Válvula con obturador rotativo e instalación de tratamiento de agua que contiene dicha válvula.

Válvula (24) que contiene:

- Un cuerpo (40) de válvula que delimita una cavidad (41),

estando provisto dicho cuerpo por un primer orificio (60) quepermite la introducción de agua en la cavidad, por un segundo orificio (61) que permite la evacuación de agua fuerade la cavidad, y por un tercer orificio (62) que permite comunicar la cavidad (41) y una cámara (16);

- Un obturador o núcleo (49) montado móvil con rotación en el interior de la cavidad, conteniendo el obturador una(primera) depresión (77) sobre su cara externa (90), contribuyendo dicha depresión, con el cuerpo (40), a delimitarun paso permitiendo la circulación de agua entre el primer y tercer orificio (60, 62) en las primeras posicionesangulares del obturador, permitiendo dicho paso la circulación de agua entre el segundo y tercer orificio (61, 62) enlas segundas posiciones angulares del obturador;

- Un primer dispositivo de estanqueidad dispuesto para garantizar una obturación sensiblemente estanca del primerorificio (60) por el obturador en dichas segundas posiciones angulares del obturador; y

- Un segundo dispositivo de estanqueidad dispuesto para garantizar una obturación sensiblemente estanca delsegundo orificio (61) por el obturador en dichas primeras posiciones angulares del obturador.

Estando la válvula caracterizada porque el primer y segundo dispositivo de estanqueidad contiene cada uno de ellos unalojamiento (97, 103) que desembocan en la cavidad (41) y rodean respectivamente al primer y segundo orificio (60, 61),un órgano (98, 104) de estanqueidad dispuesto de forma deslizante en cada alojamiento, así como un dispositivo deapoyo para apoyar contra el obturador el órgano de estanqueidad correspondiente, porque los alojamientos tienen formade hendiduras anulares y los órganos de estanqueidad presentan una forma anular -o tubular- adaptada a la forma de laparte del obturador contra la cual se aplican, concretamente una forma cortada en bisel según un radio correspondiente alradio de una parte cilíndrica del obturador, y porque el dispositivo de apoyo asociado al órgano de estanqueidad querodea al primer orificio (60) contiene al menos un canal (100) que une la extremidad ciega del alojamiento (97) a unmanguito (63, 93) de unión de la válvula a un conducto, mientras que el dispositivo de apoyo asociado al órgano deestanqueidad que rodea al segundo orificio (61) contiene al menos un canal (106) que une la extremidad ciega delalojamiento (103) a la cavidad (41).

Válvula con obturador rotativo e instalación de tratamiento de agua que contiene dicha válvula

CAMPO TÉCNICO

La presente invención hace referencia a una válvula con obturador rotativo y a una instalación de tratamiento de 5 agua que contiene dicha válvula.

La invención hace referencia especialmente a las válvulas de tres vías (esto es, tres interfaces de conexión) motorizadas y a las instalaciones de tratamiento de agua de mar o de agua salobre por osmosis inversa que incorporan dichas válvulas.

En la presente solicitud, salvo indicación explícita o implícita en contra, los términos “cilindro” y “cilíndrico” aluden a un cuerpo delimitado por –o una forma o una superficie creada por– rectas paralelas que se basan en un contorno cerrado que puede ser circular.

ESTADO DE LA TÉCNICA

En las instalaciones de desalación de agua de mar por osmosis inversa se suministra el agua sin tratar a la entrada de un dispositivo de filtración, a una presión de entrada que es superior a la presión osmótica del agua; en 15 general, teniendo en cuenta que la presión osmótica del agua salada es de 25 bar, la presión de alimentación del agua a la entrada del filtro es al menos igual a 25 bar, por ejemplo del orden de 30 a 100 bar, concretamente del orden de 60 a 80 bar; a la salida del filtro se recupera un concentrado de agua denominada “sobresalada”, por una parte, y un permeado de agua desalada (que está a una presión próxima a la presión atmosférica) , por otra parte; la presión del concentrado a la salida del filtro es generalmente algo inferior a la presión de alimentación del agua objeto de desalación, por ejemplo,

inferior a esta en un valor del orden de 1 a 5 bar, teniendo en cuenta que la caída de presión en el filtro es débil.

Las patentes FR2342252 y US4124488 describen una instalación de depuración de agua por osmosis inversa que contiene una bomba de pistón que suministra agua bajo presión a la entrada de un módulo de osmosis inversa (MOI) , y que recibe el agua sobresalada presurizada que sale del módulo MOI mediante una válvula de control, con el fin de utilizar la energía del agua sobresalada presurizada para comprimir/presurizar el agua objeto de desalación.

El pistón de la bomba es accionado en un movimiento de traslación alternativo por un motor eléctrico.

Según un modo de realización, una parte trasera del pistón presenta dos ranuras longitudinales periféricas de modo que, estando accionado además el pistón en un movimiento de oscilación angular, el pistón forma un obturador que comunica una cámara de la bomba que se extiende hacia atrás del pistón, bien con un conducto de transporte de agua sobresalada procedente del MOI, bien con un conducto de descarga.

Un inconveniente de esta instalación es que la oscilación angular del pistón requiere la oscilación angular del cuerpo de la bomba, lo que provoca un consumo inútil de energía. Esta oscilación angular del cuerpo de la bomba requiere conectar la bomba a los circuitos de instalación mediante conexiones flexibles, lo cual presenta dificultades de realización debido, especialmente, a la presión del agua que circula por la instalación.

Las patentes EP1194691 y US6652741 describen una instalación de tratamiento de agua de mar en la que varias bombas de pistón son accionadas mediante una central hidráulica, y controladas para garantizar un tiempo de parada de cada pistón, en cada final de carrera del pistón en cuestión, y para garantizar un caudal acumulado constante.

La admisión de agua sobresalada en una cámara de cada bomba para la recuperación de la energía del “concentrado”, así como la evacuación ulterior de dicho concentrado, son realizadas por un distribuidor –o válvula– de tres vías.

Este dispositivo, válvula o distribuidor, debe responder a diversas presiones: debe permitir el paso de un caudal elevado de agua sin provocar pérdidas de carga importantes; debe estar concebido para soportar la presión elevada (del orden de 60 a 80 bar, por ejemplo) del agua sobresalada que sale de los filtros osmóticos; además, cuando no esté previsto detener los pistones de las bombas al final de carrera durante un tiempo suficiente, este dispositivo debe pasar de una configuración de admisión de agua en la bomba a una configuración de evacuación de agua fuera de la bomba, de 45 forma sensiblemente instantánea, en el momento preciso de la parada al final de carrera del pistón de la bomba en cuestión.

Dichas válvulas son ya conocidas por el documento EP 1988314.

Las válvulas y distribuidores conocidos no responden a estas presiones de forma simple y fiable.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Un objetivo de la invención es proponer una válvula o distribuidor simple de fabricar e instalar, que presente una durabilidad y fiabilidad elevadas, y que ocasione pocas pérdidas de carga, permitiendo cerrar de forma sensiblemente estanca un conducto de transporte de agua sobresalada que una un módulo de filtración a una bomba de pistón, y que pueda pasar –“bascular”– sensiblemente de forma instantánea, de una configuración de alimentación en la que la válvula es atravesada por una corriente de agua sobresalada presurizada que alimenta la bomba, a una configuración de evacuación/vaciado en la que la válvula es atravesada por una corriente de agua sobresalada evacuada fuera de la bomba.

Un objetivo de la invención es proponer una válvula o distribuidor mejorada/o y/o que solucione, al menos en parte, las lagunas o inconvenientes de las válvulas y distribuidores ya conocidos.

Un objetivo de la invención es proponer una instalación de tratamiento de agua de mar o agua salobre que contenga una bomba y una válvula de tres vías para la alimentación de la bomba de agua sobresalada y para la evacuación del agua sobresalada, mejorada y/o que solucione, al menos en parte, las lagunas o inconvenientes de las instalaciones de tratamiento de agua ya conocidas.

Según un aspecto de la invención, se propone una válvula que contiene:

- Un cuerpo de válvula que delimita una cavidad, estando provisto/perforado dicho cuerpo por un primer orificio que permite la introducción de agua en la cavidad, por un segundo orificio que permite la evacuación de agua fuera de la cavidad, y por un tercer orificio que permite comunicar la cavidad y una cámara de una bomba.

- Un obturador montado móvil con rotación en el interior de la cavidad, conteniendo el obturador una depresión sobre su cara externa, contribuyendo dicha depresión con el cuerpo a formar/delimitar un paso –que gira con el obturador– permitiendo la circulación de agua entre el primer y tercer orificio en las primeras posiciones angulares del obturador –correspondiendo a una configuración de la válvula que permite la alimentación de la bomba–, permitiendo dicho paso, además, la circulación de agua entre el segundo y tercer orificio en las segundas posiciones angulares del

obturador –correspondiendo a una configuración de la válvula que permite el vaciado de la bomba;

- Un primer dispositivo de estanqueidad que permite garantizar una obturación sensiblemente estanca del primer orificio por el obturador en dichas segundas posiciones angulares del obturador; y

- Un segundo dispositivo de estanqueidad que permite garantizar una obturación sensiblemente estanca del segundo orificio por el obturador en dichas primeras posiciones angulares del obturador.

En especial, cuando la cara externa del obturador es cilíndrica, la depresión puede adoptar la forma de una ranura o chaflán extendiéndose a lo largo de un eje ortogonal al eje de revolución/rotación del obturador, y presentar una anchura sensiblemente/algo inferior al diámetro del primer y segundo orificio.

Preferentemente, además de dicha depresión –primera depresión–, dicho paso contiene una segunda depresión en la periferia/superficie del obturador, concretamente una segunda depresión de forma sensiblemente anular que se extiende –al menos en parte– con respecto al tercer orificio, así como un canal ahuecado en el obturador y que une dicha primera y segunda depresión.

La sección de dicho canal puedo ser algo inferior, igual, o superior a la del primer y segundo orificio con el fin de limitar las pérdidas de carga ocasionadas por el paso del agua en el canal y, por tanto, en la válvula.

En otros términos y según otro aspecto de la invención, se propone una válvula que contiene un cuerpo que delimita una cavidad y perforado por tres orificios,... [Seguir leyendo]

1. Válvula (24) que contiene:

- Un cuerpo (40) de válvula que delimita una cavidad (41) , estando provisto dicho cuerpo por un primer orificio (60) que

permite la introducción de agua en la cavidad, por un segundo orificio (61) que permite la evacuación de agua fuera 5 de la cavidad, y por un tercer orificio (62) que permite comunicar la cavidad (41) y una cámara (16) ;

- Un obturador o núcleo (49) montado móvil con rotación en el interior de la cavidad, conteniendo el obturador una (primera) depresión (77) sobre su cara externa (90) , contribuyendo dicha depresión, con el cuerpo (40) , a delimitar un paso permitiendo la circulación de agua entre el primer y tercer orificio (60, 62) en las primeras posiciones angulares del obturador, permitiendo dicho paso la circulación de agua entre el segundo y tercer orificio (61, 62) en

las segundas posiciones angulares del obturador;

- Un primer dispositivo de estanqueidad dispuesto para garantizar una obturación sensiblemente estanca del primer orificio (60) por el obturador en dichas segundas posiciones angulares del obturador; y

- Un segundo dispositivo de estanqueidad dispuesto para garantizar una obturación sensiblemente estanca del segundo orificio (61) por el obturador en dichas primeras posiciones angulares del obturador.

Estando la válvula caracterizada porque el primer y segundo dispositivo de estanqueidad contiene cada uno de ellos un alojamiento (97, 103) que desembocan en la cavidad (41) y rodean respectivamente al primer y segundo orificio (60, 61) , un órgano (98, 104) de estanqueidad dispuesto de forma deslizante en cada alojamiento, así como un dispositivo de apoyo para apoyar contra el obturador el órgano de estanqueidad correspondiente, porque los alojamientos tienen forma de hendiduras anulares y los órganos de estanqueidad presentan una forma anular –o tubular– adaptada a la forma de la parte del obturador contra la cual se aplican, concretamente una forma cortada en bisel según un radio correspondiente al radio de una parte cilíndrica del obturador, y porque el dispositivo de apoyo asociado al órgano de estanqueidad que rodea al primer orificio (60) contiene al menos un canal (100) que une la extremidad ciega del alojamiento (97) a un manguito (63, 93) de unión de la válvula a un conducto, mientras que el dispositivo de apoyo asociado al órgano de estanqueidad que rodea al segundo orificio (61) contiene al menos un canal (106) que une la extremidad ciega del

alojamiento (103) a la cavidad (41) .

2. Válvula según la reivindicación 1, en la que dicho paso contiene una segunda depresión (79) en la periferia del obturador, que se extiende con respecto al tercer orificio, así como un canal (78) formado en el obturador y que une dicha primera y segunda depresión (77, 79) .

3. Válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en la que la primera depresión (77) tiene forma de ranura o 30 chaflán extendiéndose a lo largo de un eje (91) ortogonal al eje (43) de rotación del obturador, y presenta una anchura (92) inferior al diámetro del primer y segundo orificio.

4. Válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que los diámetros respectivos del primer y segundo orificio son iguales, y la profundidad (81) de la primera depresión (77) es sensiblemente igual a la diferencia entre el radio (75) del obturador –a la altura de dicha depresión– y el radio de los orificios (60, 61) .

5. Válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el primer y segundo orificio se encuentran mutuamente opuestos, alineados conforme a un eje (67) sensiblemente ortogonal al eje (43) de revolución de la cavidad (41) , siendo estos dos ejes sensiblemente coplanarios.

6. Válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el cuerpo de la válvula está perforada por otros dos orificios que se encuentran mutuamente opuestos, alineados conforme a un eje (43) sensiblemente confundido con el

eje de revolución de la cavidad, y el obturador es solidario en rotación de un árbol (48) de accionamiento que se extiende a través de dichos dos orificios.

7. Válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que las primeras posiciones angulares del obturador son adyacentes de modo que forman una primera zona angular continua de primeras posiciones angulares del obturador, y en la que las segundas posiciones angulares del obturador son adyacentes de modo que forman una segunda zona 45 angular continua de segundas posiciones angulares del obturador, y en la que dichas primera y segunda zonas angulares se extienden sensiblemente en 180º (grados de ángulo) .

8. Válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que cada uno de los órganos de estanqueidad de forma anular contiene una primera porción anular (980) que presenta un primer espesor (981) y cuya extremidad enrasada en la superficie del cuerpo delimita la cavidad (41) , y cada uno de los órganos de estanqueidad contiene una segunda 50 porción anular (982) que presenta un segundo espesor (983) y en la que una de sus extremidades se extiende con respecto –y próxima– a la extremidad ciega del alojamiento (97, 103) correspondiente, siendo el segundo espesor superior al primer espesor.

9. Válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que cada uno de los dispositivos de apoyo contiene un órgano (120) elásticamente deformable, tal como un resorte, dispuesto en el alojamiento (97, 103) correspondiente,

entre la extremidad ciega del alojamiento y la extremidad del órgano de estanqueidad correspondiente, y dispuesto para mantener en contacto mutuo el obturador y el órgano de estanqueidad cuando la válvula no está accionada y ninguna corriente de agua la atraviesa.

10. Instalación de tratamiento de agua que contiene un módulo (15) de filtración de agua, una bomba (27) de pistón (14) , un motor (10) , un mecanismo (11) de accionamiento de la bomba por el motor, así como una válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, equipando la válvula un conducto (23) que une la bomba al módulo de filtración, estando dispuesto el obturador (49) de la válvula para ser accionado en un movimiento de rotación sensiblemente continua por el motor, en sincronismo con la bomba.

11. Instalación de tratamiento de agua que contiene un módulo (15) de filtración de agua, una bomba (27) de pistón (14) , un motor (10) , un mecanismo (11) de accionamiento de la bomba por el motor, así como una válvula (24) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, realizada con la forma de una válvula de tres vías que contiene un cuerpo que delimita una cavidad y un obturador montado móvil con rotación en el interior de la cavidad, equipando la válvula (24) un conducto (23) de transporte de agua sobresalada que une una cámara (16) de recuperación de energía de la bomba (27) al módulo de filtración, estando dispuesto el obturador (49) de la válvula para ser accionado en un movimiento de rotación sensiblemente continua por el motor.

12. Instalación según la reivindicación 11 en la que la válvula presenta las características de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

13. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en la que la válvula (24) está conectada a un conducto (25) por el cual el agua sobresalada es vaciada de la cámara (16) de recuperación de energía de la bomba (27) , a la salida de cada carrera de compresión del pistón (14) de la bomba (27) , durante la carrera –en sentido inverso– del

pistón (14) permitiendo el llenado, con el agua que se ha de bombear, de una cámara (17) de bombeo de la bomba (27) .

14. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en la que el paso de una configuración de la válvula (24) que permita el paso de agua sobresalada procedente del módulo (15) hasta la cámara (16) de recuperación de energía de la bomba (27) , a una configuración de la válvula que permita la evacuación del agua sobresalada fuera de la cámara (16) de recuperación de energía de la bomba (27) , resulta de la rotación (29) del núcleo de la válvula.

15. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en la que el cuerpo (40) contiene un primer manguito tubular (63) que se extiende en la prolongación del orificio (60) , para la unión de la válvula a un conducto (23) que trasporta el agua sobresalada procedente del filtro (15) .

16. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, en la que el cuerpo (40) contiene un segundo manguito

tubular (64) que se extiende en la prolongación del orificio (61) , para la unión de la válvula a un conducto (25) de vaciado del agua sobresalada.

17. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, en la que el cuerpo (40) contiene un tercer manguito tubular (65) que se extiende en la prolongación del orificio (62) , para la unión de la válvula al conducto (23) de trasporte del agua sobresalada entre la válvula y la bomba.