ES2302324T3 - Una valvula para proporcionar un pulso de gas. - Google Patents

Abstract

Una válvula para un gas, que comprende un alojamiento (1, 2) provisto de una abertura de entrada (3) y una abertura de salida (4), así como un miembro de válvula móvil (5) que puede apoyarse contra un asiento de válvula (6) con la finalidad de cerrar la válvula, estando formada una cámara de control (25) en el lado del miembro de válvula móvil (5) alejado del asiento de válvula (6), cuya cámara de control (25) constituye el volumen de carrera de la válvula y está conectada, a través de un canal de estrangulación (10), a la abertura de entrada (3), un paso de ventilación (26) que se extiende en una posición fija entre la cámara de control (25) y la abertura de salida (4), y una válvula de control (28) que es capaz de cerrar y abrir el paso de ventilación (26) de una manera controlada para permitir que escape gas de la cámara de control (25) hacia la abertura de salida (4), de tal modo que la presión sobre la parte del otro lado del miembro de válvula móvil (5) que está en comunicación abierta con la abertura de entrada (3) mueva el miembro de válvula móvil (5) alejándolo del asiento de válvula (6) y abra la válvula, caracterizada porque el paso de ventilación (26) se extiende más allá del asiento de válvula en la abertura de salida (4), estando prevista una válvula de retención (31, 33) en o cerca del paso de ventilación (26), cuya válvula de retención (31, 33) es capaz de cerrar el paso de ventilación (26) a fin de impedir que fluya gas desde la abertura de salida (4) hasta la cámara de control (25) en dicha posición abierta del miembro de válvula.

Description

Una válvula para proporcionar un pulso de gas.

La invención se refiere a una válvula para un gas que comprende un alojamiento provisto de una abertura de entrada y una abertura de salida, y un miembro de válvula móvil que puede apoyarse contra un asiento de válvula con la finalidad de cerrar la válvula, estando formada una cámara de control en el lado del miembro de válvula móvil alejado del asiento de válvula, cuya cámara de control constituye el volumen de carrera de la válvula y está conectada, a través de un canal de estrangulación, a la abertura de entrada, un paso de ventilación que se extiende en una posición fija entre la cámara de control y la abertura de salida, y una válvula de control que es capaz de cerrar y abrir el paso de ventilación de una manera controlada para permitir que escape gas de la cámara de control hacia la abertura de salida, de tal manera que la presión sobre la parte del otro lado del miembro de válvula móvil que está en comunicación abierta con la abertura de entrada mueva el miembro de válvula móvil alejándolo del asiento de válvula y abra la válvula.

En la publicación de patente internacional WO 99/60292 se describe una válvula de esta clase, una característica de la cual es que su apertura y/o cierre pueden tener lugar con mucha rapidez, de modo que puede permitirse que un volumen grande gas pase a su través dentro de un breve tiempo, lo que hace que dicha válvula sea adecuada en particular para proporcionar un corto impulso de gas. En los documentos WO 2004/070245 y WO 96/27095 se describen válvulas comparables en las que los agujeros de ventilación no conducen a la abertura de salida de la válvula, sino a una salida de ventilación externa. Con estos tipos de válvula es posible también materializar un agujero de ventilación entre la cámara de control y la abertura de salida haciendo unas pocas adaptaciones.

Tales válvulas de gas se utilizan para limpiar filtros de polvo en, por ejemplo, sistemas de escape industriales. Tales filtros de polvo llegan a obstruirse con polvo durante su uso, lo que hace que aumente la resistencia del filtro de polvo. Tal filtro de polvo puede limpiarse aplicando un impulso de gas en una dirección opuesta a la dirección del flujo de gas normal a través del filtro de polvo. Es importante a este respecto que se pueda obtener un impulso de gas efectivo, a cuyo fin se necesita una válvula de gas que sea capaz de abrirse y cerrarse con mucha rapidez y de dejar pasar una cantidad grande de gas dentro de un período de tiempo muy corto.

En muchos casos, se prefiere ventilar la cámara de control hacia la abertura de salida de la válvula en vez de hacerlo hacia el entorno de la válvula, ya que esto produce menos molestia por ruidos debido a que la salida de la válvula está usualmente aislada del medio ambiente y debido a que tiene que instalarse un filtro adicional cuando la ventilación tenga lugar hacia el entorno de la válvula, cuyo filtro, además, puede llegar a obstruirse.

El paso de ventilación ha de llevar el gas de la cámara de control a la salida de la válvula, en donde la presión es más baja. Esto es importante para el funcionamiento de la válvula. Preferiblemente, el paso de ventilación se extiende hasta dentro de la abertura de salida de la válvula. Cuando se ha de abrir la válvula, se abre la válvula de control, con lo que el gas puede fluir a través del paso de ventilación desde la cámara de control hasta la salida. Como resultado, disminuirá la presión en la cámara de control y el miembro de válvula móvil será levantado del asiento de válvula una vez que haya disminuido la presión en grado suficiente. Como resultado, se crea un flujo de gas entre la entrada y la salida de la válvula.

Tan pronto como disminuye la presión en la cámara de control, circulará gas desde la entrada hasta la cámara de control a través del canal de estrangulación. Cuando se cierra la válvula de control, aumentará la presión en la cámara de control y la válvula volverá a su asiento.

En tanto esté abierta la válvula de control, la cantidad de gas que se descarga a través del paso de ventilación ha de ser mayor que la cantidad de gas que se suministra a través del canal de estrangulación a fin de mantener abierta la válvula. La descarga de gas a través del paso de ventilación depende de la acumulación de presión en la salida de la válvula, lo cual depende de la construcción y las condiciones en el lado de salida de la válvula. En una serie de aplicaciones, la resistencia en el lado de salida puede hacerse tan alta que se cree una diferencia de presión negativa, como resultado de la cual se llena la cámara de control en lugar de vaciarse. Por tanto, la válvula se cerrará de nuevo inmediatamente. Esto hace que vuelva a disminuir la presión en la salida, y la válvula se abrirá de nuevo. De esta manera, la válvula comenzará a oscilar mientras está abierta la válvula de control, lo cual constituye un comportamiento poco deseable.

El objeto de la invención es proporcionar una válvula más eficiente y más fiable, en la que se reduzca en particular la medida en que tiene lugar el comportamiento poco deseable anteriormente descrito.

A este fin, el paso de ventilación se extiende más allá del asiento de válvula en la abertura de salida, estando prevista una válvula de retención en o cerca del paso de ventilación, cuya válvula de retención es capaz de cerrar el paso de ventilación a fin de impedir que fluya gas desde la abertura de salida hasta la cámara de control en dicha posición abierta del miembro de válvula. Como resultado, el paso de ventilación funciona independientemente de la resistencia de la salida de la válvula, y se impide que la cámara de control sea llenada desde la salida. En consecuencia, la válvula no mostrará el comportamiento anteriormente descrito.

En una realización especial preferida, el volumen del espacio entre la válvula de control y la válvula de retención asciende a más del 50% del volumen mínimo de la cámara de control. El volumen limitado por el miembro de válvula móvil y la válvula de retención, y dentro del cual está posicionada la válvula de control, puede dividirse en tres partes. El volumen de carrera es la parte variable del espacio en la cámara de control y determina la cantidad de gas que se necesita para abrir el miembro de válvula móvil. El volumen muerto es el volumen mínimo de la cámara de control, es decir, el volumen de la cámara de controlo cuando está completamente abierta la válvula. El volumen muerto adicional es el volumen del espacio entre la válvula de control y la válvula de retención.

Cuando se cierra la válvula de retención en la posición abierta de la válvula de control, los tres volúmenes antes citados forman un espacio. Dicho espacio se llena a través del canal de estrangulación, haciendo que aumente la presión. Dicho aumento continuará hasta que la diferencia de presión sea bastante pequeña y se cierre la válvula. El tiempo que se requiere para esto depende del volumen total del espacio. Es ventajoso hacer que el volumen muerto adicional entre la válvula de control y la válvula de retención sea lo más grande posible. Este volumen se utiliza como un tampón de regulación para retardar la acumulación de presión a través del canal de estrangulación y mantener abierta la válvula el mayor tiempo posible en tanto esté abierta la válvula de control. Cuando se cierra la válvula de control, solamente se llenará todavía el espacio de la cámara de control a través del canal de estrangulación. Se reduce el tiempo requerido para alcanzar el punto en el que se cierra la válvula. Esto consigue que la válvula responda muy bien a la apertura y el cierre de la válvula de control.

En una realización preferida, el miembro de válvula móvil puede moverse hasta más allá de un miembro de válvula que está fijamente dispuesto en el alojamiento, a cuyo fin los miembros de válvula tienen conjuntamente dos superficies deslizantes tubulares de diámetro complementario y dos bordes deslizantes anulares complementarios de diámetros correspondientemente diferentes que casan con ellas, estando posicionado dicho asiendo de válvula entre la superficie deslizante que tiene el diámetro más pequeño y la superficie deslizante que tiene el diámetro más grande, visto en dirección axial. Las superficies deslizantes y los bordes deslizantes que casan con ellas forman cierres herméticos que limitan el volumen de carrera de la válvula. De esta manera, se forma una especie de construcción de pistón en la que el espacio entre la superficie deslizante más grande y la superficie deslizante más pequeña, que varía en longitud durante la carrera, forman un volumen de carrera anular que es más pequeño en comparación con el volumen de carrera de forma de disco de la válvula de membrana conocida, mientras que las válvulas tienen una longitud de carrera idéntica. Como el resultado, el volumen desplazado es mucho más pequeño, con lo que se eliminan al menos parcialmente los inconvenientes mencionados en relación con esto.

Preferiblemente, las dos superficies deslizantes tubulares están posicionadas en el miembro de válvula móvil y las dos superficies deslizantes tubulares son preferiblemente las superficies dirigidas hacia dentro. Sin embargo, es posible cualquier otra combinación dentro del marco de la invención posicionándose, por ejemplo, una de las superficies deslizantes tubulares en el miembro de válvula móvil y la otra en el miembro de válvula fijo.

El diámetro más pequeño es preferiblemente 0,4 a 0,9 veces, más preferiblemente 0,5 a 0,8 veces e incluso más preferiblemente 0,6 a 0,7 veces más pequeño que el diámetro más grande. Asimismo, es preferible que el área entre la superficie deslizante que tiene el diámetro más pequeño y el centro del borde del asiento de válvula sea 0,3 a 0,7 veces y más preferiblemente 0,4 a 0,6 veces más pequeña que el área entre las dos superficies deslizantes, visto en dirección axial. Se ha hecho evidente que estas proporciones permiten un equilibrio óptimo de fuerzas con un desplazamiento de volumen mínimo.

Preferiblemente, las superficies deslizantes tubulares están interconectadas por medio de una parte de conexión hermética al gas. Las superficies tubulares del miembro de válvula móvil están constituidas preferiblemente por dos manguitos, siendo más corto el manguito que tiene el diámetro más pequeño y estando posicionado este manguito dentro del otro manguito que tiene el diámetro más grande, cuyos manguitos están interconectados por dicha parte de conexión en el lado del asiento de válvula, formando dicha parte de conexión un tope anular que puede apoyarse contra el asiento de válvula. De esta manera, se obtiene un miembro de válvula móvil funcional y poco pesado.

Preferiblemente, el miembro de válvula comprende una superficie en la región existente entre el asiento de válvula y la superficie deslizante que tiene el diámetro más grande, visto en dirección axial, contra cuya superficie puede ejercer el gas en la abertura de entrada una fuerza neta en la dirección de alejamiento del asiento de válvula en la posición cerrada de la válvula después de que se ha permitido que escape gas de la válvula de control. De este modo, la apertura de la válvula puede ser inicializada de una manera sencilla cuando la presión en la cámara de control resulte más baja que la presión en la abertura de entrada.

Preferiblemente, el miembro de válvula comprende una superficie en la región existente entre el asiento de válvula y la superficie deslizante que tiene el diámetro más pequeño, visto en dirección axial, contra cuya superficie el gas contenido en la cámara de control puede ejercer una fuerza neta en la dirección del asiento de válvula en la posición cerrada de la válvula. De esta manera, se puede mantener la válvula en su posición cerrada cuando la presión en la cámara de control a través del canal de estrangulación sea igual a la presión en la abertura de entrada y más alta que la presión en la abertura de salida.

Preferiblemente, el miembro de válvula móvil es presionado contra el asiento de válvula por unos medios de solicitación en ausencia de una presión de gas. Dichos medios de solicitación comprenden preferiblemente un muelle que está soportado, por un lado, en el miembro de válvula fijo y, por otro, en el miembro de válvula móvil.

Preferiblemente, dichos bordes deslizantes anulares están presentes en dos pestañas que se extienden desde la cámara de control hacia dentro del alojamiento. Dado que los bordes deslizantes anulares están presentes en las pestañas en vez de estarlo en cilindros macizos, se ahorra material y la válvula será más ligera en peso. Asimismo, es preferible que los bordes deslizantes anulares estén constituidos por anillos de sellado flexibles de modo que no pueda escapar gas de la cámara de control hasta más allá de dichos bordes.

Se explicará ahora la invención con más detalle por medio de realizaciones de la misma mostradas en los dibujos, en los que:

La figura 1 es una vista en sección de una válvula de gas en la posición cerrada de la misma;

La figura 2 es una vista en sección de la válvula de gas de la figura 1 en la posición abierta de la misma;

La figura 3 es una vista en sección de una realización alternativa de la válvula de gas de la figura 1; y

La figura 4 es una vista en sección de una realización alternativa de una parte de una válvula de gas.

Las figuras son representaciones meramente esquenáticas de las realizaciones, indicándose las partes iguales con los mismos números de referencia en las diversas figuras.

La figura 1 y la figura 2 muestran las diversas partes de la válvula de gas en una vista en sección. La válvula de gas tiene un alojamiento que consta de una carcasa de válvula 1 y una tapa 2. La carcasa de válvula 1 está provista de una abertura 3 de entrada de gas y una abertura 4 de salida de gas. Ambas aberturas están provistas de medios de conexión, con lo que se pueden conectar tubos de gas a ellas. En la realización ilustrada, dichos medios consisten en una rosca de tornillo interna en las aberturas 3, 4, con lo que se puede atornillar un extremo externamente roscado de un tubo dentro de dichas aberturas. Se puede obtener un cierre hermético al gas seleccionando el tipo correcto de rosca de tornillo o aplicando un agente de sellado a la misma.

En la posición de la válvula de gas que se muestra en la figura 1, dicha válvula de gas está cerrada y un miembro de válvula 5 se apoya contra el asiento de válvula 6. El miembro de válvula móvil 5 comprende dos partes cilíndricas, a saber, un cilindro interior que tiene una superficie interna cilíndrica 51 y un cilindro exterior que tiene una superficie interna cilíndrica 52, los cuales están conectados en el lado inferior por medio de un tope anular 53. El lado superior de la superficie interna interior 51 se extiende en una altura aproximadamente igual a la mitad de la altura del lado superior de la superficie interna cilíndrica 52.

El miembro de válvula 5 está montado de forma móvil en un miembro de válvula fijo o portaválvula 21. El portaválvula 21 comprende una pestaña inferior que incluye un anillo de sellado de material plástico con un borde exterior 22 y una pestaña superior que incluye un anillo de sellado de material plástico con un borde exterior 23. El diámetro del borde exterior inferior 22 corresponde al de la superficie interna cilíndrica 51, y el diámetro del borde exterior superior 23 corresponde al de la superficie interna cilíndrica 52. De esta manera, las superficies internas cilíndricas 51, 52 del miembro de válvula móvil son capaces de realizar un movimiento deslizante hermético al gas en dirección vertical sobre los respectivos bordes exteriores anulares 22, 23.

El lado exterior y el lado inferior del miembro de válvula 5, en la medida en que éste se extiende fuera del asiento de válvula 6, están en contacto directo con la abertura 3 de entrada de gas, de modo que en este lado del miembro de válvula prevalece la presión del gas que se está suministrando. En el otro lado del miembro de válvula, en el portaválvula 21 (el miembro de válvula fijo), está presente una cámara de control 21 que constituye también un volumen de carrera anular de la válvula entre el miembro de válvula fijo y el miembro de válvula móvil. Dentro de dicho volumen de carrera anular está presente, además, un muelle 7 que se apoya en un lado contra el miembro de válvula fijo 21 y que es capaz de presionar el miembro de válvula móvil 5 contra el asiento de válvula 6. La cámara de control 25 está conectada a la abertura de entrada de gas por medio de un canal de estrangulación 10. Un paso de ventilación 26 se extiende centralmente en el miembro de válvula fijo 21 entre la cámara de control 25 y la abertura 4 de salida de gas. En el lado superior, el paso de ventilación 26 está provisto de una abertura 27 que puede ser cerrada por una válvula de control 28 accionada por un electroimán 29 montado en la tapa 2 por medio de un tornillo 30.

Se explicará ahora con más detalle el funcionamiento de la válvula de gas que se muestra en las figuras 1 y 2. En tanto la abertura 27 esté bloqueada por medio de la válvula de control 28, la válvula de gas estará cerrada como resultado de que el miembro de válvula móvil 5 se apoya contra el asiento de válvula 6. La presión de suministro de gas en la abertura 3 de entrada de gas es más alta que la presión del gas en la abertura 4 de salida de gas en esa posición. La presión de suministro de gas no solamente prevalece en la abertura 3 de entrada de gas, sino también en la cámara de control 25, la cual está conectada a la abertura de entrada de gas por medio del canal de estrangulación 10. En tanto esté cerrada la abertura 27, la resultante de las fuerzas que se ejercen sobre el miembro de válvula móvil 5 estará dirigida hacia abajo, con lo que la válvula de gas estará en su posición cerrada. La válvula de gas puede ser abierta por medio de la apertura de la válvula de control 28, como resultado de lo cual puede escapar gas de la cámara de control 25 a través de la abertura 27 del paso de ventilación 26 y disminuye la presión de gas en la cámara de control 25. La resultante de la fuerza ejercida sobre el miembro de válvula móvil 5 estará dirigida hacia arriba y la válvula se abrirá en contra de la presión elástica del muelle 7. La cantidad de gas que puede suministrarse a través del canal de estrangulación 10 no es lo bastante grande como para acumular una presión suficiente en la cámara de control 25, de modo que la presión del gas de suministro que prevalece en el lado inferior del miembro de válvula móvil 5 mantendrá abierta la válvula de gas hasta que se detenga la descarga de gas a través del paso de ventilación 26, con lo que se acumulará nuevamente una presión en la cámara de control 25 como resultado del suministro de gas a la cámara de control 25 a través del canal de estrangulación 10. En esa situación prevalece en los dos lados del miembro de válvula móvil 5 sustancialmente la misma presión de gas, y el miembro de válvula 5 se volverá a cerrar parcialmente bajo la influencia de la fuerza elástica del muelle 7.

Para impedir que retorne gas de la salida 4 a la cámara de control 25 a través del paso de ventilación 26, se ha dispuesto centralmente en el paso de ventilación 26 una válvula de retención 31, la cual se muestra con más detalle en la figura 3, en la que se ilustra dicha válvula en la posición abierta de la misma. La válvula de retención 31 consiste en un cuerpo esférico que está retenido en una parte ensanchado del paso de ventilación 26. En el lado superior de dicha parte ensanchada está presente un asiento de válvula 32 contra el cual puede apoyarse la esfera 31, cerrando así el paso de ventilación 26. En el lado inferior de la parte ensanchada está previsto un asiento moleteado 33 contra el cual se puede apoyar la esfera 31 de tal manera que quede disponible un espacio suficiente para que pueda fluir gas hasta más allá de la esfera 31.

La figura 4 muestra una realización alternativa de la válvula de gas, en la que el paso de ventilación 23 comprende un espacio grande adicional entre la abertura 27, que está cerrada por la válvula de control 28, y la válvula de retención 31, que forma el volumen muerto adicional 34.

Las realizaciones que se han descrito en este documento han de considerarse como realizaciones dadas a título de ejemplo, y resultará evidente para un experto en la materia familiarizado con la invención que son posibles muchas variaciones en la implementación de la misma.

Claims (9)

1. Una válvula para un gas, que comprende un alojamiento (1, 2) provisto de una abertura de entrada (3) y una abertura de salida (4), así como un miembro de válvula móvil (5) que puede apoyarse contra un asiento de válvula (6) con la finalidad de cerrar la válvula, estando formada una cámara de control (25) en el lado del miembro de válvula móvil (5) alejado del asiento de válvula (6), cuya cámara de control (25) constituye el volumen de carrera de la válvula y está conectada, a través de un canal de estrangulación (10), a la abertura de entrada (3), un paso de ventilación (26) que se extiende en una posición fija entre la cámara de control (25) y la abertura de salida (4), y una válvula de control (28) que es capaz de cerrar y abrir el paso de ventilación (26) de una manera controlada para permitir que escape gas de la cámara de control (25) hacia la abertura de salida (4), de tal modo que la presión sobre la parte del otro lado del miembro de válvula móvil (5) que está en comunicación abierta con la abertura de entrada (3) mueva el miembro de válvula móvil (5) alejándolo del asiento de válvula (6) y abra la válvula, caracterizada porque el paso de ventilación (26) se extiende más allá del asiento de válvula en la abertura de salida (4), estando prevista una válvula de retención (31, 33) en o cerca del paso de ventilación (26), cuya válvula de retención (31, 33) es capaz de cerrar el paso de ventilación (26) a fin de impedir que fluya gas desde la abertura de salida (4) hasta la cámara de control (25) en dicha posición abierta del miembro de válvula.

2. Una válvula según la reivindicación 1, caracterizada porque la válvula de retención (31, 33) está posicionada entre los extremos del paso de ventilación (26).

3. Una válvula según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la válvula de retención comprende una esfera (31) y un asiento de válvula (33) en el paso de ventilación (26), contra el cual puede ser presionada la esfera (31) por medio de un flujo de gas y una presión de gas.

4. Una válvula según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 3 anteriores, caracterizada porque el volumen (34) del espacio entre la válvula de control (28) y la válvula de retención (31, 33) asciende a más del 50% del volumen mínimo de la cámara de control (25).

5. Una válvula según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 anteriores, caracterizada porque el miembro de válvula móvil (5) puede moverse hasta más allá de un miembro de válvula (21) que está fijamente dispuesto en el alojamiento, a cuyo fin los miembros de válvula (5; 21) tienen conjuntamente dos superficies deslizantes tubulares (51; 52) de diámetro diferente y dos bordes deslizantes anulares complementarios (22; 23) de diámetro correspondientemente diferente que casan con ellas, estando posicionado dicho asiento de válvula (6) entre la superficie deslizante (51) que tiene el diámetro más pequeño y la superficie deslizante (52) que tiene el diámetro más grande, visto en dirección axial.

6. Una válvula según la reivindicación 5, caracterizada porque las dos superficies deslizantes tubulares (51; 52) están posicionadas en el miembro de válvula móvil.

7. Una válvula según la reivindicación 5 ó 6, caracterizada porque las dos superficies deslizantes tubulares (51; 52) son las superficies dirigidas hacia dentro.

8. Una válvula según una cualquiera de las reivindicaciones 5, 6 ó 7 anteriores, caracterizada porque la superficie deslizante (51) que tiene el diámetro más pequeño está posicionada más cerca del asiento de válvula (6) que la superficie deslizante (52) que tiene el diámetro más grande.

9. Una válvula según la reivindicación 8, caracterizada porque las superficies deslizantes tubulares (51, 52) están posicionadas en el miembro de válvula móvil (5) y están constituidas por dos manguitos, siendo más corto el manguito que tiene el diámetro más pequeño y estando este manguito posicionado dentro del manguito que tiene el diámetro más grande, cuyos manguitos están interconectados en el lado del asiento de válvula por medio de dicha parte de conexión (53), formando dicha parte de conexión (53) un tope anular que puede apoyarse contra el asiento de válvula (6).