Sistema de sellado para válvulas de cierre de fluido de alta presión.

Una válvula de cierre de fluido que comprende un elemento fijo (1) dispuesto en,

o en la forma de, una tapa de válvula o un cuerpo de válvula, un elemento de actuación (2) que pasa a través de dicho elemento fijo (1), un componente de cierre actuado por dicho elemento de actuación (2) y un sistema de sellado que comprende por lo menos tres paquetes (4, 7, 10) independientes de anillos de sellado, estando adaptados dichos paquetes (4, 7, 10) para situarse en serie en la región de acoplamiento entre dicho elemento de actuación (2) de la válvula y dicho elemento fijo (1) de la válvula, comprendiendo dichos paquetes (4, 7, 10) un primer paquete (4) de anillos situado hacia el lado interior de la válvula, es decir, hacia la parte de la válvula a través de la cual fluye el fluido y adaptado para auto-cargarse bajo la presión del fluido dentro del cuerpo de la válvula, un segundo paquete (10) de anillos situado hacia el lado exterior de la válvula y un paquete intermedio de anillos (7) situado entre el primer paquete (4) y el segundo paquete (10), comprendiendo además dicho sistema de sellado primeros medios de separación (5) adaptados para separar dicho primer paquete (4) de dicho paquete intermedio (7) y segundos medios de separación (8) adaptados para separar dicho paquete intermedio (7) de dicho segundo paquete (10), caracterizándose dicha válvula de cierre de fluido por que

dichos primer y segundo medios de separación (5, 8) de dicho sistema de sellado están conectados de modo fijo a dicho elemento fijo (1) de la válvula de modo que ejerzan una contrapresión en dicho primer paquete (4) y dicho paquete intermedio de anillos (7), respectivamente, sometidos a la presión del fluido, haciendo así que dichos por lo menos tres paquetes (4, 7, 10) de anillos de sellado estén adaptados para cargarse separadamente por la presión del fluido presente la válvula.

Sistema de sellado para válvulas de cierre de fluido de alta presión Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere al campo de las válvulas de cierre de fluido. En concreto, la presente Invención se refiere a sistemas de sellado para válvulas de cierre de fluido y a válvulas de cierre que comprenden dichos sistemas de sellado.

Estado de la técnica

Las válvulas de cierre se aplican, por ejemplo, a tuberías o a máquinas en las que se debe ajustar o Interrumpir el flujo de fluidos tales como gas natural, combustibles y similares.

Para ajustar el caudal de fluido es posible utilizar partes que se elevan desde un asiento fijo sobre el cual pueden formar una junta, o partes que, mediante su giro, descubren un orificio de paso más o menos grande. En la práctica, un elemento de actuación se equipa con un asiento fijo y puede llevar a cabo libremente un movimiento relativo con respecto a este último. El movimiento relativo puede ser una traslación y/o un giro. Así pues, es necesario realizar un sellado hermético entre el elemento de actuación y el asiento fijo de la válvula de modo que se eviten filtraciones de fluido bajo presión dentro de la válvula.

La gran variedad de fluidos que pueden pasar a través de las válvulas de cierre tiene una influencia sustancial en la elección de los materiales y formas con los que se pueden construir las diversas partes de la válvula y en concreto los sistemas de sellado anteriormente mencionados.

El estado de la técnica anterior prevé, por ejemplo, el uso de un gran grupo de juntas, denominadas igualmente anillos de empaquetadura, de acuerdo con el uso y las condiciones de funcionamiento, tales como temperatura, presión y tipo de fluido.

Normalmente, se utilizan anillos de empaquetadura fabricados de grafito expandido preformados junto con anillos fabricados de fibras de grafito tejidas.

Sin embargo, este tipo de juntas no impide filtraciones de gases o hidrocarburos ya que el grafito es permeable a los mismos.

Una variante mejorada es utilizar anillos de grafito preformados que durante el cierre del prensaestopas se compactan entre sí reduciendo el porcentaje de fluido que puede pasar manteniendo tales propiedades incluso para temperaturas elevadas.

Asimismo es posible utilizar anillos fabricados de goma, PTFE, o materiales plásticos en general, limitando no obstante tales soluciones a su uso para temperaturas no demasiado elevadas con el fin de evitar la degradación de sus características.

Los mayores inconvenientes de estos anillos de empaquetadura de uso comercial se refieren a las filtraciones de fluido a altas temperaturas.

En el estado de la técnica, la solución técnica que hace posible no tener filtraciones es el uso de fuelles metálicos, que no obstante tienen problemas de aplicación, particularmente en el caso de grandes movimientos del elemento de cierre (como ocurre, por ejemplo, en válvulas de compuerta) o en el caso de altas presiones, o bien en los casos en los que el elemento de cierre tiene un movimiento de giro. Ejemplos de sistemas de sellado para válvulas se pueden encontrar en los documentos US 4.899.899 y US 5.290.046.

En el campo del refino de productos petrolíferos, por ejemplo, los fluidos involucrados pueden ser gas natural licuado u otros tipos de materiales valiosos. En estos casos, las filtraciones de estos materiales son enormemente indeseables debido tanto a los problemas de seguridad humana y medioambiental que surgen, como debido a los costes de los propios materiales. Un ejemplo de un sistema de sellado adecuado para válvulas utilizadas en oleoductos que transportan productos petrolíferos se muestra en el documento US 4.379.557.

Consecuentemente, uno de los objetivos de la presente invención es proporcionar sistemas de sellado para válvulas de cierre que sean fiables y eficientes.

Sumario de la presente invención

La presente invención se basa en la idea general de proporcionar por lo menos tres paquetes independientes de anillos de sellado entre el elemento de actuación de la válvula y el asiento fijo correspondiente en el cuerpo o tapa de la misma. Dicho de otro modo, la presente invención se basa en la idea general de proporcionar tres paquetes de anillos de sellado adaptados para ser cargados separadamente entre sí por la presión del fluido. En concreto, los tres paquetes son independientes entre sí de modo que, por ejemplo, cualquiera de los tres paquetes se puede

cargar mientras que los otros dos no lo están. De este modo, el sellado de cada uno de los tres paquetes es completamente independiente del sellado de los otros dos paquetes. Dicho de otro modo, las propiedades de sellado de uno de los tres paquetes no tienen influencia en las propiedades de sellado de los otros dos.

De acuerdo con un modo de realización de la presente invención, el primer paquete de anillos se dispone en el vástago hacia el lado interior de la válvula, es decir, hacia la parte de la válvula a través de la cual fluye el fluido. Este primer paquete puede estar adaptado para auto-cargarse debido a la presión del propio fluido que pasa a través de la válvula llevando a cabo de este modo el efecto de sellado.

De acuerdo con la presente invención, el segundo paquete se dispone en el vástago hacia el lado exterior de la válvula. El segundo paquete puede comprender una combinación de múltiples capas de anillos de grafito y anillos de acero, que realizan el sellado y la función de impermeabilización, y la adición de anillos de fibras de carbono tejidas para otorgar resistencia mecánica al propio paquete.

Este paquete puede tener así la función de realizar el sellado incluso en el caso de fuego.

De acuerdo con la presente invención, entre el primer y el segundo paquete hay un tercer paquete de anillos (paquete intermedio). El tercer paquete puede ser distinto del primero. En concreto, el tercer paquete puede comprender por lo menos unos medios elásticos adaptados para crear una precarga tal que impida asimismo que una pequeña cantidad de un posible fluido que se filtra desde el primer paquete pase a través suyo antes de que la presión alcance el valor necesario para cargarlo y crear así una barrera de sellado adicional. Los tres paquetes están adaptados para ser cargados separadamente por la presión del fluido.

De acuerdo con la presente invención, con cada uno de los tres grupos de paquetes se pueden asociar medios de separación conectados de modo fijo al cuerpo fijo de la válvula. Los medios de separación pueden estar adaptados para ejercer la contrapresión en el paquete correspondiente sometido a la presión del fluido. Mediante los medios de separación los tres paquetes se independizan entre sí de modo que no pueden ser cargados simultáneamente por la presión.

De acuerdo con un modo de realización adicional de la presente invención, el sistema de sellado puede comprender asimismo una pluralidad de anillos de guía del elemento de actuación de la válvula. Los anillos de guía se pueden ajustar entre el elemento de actuación móvil y el elemento fijo de la válvula para mantener la sellabilidad y garantizar el alineamiento entre los diversos componentes. Los anillos de guía se pueden disponer en los extremos del sistema de sellado y en los medios de separación de los diversos paquetes. En concreto, los anillos de guía están adaptados para garantizar que el vástago es coaxial con los diversos anillos de sellado.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona una válvula de cierre de fluido como se define en la reivindicación independiente 1. Modos de realización preferidos se definen en las reivindicaciones dependientes.

Breve descripción de las figuras

Las características y ventajas adicionales de la presente invención se ¡lustrarán más claramente mediante la siguiente descripción de algunos modos de realización ¡lustrados, meramente como ejemplos y no con propósitos limitativos, en las tablas de dibujos adjuntas en las que las partes similares o correspondientes se Indican con los mismos números de referencia, y en las que:

-la figura 1 ¡lustra esquemáticamente una vista en sección del área implicada en el sellado de una válvula de cierre de fluido de acuerdo con un modo de realización de la presente invención;

-la figura 2 ¡lustra esquemáticamente el sistema mostrado en la figura 1 en una configuración en despiece;

-la figura 3 ¡lustra esquemáticamente el primer paquete de barrera interno de acuerdo con un modo de realización de la presente invención;

-la figura 4 ¡lustra esquemáticamente el paquete de barrera intermedio de acuerdo con un modo de realización de la presente invención;

-la... [Seguir leyendo]

1. Una válvula de cierre de fluido que comprende un elemento fijo (1) dispuesto en, o en la forma de, una tapa de válvula o un cuerpo de válvula, un elemento de actuación (2) que pasa a través de dicho elemento fijo (1), un componente de cierre actuado por dicho elemento de actuación (2) y un sistema de sellado que comprende por lo menos tres paquetes (4, 7, 10) independientes de anillos de sellado, estando adaptados dichos paquetes (4, 7, 10) para situarse en serie en la región de acoplamiento entre dicho elemento de actuación (2) de la válvula y dicho elemento fijo (1) de la válvula, comprendiendo dichos paquetes (4, 7, 10) un primer paquete (4) de anillos situado hacia el lado interior de la válvula, es decir, hacia la parte de la válvula a través de la cual fluye el fluido y adaptado para auto-cargarse bajo la presión del fluido dentro del cuerpo de la válvula, un segundo paquete (10) de anillos situado hacia el lado exterior de la válvula y un paquete intermedio de anillos (7) situado entre el primer paquete (4) y el segundo paquete (10), comprendiendo además dicho sistema de sellado primeros medios de separación (5) adaptados para separar dicho primer paquete (4) de dicho paquete intermedio (7) y segundos medios de separación (8) adaptados para separar dicho paquete intermedio (7) de dicho segundo paquete (10), caracterizándose dicha válvula de cierre de fluido por que

dichos primer y segundo medios de separación (5, 8) de dicho sistema de sellado están conectados de modo fijo a dicho elemento fijo (1) de la válvula de modo que ejerzan una contrapresión en dicho primer paquete (4) y dicho paquete intermedio de anillos (7), respectivamente, sometidos a la presión del fluido, haciendo así que dichos por lo menos tres paquetes (4, 7, 10) de anillos de sellado estén adaptados para cargarse separadamente por la presión del fluido presente la válvula.

2. Válvula de cierre de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichos por lo menos tres paquetes (4, 7, 10) de dicho sistema de sellado se sitúan coaxialmente en serie a lo largo del elemento de actuación (2).

3. Válvula de cierre de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, en la que dicho sistema de sellado comprende además anillos de guia (3) adaptados para alinear y centrar dichos por lo menos tres paquetes (4, 7, 10) con dicho elemento de actuación (2).

4. Válvula de cierre de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que dicho primer paquete (4) de dicho sistema de sellado comprende una pluralidad de anillos coaxiales y contiguos (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f) que ejercen la acción de sellado cuando el fluido bajo presión (P) entra en la válvula, en la que el primer anillo (4f) ejerce la acción de sellado y los otros anillos contribuyen a la acción de sellado adicional debido a la flexión inducida por el primer anillo (4f) de modo que si el primer anillo (4f) filtra, la acción de sellado se realiza por el segundo anillo y así sucesivamente.

5. Válvula de cierre de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en la que dicho segundo paquete (10) de anillos de dicho sistema de sellado comprende una combinación de múltiples capas de anillos de grafito y anillos de acero que realizan la función de sellado e impermeabilización y anillos de fibras de carbono tejidas (10a, 10g) de modo que otorguen resistencia mecánica al paquete (10).

6. Válvula de cierre de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que dicho paquete intermedio (7) de anillos de dicho sistema de sellado comprende por lo menos medios elásticos (7e) adaptados para crear una precarga en dicho paquete intermedio (7).

7. Válvula de cierre de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que dicho segundo paquete (10) de dicho sistema de sellado está cargado por un prensaestopas (11) situado en contacto con la parte superior de dicho segundo paquete (10) y por la contrapresión de un anillo inferior (9) situado en contacto con la parte inferior de dicho segundo paquete (10).