Válvula de diafragma para gases a elevada presión que comprende:

un cuerpo de válvula (12) provisto de una cámara de válvula (20) de configuración generalmente cilíndrica en su interior, presentando dicha cámara de válvula (20) un primer extremo (22) y un segundo extremo (24) que está separado axialmente de dicho primer extremo (22), y una tobera (60) que sobresale axialmente de dicho primer extremo en dicha cámara de válvula (20), estando una primera abertura de gas (28) dispuesta en una cara frontal (62) de dicha tobera (60) y estando una segunda abertura de gas dispuesta en dicho primer extremo (22) lateralmente a dicha tobera;

un conjunto de asiento (32, 32') ajustado de forma amovible en dicho primer extremo (22) de dicha cámara de válvula (20), incluyendo dicho conjunto de asiento (32, 32'):

un anillo de montaje (34, 34') provisto de un orificio de asiento central, una brida interna (82, 82'), un cuerpo anular principal (80) provisto de unos pasos para gas (86) en su interior y una brida anular externa (84, 84');

un anillo de asiento sintético (36, 36') ajustado en dicho orificio de asiento central de dicho anillo de montaje (34, 34'), presentando dicho anillo de asiento sintético (36, 36') un orificio pasante central (38) en su interior y una cara frontal que forma una superficie de asiento (40) en dicha cámara de válvula (20) alrededor de dicha primera abertura de gas (28), penetrando dicha tobera (60) de manera sellada en el interior de dicho orificio pasante central (38) de dicho anillo de asiento sintético (36), que presenta en el lado opuesto de dicha superficie de asiento (40), una superficie de base del anillo de asiento (66, 66') que está presionada por dicho anillo de montaje (34, 34') sobre una superficie de hombro de la tobera (64, 64"); y

unos medios periféricos de sellado (42) a lo largo de dicha brida anular externa (84) de dicho anillo de montaje (34);

un diafragma (44) que sella dicho segundo extremo (24) de dicha cámara de válvula (20), presentando dicho diafragma (44) una superficie de sellado central (48) y un reborde externo (46) en acoplamiento estanco con dichos medios periféricos de sellado (42) de dicho conjunto de asiento (32, 32'); y

unos medios para presionar dicha superficie de sellado central (48) de dicho diafragma (44) sobre dicha superficie de asiento (40) de dicho conjunto de asiento (32);

en la que dicha segunda abertura de gas está formada por un canal anular colector de gas (30) incorporado en dicho cuerpo de válvula caracterizada porque el canal anular (30) rodea dicha superficie de hombro de la tobera (64, (64', 64") y él mismo está rodeado por una superficie de hombro externa (102, 102') del cuerpo de válvula (12); y

o bien dicho anillo de montaje (34, 34') está soportado con su brida anular interna (82, 82') en dicha superficie del hombro de la tobera (64, 64', 64") y con su brida anular externa (84, 84') en dicha superficie de hombro externa (102, 102'), de modo que dicho por lo menos un paso de gas (86) se abre en el interior de dicho canal anular (30);

o bien dicho anillo de montaje (34, 34') tiene su brida anular interna (82') soportada directamente en dicha superficie de hombro de la tobera (64') y define con dicha tobera (60) un hueco anular en forma de cuña en el cual dicho anillo de asiento sintético (36') está comprimido radial y axialmente.

Válvula de diafragma para gases a elevada presión provista de un conjunto de asiento intercambiable.

Campo técnico La presente invención se refiere en general a una válvula de diafragma para gases a elevada presión provista de un conjunto de asiento intercambiable.

Técnica anterior Las válvulas de diafragma para elevadas presiones provistas de un conjunto de asiento intercambiable se emplean, por ejemplo, como válvulas para cilindros de gas o como válvulas de cierre para gases tóxicos, corrosivos, altamente oxidantes o altamente inflamables a elevada presión, pero también para gases inertes a elevada presión. Muestran una estanqueidad y una resistencia excelentes a tales gases de elevada presión.

Una tal válvula de diafragma para elevadas presiones provista de un conjunto de asiento intercambiable se da a conocer, por ejemplo, en el documento US-A-5.215.286. Comprende un cuerpo de válvula provisto en su interior de una cámara de válvula de configuración substancialmente cilíndrica. Esta cámara de válvula presenta en un extremo un fondo plano provisto de una abertura central de entrada de gas y una abertura de salida lateral de gas. Un diafragma de capas múltiples flexible sella el extremo opuesto de la cámara de válvula. Un conjunto de asiento, con inclusión de un anillo de montaje de metal y un anillo de asiento sintético, está encajado amoviblemente en la cámara de válvula. El anillo de montaje tiene un orificio de asiento cilíndrico central, una brida anular externa y una pluralidad de aberturas pasantes circunferencialmente espaciadas dispuestas entre el orificio de asiento y la brida anular externa. El anillo de asiento sintético está ajustado en el orificio de asiento central del anillo de montaje. Es un cuerpo cilíndrico provisto de una brida anular en su extremo de pie y un orificio pasante central. El extremo de base con la brida anular forma una superficie de base del anillo de asiento que está presionada por el anillo de montaje sobre el fondo plano alrededor de la abertura central de entrada de gas, en donde una brida interna del anillo de montaje está sobrepuesta a la brida anular del anillo de asiento sintético y comprime este último. El otro extremo del anillo de asiento sintético forma una superficie de asiento con forma de embudo en la cámara de válvula. Un manguito metálico rígido de pared delgada está recibido sin holgura dentro del anillo de asiento y se apoya en un extremo en el fondo de la cámara de válvula, en donde la superficie de asiento con forma de embudo sobresale sobre el otro extremo del manguito metálico. El manguito metálico rígido y el anillo de montaje se ajustan estrechamente alrededor del interior y del exterior del anillo de asiento para impedir la deformación radial y la desviación axial de este último cuando la superficie de asiento coopera con el diafragma: Con la ayuda de un manguito o un elemento de sombrerete, el reborde externo del diafragma queda abrazado en su periferia a un cordón de sellado que se extiende hacia arriba en la brida anular externa del anillo de montaje, por el que la brida anular externa del anillo de montaje queda presionada simultáneamente con un cordón de sellado que se extiende hacia abajo sobre el fondo de la cámara de válvula. Entre el anillo de montaje y el fondo plano de la válvula la cámara queda un espacio anular colector de gas que está delimitado radialmente por la brida anular del anillo de asiento sintético y el cordón de sellado que se extiende hacia abajo del anillo de montaje. Cuando la válvula está abierta, el gas fluye a través de la abertura central de entrada de gas, atraviesa el anillo de asiento a través del manguito metálico, fluye sobre la superficie de asiento del anillo de asiento, entra a través de las aberturas pasantes en el anillo de montaje en el espacio anular colector de gas, para entrar finalmente en la abertura de salida lateral, que se abre en este espacio anular colector de gas. Unos medios accionadores, que incluyen una barra de empuje y un botón accionador, permiten desviar selectivamente el diafragma en cooperación con la superficie de asiento, para cerrar la válvula.

Se observará que la válvula dada a conocer en el documento US-A-5.215.286 presenta sin embargo varios inconvenientes. Se apreciara por ejemplo que montar un manguito metálico rígido fino en un orificio pasante de un anillo de asiento sintético no es muy fácil, y particularmente no dentro del contexto de un proceso de producción automatizado del conjunto de asiento. Además, un manguito metálico que no está bien fijado en el anillo de asiento sintético puede dañar el anillo de asiento sintético o el diafragma cuando la válvula está cerrada o puede ser expulsado al interior de la cámara de válvula, si una corriente de gas de alta velocidad pasa a través de la abertura central de entrada de gas. Se apreciara también que, la estanqueidad al gas de esta válvula de la técnica anterior a presiones muy elevadas depende en gran parte de la estanqueidad al gas que se alcanza entre la superficie de base del anillo de asiento y el fondo alrededor de la abertura central de entrada de gas.

Los inconvenientes ya mencionados se superan parcialmente con un conjunto de asiento intercambiable según se da a conocer en el documento EP-A-1 281 898. En esta válvula de la técnica anterior, el manguito metálico en el anillo de asiento queda reemplazado por un reborde fino sobresaliente formado directamente en el cuerpo de válvula. Este reborde y el anillo de montaje definen un rebajo en el cual se recibe el asiento de válvula sintético. El fondo de la cámara de válvula incluye una superficie de soporte de asiento que circunda el reborde y un canal rebajado que rodea la superficie de soporte de asiento. Un extremo del anillo de montaje está ajustado en el canal rebajado donde se apoya en el fondo anular de este último. Un rehundido anular en la superficie del anillo de montaje enfrentado al fondo anular del canal rebajado sirve como espacio colector de gas. La brida interna del anillo

de montaje está sobrepuesta a la brida anular del anillo de asiento sintético y presiona este último sobre la superficie de soporte de asiento.

Se ha de señalar que la válvula que se da a conocer en el documento EP-A-1 281 898 todavía adolece, por ejemplo, de los inconvenientes siguientes. En primer lugar, se han de respetar unas tolerancias de fabricación relativamente estrechas para el canal rebajado en el cuerpo de válvula, la superficie de soporte de asiento, el anillo de asiento y el anillo de montaje, para alcanzar la estanqueidad al gas requerida sin dañar el anillo de asiento sintético. En segundo lugar, el rehundido anular en la superficie inferior del anillo de montaje, que sirve como canal colector de gas, debilita substancialmente el anillo de montaje, lo que puede dar lugar a deformaciones del anillo de montaje que afectan la estanqueidad al gas y posiblemente hacer que la válvula entera fracase. En tercer lugar, la brida anular del anillo de asiento se daña fácilmente durante el montaje de la válvula y cuando la válvula se ve sometida a fuerzas excesivas de cierre. En cuarto lugar, el anillo de asiento también corre riesgos de sufrir daños cuando la válvula se ve sometida a fuerzas excesivas de cierre. En quinto lugar, el diseño del asiento de válvula no está adaptado realmente para soportar pruebas de choque adiabático con oxígeno a elevada presión.

Problemas técnicos que se han de solucionar Un primer problema técnico subyacente a la presente invención es proporcionar una válvula de diafragma para gases a elevada presión provista de un conjunto de asiento amovible que sea más fácil de fabricar y en la cual el riesgo de dañar el conjunto de asiento amovible durante el montaje de la válvula quede reducido.

Otro problema técnico subyacente a la presente invención es proporcionar una válvula de diafragma para gases a elevada presión provista de un conjunto de asiento amovible, en la cual este último corra menores riesgos de sufrir daños, cuando la válvula se ve sometida a fuerzas excesivas de cierre.

Otro problema técnico subyacente a la presente invención es proporcionar una válvula de diafragma para gases a elevada presión provista de un conjunto de asiento amovible que garantice una mejor estanqueidad al gas, en particular a presiones de gas más elevadas.

Otro problema técnico todavía subyacente a la presente invención es proporcionar una válvula de diafragma para gases que esté particularmente bien adaptada para oxígeno a elevada presión.

Descripción general de la invención Una válvula... [Seguir leyendo]

1. Válvula de diafragma para gases a elevada presión que comprende:

un cuerpo de válvula (12) provisto de una cámara de válvula (20) de configuración generalmente cilíndrica en su interior, presentando dicha cámara de válvula (20) un primer extremo (22) y un segundo extremo (24) que está separado axialmente de dicho primer extremo (22) , y una tobera (60) que sobresale axialmente de dicho primer extremo en dicha cámara de válvula (20) , estando una primera abertura de gas (28) dispuesta en una cara frontal (62) de dicha tobera (60) y estando una segunda abertura de gas dispuesta en dicho primer extremo (22) lateralmente a dicha tobera;

un conjunto de asiento (32, 32') ajustado de forma amovible en dicho primer extremo (22) de dicha cámara de válvula (20) , incluyendo dicho conjunto de asiento (32, 32') :

un anillo de montaje (34, 34') provisto de un orificio de asiento central, una brida interna (82, 82') , un cuerpo anular principal (80) provisto de unos pasos para gas (86) en su interior y una brida anular externa (84, 84') ;

un anillo de asiento sintético (36, 36') ajustado en dicho orificio de asiento central de dicho anillo de montaje (34, 34') , presentando dicho anillo de asiento sintético (36, 36') un orificio pasante central (38) en su interior y una cara frontal que forma una superficie de asiento (40) en dicha cámara de válvula (20) alrededor de dicha primera abertura de gas (28) , penetrando dicha tobera (60) de manera sellada en el interior de dicho orificio pasante central (38) de dicho anillo de asiento sintético (36) , que presenta en el lado opuesto de dicha superficie de asiento (40) , una superficie de base del anillo de asiento (66, 66') que está presionada por dicho anillo de montaje (34, 34') sobre una superficie de hombro de la tobera (64, 64") ; y unos medios periféricos de sellado (42) a lo largo de dicha brida anular externa (84) de dicho anillo de montaje (34) ;

un diafragma (44) que sella dicho segundo extremo (24) de dicha cámara de válvula (20) , presentando dicho diafragma (44) una superficie de sellado central (48) y un reborde externo (46) en acoplamiento estanco con dichos medios periféricos de sellado (42) de dicho conjunto de asiento (32, 32') ; y unos medios para presionar dicha superficie de sellado central (48) de dicho diafragma (44) sobre dicha superficie de asiento (40) de dicho conjunto de asiento (32) ;

en la que dicha segunda abertura de gas está formada por un canal anular colector de gas (30) incorporado en dicho cuerpo de válvula caracterizada porque el canal anular (30) rodea dicha superficie de hombro de la tobera (64, 64', 64") y él mismo está rodeado por una superficie de hombro externa (102, 102') del cuerpo de válvula (12) ; y o bien dicho anillo de montaje (34, 34') está soportado con su brida anular interna (82, 82') en dicha superficie del hombro de la tobera (64, 64', 64") y con su brida anular externa (84, 84') en dicha superficie de hombro externa (102, 102') , de modo que dicho por lo menos un paso de gas (86) se abre en el interior de dicho canal anular

45 (30) ;

o bien dicho anillo de montaje (34, 34') tiene su brida anular interna (82') soportada directamente en dicha superficie de hombro de la tobera (64') y define con dicha tobera (60) un hueco anular en forma de cuña en el cual dicho anillo de asiento sintético (36') está comprimido radial y axialmente.

2. Válvula según la reivindicación 1, en la que dicha cara frontal (62) de dicha tobera (60) está ligeramente rehundida con respecto a dicha superficie de asiento (40) , para proporcionar un tope mecánico para dicha superficie de sellado central (48) de dicho diafragma (44) cerca de dicha superficie de asiento (40) .

55 3. Válvula según la reivindicación 2, en la que:

dicho anillo de asiento sintético (36, 36') es un cuerpo tubular que comprende una superficie de tubo externa cónica (70, 70') y una superficie de tubo interna (72) ; y dicho orificio central de asiento de dicho anillo de montaje (34, 34') está delimitado por una superficie cónica (88, 88') , que se acopla con dicha superficie de tubo externa cónica (70, 70') para presionar dicho anillo de asiento sintético (36, 36') con su superficie de base (66, 66') sobre dicha superficie del hombro de la tobera (64, 64") y con su superficie de tubo interna (72) sobre una superficie externa de la tobera (92) .

65 4. Válvula según la reivindicación 3, en la que dicha superficie de tubo externa cónica (70, 70') tiene un ángulo de vértice de cono que es ligeramente mayor que el ángulo de vértice de cono de dicho orificio central de dicho anillo de montaje (34, 34') .

5. Válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que dichos medios periféricos de sellado (42) comprenden:

un cordón de sellado anular (104) que sobresale de dicha brida anular externa (84, 84') en dicha cámara de válvula (20) ; y un anillo de sellado sintético periférico (106) situado radialmente entre dicho cordón de sellado anular (104) y una 10 superficie de pared (26) de la cámara de válvula cilíndrica;

en la que dicho reborde externo (46) de dicho diafragma (44) está acoplado de manera estanca con dicho cordón de sellado anular (104) y dicho anillo de sellado sintético periférico (106) .

6. Válvula según la reivindicación 5, que comprende:

un manguito (50) montado en dicho cuerpo de válvula (12) para presionar dicho reborde externo (46) de dicho diafragma (44) sobre dicho cordón de sellado anular (104) y dicho anillo de sellado sintético periférico (106) ;

en la que dichos medios para presionar dicha superficie de sellado central (48) de dicho diafragma (44) sobre dicha superficie de asiento (40) de dicho conjunto de asiento (32) están montados en el interior de dicho manguito (50) .

7. Válvula según la reivindicación 5 o 6, en la que:

dicha brida anular interna (82, 82') presenta una cara frontal (108) que está situada en un primer plano que contiene dicha cara frontal (62) de dicha tobera (60) ;

dicho cordón de sellado anular (104) presenta una cresta anular (110) que está situada en un segundo plano que contiene dicha superficie de asiento (40) ; y dicho primer plano está situado detrás de dicho segundo plano, cuando se ve en el sentido en el que dicha superficie de sellado central (48) de dicho diafragma (44) está presionada sobre dicha superficie de asiento (40) de dicho conjunto de asiento (32) .

8. Válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que:

dicha cara frontal (62) de dicha tobera (60) está, cuando la válvula está abierta, ligeramente rehundida con respecto a dicha superficie de asiento (40) , siendo s la distancia entre dicha cara frontal (62) y dicha superficie de asiento (40) ;

dicha tobera (60) tiene un grosor de pared t en la primera abertura de gas, siendo 0, 1 < s/t < 1.

9. Válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que dicha tobera (60) tiene un grosor de pared t en la primera abertura de gas; dicha superficie de asiento (40) tiene una anchura anular "w", y 0, 8 < w/t < 1, 1. 45

10. Válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que un ajuste cónico está previsto para el anillo de asiento (36') en el orificio de asiento central del anillo de montaje (34') .

11. Válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que dicha superficie de hombro de la tobera es

50 una superficie escalonada que incluye una primera superficie de hombro anular (64') que forma una superficie de soporte para dicha brida anular interna (82') y una segunda superficie de hombro anular (64") contra la cual está presionada dicha superficie de base (66') del anillo de asiento, estando dicha segunda superficie de hombro anular (64") más cerca de dicha cara frontal (62) de dicha tobera (60) que dicha primera superficie de hombro anular (64') .

55 12. Válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que:

dicha superficie de hombro externa (102') está separada de la pared (26) de la cámara de válvula por una ranura anular (112) ; y 60 dicha brida anular externa (84') tiene a lo largo de su borde externo un reborde externo sobresaliente (114) , que es recibido en dicha ranura anular (112) .