sobrepasarse una presión límite prefijada del recipiente, induce al
dispositivo a liberar la retención, caracterizado porque el
dispositivo de desenganche presenta un cilindro (1), un pistón (2) y
un vástago de pistón (3), porque entre el pistón (2) y el cilindro
(1) está prevista una rendija anular que deja pasar al medio fluido,
porque el vástago de pistón (3) actúa sobre el dispositivo de
liberación de la retención, porque el cilindro (1) presenta a un
lado del pistón (2) una válvula de rebose (4, 12) que se abre al
alcanzarse la presión límite del recipiente, y porque, estando
abierta la válvula de rebose (4, 12), el cilindro (1) está unido
para flujo con el recipiente de presión en un lado del pistón (2) y
está unido para flujo en el otro lado del pistón con un volumen de
presión de referencia, preferiblemente la atmósfera circundante.
2. Dispositivo de bloqueo según la reivindicación
1, caracterizado porque en el cilindro (1) desemboca, a un
lado del pistón (2), una tubería de mando (11) no bloqueada para
establecer la unión de flujo con el recipiente de presión y porque
el cilindro (1) está unido con la válvula de rebose (4) en el otro
lado del pistón (2).
3. Dispositivo de bloqueo según la reivindicación
1, caracterizado porque en el cilindro (1) desemboca, a un
lado del pistón (2), a través de la válvula de rebose (12) una
tubería de mando (11) para establecer la unión de flujo con el
recipiente de presión y porque el cilindro (1) está unido para flujo
sin bloqueo con el volumen de presión de referencia en el otro lado
del pistón (2).
4. Dispositivo de bloqueo según una de las
reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque el vástago de
pistón (3) está solicitado con una fuerza a través de un muelle (7)
en dirección al lado del pistón (2) vuelto hacia la tubería de mando
(11).
5. Dispositivo de bloqueo según la reivindicación
3 ó 4, caracterizado porque el extremo del vástago de pistón
(3) vuelto hacia la tubería de mando (11) lleva el elemento de junta
(8) de la válvula de rebose (12).
6. Dispositivo de bloqueo según una de las
reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque el cilindro (1)
y el pistón (2) interrumpen la unión de flujo con el volumen de
presión de referencia en el lado alejado de la tubería de mando
(11), en la posición extrema del movimiento del pistón en sentido de
alejarse de la tubería de mando (11).
7. Dispositivo de bloqueo según una de las
reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque el cilindro (1)
puede ser unido para flujo con el volumen de presión de referencia a
través de una válvula (15) en el lado vuelto hacia la tubería de
mando (11).
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