MX2013002890A - Sello de manguito para valvulas de compuerta. - Google Patents

Abstract

Un manguito de válvula de compuerta incluye un miembro de manguito elastomérico de válvula reforzado con un miembro de refuerzo moldeado integralmente ahí dispuesto. En una modalidad, el miembro de refuerzo comprende un par de elementos de anillo espaciados paralelos conectados por una pluralidad de espaciadores. En otra modalidad, el miembro de refuerzo comprende primero y segundo miembros de anillo confinados a tope para crear una forma en T. En otra modalidad, el miembro de refuerzo comprende un anillo y una pluralidad de miembros espaciadores axialmente orientados. En otra modalidad adicional, el miembro de refuerzo comprende un par de elementos de anillo conectados por una pluralidad de pernos. Los pernos se fijan a uno de los elementos de anillo y se acoplan deslizables con el otro elemento de anillo. En una modalidad alterna, un miembro de anillo auxiliar está situado dentro de una abertura interior del miembro de refuerzo.

Description

SELLO DE MANGUITO PARA VÁLVULAS DE COMPUERTA REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio bajo 35 U.S.C. § 119(e) de la Solicitud Provisional de Patente de los E.U.A. Número de Serie 61/383,428 con título IMPROVED SLEEVE SEAL FOR GATE VALVES, presentada en septiembre 16, 2010, que se incorpora aquí por referencia en su totalidad y de la cual esta solicitud reclama el beneficio de prioridad.

CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a un sello de manguito para una válvula de compuerta y más particularmente a un manguito de válvula de compuerta que incluye un miembro de manguito de válvula elastomérico reforzado con un miembro de refuerzo moldeado integralmente ahí dispuesto.

ANTECEDENTES Las válvulas de compuerta se emplean en aplicaciones para manejo de fluidos cuando un flujo de fluido en línea recta con mínima restricción se desea. Una compuerta o disco, acopla un par de sellos opuestos cuando la válvula está en la posición cerrada, para interrumpir el flujo en línea recta. Cuando la compuerta se levanta, configurando la válvula en la posición abierta, el fluido es capaz de fluir libremente entre los puertos de entrada y salida de la válvula. Como se diseñan, las válvulas de compuerta típicamente se operan ya sea en la posición totalmente abierta o totalmente cerrada.

En algunos casos, los sellos opuestos son de metal y la compuerta ya es de metal o no metálica. Como puede apreciarse, la desventaja de estas configuraciones de sello metálico es que puede resultar en un desgaste sustancial a corto plazo de la compuerta y/o los sellos.

En otros casos, los sellos opuestos son elastoméricos y la compuerta es de metal. Con estos montajes, los sellos operan para proporcionar un sello elástico contra la compuerta. El problema con estos montajes de sello elastoméricos sin embargo es que la porción del material elastomérico suave que acopla la compuerta puede erosionarse conforme la compuerta se mueve entre las posiciones abierta y cerrada. Conforme la compuerta entra en ciclo a través del manguito, puede desprender la nariz, separar abriendo el manguito o desprender trozos de manera tal que la válvula eventualmente tiene fuga. Se han hecho intentos por reforzar los sellos elastoméricos, pero proporcionar demasiada rigidez/soporte para la nariz también puede acelerar el desgaste de los sellos.

De esta manera, hay necesidad por una configuración de refuerzo mejorada para sellos elastoméricos empleados en aplicaciones de válvulas de compuerta. La configuración deberá proporcionar un balance en rigidez y flexibilidad, de manera tal que el sello resultante tiene una expectativa de vida incrementada en comparación con los sellos actuales.

COMPENDIO Una modalidad de un manguito de válvula de compuerta se describe, que comprende un miembro de manguito cilindrico que tiene una porción de nariz dispuesta en un extremo; y un miembro de refuerzo colocado dentro del miembro de manguito cilindrico. El miembro de refuerzo comprende primeros y segundos miembros de anillo espaciados, conectados por una pluralidad de miembros espaciadores. Uno del primer y segundo miembros de anillo espaciador se coloca adyacente a la porción de nariz.

Una modalidad de una válvula de compuerta se describe, que comprende un cuerpo, un disco de válvula y un par de miembros de manguito cilindrico. Cada miembro de manguito cilindrico del par de miembros de manguito cilindrico tiene un manguito elastomérico con una porción de nariz colocada en un extremo y un miembro de refuerzo colocado dentro del manguito elastomérico. El miembro de refuerzo puede incluir primeros y segundos miembros de anillo espaciados conectados por una pluralidad de miembros espaciadores. El par de miembros de manguito cilindricos se ubican dentro del cuerpo de válvula de manera tal que sus porciones de nariz respectivas se oponen entre sí. El par de porciones de nariz además se ubican de modo tal que cuando la válvula está en una posición abierta, las porciones de nariz acoplan entre sí para sellar un pasaje de fluido dentro de la válvula, y cuando la válvula está en una posición cerrada, las porciones de nariz acoplan lados opuestos del disco de válvula para evitar flujo de fluido desde un puerto de entrada de la válvula a un puerto de salida de la válvula.

Una segunda modalidad de un manguito de válvula de compuerta también se describe, que comprende un miembro de manguito cilindrico que tiene una porción de nariz colocada en un extremo, y un miembro de refuerzo colocado dentro del miembro de manguito cilindrico. El miembro de refuerzo incluye primeros y segundos miembros de anillo confinados a tope para formar una estructura de T en sección transversal y uno del primero y segundo miembros de anillo se coloca adyacente a la porción de nariz.

Una segunda modalidad de una válvula de compuerta se describe, que comprende un cuerpo, un disco de válvula y un par de miembros de manguito cilindrico. Cada miembro de manguito cilindrico del par de miembros de manguito cilindricos incluyen un manguito elastomérico que tiene una porción de nariz colocada en un extremo y un miembro de refuerzo colocado dentro del manguito elastomérico. El miembro de refuerzo incluye primeros y segundos miembros de anillo confinados a tope para formar una estructura de T en sección transversal. El par de miembros de manguito cilindrico se ubican dentro del cuerpo de válvula de manera tal que sus porciones de nariz respectivas se oponen entre sí. El par de porciones de nariz además se ubican de modo tal que cuando la válvula está en una posición abierta, las porciones de nariz se acoplan entre sí para sellar un pasaje de fluido dentro de la válvula, y cuando la válvula está en una posición cerrada, las porciones de nariz acoplan lados opuestos del disco de válvula para evitar flujo de fluido desde un puerto de entrada de la válvula a un puerto de salida de la válvula.

Una tercera modalidad de un manguito de válvula de compuerta se describe, que comprende un miembro de manguito cilindrico que tiene una porción de nariz dispuesta en un extremo; y un miembro de refuerzo colocado dentro del miembro de manguito cilindrico. El miembro de refuerzo comprende un miembro de anillo acoplado con una pluralidad de miembros espaciadores orientados axialmente. El miembro de refuerzo se ubica en una primera distancia axial lejos de una superficie de la porción de nariz, de manera tal que una proporción de la primera distancia axial y un espesor de la porción de nariz está en un intervalo de aproximadamente 20% a aproximadamente 50%.

Una tercera modalidad de una válvula de compuerta se describe, que comprende un cuerpo, un disco de válvula y un par de miembros de manguito cilindrico. Cada miembro de manguito cilindrico del par de miembros de manguito cilindrico incluye un manguito elastomérico que tiene una porción de nariz colocada en un extremo y un miembro de refuerzo colocado dentro del manguito elastomérico. El miembro de refuerzo comprende un miembro de anillo acoplado con una pluralidad de miembros espaciadores orientados axialmente. El miembro de refuerzo se ubica a una primera distancia axial, lejos de una superficie de la porción de nariz de manera tal que una proporción de la primera distancia axial y el espesor de la porción de nariz está en un intervalo de aproximadamente 20% a aproximadamente 50%. El par de miembros de manguitos cilindricos se ubican dentro del cuerpo de válvula tal que sus porciones de nariz respectivas se opongan entre sí. El par de porciones de nariz además se ubican de modo tal que cuando la válvula esté en una posición abierta, las porciones de nariz se acoplan entre sí para sellar un pasaje de fluido dentro de la válvula y cuando la válvula esté en una posición cerrada, las porciones de nariz acoplan lados opuestos del disco de válvula para evitar flujo de fluido desdé un puerto de entrada de la válvula a un puerto de salida de la válvula.

Una cuarta modalidad de un manguito de válvula de compuerta se describe, que comprende un miembro de manguito cilindrico que tiene una porción de nariz dispuesta en un extremo; y un miembro de refuerzo dispuesto dentro del miembro de manguito cilindrico. El miembro de refuerzo comprende primeros y segundos miembros de anillo espaciados conectados con una pluralidad de pasadores. El primer miembro de anillo espaciado se fija a la pluralidad de pasadores y el segundo miembro de anillo espaciado se acopla deslizablemente con la pluralidad de pasadores. Uno del primero y segundo miembros de anillo espaciados se ubica adyacente a la porción de nariz.

Una cuarta modalidad de una válvula de compuerta se describe, que comprende un cuerpo, una válvula de disco, y un par de miembros de manguito cilindrico. Cada miembro de manguito cilindrico del par de miembros de manguito cilindrico incluyen un manguito elastomérico que tiene una porción de nariz colocada en un extremo y un miembro de refuerzo colocado dentro del manguito elastomérico. El miembro de refuerzo comprende primeros y segundos miembros de anillo espaciados conectados por una pluralidad de pasadores. El primer miembro de anillo espaciado se fija a la pluralidad de pasadores y el segundo miembro de anillo espaciado se acopla deslizablemente con la pluralidad de pasadores. El par de miembros de manguito cilindrico se ubican dentro del cuerpo de válvula de manera tal que sus porciones de nariz respectivas se opongan entre sí. El par de porciones de nariz además se ubican de manera tal que cuando la válvula está en una posición abierta las porciones de nariz se acoplan entre sí para sellar un pasaje de fluido dentro de la válvula y cuando la válvula está en una posición cerrada, las porciones de nariz acoplan lados opuestos del disco de válvula para evitar flujo de fluido desde un puerto de entrada de la válvula a un puerto de salida de la válvula.

Una quinta modalidad del manguito de válvula de compuerta se describe, que comprende un miembro de manguito cilindrico que tiene una porción de nariz dispuesta en un extremo; y un miembro de refuerzo y un miembro de anillo auxiliar colocado dentro del miembro del manguito cilindrico. El miembro de refuerzo comprende un miembro de anillo acoplado con una pluralidad de miembros espaciadores orientados axialmente. El miembro de anillo incluye una abertura interior qué forma una superficie interior. El miembro de anillo auxiliar incluye una superficie exterior situada en la abertura interior para formar una estructura de ajuste por deslizamiento entre el miembro del esfuerzo y el miembro de anillo auxiliar.

Una quinta modalidad de una válvula de compuerta se describe, que comprende un cuerpo, un disco de válvula y un par de miembros de manguito cilindrico. Cada miembro de manguito cilindrico del par de miembros de manguito cilindrico incluye un manguito elastomérico que tiene una porción de nariz colocada en un extremo. Cada manguito elastomérico incluye un miembro de refuerzo y un miembro de anillo auxiliar. El miembro de refuerzo comprende un miembro de anillo acoplado con una pluralidad de miembros espaciadores orientados axialmente, en donde el miembro de anillo incluye una abertura interior que forma una superficie interior. El miembro de anillo auxiliar incluye una superficie exterior situada en la abertura interior, para formar un montaje de ajuste por deslizamiento entre el miembro de refuerzo y el miembro de anillo auxiliar. El miembro de refuerzo se ubica a una primera distancia axial lejos de una superficie de la porción de nariz, de manera tal que una proporción de la primera distancia axial y un espesor de la porción de nariz está en un intervalo de aproximadamente 20% a aproximadamente 50%. El par de miembros de manguitos cilindricos se ubican dentro del cuerpo de válvula de manera tal que sus porciones de nariz respectivas se oponen entre sí. El par de porciones de nariz además se ubican de manera tal que cuando la válvula está en una posición abierta, las porciones de nariz se acoplan entre sí para sellar un pasaje de fluido dentro de la válvula, y cuando la válvula esté en una posición cerrada, las porciones de nariz acoplan lados opuestos del disco de válvula para evitar flujo de fluido desde un puerto de entrada de la válvula a un puerto de salida de la válvula.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS A manera de ejemplo, una modalidad específica del dispositivo ahora se describirá, con referencia a los dibujos acompañantes: La Figura 1 es una vista en sección transversal de una válvula de compuerta ejemplar que incorpora el sello de manguito reforzado descrito, en donde la válvula está en una posición abierta; La Figura 2 es una vista en sección transversal de la válvula de compuerta ejemplar de la Figura 1 en donde la válvula está en la posición cerrada; La Figura 3 es una vista de extremo de una primera modalidad del sello de manguito descrito; La Figura 4 es una vista en sección transversal del sello de manguito de la Figura 3 tomada sobre la línea 4-4; La Figura 5 es una vista lateral de un miembro de refuerzo del sello de manguito de la Figura 3; La Figura 6 es una vista en sección transversal del miembro de refuerzo de la Figura 5 tomada sobre la línea 6-6; La Figura 7 es una vista de extremo de una segunda modalidad del sello de manguito descrito; La Figura 8 es una vista en sección transversal del sello de manguito de la Figura 7 tomada sobre la línea 8-8; La Figura 9 es una vista de extremo de un miembro de refuerzo del sello del manguito de la Figura 7; La Figura 10 es una vista en sección transversal del miembro de refuerzo de la Figura 9, tomado sobre la línea 10-10; La Figura 11 es una vista de extremo de una tercera modalidad del sello de manguito descrito; La Figura 12 es una vista en sección transversal del sello de manguito de la Figura 11 , tomado sobre la línea 2- 2; La Figura 13 es una vista de extremo de un miembro de refuerzo del sello de manguito de la Figura 11 ; La Figura 14 es una vista en sección transversal del miembro de refuerzo de la Figura 13, tomado sobre la línea 14-14; La Figura 15 es una vista de extremo de una cuarta modalidad del sello de manguito descrito; La Figura 16 es una vista en sección transversal del sello del manguito de la Figura 15, tomado sobre la línea 16-16; La Figura 17 es una vista de extremo de un miembro de refuerzo del sello de manguito de la Figura 15; La Figura 18 es una vista en sección transversal del miembro de refuerzo de la Figura 17, tomado sobre la línea 18-18; y La Figura 19 es una vista en sección transversal adicional del miembro de refuerzo de la Figura 17 tomado sobre la línea 19-19.

La Figura 20 es una vista de extremo de una quinta modalidad del sello de manguito descrito; La Figura 21 es una vista en sección transversal del sello de manguito de la Figura 20 tomado sobre la línea 20-20; La Figura 22 es una vista lateral de un miembro de anillo auxiliar del sello de manguito de la Figura 20; La Figura 23 es una vista de extremo del miembro de anillo auxiliar de la Figura 22.

Las Figuras 24A - 24B ilustran vistas en sección transversal parcial de una compuerta en posiciones abierta y cerrada y un miembro de manguito de acuerdo con una quinta modalidad de la actual invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Antes de que se expliquen en detalle cualesquiera modalidades de la invención, habrá de entenderse que la redacción y terminología aquí empleadas son con el propósito de descripción y no habrán de considerarse como limitantes. El uso de "incluyendo", "que comprende" o "tiene" y sus variaciones aquí, se pretende que abarque los ítems citados a continuación y sus equivalentes así como ítems adicionales. A menos que se especifique o límite de otra forma, los términos "montado", "conectado", "soportado" y "acoplado" y sus variaciones se emplean de forma amplia y abarcan montajes, conexiones, soportes y acoplamientos directos e indirectos. Además "conectado" y "acoplado" no se restringen a conexiones o acoplamientos físicos o mecánicos. En la descripción a continuación, números y etiquetas de referencia semejantes se emplean para describir las mismas, similares o correspondientes partes en las varias vistas de las Figuras 1-24B.

Con referencia a la Figura 1 , una válvula de compuerta ejemplar 1 se muestra que tiene un cuerpo 2, un casquete 4, un puerto de entrada 6, un puerto de salida 8, y una perforación para flujo de fluido 6. Los puertos de entrada y salida 6, 8 pueden tener bridas respectivas 10, 12 para fijar la válvula 1 dentro de un sistema de tubería asociado (no mostrado). El casquete 4 puede incluir un mecanismo de accionamiento 14 configurado para operar la válvula a través de un montaje hidráulico, neumático, eléctrico, con engranes u otro energizado.

Como puede verse, la válvula de compuerta 1 incluye primeros y segundos miembros de manguito 16, 18, cada uno de los cuales se recibe dentro de un puerto de entrada o salida respectivo 6, 8 de la válvula 1. Cada uno del primero y segundo miembros de manguito 16, 18 es de una configuración generalmente cilindrica tal que las superficies interiores 20, 22 de los manguitos sirven como la perforación para flujo de fluido 6 del montaje ensamblado.

El primero y segundo miembros de manguito 16, 18 tienen cada uno una porción de nariz 24, 26 dispuesta en un extremo del manguito. Debido a la posición de los manguitos dentro del cuerpo de válvula, estas porciones de nariz 24, 26 se comprimen entre sí cuando la válvula 1 está en la posición abierta. Este montaje comprimido sella la perforación para flujo de fluido 6 cuando la válvula está en la posición totalmente abierta, de manera tal que el fluido de operación de la perforación no se fuga en el cuerpo de válvula 2 o el casquete 4.

El primero y segundo miembros de manguito 16, 18 además tienen cada uno una porción de brida 28, 30 que está emparedada entre la brida respectiva 10, 12 y una brida (no mostrada) de un componente de sistema de tubería asociado. Como se configuran, las porciones de brida 28, 30 de los miembros de manguito 16, 18 sirven tanto para fijar los manguitos dentro de la válvula 1 como para sellar las bridas de válvula 10, 12 a los componentes del sistema de tubería asociados.

También visible en la sección transversal de los miembros de manguito 16, 18, son los miembros de refuerzo 32, 34, que se describirán con mayor detalle posteriormente.

Conforme se cierra la válvula, la compuerta 40 divide los manguitos, empujando las porciones de nariz 26, 24 alejadas entre sí, y resultando en la configuración mostrada en la Figura 2. En esta configuración (la posición totalmente cerrada), las porciones de nariz 26, 24 del primero y segundo miembros de manguito 16, 18 se comprimen contra lados opuestos 36, 38 de la compuerta 40 para sellar el puerto de entrada 6 del puerto de salida 8, interrumpiendo el flujo entre los dos. Además de interrumpir el flujo, el montaje de sello también evita que el fluido de operación migre a otras porciones del cuerpo de válvula y casquete.

Las Figuras 3 y 4 muestran vistas aisladas de una del primer y segundo miembros de manguito 16, 18. Aunque la descripción procederá con relación al primer miembro de manguito 16, se apreciará que la descripción aplica igualmente al segundo miembro de manguito 18.

El primer miembro de manguito 16 comprende un manguito elastomérico 42 en combinación con un miembro de refuerzo 32. En la modalidad ilustrada, la porción de nariz 24, la porción de brida 28 y la superficie interior 20, se forman por el manguito elastomérico 42. El miembro de refuerzo 32 se incrusta (por ejemplo, mediante un proceso de moldeado) dentro del manguito elastomérico 42 adyacente a la porción de nariz 24 para proporcionar una rigidez mejorada deseada a la porción de nariz 24.

Como se ilustra, la porción de nariz 24 tiene un espesor "A", y el miembro de refuerzo 32 se ubica a una distancia "B" desde una superficie frontal 25 de la porción de nariz. De acuerdo con la invención, se ha determinado que el suministrar el miembro de manguito 16 con una proporción B/A de aproximadamente 20% a aproximadamente 50%, proporciona un ciclo de vida mejorado deseado para el manguito. Esta proporción puede variar, dentro del intervalo establecido, dependiendo del compuesto elastomérico que se utiliza para formar el manguito elastomérico 42, el valor de presión nominal del manguito, y el espesor de la compuerta 40. De esa manera, valores ejemplares B/A, por tamaño de tubería nominal (NPS = Nominal Pipe Size), son de aproximadamente 34% para NPS de 15.24 cm (6 in), aproximadamente 37% para NPS de 20.32 cm (8 in), aproximadamente 22% para NPS de 40.64 cm (16 in), y aproximadamente 48% para NPS de 81.24 cm (32 in).

Para proporcionar un ajuste apropiado del miembro de manguito 16 dentro del cuerpo de válvula 2, la superficie exterior 44 del manguito elastomérico 42 se dimensiona y configura para acoplar al menos una porción de una superficie interior del cuerpo.

Las Figuras 5 y 6 muestran vistas aisladas del miembro de refuerzo 32. En la modalidad ilustrada, el miembro de refuerzo 32 está compuesto por una pluralidad de elementos, incluyendo primeros y segundos miembros de anillo espaciados 46, 48 y una pluralidad de miembros espaciadores 50.

Cada uno de los miembros de anillo 46, 48 tiene un diámetro interior ("ID" = Inside Diameter), un diámetro exterior ("OD" = Outside Diameter) un ancho "W" y un espesor "t" dimensionados para proporcionar un grado deseado de rigidez transversal al miembro de manguito resultante 16. Para proporcionar un grado deseado de rigidez axial al miembro de manguito 16, el primero y segundo miembros de anillo 46, 48, se conectan por la pluralidad de miembros espaciadores 50, que se ubican en sitios discretos respecto a los miembros de anillo 46, 48.

Los miembros espaciadores tienen una longitud "L" para proporcionar una distancia de desplazamiento deseada entre el primero y segundo miembros de anillo 46, 48. Los miembros espaciadores ilustrados 50 comprenden elementos de placa discretos que tienen orificios asociados 52 ahí dispuestos. Los orificios 52 pueden facilitar alineamiento del miembro de refuerzo 32 dentro del molde durante fabricación cuando el miembro de refuerzo 32 se moldea dentro del manguito elastomérico 42.

En la modalidad ilustrada, el primero y segundo miembros de anillo 46, 48 se conectan por cuatro miembros espaciadores individuales 50 ubicados a intervalos de 90 grados. Se apreciará que números mayores o menores de espaciadores pueden emplearse para proporcionar un grado deseado de rigidez axial al miembro de manguito 16.

El proporcionar los espaciadores 50 a intervalos de 90 grados permite que el miembro de manguito 16 se flexione axialmente (es decir, paralelo a la dirección del flujo a través de la perforación 6) cuando la válvula 1 se cicla entre las posiciones abierta y cerrada. Esta flexión ocurre debido a que las porciones de los anillos 46, 48 ubicados entre los espaciadores 50 son capaces de flexionar ligeramente ante la aplicación de fuerza axial a las porciones de nariz 22, 24. La cantidad de flexión permitida puede ser controlada durante fabricación al cambiar una o más de las dimensiones de anillo y/o espaciador, y al ajusfar el número y colocación de los espaciadores 50. Un grado adicional de ajuste también puede proporcionarse al ubicar el miembro de refuerzo 32 a una distancia de desplazamiento deseada desde la porción de nariz del miembro de manguito 16.

De acuerdo con la invención, se ha encontrado que permitir que el miembro de manguito 16 flexione ligeramente en la dirección axial (en oposición a proporcionar ya sea un sello completamente elástico o completamente rígido) puede mejorar el ciclo de vida de los manguitos en comparación con diseños previos. Como se ha descrito, el diseño sello de manguito proporciona un esquema de refuerzo balanceado que puede ajustarse (al ajusfar los parámetros anteriormente mencionados) para adecuarse a una aplicación particular.

El manguito elastomérico 42 puede elaborarse de cualquiera de una variedad de materiales elastoméricos empleados para aplicaciones de sistemas fluidos. El miembro de refuerzo 32 puede elaborarse a partir de acero laminado en caliente u otro metal según sea apropiado. También se contempla que el miembro de refuerzo 32 puede elaborarse a partir de un material no metálico tal como un polímero.

Ahora con referencia a las Figuras 7-10, se ilustra una segunda modalidad de un miembro de manguito 116 para utilizar en la válvula de las Figuras 1 y 2, que incorpora un montaje de refuerzo alterno. Como con la modalidad previa, la descripción procederá en relación al primer miembro de manguito 116 aunque la descripción aplica igualmente al segundo miembro del manguito.

El miembro de manguito 116 de las Figuras 7 y 8 comprende un manguito elastomérico 142 en combinación con un miembro de refuerzo 32. En la modalidad ilustrada, la porción de nariz 124, la porción de brida 128 y la superficie interior 120 se forman por el manguito elastomérico 142. El miembro de refuerzo 132 se incrusta (por ejemplo, moldea) dentro del manguito elastomérico 142 adyacente a la porción de nariz 124 para proporcionar una rigidez mejorada deseada a la porción de nariz 124 por razones previamente descritas.

Como se ilustra, la porción de nariz 124 tiene un espesor "A" y el miembro de refuerzo 132 se ubica a una distancia "B" desde la superficie frontal 125 de la porción de nariz. Como con la modalidad de las Figuras 3 y 4, se ha determinado de acuerdo con la presente invención, que suministrar el miembro de manguito 116 de las Figuras 7 y 8 con una proporción B/A desde aproximadamente 20% a aproximadamente 50%, proporciona un ciclo de vida mejorado deseado para el manguito. Esta proporción puede variar, dentro del intervalo establecido, dependiendo del compuesto elastomérico empleado para formar el manguito elastomérico 142, el valor nominal de presión del manguito y el espesor de la compuerta 40. De esta manera, valores ejemplares B/A, por tamaño de tubo nominal (NPS), son de aproximadamente 34% para NPS de 15.24 cm (6 in), aproximadamente 37% para NPS de 20.32 cm (8 in), aproximadamente 22% para NPS de 40.64 cm (16 in), y aproximadamente 48% para NPS de 81.24 cm (32 in).

Para proporcionar un ajuste apropiado del miembro del manguito 116 dentro del cuerpo de válvula 2, la superficie exterior 144 del manguito elastomérico 142 se dimensiona y configura para acoplar al menos una porción de una superficie interior del cuerpo.

Las Figuras 9 y 10 muestran vistas aisladas del miembro de refuerzo 132. En la modalidad ilustrada, el miembro de refuerzo 132 está compuesto por un par de elementos, incluyendo primeros y segundos miembros de anillo confinante a tope 146, 148 que tienen una apariencia generalmente en forma de T en sección transversal.

Cada uno de los miembros de anillo 146, 148 tiene un diámetro interior respectivo "IDi, ID2", un diámetro exterior respectivo "ODi, OD2", un ancho "Wi, W2" y un espesor "ti, t2n, dimensionados para proporcionar un grado deseado de rigidez al miembro de manguito resultante 116.

En la modalidad ilustrada, el primer miembro de anillo 146 también incluye una pluralidad de orificios 152 ahí dispuestos. Los orificios 152 pueden facilitar alineamiento del miembro de refuerzo 132 dentro del molde durante fabricación, cuando el miembro de refuerzo 132 se moldea dentro del manguito elastomérico 142.

Como puede verse mejor en la Figura 8, el primer y segundo miembros de anillo 146, 148 se ubican dentro del manguito elastomérico 142 de manera tal que el segundo miembro de anillo 148 está directamente adyacente a la posición de nariz 124 del miembro de manguito 116. En este arreglo, una superficie de lado ancho 149 del segundo miembro de anillo 148 se presenta adyacente a la porción de nariz 124. En una modalidad alterna, el montaje puede voltearse de manera tal que el primer miembro de anillo 146 se ubica adyacente a la porción de nariz 124 y el segundo miembro de anillo 148 se ubica en el extremo opuesto del primer miembro de anillo, lejos de la porción de nariz 124. En este arreglo alterno, una superficie lateral relativamente más estrecha del primer miembro de anillo 146 se presenta adyacente a la porción de nariz 124.

Como con la primera modalidad, el manguito elastomérico 142 puede elaborarse de cualquiera de una variedad de materiales elastoméricos empleados para aplicaciones de sistemas fluidos. El miembro de refuerzo 132 puede elaborarse a partir de acero laminado en caliente u otro metal según sea apropiado. También se contempla que el miembro de refuerzo 132 puede elaborarse de un material no metálico tal como un polímero.

Con referencia ahora a las Figuras 11-14, se ilustra una tercera modalidad de un miembro de manguito 216 para utilizar en la válvula de las Figuras 1 y 2 que incorpora un montaje de refuerzo alterno. Como con la modalidad previa, la descripción procederá en relación al primer miembro de manguito 216, aunque la descripción aplique igualmente al segundo miembro del manguito.

El miembro de manguito 216 de las Figuras 11 y 12 comprende un manguito elastomérico 242 en combinación con un miembro de refuerzo 232. En la modalidad ilustrada, la porción de nariz 224, la porción de brida 228 y la superficie interior 220 se forman por el manguito elastomérico 242. El miembro de refuerzo 232 se incrusta (por ejemplo, moldea) dentro del manguito elastomérico 242 adyacente a la porción de nariz 224 para proporcionar una rigidez mejorada deseada a la porción de nariz 224 por razones previamente descritas.

Como se ilustra, la porción de nariz 224 tiene un espesor "A" y el miembro de refuerzo 232 se ubica una distancia "B" desde la superficie frontal 225 de la porción de nariz. Como con las modalidades previamente descritas, se ha encontrado, de acuerdo con la presente invención, que suministrar el miembro de manguito 216 de las Figuras 11 y 12 con una proporción B/A desde aproximadamente 20% a aproximadamente 50%, proporciona un ciclo de vida mejorado deseado para el manguito. Esta proporción puede variar dentro del intervalo establecido dependiendo del compuesto elastomérico empleado para formar el manguito elastomérico 142, el valor nominal de presión del manguito y el espesor de la compuerta 40.

Para proporcionar un ajuste apropiado del miembro de manguito 216 dentro del cuerpo de válvula 2, la superficie exterior 244 del manguito elastomérico 242 se dimensiona y configura para acoplar al menos una porción de una superficie interior del cuerpo.

Las Figuras 13 y 14 muestran vistas aisladas del miembro de refuerzo 232. En la modalidad ilustrada, el miembro de refuerzo 232 está compuesto por un miembro de anillo 246 y una pluralidad de miembros espaciadores dispuestos lateralmente 250. Cada uno de los miembros espaciadores incluye un orificio 252 para facilitar alineamiento del miembro de refuerzo 232 dentro del molde durante fabricación cuando el miembro de refuerzo 232 se moldea dentro del manguito elastomérico 242.

Cada uno de los miembros espaciadores tiene una longitud "L".

En la modalidad ilustrada, cuatro miembros espaciadores individuales 250 se ilustran ubicados a intervalos de 90 grados. Se apreciará que números mayores o menores de espaciadores pueden emplearse para proporcionar un grado deseado de rigidez axial al miembro de manguito 216.

El miembro de anillo 246 tiene un diámetro interior "ID" y un diámetro exterior "OD", un ancho "W" y un espesor "t" dimensionados para proporcionar un grado deseado de rigidez al miembro de manguito resultante 216. Como mejor puede verse en la Figura 12, el miembro de refuerzo 232 se ubica dentro del manguito elastomérico 242 de manera tal que el miembro de anillo 246 está directamente adyacente a la porción de nariz 224 del miembro de manguito 216. En este arreglo, una superficie de lado ancho 249 (Figura 13) del miembro de anillo 246 se presenta adyacente a la porción de nariz 224.

Como con las modalidades previas, el manguito elastomérico 242 puede elaborarse de cualquiera de una variedad de materiales elastoméricos empleados para aplicaciones en sistemas fluidos. El miembro de refuerzo 232 puede elaborarse a partir de acero laminado en caliente, u otro metal según sea apropiado. También se contempla que el miembro de refuerzo 232 puede elaborarse de un material no metálico tal como un polímero.

Ahora con referencia a las Figuras 15-19, se ilustra una cuarta modalidad de un miembro de manguito 316 para utilizar en la válvula de las Figuras 1 y 2 que incorpora un montaje de refuerzo alterno. Como con la modalidad previa, la descripción procederá en relación al primer miembro de manguito 316 aunque la descripción aplica igualmente al segundo miembro de manguito.

El miembro de manguito 316 de las Figuras 15 y 16 comprende un manguito elastomérico 342 en combinación con un miembro de refuerzo 332. En la modalidad ilustrada, la porción de nariz 324, la porción de brida 328 y la superficie interior 320 se forman por el manguito elastomérico 342. El miembro de refuerzo 332 se incrusta (por ejemplo, moldea) dentro del manguito elastomérico 342 adyacente a la porción de nariz 324 para proporcionar una rigidez mejorada deseada a la porción de nariz 324 por las razones previamente descritas.

Como se ilustra, la porción de nariz 324 tiene un espesor "A" y el miembro de refuerzo 332 se ubica a una distancia "B" desde una superficie frontal 325 de la porción de nariz. Como con las modalidades previas, se ha encontrado de acuerdo con la presente invención que suministrar el miembro de manguito 316 de las Figuras 15 y 16 con una proporción B/A desde aproximadamente 20% a aproximadamente 50%, proporciona un ciclo de vida mejorado deseado para el manguito. Esta proporción puede variar dentro del intervalo establecido, dependiendo del compuesto elastomérico empleado para formar el manguito elastomérico 142, el valor nominal de presión del manguito, y el espesor de la compuerta 40.

Para proporcionar un ajuste apropiado del miembro del manguito 316 dentro del cuerpo de válvula 2, la superficie exterior 344 del manguito elastomérico 342 se dimensiona y configura para acoplar al menos una porción de una superficie interior del cuerpo de válvula.

Las Figuras 17 - 19 muestran vistas aisladas del miembro de refuerzo 332. En la modalidad ilustrada, el miembro de refuerzo 332 está compuesto por una pluralidad de elementos, incluyendo primeros y segundos miembros de anillo 346, 348, una pluralidad de pasadores 349 y una pluralidad de miembros espaciadores 351.

Cada uno de los miembros de anillo 346, 348 tiene un diámetro interior respectivo "IDi, ID2", un diámetro exterior respectivo "ODi, OD2", un ancho "Wi, W2" y un espesor "ti, t2" dimensionados para proporcionar un grado de rigidez deseado al miembro de manguito resultante 316.

En la modalidad ilustrada, el primero y segundo miembros de anillo 346, 348 son móviles entre sí. Esta funcionalidad se proporciona por la pluralidad de pasadores 349, que se fijan al primer anillo 346 y que se acoplan deslizablemente con el segundo anillo 348 mediante orificios correspondientes 347 en el segundo anillo. En operación, el primero y segundo anillos 346, 348 pueden moverse entre sí por acción del primer anillo 348 que puede deslizarse sobre los pasadores 349. Esto proporciona un grado de flexibilidad al montaje de refuerzo que permite a la porción de nariz flexionar una cantidad deseada durante el ciclado de la válvula 1.

Una pluralidad de miembros espaciadores 351 se proporcionan en el primer anillo 346 para facilitar el alineamiento del miembro de refuerzo 332 dentro del molde durante fabricación cuando el miembro de refuerzo 332 se moldea dentro del manguito elastomérico 342.

Como puede verse mejor en la Figura 16, el primero y segundo miembros de anillo 346, 348 se ubican dentro del manguito elastomérico 342 de manera tal que el primer miembro de anillo 346 está directamente adyacente a la porción de nariz 324 del miembro de manguito 316. En este arreglo, una superficie lateral amplia 345 del segundo miembro de anillo 346 se presenta adyacente a la porción de nariz 324. En una modalidad alterna, el montaje puede voltearse de manera tal que el segundo miembro de anillo 348 se ubica adyacente a la porción de nariz 324 y el primer miembro de anillo 346 se ubica en el extremo opuesto del primer miembro de anillo, lejos de la porción de nariz 324.

Como con las modalidades previas, el manguito elastomérico 342 puede elaborarse de cualquiera de una variedad de materiales elastoméricos empleados para aplicaciones de sistemas de fluidos. El miembro de refuerzo 332 puede elaborarse a partir de acero laminado en caliente u otro metal según sea apropiado. También se contempla que el miembro de refuerzo 332 puede elaborarse de un material no metálico tal como un polímero.

Ahora con referencia a las Figuras 20-23, una quinta modalidad de un miembro de manguito 416 para utilizar en la válvula de las Figuras 1 y 2, se ilustra incorporando un montaje de refuerzo alterno a un adicional. Como con la modalidad previa, la descripción procederá en relación al primer miembro de manguito 416 aunque la descripción aplica igualmente al segundo miembro de manguito.

El miembro del manguito 416 de las Figuras 20 y 21 comprende un manguito elastomérico 442 en combinación con el miembro de refuerzo 232 previamente descrito en relación a las Figuras 11-14 y un miembro de anillo auxiliar 460 parcialmente ubicado dentro del miembro de refuerzo 232. En la modalidad ilustrada, la porción de nariz 424, la porción de brida 428 y la superficie interior 420 se forman por el manguito elastomérico 442. El miembro de refuerzo 232 se incrusta (por ejemplo, moldea) dentro del manguito elastomérico 442 adyacente a la porción de nariz 424 para proporcionar una rigidez mejorada deseada a la porción de nariz 424 por las razones previamente descritas.

Como se ilustra, la porción de nariz 424 tiene un espesor "A" y el miembro de refuerzo 232 se ubica a una distancia "B" de una superficie frontal 425 de la porción de nariz 424. Como con las modalidades previamente descritas, se ha encontrado de acuerdo con la presente invención, que suministrar el miembro de manguito 416 de las Figuras 20 y 21 con una proporción B/A desde aproximadamente 20% a aproximadamente 50%, proporciona un ciclo de vida mejorado deseado para el manguito. Esta proporción puede variar dentro del intervalo establecido, dependiendo del compuesto elastomérico empleado para formar el manguito elastomérico 442, el valor nominal de presión del manguito y el espesor de la compuerta 40. De esta manera, valores B/A ejemplares por tamaño de bomba nominal (NPS), son de aproximadamente 34% para NPS dé 15.24 cm (6 in), aproximadamente 37% para NPS de 20.32 cm (8 in), aproximadamente 22% para NPS de 40.64 cm (16 in), y aproximadamente 48% para NPS de 81.24 cm (32 in).

Para proporcionar un ajuste adecuado del miembro de manguito 416 dentro del cuerpo de válvula 2, la superficie exterior 444 del manguito elastomérico 442 se dimensiona y configura para acoplar al menos una porción de una superficie interior del cuerpo de válvula 2.

De nuevo con referencia a las Figuras 13 y 14, el miembro de anillo 246 del miembro de refuerzo 232 incluye una abertura interior 251 que tiene un diámetro interior "ID" para formar una superficie interior 253, y un diámetro exterior "OD", un ancho "W" y un espesor "t", dimensionados para proporcionar un grado de rigidez deseado al miembro de manguito resultante 416 (Figura 20). Como puede mejor verse en la Figura 20, el miembro de refuerzo 232 se ubica dentro del manguito elastomérico 442, de manera tal que el miembro de anillo 246 esté directamente adyacente a la porción de nariz 424 del miembro de manguito 416. En este arreglo, una superficie de lado amplio 249 (Figura 13) del miembro de anillo 246 se presenta adyacente a la porción de nariz 424.

Con referencia a las Figuras 22 y 23, el miembro de anillo auxiliar 460 tiene una forma de anillo e incluye un diámetro interior "IDx" y un diámetro exterior "ODx" formando una superficie exterior 464 y un espesor "tx". Con referencia a las Figuras 20 y 21 , el diámetro exterior ODx del miembro de anillo auxiliar 460 es más pequeño que el diámetro interior ID de la abertura interior 251 del miembro de refuerzo 232. El miembro de anillo auxiliar 460 se incrusta (por ejemplo, moldea) dentro del manguito elastomérico 442 y sitúa de manera tal que una porción del espesor tx se ubica dentro de la abertura interior 251 del miembro de refuerzo 232 de esta manera formando un montaje de ajuste por deslizamiento entre el miembro de refuerzo 232 y el miembro de anillo auxiliar 460. En esta modalidad, el miembro de refuerzo 232 y el miembro de anillo auxiliar 460 son móviles entre sí en una dirección axial. La operación de la presente modalidad ahora se describirá con referencia a las Figuras 24A y 24B en conjunto con la descripción que acompaña a las Figuras 1 y 2. Las Figuras 24A y 24B ilustran vistas en sección transversal parcial de la compuerta 40 y el miembro de manguito 416. Cuando la válvula 1 está abierta (Figura 24A), la compuerta 40 no comprime el miembro de manguito 416 (sólo una vista parcial de un miembro de manguito 416 se ilustra por claridad). Cuando la válvula 1 se cierra, la compuerta 40 comprime la porción de nariz 424 de esta manera provocando deflexión axial del miembro de refuerzo 232 y el miembro de anillo auxiliar 460 sobre una dirección axial 462 de la válvula 1 (Figura 24B). De acuerdo con la presente invención, el miembro de refuerzo 232 desvía una mayor cantidad del miembro de anillo auxiliar 460 sobre el eje central. Por lo tanto, una mayor porción del espesor tx del miembro de anillo auxiliar 460 se ubica dentro de la abertura interior 251 del miembro de refuerzo 232 que cuando la porción de nariz 424 no se comprime. El miembro de anillo auxiliar 460 proporciona rigidez adicional en la dirección axial para el manguito elastomérico 442 junto con resistencia tangencial incrementada para el manguito elastomérico 442. Como tal, el montaje de la quinta modalidad es adecuado para aplicaciones de alta presión.

Como con las modalidades previas, el manguito elastomérico 442 puede elaborarse de cualquiera de una variedad de materiales elastoméricos empleados para aplicaciones de sistemas para fluidos. El miembro de refuerzo 232 y/o el miembro de anillo auxiliar 460 pueden elaborarse a partir de acero laminado en caliente u otro metal como sea apropiado. También se contempla que el miembro de refuerzo 232 y/o el miembro de anillo auxiliar 460 pueden elaborarse de un material no metálico tal como un polímero.

Se apreciará que las características descritas en esta especificación (incluyendo cualesquiera reivindicaciones acompañantes, resumen y dibujos) pueden estructurarse en cualquier combinación y que cada característica descrita en esta especificación puede ser reemplazada por características alternas que sirven al mismo, equivalente o similar propósito a menos que se establezca expresamente de otra forma. De esta manera, a menos que se establezca expresamente de otra forma, cada característica descrita es un ejemplo sólo de una serie genérica de características equivalentes o similares.

La invención no se restringe a los detalles de la o las modalidades anteriores. La invención se extiende a cualquier característica novedosa o cualquier combinación novedosa, de las características descritas en esta especificación (incluyendo cualesquiera reivindicaciones acompañantes, resumen y dibujos) o a cualquier característica novedosa o a cualquier combinación novedosa de las etapas de cualquier método o proceso así descrito.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un manguito de válvula de compuerta, caracterizado porque comprende: un miembro de manguito cilindrico que tiene una porción de nariz dispuesta en un extremo; y un miembro de refuerzo dispuesto dentro del miembro de manguito cilindrico, el miembro de refuerzo comprende primeros y segundos miembros de anillo espaciados conectados por una pluralidad de miembros espaciadores; en donde uno del primer y segundo miembros de anillos espaciados se ubican adyacentes a la porción de nariz.

2. El manguito de válvula de compuerta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el miembro de manguito cilindrico se fabrica de un material elastomérico y el miembro de refuerzo se fabrica de metal.

3. El manguito de válvula de compuerta de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque los miembros espaciadores están separados a intervalos de noventa grados.

4. El manguito de válvula de compuerta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el miembro de refuerzo se ubica a una primera distancia axial lejos de una superficie a la porción de nariz, de manera tal que una proporción de la primera distancia axial y un espesor de la porción de nariz está en un intervalo de aproximadamente 20% a aproximadamente 50%.

5. Un manguito de válvula de compuerta, caracterizado porque comprende: un miembro de manguito cilindrico que tiene una porción de nariz dispuesto en un extremo; y un miembro de refuerzo dispuesto dentro del miembro de manguito cilindrico, el miembro de refuerzo comprende primeros y segundos miembros de anillo confinados a tope para formar una estructura de T en sección transversal; en donde uno del primero y segundo miembros de anillo se ubican adyacente a la porción de nariz.

6. El manguito de válvula de compuerta de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el miembro de refuerzo se ubica a una primera distancia axial de una superficie de la porción de nariz, de manera tal que una proporción de la primera distancia axial y un espesor de la porción de nariz está en el intervalo de aproximadamente 20% a aproximadamente 50%.

7. Un manguito de válvula de compuerta, caracterizado porque comprende: un miembro de manguito cilindrico que tiene una porción de nariz dispuesta en un extremo; y un miembro de refuerzo colocado dentro del miembro de manguito cilindrico, el miembro de refuerzo comprende un miembro de anillo acoplado con una pluralidad de miembros espaciadores axialmente orientados; en donde el miembro de refuerzo se ubica a una primera distancia axial lejos de una superficie de la porción de nariz, de manera tal que una proporción de la primer distancia axial y un espesor de la porción de nariz están en un intervalo de aproximadamente 20% a aproximadamente 50%.

8. El manguito de válvula de compuerta de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el miembro de manguito cilindrico se fabrica de un material elastomérico y el miembro de refuerzo se fabrica de metal.

9. El manguito de válvula de compuerta de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque los miembros espaciadores se separan a intervalos de noventa grados.

10. Un manguito de válvula de compuerta, caracterizado porque comprende: un miembro de manguito cilindrico que tiene una porción de nariz dispuesta en un extremo; y un miembro de refuerzo dispuesto dentro del miembro de manguito cilindrico, el miembro de refuerzo comprende primeros y segundos miembros de anillo espaciados conectados por una pluralidad de pasadores, el primer miembro de anillo espaciado fijo a la pluralidad de pasadores y el segundo miembro de anillo espaciado acopla deslizablemente con la pluralidad de pasadores; en donde uno del primero y segundo miembros de anillo espaciados se ubican adyacentes a la porción de nariz.

11. El manguito de válvula de compuerta de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el miembro de refuerzo se ubica a una primera distancia axial lejos de una superficie de la porción de nariz, de manera tal que una proporción de la primera distancia axial y un espesor de la porción de nariz está en un intervalo de aproximadamente 20% a aproximadamente 50%.

12. El manguito de válvula de compuerta de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el miembro de manguito cilindrico se fabrica de un material elastomérico y el miembro de refuerzo se fabrica de metal.

13. Un manguito de válvula de compuerta, caracterizado porque comprende: un miembro de manguito cilindrico que tiene una porción de nariz dispuesta en un extremo; un miembro de refuerzo y un miembro de anillo auxiliar dispuesto dentro del miembro de manguito cilindrico, el miembro de refuerzo incluye un miembro de anillo acoplado con una pluralidad de miembros espaciadores orientados axialmente y el miembro de anillo incluye una abertura interior que forma una superficie interior y en donde el miembro de anillo auxiliar incluye una superficie exterior situada dentro de la abertura interior para formar un montaje de ajuste por deslizamiento entre el miembro de refuerzo y el miembro de anillo auxiliar.

14. El manguito de válvula de compuerta de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el miembro de refuerzo se ubica a una primera distancia axial lejos de una superficie en la porción de nariz, de manera tal que la proporción de la primera distancia axial y un espesor de la porción de nariz está en un intervalo de aproximadamente 20% a aproximadamente 50%.

15. El manguito de válvula de compuerta de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el miembro de manguito cilindrico se fabrica de un material elastomérico y el miembro de refuerzo se fabrica de metal.