Válvula de autorregulación para controlar el flujo de gas en sistemas de alta presión.

Una válvula de autorregulación (16) para controlar un flujo de gas en sistemas de alta presión,

comprendiendo laválvula (16):

un cuerpo de válvula (24) que tiene una entrada de gas (44) y una salida de gas (46);

un tapón deslizable (26) alojado en el cuerpo de válvula (24), teniendo el tapón deslizable (26) un primerextremo y un segundo extremo, y siendo deslizable entre una primera posición y una segunda posición;un paso primario de flujo (64) que conecta la entrada de gas (44) y la salida de gas (46), aumentando el pasoprimario de flujo (64) con el movimiento lineal del tapón deslizable (26);

un asiento de válvula estrechado gradualmente (52) para cerrar el paso primario de flujo (64) cuando el tapóndeslizable (26) está en la primera posición y para abrir el paso primario de flujo (64) cuando el tapóndeslizable se mueve hasta la segunda posición, en la que el tapón deslizable (26) comprende además uncuerpo estrechado gradualmente (58) para aplicarse al asiento de válvula estrechado gradualmente (52)cuando el tapón deslizable (26) está en la primera posición;

una primera cámara (40) situada adyacente al primer extremo del tapón deslizable (26);

una segunda cámara (42) situada adyacente al segundo extremo del tapón deslizable (26);

un primer muelle (28) para aplicar una primera fuerza elástica al tapón deslizable (26) hacia la segundaposición;

un segundo muelle (30) para aplicar una segunda fuerza elástica al tapón deslizable (26) hacia la primeraposición;

un primer paso (72) que conecta la entrada de gas (44) y la primera cámara (40);

un segundo paso (74) que conecta la entrada de gas (44) y la segunda cámara (42); y

un actuador de válvula (32) para accionar la válvula (16), abriendo el primer paso (72) para hacer que el tapóndeslizable (26) se acerque a la segunda posición

Válvula de autorregulación para controlar el flujo de gas en sistemas de alta presión ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sistemas de reducción de riesgos se han utilizado desde hace mucho para proteger zonas que contienen equipos o componentes valiosos, tales como galerías de arte, centros de datos y salas de ordenadores. Tradicionalmente, dichos sistemas utilizan halón, que es ideal para la reducción de riesgos, puesto que puede reducir muy rápidamente un riesgo, se puede almacenar a presiones relativamente bajas y solamente se requiere una cantidad relativamente pequeña.

No obstante, en los últimos años, se han hecho evidentes los efectos medioambientales perjudiciales del halón sobre el ozono, y muchos organismos públicos han prohibido la utilización de halón. En algunos países, los sistemas de halón existentes se han reemplazado por sistemas que utilizan gases inertes, más convenientes desde el punto de vista medioambiental, tales como nitrógeno, argón, dióxido de carbono y mezclas de los mismos. A diferencia de los sistemas de extinción de incendios con base halón, los sistemas con base gases inertes utilizan gases naturales y no contribuyen a la reducción del ozono atmosférico.

La combustión ocurre cuando el combustible, el oxígeno y el calor están presentes en cantidades suficientes para soportar la ignición de materiales inflamables. Los sistemas de extinción de incendios con gases inertes están basados en la reducción del nivel de oxígeno en un recinto cerrado hasta un nivel que no mantenga la combustión. Para extinguir un incendio, se libera gas inerte almacenado en un gran número de cilindros de alta presión hacia dentro del recinto cerrado para reducir la concentración de oxígeno, desplazando dicho oxígeno con el gas inerte hasta que se extingue la combustión. Típicamente, el aire ambiente comprende un 21% de concentración en volumen de oxígeno. Dicha concentración debe reducirse hasta por debajo de un 14% para extinguir eficazmente el incendio. Para alcanzar este objetivo, se debe liberar un volumen relativamente grande de gas.

Existen consecuencias de salud y seguridad para el personal de la instalación, particularmente con relación a la reducción de oxígeno en la atmósfera una vez que se ha descargado el sistema. Se requiere un cálculo cuidadoso para asegurar que la concentración de gas inerte liberado es suficiente para controlar la combustión, pero no tan elevada que plantee un riesgo serio para el personal.

El reemplazo de halón por gas inerte para la protección contra incendios presenta dos cuestiones al diseño del sistema. En primer lugar, el suministro de una gran cantidad de gas a una sala protegida en un período corto de tiempo (los códigos de incendios en algunos países requieren que el gas sea suministrado en menos de un minuto) puede generar sobrepresión en la sala, lo que podría dañar potencialmente el equipo en la misma. La práctica industrial actual es utilizar en la sala un sistema de ventilación especial, caro, para impedir la sobrepresión. En segundo lugar, a diferencia del halón, el gas inerte está almacenado a temperatura normal de la sala en forma gaseosa, en lugar de en forma líquida. Para reducir el volumen del recipiente de almacenamiento, se prefiere una presión muy alta, típicamente alrededor de 100 bares. Como consecuencia, el sistema de distribución de gas debe poder soportar presiones extremadamente altas. Estas dos limitaciones son factores clave en el coste tanto de la nueva instalación como de la instalación readaptada.

La sobrepresión en la sala protegida está causada principalmente por una descarga no uniforme del gas inerte desde el recipiente a presión. La presión en el recipiente de gas decae exponencialmente durante la liberación de gas, de manera que la sobrepresión se presenta típicamente en los primeros escasos segundos de la descarga. Si la liberación de gas puede ser regulada para un perfil de presión bastante uniforme mientras dura la descarga, se puede impedir la sobrepresión en la sala protegida, al tiempo que se asegura que la cantidad predeterminada de gas inerte se suministra en el tiempo requerido.

La regulación del flujo de gas requiere una válvula con un área de apertura variable que se pueda controlar. Aunque esto se puede realizar con una servoválvula de bucle cerrado, los costes iniciales y de mantenimiento elevados hacen que sea una solución desfavorable para la protección contra incendios. Además, la complejidad del sistema aumentada de un control de bucle cerrado puede introducir asimismo problemas de fiabilidad.

El documento de EE. UU. número 3.990.516 describe un cuerpo de válvula que contiene un elemento de válvula coaxialmente deslizable con un miembro de sellado en un extremo aguas arriba y un par de pistones de área diferencial en el otro extremo.

BREVE SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona una válvula según la reivindicación 1. La válvula de seguridad de presión controlada de la presente invención controla un flujo de gas en sistemas de alta presión. La válvula incluye un cuerpo de válvula, un tapón deslizable, un paso primario de flujo, unas cámaras primera y segunda, unos muelles primero y segundo, un accionador de válvula y unos pasos primero y segundo. El cuerpo de válvula tiene una entrada de gas y una salida de gas, y aloja el tapón deslizable. El tapón deslizable tiene un primer extremo y un

segundo extremo, y es deslizable entre una primera posición y una segunda posición. El paso primario de flujo conecta la entrada de gas y la salida de gas, y aumenta con el movimiento lineal del tapón deslizable. La primera cámara está situada adyacente al primer extremo del tapón deslizable y la segunda cámara está situada adyacente al segundo extremo del tapón deslizable. El tapón deslizable es desviado hacia la primera posición por una presión de gas aplicada mediante la segunda cámara y el segundo muelle. Cuando se acciona el actuador de válvula, el primer paso se abre para permitir que entre gas en la primera cámara. El tapón deslizable es empujado hasta la segunda posición a un régimen que es función de las fuerzas elásticas primera y segunda y de una presión neumática diferencial en las cámaras primera y segunda.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es una representación esquemática de un sistema de extinción de incendios de acuerdo con la presente invención.

La figura 2 es una vista en sección de una primera realización de una válvula de autorregulación en posición cerrada de acuerdo con la presente invención.

La figura 2A es una vista en sección transversal de la primera realización de la válvula de autorregulación en posición cerrada de acuerdo con la presente invención.

La figura 3 es una vista en sección de la primera realización de la válvula de autorregulación en posición abierta de acuerdo con la presente invención.

La figura 3A es una vista en sección transversal de la primera realización de la válvula de autorregulación en posición abierta de acuerdo con la presente invención.

La figura 4 es una vista en sección de la primera realización de la válvula de autorregulación en posición de carga de acuerdo con la presente invención.

La figura 4A es una vista en sección transversal de la primera realización de la válvula de autorregulación en posición de carga de acuerdo con la presente invención.

La figura 5 es un gráfico que compara el régimen de liberación de gas desde una válvula de autorregulación de la técnica anterior y el régimen de liberación de gas desde la válvula de autorregulación de acuerdo con la presente invención.

La figura 6 es un gráfico del movimiento de un tapón de la válvula de autorregulación de acuerdo con la presente invención, como una función del tiempo.

La figura 6A es un gráfico de las fuerzas sobre un tapón de la válvula de autorregulación de la presente invención, como una función del tiempo, cuando se mueve desde la posición cerrada hasta la posición abierta.

La figura 7 es una vista en sección de una segunda realización de la válvula de autorregulación en posición cerrada de acuerdo con la presente invención.

La figura 8 es una vista en sección de una segunda realización de la válvula de autorregulación en posición abierta de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA La figura 1 es una representación esquemática de un sistema de extinción de incendios 10 con base gases inertes. Una pluralidad de cilindros 12 de almacenamiento de gases inertes están situados en una zona o sala de almacenamiento próxima a una sala cerrada 14 a proteger. Los cilindros 12... [Seguir leyendo]

1. Una válvula de autorregulación (16) para controlar un flujo de gas en sistemas de alta presión, comprendiendo la válvula (16) :

un cuerpo de válvula (24) que tiene una entrada de gas (44) y una salida de gas (46) ; un tapón deslizable (26) alojado en el cuerpo de válvula (24) , teniendo el tapón deslizable (26) un primer extremo y un segundo extremo, y siendo deslizable entre una primera posición y una segunda posición; un paso primario de flujo (64) que conecta la entrada de gas (44) y la salida de gas (46) , aumentando el paso primario de flujo (64) con el movimiento lineal del tapón deslizable (26) ; un asiento de válvula estrechado gradualmente (52) para cerrar el paso primario de flujo (64) cuando el tapón deslizable (26) está en la primera posición y para abrir el paso primario de flujo (64) cuando el tapón deslizable se mueve hasta la segunda posición, en la que el tapón deslizable (26) comprende además un cuerpo estrechado gradualmente (58) para aplicarse al asiento de válvula estrechado gradualmente (52) cuando el tapón deslizable (26) está en la primera posición; una primera cámara (40) situada adyacente al primer extremo del tapón deslizable (26) ; una segunda cámara (42) situada adyacente al segundo extremo del tapón deslizable (26) ; un primer muelle (28) para aplicar una primera fuerza elástica al tapón deslizable (26) hacia la segunda posición; un segundo muelle (30) para aplicar una segunda fuerza elástica al tapón deslizable (26) hacia la primera posición; un primer paso (72) que conecta la entrada de gas (44) y la primera cámara (40) ; un segundo paso (74) que conecta la entrada de gas (44) y la segunda cámara (42) ; y un actuador de válvula (32) para accionar la válvula (16) , abriendo el primer paso (72) para hacer que el tapón deslizable (26) se acerque a la segunda posición.

2. La válvula según la reivindicación 1, en la que una velocidad del tapón deslizable (26) hacia la segunda posición, después de que se abre el primer paso (72) , está controlada por los muelles primero y segundo (28, 30) y una presión neumática diferencial entre las cámaras primera y segunda (40, 42) .

3. La válvula según la reivindicación 1, en la que una posición del tapón deslizable (26) con relación a la segunda posición, después de que se abre el primer paso (72) , está controlada por los muelles primero y segundo (28, 30) y una presión neumática diferencial entre las cámaras primera y segunda (40, 42) .

4. La válvula según la reivindicación 1, en la que la primera cámara (40) tiene un primer diámetro y la segunda cámara (42) tiene un segundo diámetro, siendo el segundo diámetro mayor que el primer diámetro.

5. La válvula según la reivindicación 1, en la que el actuador de válvula es una válvula auxiliar de solenoide (32) .

6. La válvula según la reivindicación 1, que comprende además un saliente (82) para controlar la introducción de gas en la primera cámara (40) a través del primer paso (72) .

7. La válvula según la reivindicación 1, en la que el paso primario de flujo (64) se abre progresivamente, desde un área mínima hasta un área máxima, cuando el tapón deslizable (26) se desplaza de modo lineal como una función del tiempo.