MX2014011385A - Valvula de desvio. - Google Patents

Abstract

Una válvula para desviar el flujo de fluido tiene un alojamiento con una toma de entrada y una pluralidad de tomas de salida dispuestas en relación separada alrededor del alojamiento; un cuerpo está colocado dentro del alojamiento; el cuerpo puede girar en relación con el alojamiento y tiene un puerto de entrada y un puerto de escape unidos por medio de un espacio vacío; el puerto de entrada está alineado con la toma de entrada del alojamiento y tanto el puerto de entrada como la toma de entrada del alojamiento están coaxialmente alineados con el eje de rotación del cuerpo; el puerto de escape está en posición excéntrica al eje y puede estar alineado con cualquiera de la pluralidad de los puertos de salida del alojamiento al girar el cuerpo en relación con el alojamiento; un sello está posicionado entre el cuerpo y el alojamiento; el sello rodea a las tomas de salida y al puerto de escape para evitar la fuga cuando el puerto de escape está alineado con una toma de salida.

Description

VALVULA DE DESVÍO REFERENCIA CRUZADA CON LA SOLICITUD RELACIONADA Esta aplicación se basa en y reclama prioridad para la solicitud provisional de E.U.A. No. 61/614,605, presentada el 23 de marzo de 2012 y se incorpora por medio de la presente como referencia en su totalidad.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención concierne a válvulas usadas para desviar flujo de una trayectoria a una de varias diferentes trayectorias.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Varios procedimientos industriales requieren una válvula que pueda dirigir el flujo de un fluido a una de un número de diferentes trayectorias. Tales válvulas pueden tener un extenso uso para redirigir flujos que comprenden materia en partículas, tal como pellas de polietileno para operaciones de moldeado por inyección de aire, al igual que lechadas que comprenden residuos de minería o piedra triturada, ceniza, al igual que sustancias granuladas a granel tal como granos, arena y similares. Un procedimiento en particular, relleno de pasta de pozos de mina, es de interés significante. El relleno de pasta es actualmente bombeado de vuelta a pozos de mina para rellanar vacíos dejados por el procedimiento de explotación minera. Durante el procedimiento de relleno, la línea principal de suministro de relleno necesita estar dirigida a múltiples pozos de mina. Sin una válvula que pueda dirigir el flujo a uno de un número de diferentes pozos de mina, secciones completas de la tubería de suministro deben ser desconectadas y volver a ensamblar de forma manual para dirigir el flujo a la ubicación deseada. Claramente existe una necesidad de una válvula de desvío que pueda dirigir de manera selectiva un flujo de fluido a una de una pluralidad de ubicaciones para evitar la necesidad de ensamblar y desensamblar repetidamente las redes de tubería cada vez que cambia la ubicación deseada del fluido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención concierne a una válvula para desviar el flujo de un fluido entre una de varias trayectorias diferentes. En una modalidad ejemplar, la válvula de acuerdo con la invención comprende un alojamiento que comprende una pared lateral y una primera y segunda tapas de extremo dispuestas de manera opuesta, unidas a la misma. La pared lateral y las tapas de extremo definen una cámara. Una toma de entrada está colocada en la primera tapa de extremo. La toma de entrada proporciona una comunicación fluida hacia la cámara. Una pluralidad de tomas de salida está colocada en la pared lateral. Las tomas de salida proporcionan comunicación fluida hacia la cámara. Un cuerpo está colocado dentro de la cámara. El cuerpo puede girar en relación con el alojamiento alrededor de un eje coaxialmente alineado con la toma de entrada. Un espacio vacío está colocado totalmente dentro del cuerpo. El espacio vacío tiene un puerto de entrada coaxialmente alineado con la toma de entrada, y un puerto de escape se puede alinear con cualquiera de la pluralidad de tomas de salida posicionada en la pared lateral al girar el cuerpo. En un ejemplo, el espacio vacío tiene un diámetro y define una trayectoria curva entre el puerto de entrada y el puerto de escape. La trayectoria curva puede tener un radio de curvatura no menor a tres veces el diámetro del espacio vacío. Además, el espacio vacío puede tener un diámetro constante entre el puerto de entrada y el puerto de escape.

En una modalidad ejemplar particular, la válvula puede comprender una abertura en la segunda tapa de extremo. Un vástago está unido al cuerpo y se extiende a través de la abertura. El vástago realiza el giro del cuerpo en relación con el alojamiento.

En una modalidad ejemplar, la válvula puede comprender además una pluralidad de tubos unidos a la pared lateral. Cada uno de los tubos está en comunicación fluida con una de las tomas de salida en la pared lateral. La cámara puede tener una forma cónica y el cuerpo también puede tener una forma cónica.

Una modalidad de válvula ejemplar de acuerdo con la invención puede comprender además un sello colocado dentro de la cámara entre el cuerpo y la pared lateral. En un ejemplo, el sello comprende un sustrato. El sustrato puede estar unido a la pared lateral. En este ejemplo, el sustrato tiene una pluralidad de aberturas, cada abertura está alineada con una de las tomas de salida en la pared lateral. En otra modalidad ejemplar, el sustrato está unido al cuerpo. En esta modalidad, el sustrato tiene una abertura alineada con el puerto de escape del espacio vacío.

En una modalidad ejemplar particular de la válvula, la primera tapa de extremo está montada de manera removible sobre dicho alojamiento. Un acoplamiento que tiene una pluralidad de segmentos de extremo a extremo se puede asegurar la tapa de extremo al alojamiento. Los segmentos rodean al alojamiento y a la primera tapa de extremo y retienen la primera tapa de extremo al alojamiento.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista en sección longitudinal de una modalidad de válvula ejemplar de acuerdo con la invención; la figura 2 es una vista en perspectiva isométrica de la válvula mostrada en la figura 1 ; la figura 3 es una vista en perspectiva isométrica de un sello ejemplar usado con la válvula mostrada en la figura ; y la figura 4 es una vista en perspectiva isométrica de otro sello ejemplar usado con la válvula mostrada en la figura 1.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La figura 1 muestra, en sección transversal longitudinal, una válvula 10 ejemplar de acuerdo con al invención. La válvula 10 comprende un alojamiento 12. El alojamiento 12 incluye una pared lateral 14 que tiene una primera y una segunda tapa de extremo 16 y 18. Las tapas de extremo están unidas a la pared lateral de manera opuesta una a la otra. En conjunto, la pared lateral y las tapas de extremo definen una cámara 20. En este ejemplo, la segunda tapa 18 está formada de manera integral con la pared lateral 14, mientras que la primera tapa de extremo 16 es un componente separado, unido de manera desmontable a la pared lateral mediante el uso de un acoplamiento 22. Como se muestra en las figuras 1 y 2, el acoplamiento 22 comprende segmentos 24 y 26 unidos de un extremo al otro extremo, rodeando la pared lateral 14 y la tapa de extremo 16. Los segmentos 24 y 26 tienen llaves arqueadas 28 que se proyectan hacia adentro y se acoplan a muescas circunferenciales 30 en la pared lateral 14 y en la tapa de extremo 16 para proporcionar un acoplamiento mecánico positivo entre los componentes. Los segmentos 24 y 26 pueden estar unidos entre sí al usar sujetadores ajustables tales como tornillos y tuercas que permiten retirar los segmentos y, en consecuencia, remover la tapa de extremo 16 para permitir el mantenimiento de la válvula 10.

Tal como se muestra en la figura 1 , una toma de entrada 32 está colocada en la tapa de extremo 16. La toma de entrada 32 proporciona comunicación fluida con la cámara 20, y puede comprender una boquilla elevada 34 para facilitar la conexión de la válvula 10 a una red de tubería (no mostrada). En este ejemplo, la boquilla 34 tiene una muesca circunferencial 36 que permite unirla a un elemento de tubería mediante el uso de un acoplamiento mecánico tal como se describe en la patente de E.U.A. No. 7,086,131 , la cual se incorpora en la presente como referencia. Otras características de unión posibles incluyen, por ejemplo, una boquilla con bridas, una boquilla roscada, una boquilla que tiene un reborde o reborde y una pestaña, así como una boquilla de extremo plano.

Una pluralidad de tomas de salida 38 está colocada en la pared lateral 14. En este ejemplo se ilustran dos tomas de salida 38 que son dispuestas diametralmente opuestas una de la otra, con el entendimiento de que son posibles más tomas de salida. Las tomas de salida 38 proporcionan comunicación fluida con la cámara 20, y cada toma de salida puede tener un tubo 40 unido a la pared 14 y estar alineada en comunicación fluida con la toma de salida para facilitar la conexión de la válvula 10 a elementos de tubería de una red de tubería (no mostrada). Igual que la boquilla 34, los extremos de los tubos 40 pueden tener una característica que proporciona unión con un elemento de tubería. En este ejemplo, los tubos 40 tienen una muesca circunferencial 42, pero también son posibles tubos con bridas, tubos roscados, tubos que tienen rebordes o reborde y pestaña, así como tubos de extremo plano.

La válvula 10 comprende además un cuerpo sustancialmente sólido 44 colocado dentro de la cámara 20. Un sello de anillo 21 está colocado entre la tapa de extremo 16, la pared lateral 14 y el cuerpo 44 para sellar la interfaz entre la tapa de extremo y el cuerpo y aisla la superficie interior 14a de la pared lateral 14 del fluido que fluye a través de la válvula 10. El cuerpo 44 puede girar en relación con el alojamiento 12 alrededor de un eje 46 que está coaxialmente alineado con la toma de entrada 32 en la tapa de extremo 16. El vástago 48 se extiende desde el cuerpo 44 para realizar su rotación alrededor del eje 46. El vástago 48 se extiende a través de una abertura 50 en la tapa de extremo 18 que puede ser un rodamiento 52 para soportar el vástago 48. Un accionador, por ejemplo unA manivela, un motor eléctrico o hidráulico (no mostrado) puede estar unido al vástago 48 para girarlo y operar la válvula 10.

Un espacio vacío 54 se extiende a través del cuerpo 44. El espacio vacío 54 está contenido totalmente dentro del cuerpo 44, es decir, ninguna parte de la superficie interior 14a de la pared lateral 14 forma un límite del espacio vacío o es una superficie húmeda por el fluido que fluye a través de la válvula. Esta configuración proporciona ventajas con respecto a la operación de la válvula y sellado, ya que proporciona menos área de superficie en donde la materia sólida se pueda acumular y obstaculizar el giro del cuerpo 44. También minimiza la línea entre el cuerpo 44 y la superficie interior 14a de la pared lateral 14 que debe ser sellada. Además, el uso de un cuerpo sustancialmente sólido 44 con un espacio vacío 54 permite que la válvula soporte tanto las altas presiones internas de operación, así como proporciona una larga vida cuando se usa para desviar fluidos que contienen material particulado abrasivo. El cuerpo sustancialmente sólido actúa como una superficie de sacrificio que tiene una larga vida de desgaste debido a su masa.

El espacio vacío 54 tiene un puerto de entrada 56 que está coaxialmente alineado con la toma de entrada 32. El espacio vacío 54 también tiene un puerto de escape 58 que se puede alinear con cualquiera de la pluralidad de tomas de salida 38 en la pared lateral 14 del alojamiento 12. La alineación del puerto de escape 58 con una toma de salida 38 se realiza al girar el cuerpo 44 en relación con el alojamiento 12. En la modalidad mostrada, el espacio vacío 54 tiene un diámetro 60 y define una trayectoria curva 62 entre el puerto de entrada 56 y el puerto de escape 58. Es ventajoso que el diámetro 60 sea una constante entre el puerto de entrada 56 y el puerto de escape 58, y el radio de curvatura 64 de la trayectoria de curva 62 no sea menor que tres veces el diámetro 60. Esta configuración ayuda a reducir la pérdida principal de fluido que fluye a través de la válvula 10 y también mitiga el flujo turbulento que resulta en remolinos que causan un índice incrementado de desgaste cuando los fluidos que tienen partículas abrasivas fluyen a través de la válvula.

Como se muestra en la figura 1 , el sello 66 está colocado dentro de la cámara 20 entre el cuerpo 44 y la pared lateral 14. En esta modalidad ejemplar, tal como se muestra en las figuras 3 y 4, el sello 66 comprende un sustrato tal como 68, 70 formado de un material de polímero flexible, tal como caucho, compuestos sintéticos de caucho así como compuestos de un polímero de flúor tal como PTFE, ETFE y otras sustancias lubricantes que resisten el desgaste. El sustrato 68 está configurado para unirse al cuerpo 44. Para ese fin, como se muestra en la figura 3, el sustrato 68 tiene una sola abertura 72 alineada con el puerto de escape 58 en el cuerpo 44. En una modalidad alterna, mostrada en la figura 4, el sustrato 70 está configurado para estar unido a la superficie interior 14a de la pared lateral 14, y por lo tanto, tiene una pluralidad de aberturas 72, cada una alineada con una toma de salida 38 en la pared lateral 14.

Debido a que los sustratos 68 y 70 están unidos a las superficies que hacen interfaz del cuerpo 44 o la pared lateral 14, es ventajoso diseñar su forma a la del cuerpo o de la pared lateral. Además, la ventaja adicional se puede encontrar al impartir una forma ahusada, cónica tanto al cuerpo 44 como a la pared lateral 14, tal como se muestra en la figura 1. Al usar formas cónicas sustancialmente coincidentes para el cuerpo 44 y la pared lateral 14 se facilita un sellado alrededor de las tomas de salida y el puerto de escape y se puede comprimir el cuerpo 44 dentro del alojamiento 12 para compensar el desgaste del sello, por lo que se alarga la vida del sello.

Claims (12)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1. Una válvula, que comprende: un alojamiento que comprende una pared lateral y una primera y segunda tapas de extremo dispuestas de manera opuesta, unidas a la misma, dicha pared lateral y dichas tapas de extremo definen una cámara; una toma de entrada colocada en dicha primera tapa de extremo que proporciona comunicación fluida con dicha cámara; una pluralidad de tomas de salida colocadas en dicha pared lateral y que proveen comunicación fluida con dicha cámara; un cuerpo sustancialmente sólido dentro de dicha cámara, dicho cuerpo puede girar en relación con dicho alojamiento, alrededor de un eje coaxialmente alineado con dicha toma de entrada; un espacio vacío colocado totalmente dentro de dicho cuerpo, dicho espacio vacío tiene un puerto de entrada coaxialmente alineado con dicha toma de entrada y un puerto de escape se puede alinear con cualquiera de dicha pluralidad de tomas de salida colocadas en dicha pared lateral al girar dicho cuerpo.

2. El accesorio de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende adicionalmente: una abertura en dicha segunda tapa de extremo: un vástago unido a dicho cuerpo y que se extiende a través de dicha abertura, dicho vástago es para accionar el giro de dicho cuerpo en relación con dicho alojamiento.

3. La válvula de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicho espacio vacío tiene un diámetro y define una trayectoria curva entre dicho de entrada y dicho puerto de escape, dicha trayectoria curva tiene un radio de curva no menor a tres veces dicho diámetro de dicho espacio vacío.

4. La válvula de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicho espacio vacío tiene un diámetro constante entre dicho puerto de entrada y dicho puerto de escape.

5. La válvula de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque adicionalmente comprende una pluralidad de tubos unidos a dicha pared lateral, cada uno de dichos tubos está en comunicación fluida con una de dichas tomas de salida en dicha pared lateral.

6. La válvula de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicha cámara tiene una forma cónica y dicho cuerpo tiene una forma cónica.

7. La válvula de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque comprende un sello colocado dentro de dicha cámara entre dicho cuerpo y dicha pared lateral.

8. La válvula de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada además porque dicho sello comprende un sustrato.

9. La válvula de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada además porque dicho sustrato está unido a dicha pared lateral, dicho sustrato tiene una pluralidad de aberturas, cada una de dichas aberturas está alineada con una de dichas tomas de salida.

10. La válvula de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada además porque dicho sustrato está unido a dicho cuerpo, dicho sustrato tiene una abertura alineada con dicho puerto de escape.

11. La válvula de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicha primera tapa de extremo está montada de manera removible sobre dicho alojamiento.

12. La válvula de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizada además porque adicionalmente comprende un acoplamiento que tiene una pluralidad de segmentos unidos de extremo a extremo, dichos segmentos rodean a dicho alojamiento y dicha primera tapa de extremo y retienen dicha primer tapa de extremo a dicho alojamiento.