Válvula de cilindro, regulador de presión de gas y medidor de flujo integrados y protegidos, y método para recargar un cilindro de gas equipado de ese modo.

Dispositivo (10) para un contenido a presión, comprendiendo el dispositivo (10):

un recipiente (18) con un interior hueco para ubicar el contenido en su interior, y

un conjunto de orificio de carga (28) para transferir de manera selectiva el contenido desde el exterior del recipiente(18) al interior del recipiente (18), incluyendo el conjunto de orificio de carga (18):

un cuerpo (52) con un paso hueco (54) que se extiende desde el exterior del recipiente hacia el interior delrecipiente;

caracterizado por

un émbolo móvil (60) situado en el interior del paso (54) del cuerpo (52), teniendo el émbolo (60) un conducto (66) através del cual fluye el contenido desde un conducto de alimentación (92) hasta el interior del recipiente (18);

un mecanismo de estanqueidad (68) situado entre el émbolo (60) y el cuerpo (52) para evitar la transferencia decontenido a través del conducto (66) del émbolo (60) en una primera posición de émbolo y permitir la transferenciade contenido a través del conducto (66) del émbolo (60) en una segunda posición de émbolo;

un dispositivo polarizador de émbolo (76) que orienta el émbolo (60) hacia la primera posición de émbolo, yun cojinete móvil (80) situado en el interior del paso (54) y colocado entre el émbolo móvil (60) y el exterior delrecipiente, incluyendo el cojinete (80) un conducto (86) a través del cual fluye el contenido desde el conducto dealimentación (92) al interior del recipiente (18), desplazando el cojinete (80) el émbolo (60) de la primera posición deémbolo a la segunda posición de émbolo durante el desplazamiento del cojinete (80) de una primera posición decojinete a una segunda posición de cojinete.

Válvula de cilindro, regulador de presión de gas y medidor de flujo integrados y protegidos, y método para recargar un cilindro de gas equipado de ese modo Solicitud relacionada Se reivindica el beneficio de la prioridad de la Solicitud de Patente Provisional con número de serie 60/452.376 y la descripción se incorpora aquí como referencia.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un dispositivo para un contenido a presión, comprendiendo el dispositivo un recipiente con un interior hueco para ubicar el contenido en su interior y un conjunto de orificio de carga para transferir de manera selectiva el contenido desde el exterior del recipiente al interior del recipiente, incluyendo el conjunto de orificio de carga un cuerpo con un paso hueco que se extiende desde el exterior del recipiente hacia el interior del recipiente.

Antecedentes de la invención Los cilindros que contienen un gas comprimido se pueden encontrar en entornos tales como instalaciones de fabricación, investigación, producción o síntesis, hospitales, laboratorios, aulas, o cualquier entorno donde una fuente del gas deseado no esté disponible de otra manera. Los cilindros tienen una amplia gama de tamaños y formas, y están adaptados para contener un tipo particular de gas. La mayoría de los cilindros son un recipiente generalmente vertical que tiene un fondo plano para permitir que el cilindro repose en posición vertical sobre una superficie horizontal. En la parte superior del cilindro hay un orificio por el que sale el gas comprimido del cilindro, normalmente a través de una válvula instalada en el cilindro por el proveedor de gas, y luego a través de un regulador y/o medidor de flujo instalado por el usuario final y adaptado para controlar el flujo de gas desde el interior del cilindro al lugar de aplicación. Dichos cilindros se emplean normalmente para transportar gases de calibración, por ejemplo, para calibrar instrumentos, monitores de aire y sistemas de seguridad en ubicaciones remotas.

Los cilindros de gas son transportados hasta un usuario final por un proveedor en el momento en el que el usuario final desea el gas. Hay dos tipos de cilindros de gas utilizados para fines de portabilidad y otros fines de calibración. Un cilindro de tipo 1 es un cilindro recargable, que generalmente, aunque no siempre, proporciona protección a la válvula mediante una tapa de cilindro metálica. La recarga de determinados cilindros de tipo 1 se realiza normalmente a través de un orificio de carga que debe conectarse mediante un accesorio compatible que sobresalga de un conducto de alimentación. Durante la recarga, los accesorios permiten que fluya gas desde una fuente externa, a través de la válvula de cilindro, hasta el cilindro. Estos accesorios se encuentran generalmente en dispositivos de recarga que se adhieren a diseños de rosca estandarizados disponibles para los usuarios finales a fin de permitir potencialmente a los usuarios finales intentar recargar los cilindros cuando se desee, posiblemente con un gas inadecuado. Muchos cilindros de tipo 1 y de tipo 2 descritos más adelante, no tienen en absoluto medio alguno que evite la recarga no autorizada de los cilindros.

Un cilindro de tipo 2 es el denominado cilindro "desechable" que generalmente no proporciona ninguna protección de válvula, ya que normalmente no hay tapa de metal con un cilindro de tipo 2. La tapa de metal, como se encuentra en algunos cilindros de tipo 1, está diseñada para proteger la válvula de cilindro del contacto con, y del daño que puedan ocasionar, cuerpos extraños, encontrados cuando la válvula de cilindro cae, sufre una sacudida u otro tipo de impacto durante tal circunstancia accidental. Normalmente, el gas es administrado al usuario final en cantidades adecuadas para satisfacer las necesidades del usuario final durante un período de tiempo. Normalmente se suelen almacenar varios cilindros de gas en la ubicación del usuario final en un momento dado para garantizar la disponibilidad de gas cuando se necesite. A medida que es consumido el contenido de los cilindros, el gradiente de presión entre el interior del cilindro y el medio ambiente ya no es lo suficientemente grande como para permitir a un usuario retirar gas del interior del cilindro. En ese momento, el contenido del cilindro se ha consumido, y los cilindros vuelven a almacenarse en la ubicación del usuario final a la espera de su eliminación final. Un gran número de usuarios finales simplemente tira los cilindros desechables cuando el gas contenido ha sido consumido, hayan sido o no debidamente procesados para su eliminación de acuerdo con las reglas federales, estatales y locales.

Un técnico debe instalar el medidor de flujo junto con el regulador, que normalmente no se ha proporcionado formando parte integral de la válvula de cilindro por el proveedor de los cilindros de gas. Por lo tanto, el técnico o el empleado del técnico, debe mantener una provisión de reguladores y de medidores de flujo, que funcionen adecuadamente, de diferentes características de reducción de presión y regulación de flujo para asegurar una correcta administración de gas desde el cilindro.

Después de instalar el regulador, un técnico que calibra un instrumento, por ejemplo, va a suministrar una cantidad de gas con una concentración conocida, u otra propiedad conocida, desde el interior del cilindro al instrumento, y va a supervisar la respuesta del instrumento. La respuesta del instrumento es observada y comparada con las concentraciones del gas o gases que hay dentro del cilindro según aparecen en la etiqueta del cilindro. El ajuste automático o manual del instrumento se hace de manera que estos valores coincidan. El técnico debe tener especial cuidado para evitar que la válvula, el medidor de flujo y el regulador expuestos impacten contra un objeto extraño. Un impacto suficientemente fuerte puede provocar un corte, indistintamente, en la válvula, el medidor de flujo o el regulador desde la parte superior del cilindro, provocando una repentina liberación del contenido del cilindro. Se sabe que los cilindros presurizados que tienen la válvula, el medidor de flujo o el regulador con un corte debido a una caída o al golpe recibido por un cuerpo extraño, se vuelven peligrosos debido al empuje repentino que produce la liberación de presión. En tales casos, el cilindro puede convertirse en un proyectil.

En cilindros de tipo 2 o desechables, una vez consumido su contenido, los cilindros se reciclan o desechan correctamente. Debido a la naturaleza peligrosa a veces potencial y a veces real del contenido de los cilindros, el reciclaje de los cilindros es problemático, y puede costar de cientos de dólares hasta miles de dólares por cada cilindro. Los usuarios finales que cuentan con un presupuesto limitado, con frecuencia pueden almacenar muchos cilindros hasta que se presente un uso alternativo, o una manera más económica de eliminarlos. El almacenamiento de cilindros consumidos a menudo se descuida y quedan expuestos a los elementos, lo que hace que los cilindros se degraden con el tiempo. A medida que los cilindros se degradan, se pueden desarrollar grietas o fugas y permitir que se escapen trazas residuales de gas del cilindro al ambiente circundante. Además, los cilindros consumidos pueden inclinarse o volcarse, violándose una vez más su integridad, permitiendo la posibilidad de que se escapen trazas residuales de gas, así como que se produzca el efecto proyectil antes mencionado.

Para maximizar la transportabilidad, y minimizar el peso, los cilindros de tipo 2 o los cilindros denominados desechables se han desarrollado para ser desechados una vez consumidos. Estos se utilizan normalmente para proveer un suministro de gas de una sola vez a un usuario final quien tiene pocas alternativas para un suministro de gas portátil distinto al del gas contenido en un cilindro desechable. Los cilindros desechables con frecuencia se eliminan como desecho sólido una vez consumidos. Una vez más, sin embargo, debido a la naturaleza a menudo peligrosa del contenido de los cilindros, las instalaciones que aceptan cilindros consumidos normalmente cobran tarifas de eliminación muy altas. Además, la eliminación de los cilindros desechables contribuye a la creciente acumulación de residuos sólidos en vertederos. Como resultado, hay una confusión frecuente por parte de los usuarios finales en cuanto a cómo deshacerse correctamente o reciclar cilindros "desechables" cuando el contenido haya sido total o parcialmente consumido.

Usos alternativos para cilindros de gas comprimido desarrollados por el usuario final a menudo están fuera del uso previsto de los cilindros cuando fueron originalmente diseñados. Los intentos por parte del usuario final de recargar un cilindro pueden someter el cilindro a... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (10) para un contenido a presión, comprendiendo el dispositivo (10) :

un recipiente (18) con un interior hueco para ubicar el contenido en su interior, y

un conjunto de orificio de carga (28) para transferir de manera selectiva el contenido desde el exterior del recipiente (18) al interior del recipiente (18) , incluyendo el conjunto de orificio de carga (18) :

un cuerpo (52) con un paso hueco (54) que se extiende desde el exterior del recipiente hacia el interior del recipiente;

caracterizado por

un émbolo móvil (60) situado en el interior del paso (54) del cuerpo (52) , teniendo el émbolo (60) un conducto (66) a través del cual fluye el contenido desde un conducto de alimentación (92) hasta el interior del recipiente (18) ;

un mecanismo de estanqueidad (68) situado entre el émbolo (60) y el cuerpo (52) para evitar la transferencia de contenido a través del conducto (66) del émbolo (60) en una primera posición de émbolo y permitir la transferencia 20 de contenido a través del conducto (66) del émbolo (60) en una segunda posición de émbolo;

un dispositivo polarizador de émbolo (76) que orienta el émbolo (60) hacia la primera posición de émbolo, y

un cojinete móvil (80) situado en el interior del paso (54) y colocado entre el émbolo móvil (60) y el exterior del

recipiente, incluyendo el cojinete (80) un conducto (86) a través del cual fluye el contenido desde el conducto de alimentación (92) al interior del recipiente (18) , desplazando el cojinete (80) el émbolo (60) de la primera posición de émbolo a la segunda posición de émbolo durante el desplazamiento del cojinete (80) de una primera posición de cojinete a una segunda posición de cojinete.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, estando el cojinete (80) configurado para desplazarse de la primera posición de cojinete a la segunda posición de cojinete mediante la conexión de un componente de alimentación de contenido (92) al conjunto de orificio de carga (28) .

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un dispositivo polarizador de cojinete (82) que 35 orienta el cojinete (80) a la primera posición de cojinete.

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el conducto (66) del émbolo (60) incluye una abertura a través del émbolo (60) .

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el conducto (86) del cojinete (80) incluye una abertura a través del cojinete (80) .

6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mecanismo de estanqueidad (68) incluye una junta (70) , montada para desplazarse con el émbolo (60) que coincide en posición de estanqueidad con una superficie de 45 asiento (72) situada en el cuerpo (52) .

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el émbolo (60) se acopla y se desliza con respecto a una pared interior del cuerpo (52) , el conducto (66) del émbolo (60) se extiende desde una parte extrema del émbolo (60) más próxima al exterior del recipiente hasta un lugar adyacente a la posición de estanqueidad (68) .

8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el conducto (66) del émbolo (60) y el conducto (86) del cojinete (80) incluyen partes alineadas unas con otras.

9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye un anillo de estanqueidad (84) situado adyacente al 55 cojinete (80) .

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el cojinete (80) está situado dentro del paso (54) del cuerpo (52) .

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el cojinete (80) se desplaza una distancia hacia la segunda posición de cojinete antes de provocar el desplazamiento del émbolo (60) hacia la segunda posición de émbolo.

12. Método para proporcionar un contenido a presión a un dispositivo de recipiente (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, comprendiendo el método:

proporcionar el dispositivo (10) que tiene un recipiente (18) con un interior hueco para ubicar el contenido en su interior, y un conjunto de orificio de carga (28) para transferir de manera selectiva el contenido desde el exterior del recipiente (18) al interior del recipiente (18) ;

poner en conexión funcional un conducto de alimentación (92) con el conjunto de orificio de carga (28) , que incluye:

acoplar el conducto de alimentación (92) con un cuerpo (52) del conjunto de orificio de carga (28) que tiene un paso hueco (54) que se extiende desde el exterior del recipiente hacia el interior del recipiente,

acoplar el conducto de alimentación (92) contra un cojinete móvil (80) , que se encuentra dentro del paso (54) y que tiene un conducto (86) a través del cual puede fluir el contenido, para desplazar el cojinete (80) de una primera posición de cojinete a una segunda posición cojinete,

desplazar un émbolo móvil (60) , situado dentro del paso (54) del cuerpo (52) y que tiene un conducto (66) a través del cual puede fluir el contenido, mediante el desplazamiento del cojinete (80) de manera que el émbolo (60) se desplace desde una primera posición de émbolo a una segunda posición de émbolo por la orientación de un dispositivo polarizador de émbolo (76) , y

abrir un mecanismo de estanqueidad (68) , que se encuentra entre el émbolo (60) y el cuerpo (52) , a medida que el émbolo (60) se desplaza desde la primera posición de émbolo a la segunda posición de émbolo, para permitir la transferencia del contenido a través del conducto (66) del émbolo (60) .

13. Método de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el desplazamiento del cojinete (80) de la primera posición de cojinete a la segunda posición de cojinete se produce por la orientación de un dispositivo polarizador (82) .

14. Método de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el cojinete (80) se desplaza una distancia hacia la segunda posición de cojinete antes de provocar el desplazamiento del émbolo (60) hacia la segunda posición de émbolo.