CUERPO DE VÁLVULA UNIVERSAL PARA FLUIDOS
Campo de la descri pción La presente invención se refiere en general a un cuerpo de válvula para una válvula para fluidos y, más en particular, a un cuerpo de válvula que se puede configurar para uso con una válvula de globo, una válvula angular y una válvula montada en un recipiente. Antecedentes Se usan las válvulas de control para controlar el flujo de un gas, un l íquido y/o cualquier otra sustancia a través de los tubos y/o de embarcaciones a las que están conectadas. U na válvula de control está compuesta típicamente de una o más entrada, una o más salidas y puede incluir una jaula en forma de manguito en la que un obturador de válvula funciona para controlar el flujo de fluido a través de aberturas que acoplan en modo de fluido, la entrada o las entradas con la salida o las salidas. El obturador de válvula típicamente es parte de un ensamble de sombrerete que está acoplado mecánicamente (por ejemplo, empernado, embridado, roscado, etc. ) al cuerpo de válvula. Un ejemplo de un ensamble de válvula de control está descrito en la patente estadounidense No.
6,701 ,958 , que queda incorporada aquí por medio de esta referencia .
Las válvulas de control pueden ser adaptadas para servir en aplicaciones particulares. Cuatro tipos de válvula de control comunes son: la válvula de globo, la válvula angular, la válvula en T,
y la válvula montada en recipiente. Estos cuatro tipos de válvula de control efectúan funciones de control similares, pero están adaptadas para uso en aplicaciones de control particulares. Una válvula de globo incluye típicamente un portillo o abertura de entrada y un portillo o abertura de salida, alineados a lo largo de un eje de flujo común . Una válvula de globo también incluye típicamente un ensamble de sombrerete que está montado en una tercera abertura, que puede estar alineada a lo largo de un eje que es perpendicular al eje de flujo de los portillos de entrada y de salida, o que puede estar a otro ángulo con respecto a dicho eje. La patente estadounidense 6,701 ,958 a la que se hizo alusión más arriba, describe un ejemplo de un ensamble de válvula de globo. Se usa típicamente una válvula de globo en aplicaciones en las que es conveniente una trayectoria de flujo sustancíalmente recta a través de ella (por ejemplo, si se va a montar la válvula en l ínea a lo largo de una separación de tubería). Una válvula angular incluye típicamente una primera abertura de cuerpo de válvula, que típicamente se usa como entrada , dispuesta a un ángulo con respecto a una segunda abertura de cuerpo de válvula , que es usada típicamente como salida. Una válvula angular incluye también un ensamble de sombrerete de válvula, montado en una tercera abertura de cuerpo de válvula, que está alineada con el eje del portillo de entrada o bien del portillo de salida, y que está a un ángulo con respecto ya sea al portillo de entrada o al portillo de salida . Se usa típicamente una válvula
angular en aplicaciones en las que es necesario proteger el cuerpo de válvula contra daños por erosión o por formación de arco eléctrico. Una válvula en T es un híbrido o una combinación de una configuración de válvula de globo y una configuración de válvula angular. Una válvula en T incl uye tres portillos, cada uno de los cuales puede ser configurado como entrada o como salida. Dos de los portillos están dispuestos típicamente en una configuración coaxial , mientras que el eje de fl ujo del otro portillo está dispuesto a un ángulo con respecto al eje de flujo de los dos portillos coaxiales. Una válvula en T incluye también , típicamente, un ensamble de sombrerete de válvula, montado en una cuarta abertura del cuerpo de válvula. Una válvula en T puede ser configurada para que funcione como válvula de globo obturando el portillo que tiene el eje de flujo a un ángulo con respecto al eje de flujo de los dos portillos coaxiales. Una válvula montada en recipiente, o válvula libre de congelación está configurada de manera similar a la de una válvula angular. De manera similar a una válvula angular, una válvula montada en recipiente incluye típicamente un portillo de entrada y un portillo de salida que tienen un eje de flujo dispuesto a un ángulo con relación al eje de flujo del portillo de entrada . Una válvula montada en recipiente incluye también, típicamente, una tercera abertura configurada para aceptar un ensamble de sombrerete de válvula. Adicional mente, las válvulas montadas en recipiente están
configuradas para ser montadas directamente en un recipiente (es decir, sin necesidad de un tubo o de aditamentos, etc. , i nterpuestos seriadamente), y puede incluir roscas externas en el cuerpo de válvula para su acoplamiento con las roscas internas de una abertura (por ejemplo, un aditamento) del recipiente en el que se va a montar la válvula . En contraste con otros tipos de válvula, el asiento de válvula dentro de una válvula libre de congelamiento está localizada cerca del portillo que está acoplado mecánicamente al recipiente. De esa manera, el asiento de la válvula está expuesto a las temperaturas más calientes del recipiente al que se ha fijado la válvula, reduciendo así al m ínimo o eliminando la posibilidad de que se congele el asiento de válvula. De tal manera, cada uno de los cuatro tipos de válvula descritos más atrás es capaz de ser usado en una aplicación o en dos aplicaciones diferentes (por ejemplo, en el caso de la válvula en T, que puede ser usada como válvula de globo o como válvula angular, dependiendo de donde se instale el obturador de portillo). Sin embargo, ninguno de los tipos de válvula descritos en lo que antecede permite una configuración flexible del cuerpo o ensamble de válvula para uso en aplicaciones montadas en recipiente (por ejemplo, libre de congelación), así como en aplicaciones de válvula angular y de válvula de globo. Como resultado, los fabricantes de válvula deben adquirir herramientas para proveer instalaciones de fabricación de por lo menos los cuatro tipos diferentes de válvula descritos más atrás. Adicionalmente, los instaladores de válvulas, el
personal de mantenimiento, etc. , posiblemente requieran la compra y el mantenimiento de un sumin istro de cuatro tipos diferentes de válvulas para dar servicio a las válvulas instaladas en una planta de procesamiento. Breve descripción de los dibuj os La figura 1 es una vista en sección de un ejemplo de cuerpo de válvula universal, con conexiones extremas roscadas. La figura 2 es una vista en sección del ejemplo de cuerpo de válvula de la figura 1 , en una configuración de válvula angular. La figura 3 es una vista en sección del ejemplo de cuerpo de válvula de la figura 1 en una configuración de válvula de globo. La figura 4 es una vista en sección del ejemplo de cuerpo de válvula de la figura 1 , ilustrado en una configuración montada en un recipiente. Breve descri pción de la i nvención En un ejemplo de modalidad , el cuerpo de válvula de control de fluido incluye primera y segunda aberturas opuestas, y tercera y cuarta aberturas opuestas. En la modalidad de ejemplo, cada una de las aberturas tercera y cuarta está dispuesta a un ángulo respectivo con relación a por lo menos una de las aberturas primera y segunda y una de las aberturas tercera y cuarta está configurada para permitir que el cuerpo de válvula de control de fluido se monte en un recipiente. En otro ejemplo de modalidad , el cuerpo de válvula ¡ncluye primera , segunda , tercera y cuarta aberturas acopladas en relación
de fluido. En la modalidad de ejemplo un extremo distal de por lo menos una de las aberturas está configurado para permitir que el cuerpo de válvula se monte directamente en un recipiente. Descripción detallada En general , el ejemplo de cuerpo de válvula de control de fluido descrito aqu í incluye cuatro aberturas internamente roscadas. Más específicamente, cada una de las aberturas primera y segunda, opuestas, está dispuesta a ángulos respectivos con relación a las aberturas tercera y cuarta, opuestas. En el ejemplo descrito , las aberturas primera y segunda pueden tener una relación sustancialmente ortogonal con relación a las aberturas tercera y cuarta. Adicionalmente, cada una de las aberturas puede incluir una porción internamente roscada, configurada para acoplarse con un tubo roscado, un obturador o tapa roscados, y/o con un ensamble de sombrerete. Por lo menos una de las aberturas incluye también un extremo distal roscado externamente, que permite que el cuerpo de válvula se acople directamente con una abertura roscada de un recipiente, tal como, por ejemplo, un tanque, una botella, un cilindro, etc. Por supuesto, quien tenga experiencia ordinaria en la materia reconocerá que las porciones internamente roscadas pueden ser reemplazadas por otros medios para conectar tubos, obturadores y/o un ensamble de sombrerete, tal como, por ejemplo, una pestaña configurada para empernar entre sí las partes. En contraste con los cuerpos de válvula conocidos, tales como los cuerpos de válvula libres de congelación y los cuerpos de válvula
en T, el cuerpo de válvula de control de fluido que se da como ejemplo provee un solo cuerpo de válvula, que se puede configurar flexiblemente para usarlo como una válvula de globo, una válvula montada en recipiente y una válvula angular. En particular, se puede instalar un obturador roscado en una de las aberturas roscadas internamente; se puede acoplar un ensamble de sombrerete en otra de las aberturas roscadas internamente, y se pueden usar las dos aberturas restantes como aberturas para entrada de fluido y para salida de fluido, respectivamente. Por ejemplo, el cuerpo de válvula descrito aquí puede estar configurado como una válvula montada en recipiente, instalando la abertura externamente roscada en un recipiente, instalando un ensamble de sombrerete en la abertura opuesta a la abertura externamente roscada, instalando un obturador o tapa roscados en una de las dos aberturas restantes, y acoplando la abertura que queda como una entrada o una salida de control de fluido. Alternativamente, el cuerpo de válvula que se da como ejemplo, descrito aquí, puede estar configurado para usarlo como una válvula de globo, instalando un obturador o tapa roscados en la porción internamente roscada de la abertura que tiene las roscas externas, instalando un ensamble de sombrerete en el portillo opuesto a la abertura que tiene las roscas externas, y usando las dos aberturas opuestas restantes, como portillos de entrada y de salida. La figura 1 es una vista en sección de un ejemplo de cuerpo 1 00 de válvula con conexiones extremas universales roscadas. En
general , el ejemplo de cuerpo 1 00 de válvula puede ser usado en un proceso para controlar el flujo de un fluido (por ejemplo, un líquido, un gas, etc. ). Así pues, el ejemplo de cuerpo 1 00 de válvula puede ser incorporado en una válvula de control que se use como parte de un sistema de control en un proceso, para abrir una trayectoria de flujo, cerrar una trayectoria de flujo y/o variar el tamaño de una abertura o una restricción , asociadas con una trayectoria de flujo, controlando de esa manera el caudal de flujo y/o la presión de un fluido de procesamiento que pasa a través de la válvula de control . Tal como se muestra en la figura 1 , el ejemplo de cuerpo 1 00 de válvula incluye aberturas 1 02 , 1 04, 1 06 y 1 08, todas ellas acopladas en relación de fluido, como se muestra. Para que haya claridad en este ejemplo, se hará referencia en lo sucesivo a las aberturas 1 02 y 1 04 como los portillos de entrada 1 02 y 1 04 y se denominará la abertura 1 06 como portillo de salida 1 06. Sin embargo, quien tenga experiencia ordinaria en la materia reconocerá que las aberturas 1 02, 1 04 y 1 06 pueden ser usadas intercambiablemente como portillos de entrada o de salida. Por supuesto, quien tenga experiencia ordi naria en la materia reconocerá que los portillos de entrada 1 02 y 1 04 y el portillo de salida 1 06 pueden ser denominados aberturas de fluido. El portillo de entrada 1 02 y el portillo de salida 1 06 están dispuestos mutuamente opuestos y pueden estar dispuestos a lo largo de un eje de flujo común , o por lo menos en ejes de flujo paralelos, respectivos. El portillo de entrada 104 y la abertura 108
también están dispuestos mutuamente opuestos, y pueden estar alineados a lo largo de un eje común, o pueden tener ejes paralelos. Cada uno del portillo de entrada 104 y la abertura 108, está dispuesto a un ángulo con respecto al portillo de entrada 102 y el portillo de salida 106. En el ejemplo de cuerpo 100 de válvula de la figura 1, el portillo de entrada 102 y el portillo de salida 106 están orientados sustancialmente en forma ortogonal con respecto al portillo de entrada 104 y la abertura 108. Cada una de las aberturas 102, 104, 106 y 108 puede incluir una porción internamente roscada, respectiva, 110, 112, 114 y 116. En algunos ejemplos, las porciones internamente roscadas 110, 112 y 114 pueden tener roscas estándar de tubería, dimensionadas para acomodar un diámetro particular de tubo, tal como, por ejemplo, tubos y/o aditamentos de 2.54 cm de diámetro. La porción internamente roscada 116 de la abertura 108 puede ser dimensionada para aceptar un ensamble de sombrerete, adecuado para implementar un tipo particular de válvula. Por supuesto, quien tenga experiencia ordinaria en la materia reconocerá que la abertura 108 puede no incluir la porción internamente roscada 116, y en su lugar puede incluir cualquier otra estructura adecuada para conectar el ensamble de sombrerete al cuerpo de válvula. Un extremo distal 118 del portillo de entrada 104 incluye una porción roscada 120, configurada para acoplarse con una abertura roscada de un recipiente, tal como se muestra y se describe con relación a la figura 4, en lo que sigue. De esa manera, la porción
roscada 1 20 permite que el cuerpo 1 00 de válvula de ejemplo y, por tanto, cualquier válvula implementada con él , sea montado o conectado mecánicamente en forma directa, en un recipiente. Alternativamente , o adicionalmente, el portillo de entrada 1 02 y el portillo de salida 1 06 también pueden incluir porciones respectivas, externamente roscadas, para acoplarlas con una porción roscada de un recipiente o similar. Tal como se describe más abajo con mayor detalle, uno o más de los portillos 1 02 , 104 y 1 06 puede estar configurado para recibir un obturador o tapa para configurar el cuerpo 1 00 de válvula para fluido, del ejemplo, como una válvula en T, una válvula de globo, una válvula angular o una válvula montada en recipiente. Adicionalmente, quienes tengan experiencia ordinaria en la materia reconocerán que el cuerpo 1 00 de válvula para fluido del ejemplo es meramente un ejemplo de modalidad, y que se pueden implementar variaciones en el cuerpo real de la válvula. Por ejemplo, el número de aberturas, la distribución física o relación de las aberturas, el número de abertura que tienen roscas externas, y los tamaños relativos de las aberturas, pueden variar dependiendo del uso a que se destine. Más aún , el ejemplo del cuerpo 1 00 de válvula puede utilizar cualesquiera trayectorias deseadas de flujo interno (por ejemplo, trayectorias de flujo curvas, que reduzcan al m íni mo la turbulencia, para prevenir o reducir al mínimo la cavitación y/o otros efectos potencial mente destructores o generadores de ruido). Además, por claridad , el cuerpo 1 00 de válvula del ejemplo está
ilustrado en la figura 1 sin la ceja de válvula. Sin embargo, quienes tengan experiencia ordinaria en la materia reconocerán que se podría instalar cualquier ceja de válvula deseada en el ejemplo de cuerpo 1 00 de válvula, para adecuarla a aplicaciones particulares. La figura 2 es una vista en sección del ejemplo de cuerpo 1 00 de válvula de la figura 1 , en una configuración de válvula angular. Tal como se muestra en la figura 2, una tapa u obturador 200 roscado está instalado en el portillo de entrada 1 02. La tapa u obturador 200 bloquea el flujo de fluido hacia o fuera del portillo de entrada 1 02. Si un ensamble de sombrerete está montado en la abertura 108, entonces el puerto de entrada 1 04 y el puerto de salida 106 definen una trayectoria 202 de flujo angulada a través del cuerpo 100 de válvula. Cuando está configurada como se muestra en la figura 2 , se puede montar directamente el cuerpo 1 00 de válvula del ejemplo, a un recipiente, por medio del puerto de entrada 1 04 roscado externamente y se puede acoplar el portillo de salida 1 06 a un tubo y/o a cualquier otro aditamento o estructura portadora de fluido. La figura 3 es una vista en sección del cuerpo 1 00 de válvula del ejemplo de la figura 1 , en una configuración de válvula de globo. Tal como se muestra en la figura 3, un obturador 300 está insertado o instalado en el portillo de entrada 1 04. Adicionalmente puede montarse un ensamble de sombrerete por medio de la abertura 1 08. De esa manera, en esta configuración , una trayectoria de flujo 302 transporta fluido entre el puerto de entrada 1 02 y el puerto de salida
La figura 4 es una vista en sección del ejemplo de cuerpo 1 00 de válvula de la figura 1 , ilustrado montado en un recipiente . Tal como se ilustra en la figura 4, el ejemplo de cuerpo 1 00 de válvula está montado directamente en un recipiente 400. En particular, la porción roscada 1 20 del portil lo 1 04 de entrada está acoplada roscadamente con las roscas 402 de una abertura 404 del recipiente 400. Aunque no se muestra en la figura 4, se puede montar un ensamble de sombrerete en la abertura 1 08, y se puede instalar o insertar un obturador o una tapa en uno de entre el portillo de entrada 1 02 o el portillo de salida 1 06. Como se puede ver de la configuración de ejemplo de la figura 4, la capacidad de montar el cuerpo 1 00 de válvula del ejemplo en un recipiente, mediante el portillo de entrada 1 04 roscado externamente, elimina la necesidad de conexiones y tubos suplementarios. Adicionalmente, la configuración de ejemplo de la figura 4 requiere menos espacio físico (por ejemplo, espacio libre o altura) que la requerida por los ensambles conocidos montados en recipiente). Si bien se han descrito aquí ciertos aparatos y artículos de fabricación , el alcance de cobertura de esta patente no está limitado a ellos. Por el contrario, esta patente cubre todos los aparatos y los artículos de fabricación que queden regularmente dentro del alcance de las reivindicaciones anexas, ya sea literalmente o conforme a la doctrina de los equivalentes.