Conjunto de válvula de control para gestión de la presión.

Un conjunto (100) de válvula piloto que controla una válvula reductora de presión (200) de un sistema desuministro de agua entre unos puntos fijos de presión alta y de presión baja,

comprendiendo el conjunto:un cuerpo (102) que define una cavidad interior;

un primer conjunto de diafragma dentro de la cavidad y que incluye un primer diafragma (110) que tiene una primerasuperficie de él que al menos parcialmente define una primera cámara de presión de fluido (112) en comunicaciónde fluido con un pasaje de fluido (114) formado en el cuerpo (102), y unos primeros medios de desviación (120) paradesviar el primer diafragma (110); y

un segundo conjunto de diafragma dentro de la cavidad y que incluye un segundo diafragma (132) que tiene unaprimera superficie del mismo que define al menos parcialmente la primera cámara de presión de fluido (112), y unasegunda superficie del mismo que define al menos parcialmente una segunda cámara de presión de fluido (136) encomunicación de fluido con una entrada de fluido (138) y una salida de fluido (140) formada en el cuerpo (102), yuna compuerta (150) dispuesta entre la entrada de fluido (138) y la salida de fluido (140) para controlar el flujo defluido a través de la segunda cámara de presión de fluido (136), y unos segundos medios de desviación (152) paradesviar la compuerta (150) y el segundo diafragma (132);

en el que la presión de fluido en la salida (140) de la segunda cámara (136) es sustancialmente igual a la presión desalida de la válvula reductora de presión (200); caracterizado por que el primer conjunto de diafragma y el segundoconjunto de diafragma pueden moverse uno con relación al otro.

Conjunto de válvula de control para gestión de la presión Campo del invento El presente invento se refiere generalmente a los pilotos de control y a sistemas de gestión de la presión tales como los empleados en los sistemas municipales de abastecimiento de agua. Más particularmente, el presente invento se refiere a un conjunto de piloto regulable operado hidráulicamente para gestionar las situaciones de presión del sistema.

Antecedentes del invento El control del suministro y de presión en las tuberías de agua y en los sistemas municipales de abastecimiento de agua así como la infraestructura del suministro varían de un sitio a otro. Convencionalmente, el sistema de distribución de agua está dispuesto de modo que se mantiene una presión mínima del agua en todos los puntos del mismo. Esto se hace usualmente con referencia a la presión predominante en varios puntos críticos, entre los que se incluyen los más altos sobre el nivel del mar o los más alejados de la fuente de suministro en el sistema de aguas provincial. Sin embargo, existe una gran fluctuación permanente en la demanda de agua a lo largo del día y también una considerable variación estacional, por lo que la presión máxima es generalmente más alta que el valor mínimo necesario.

Existe una creencia general en la industria del suministro de agua en todo el mundo sobre el hecho de que las pérdidas de agua son comunes en muchas redes de distribución de agua, y que en muchos casos el nivel de pérdida de agua puede ser relativamente alto. La cantidad de pérdida de agua en el sistema es debida a diversos tipos de fugas, tales como unas conexiones de las bridas de tubos no herméticas, fugas por la junta de estanquidad de la brida, fugas en los anillos obturadores de las válvulas, anillos obturadores deteriorados, tubos viejos (reventones de aberturas muy pequeñas) , empalmes flojos, juntas de enchufe de tubos con fugas, etc. Todas estas causas de fugas pueden significar una sustancial cantidad de pérdida de agua. Manteniendo la presión del punto de entrada en todo momento en el nivel necesario para proporcionar la presión necesaria en los puntos distantes en los períodos de alta demanda puede dar lugar en los períodos de baja demanda a una presión excesiva en las instalaciones del consumidor, y por lo tanto un mayor gasto de agua debido a un consumo y pérdidas innecesarios. El volumen de agua gastada por pérdidas está directamente relacionado con la presión en el sistema.

Las válvulas automáticas reductoras de presión se usan en sistemas de distribución de agua para reducir la presión un determinado valor o punto inferior que sea adecuado, pero que no exponga a los componentes normales tales como los depósitos de agua caliente domésticos a una sobrepresión. Dicho punto inferior normalmente se determina para proporcionar una presión mínima que cumpla los criterios de los sistemas municipales de suministro de agua, particularmente en situaciones de demandas “pico” o máximas que puedan producirse cuando se está apagando un fuego. La presión requerida para una demanda “pico” es usualmente más alta que la requerida para una “fuera de pico” o en situaciones normales durante la noche. En situaciones de baja demanda no solamente las pérdidas significan una alta proporción de la demanda total, sino que las investigaciones han mostrado que algunos orificios de fuga pueden realmente aumentar su superficie con la presión, agravando el problema si se mantienen unas presiones excesivas en todo momento.

De este modo, en la industria de las instalaciones para el abastecimiento de agua se desea descender la presión en el sistema de agua durante los períodos de baja demanda. Desde un punto de vista práctico el descenso de presión del agua en un sistema durante un período de baja demanda reduce la cantidad de pérdida de agua debida a fugas en el sistema. La gestión de la presión del agua puede también reducir la incidencia de rotura de tubos en las infraestructuras de redes de agua antiguas. Una presión más baja significa que los tubos están sometidos a tensiones menores durante los períodos de baja demanda. A lo largo del tiempo unas tensiones menores ayudan a que la infraestructura de los tubos aumente la vida de servicio de los tubos en el sistema de distribución de agua.

En consecuencia, hay una constante necesidad de un conjunto de piloto de control regulable de gestión de la presión operado hidráulicamente que pueda ser usado para fijar los puntos de presión de agua alta y baja para controlar la presión del agua del sistema en períodos de baja demanda y en períodos de alta demanda. Existe también una necesidad constante de un sistema mejorado de válvula impulsada por el flujo para controlar automáticamente la presión aguas abajo entre puntos fijos seleccionados.

El documento DE 1.943.551 describe un reductor de presión de tipo membrana para regular la presión de los gases. Dicho reductor de presión tiene una membrana de control, en concreto una en la que se requiere el uso de una membrana delgada para aumentar la sensibilidad. Existe el peligro de que la permeabilidad de la membrana permita la contaminación del gas en el lado de presión baja debido a la difusión a través de la membrana. La membrana está encerrada en el lado alejado de la sección de presión baja en una cámara que está totalmente encerrada y llenada con un gas inerte. El lado paralelo del recinto puede estar formado por una segunda membrana idéntica, estando ambas membranas unidas conjuntamente.

Objetos del invento Es un objeto de este invento proporcionar un conjunto ventajoso de válvula piloto que controle una válvula reductora de presión de un sistema de suministro de agua entre unos puntos fijos de presión alta y de presión baja para controlar la presión del agua del sistema entre períodos de baja demanda y períodos de alta demanda. El presente invento responde a las necesidades antes mencionadas y a otras y proporciona otras ventajas relacionadas.

Éste y otros objetos se consiguen mediante un sistema de conjunto de válvula piloto de acuerdo con el invento.

Resumen del invento El conjunto de válvula piloto del presente invento generalmente comprende un cuerpo que define una cavidad interior. Un conjunto del primer diafragma dentro de la cavidad incluye un primer diafragma que tiene una primera superficie del mismo que al menos define parcialmente una primera cámara de presión de fluido en comunicación fluida con un pasaje de fluido formado en el cuerpo. El conjunto del primer diafragma incluye también unos primeros medios de desviación para desviar el primer diafragma. Un conjunto del segundo diafragma se encuentra dentro de la cavidad e incluye un segundo diafragma que tiene una primera superficie de él que al menos define parcialmente la primera cámara de presión de fluido, y una segunda superficie de él que define al menos parcialmente una segunda cámara de presión de fluido. Dicha segunda cámara de presión de fluido está en comunicación fluida con una entrada de fluido y una salida de fluido formadas en el cuerpo. Una compuerta está dispuesta entre la entrada de fluido y la salida de fluido para controlar el flujo de fluido a través de la segunda cámara de presión de fluido. Unos segundos medios de desviación desvían la compuerta y el segundo diafragma. La presión de fluido en la salida de la segunda cámara es sustancialmente igual a la presión en la salida de la válvula reductora de presión.

El conjunto del primer diafragma y el conjunto del segundo diafragma se pueden mover uno con relación al otro.

En una realización ventajosa de tal conjunto, dicho conjunto incluye unos medios para regular selectivamente los primeros medios de desviación con objeto de regular un punto fijo de presión alta. Típicamente, los primeros medios de desviación comprenden un muelle, y los medios de regulación comprenden un primer tornillo de regulación acoplado al muelle. Los segundos medios de desviación del conjunto comprenden típicamente un muelle que desvía la compuerta hacia una posición cerrada.

En una realización particularmente preferida del invento la relación entre el área de los diafragmas primero y segundo es aproximadamente 1:1.

En otra realización particularmente preferida de un conjunto de acuerdo con el invento, el conjunto del segundo diafragma incluye un vástago que se extiende al interior del conjunto del primer diafragma y que se desplaza de forma deslizante con respecto al mismo cuando el conjunto del primer diafragma y el conjunto del segundo diafragma se mueven uno con respecto al otro. En tal realización el conjunto del primer diafragma puede incluir unos topes primero y segundo para limitar el desplazamiento... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto (100) de válvula piloto que controla una válvula reductora de presión (200) de un sistema de suministro de agua entre unos puntos fijos de presión alta y de presión baja, comprendiendo el conjunto:

un cuerpo (102) que define una cavidad interior;

un primer conjunto de diafragma dentro de la cavidad y que incluye un primer diafragma (110) que tiene una primera superficie de él que al menos parcialmente define una primera cámara de presión de fluido (112) en comunicación de fluido con un pasaje de fluido (114) formado en el cuerpo (102) , y unos primeros medios de desviación (120) para desviar el primer diafragma (110) ; y

un segundo conjunto de diafragma dentro de la cavidad y que incluye un segundo diafragma (132) que tiene una primera superficie del mismo que define al menos parcialmente la primera cámara de presión de fluido (112) , y una segunda superficie del mismo que define al menos parcialmente una segunda cámara de presión de fluido (136) en comunicación de fluido con una entrada de fluido (138) y una salida de fluido (140) formada en el cuerpo (102) , y una compuerta (150) dispuesta entre la entrada de fluido (138) y la salida de fluido (140) para controlar el flujo de fluido a través de la segunda cámara de presión de fluido (136) , y unos segundos medios de desviación (152) para desviar la compuerta (150) y el segundo diafragma (132) ;

en el que la presión de fluido en la salida (140) de la segunda cámara (136) es sustancialmente igual a la presión de salida de la válvula reductora de presión (200) ; caracterizado por que el primer conjunto de diafragma y el segundo conjunto de diafragma pueden moverse uno con relación al otro.

2. El conjunto de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que cuando una presión de fluido en la primera cámara (112) de presión de fluido es aproximadamente igual o menor que un punto fijo de presión baja la compuerta (150) se mueve hacia una posición cerrada para limitar el flujo de fluido a través de la segunda cámara (136) , y cuando la presión de fluido en la primera cámara (112) de presión de fluido es igual a o mayor que un punto fijo de presión alta la compuerta (150) se mueve hacia una posición abierta para facilitar el flujo de fluido a través de la segunda cámara (136) .

3. El conjunto de acuerdo con la reivindicación 1 o la 2, caracterizado por que incluye unos medios (126) para regular selectivamente los primeros medios (126) de desviación para regular un punto fijo de presión alta.

4. El conjunto de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que los segundos medios de desviación comprenden un muelle (152) que desvía la compuerta (150) hacia una posición cerrada.

5. El conjunto de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que el segundo conjunto de diafragma incluye un vástago (156) que se extiende al interior del primer conjunto de diafragma y se desplaza por deslizamiento con respecto a él cuando el primer conjunto de diafragma y el segundo conjunto de diafragma se mueven uno con relación al otro.

6. El conjunto de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que el primer conjunto de diafragma incluye unos topes primero y segundo (164, 160) para limitar el desplazamiento del vástago.

7. El conjunto de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que los topes primero y segundo (164, 160) se mueven cuando se mueve el primer diafragma (110) .

8. El conjunto de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que incluye unos medios (166) para regular el primer tope (164) a fin de regular un punto fijo de presión baja.

9. El conjunto de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que la entrada (138) de la segunda cámara (136) de presión de fluido está acoplada fluidamente a una cámara de presión (220) que acciona una válvula de la válvula reductora de presión (200) .

10. El conjunto de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que incluye un orificio fijado (400) entre la entrada (138) de la segunda cámara (136) de presión de fluido y la entrada (202) de la válvula

(200) reductora de presión.

11. Un conjunto que comprende un conjunto de válvula piloto de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones caracterizado por que incluye al menos una válvula (302, 304) controlada electrónicamente acoplada fluidamente a la primera cámara de control de la presión de fluido para regular la presión en la primera cámara (112) de presión de fluido para regular la presión de fluido en la primera cámara (112) de presión de fluido.

12. El conjunto de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la al menos una válvula (302, 304) controlada electrónicamente comprende una primera válvula (302) controlada electrónicamente acoplada fluidamente a la entrada (202) de la válvula (200) reductora de presión y a la primera cámara (112) de control de presión y una segunda válvula (304) controlada electrónicamente acoplada fluidamente a la salida (204) de la

válvula (200) reductora de presión y a la primera cámara (112) de control de presión de fluido, y un controlador electrónico (306) para controlar las válvulas primera y segunda (302, 304) controladas electrónicamente.

13. El conjunto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 ó 12, que incluye un conjunto de orificio variable (500) acoplado operativamente a la válvula (200) reductora de presión y acoplada fluidamente al conjunto

de válvula piloto (100) , incluyendo el conjunto de orificio variable (500) un vástago (508) de flujo de fluido de orificio variable acoplado a la válvula (200) reductora de presión y dispuesto de forma deslizante entre la entrada (504) de fluido y la salida (506) del conjunto de orificio variable (500) , en el que el fluido que fluye a través de la entrada (504) y la salida (506) del conjunto de orificio variable (500) varía cuando la válvula (200) reductora de presión se abre y se cierra.

14. El conjunto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por que las cámaras de presión (112, 136) están aisladas de la comunicación de fluido entre sí.

15. El conjunto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado por que incluye un pasaje de fluido (174, 176) entre la primera cámara (112) de fluido y la segunda cámara (136) de fluido del conjunto de válvula piloto (100) , las posiciones relativas del conjunto del primer diafragma y del conjunto del segundo diafragma abriendo o cerrando el pasaje de fluido (174, 176) .