MX2011004595A - Casquillos para uso con valvulas. - Google Patents

Abstract

Se describen casquillos para acoplar accionadores rotatorios para válvulas. Un ensamble de acoplamiento de ejes ejemplar incluye un miembro alargado (122) que tiene un primer extremo y un segundo extremo, en el cual el primer extremo incluye una porción de acoplamiento que tiene una primera abertura (228) configurada para recibir un eje rectangular. La porción de acoplamiento incluye al menos un miembro flexible (230a-d) que tiene una superficie exterior arqueada (236a-d) y una primera superficie interior (238a-d) adyacente a una segunda superficie interior (240a-d) que al menos parcialmente define la primera abertura. Al menos una porción de la primera superficie interior es para engranar un primer lado del eje rectangular y al menos una porción de la segunda superficie interior es para engranar un segundo lado del eje rectangular. El ensamble de acoplamiento de ejes además incluye un manguito (120) que tiene una segunda abertura (204) para recibir el miembro alargado y una tercera abertura en forma cónica (206) configurada para recibir la porción de acoplamiento.

Description

CASQUILLOS PARA USO CON VÁLVULAS Campo de la Invención La presente descripción se refiere generalmente a válvulas de control y, más particularmente, a casquillos para uso con válvulas.

Antecedentes de la nvención Los sistemas de proceso de fluidos típicamente usan válvulas tales como, por ejemplo, válvulas rotatorias para controlar el flujo de fluidos de proceso. En general, las válvulas rotatorias típicamente incluyen un miembro de control de flujo de fluidos dispuesto en una trayectoria del fluido y acoplado rotatoriamente al cuerpo de la válvula rotatoria por medio de un eje. Típicamente, una porción del eje que se extiende desde la válvula rotatoria es acoplada operativamente a un accionador (por ejemplo, un accionador neumático, un accionador eléctrico, un accionador hidráulico, etc.), el cual opera el miembro de control de flujo. Para acoplar el accionador al eje de la válvula, una palanca o brazo de palanca se emplea típicamente. La palanca convierte un desplazamiento lineal de un vástago del accionador dentro de un desplazamiento rotatorio del eje de la válvula. Así, la rotación de la palanca provoca que el eje de la válvula y el miembro de control de flujo (por ejemplo, un disco, una bola, etc.) giren para incrementar o restringir el flujo de fluido a través de la válvula. En operación, un controlador se puede usar para controlar el desplazamiento del accionador para girar la palanca y el eje de la válvula y, así, el miembro de control de flujo de la válvula hasta una posición angular deseada para lograr un flujo de fluido deseado a través de la válvula rotatoria.

Sin embargo, los acoplamientos de ejes tales como, por ejemplo, las palancas que convierten la traslación lineal en movimiento rotatorio de un eje de la válvula son a menudo propensos a la contrapresión. La contrapresión, que se presenta si la palanca no está dimensionada adecuadamente al eje, resulta de la tolerancia entre las superficies de contacto de la palanca y el eje. La contrapresión resulta en movimiento perdido y precisión reducida de control de flujo de fluidos a través de la válvula. Adicionalmente, los estándares de la industria (por ejemplo, la Organización Internacional para Normalización) pueden requerir que un accionador se acople a ejes de las válvulas de tamaños diferentes. El apego al estándar ISO requiere que los accionadores y válvulas hechos por fabricantes múltiples o diferentes puedan acoplarse de forma intercambiable uno con el otro sin requerir de la modificación de los accionadores o las válvulas. Para reducir sustancialmente la contrapresión de los acoplamientos de tamaño impreciso, y para facilitar la compatibilidad de válvulas de control con una variedad de accionadores, muchos accionadores disponibles tienen acoplamientos de eje tales como, por ejemplo, una palanca adaptada con un caequillo para recibir un eje de la válvula. En particular, muchos accionadores de uso general proporcionan caequillos que tienen un agujero o abertura cuadrados para recibir ejes de la válvula cuadrados de tamaño diferente.

Para evitar que se presente el movimiento perdido entre la palanca y el eje cuadrado de la válvula, el casquillo debe proporcionar suficiente fuerza de sujeción al extremo cuadrado del eje de la válvula. La falla en proporcionar una suficiente fuerza de sujeción entre el casquillo y el eje de la válvula típicamente resulta en un acoplamiento mecánico flojo y así, movimiento perdido entre la palanca y el eje de la válvula. Tal movimiento perdido puede conducir a un posicionamiento impreciso del miembro de control de flujo y, así, un control pobre sobre el fluido que fluye a través de la válvula.

Breve Descripción de la Invención En un ejemplo, un ensamble de acoplamiento de ejes para uso con válvulas rotatorias incluye un miembro alargado que tiene un primer extremo y un segundo extremo, en el cual el primer extremo incluye una porción de acoplamiento que tiene una primera abertura configurada para recibir un eje rectangular. La porción de acoplamiento incluye al menos un miembro flexible que tiene una superficie exterior arqueada y una primera superficie interior adyacente a una segunda superficie interior que al menos define parcialmente la primera abertura. Al menos una porción de la primera superficie interior es para engranar un primer lado del eje rectangular y al menos una porción de la segunda superficie interior es para engranar un segundo lado del eje rectangular. El ensamble de acoplamiento de ejes además incluye un manguito que tiene una segunda abertura para recibir el miembro alargado y una tercera abertura en forma cónica configurada para recibir la porción de acoplamiento.

En otro ejemplo, un caequillo para uso con un eje rectangular incluye una pluralidad de miembros flexibles configurada para ser acoplada a un miembro alargado y que tiene un agujero sustancialmente rectangular para recibir un eje rectangular. Los miembros flexibles tienen superficies de asentamiento que al menos parcialmente definen el agujero rectangular y superficies exteriores arqueadas que engranan una superficie interior de una abertura de una palanca. Al menos una superficie de asentamiento de un primer miembro flexible de la pluralidad de miembros flexibles es para recibir un primer lado y un segundo lado del eje rectangular.

Todavía en otro ejemplo, un casquillo incluye una porción de acoplamiento acoplada a un miembro alargado y que tiene superficies externas que definen una forma rectangular en sección transversal que tiene esquinas redondeadas y una primera abertura configurada para recibir un eje rectangular. La porción de acoplamiento comprende una pluralidad de miembros flexibles, cada uno que tiene una primera superficie interior adyacente a una segunda superficie interior que al menos parcialmente define la primera abertura, y una superficie exterior arqueada que al menos parcialmente define las esquinas redondeadas de la porción de acoplamiento.

Breve Descripción de las Figuras La FIG. 1A ilustra un ensamble rotatorio de válvula de control ejemplar que tiene un casquillo ejemplar y palanca aquí descritos.

La FIG. 1B ilustra una válvula rotatoria que puede ser usada para implementar el ensamble rotatorio de válvula de control de la FIG. 1A.

La FIG. 2A ilustra el casquillo ejemplar y palanca de las FIGS. 1A y 1B.

La FIG. 2B ilustra una vista de un extremo del casquillo ejemplar de la FIG. 2A La FIG. 2C ilustra una porción aumentada del casquillo ejemplar de las Figuras 1A, 2A, y 2B.

La FIG. 2D ilustra una vista lateral del casquillo ejemplar de las FIGS. 1A, y 2A-2C.

La FIG. 3A ilustra otro ejemplo de casquillo y palanca aquí descritos.

La FIG. 3B ilustra una vista de un extremo del casquillo ejemplar y palanca de la FIG. 3A.

Descripción Detallada de la Invención Los casquillos ejemplares aquí descritos se pueden usar para acoplar ejes de válvulas sustancialmente cuadrados o rectangulares de diferente tamaño a los accionadores de las válvulas de control. Como se usa en la presente, el término sustancialmente rectangular incluye geometrías sustancialmente cuadradas. En contraste con las técnicas de acoplamiento conocidas, los casquillos ejemplares aquí descritos se configuran para proporcionar un acoplamiento sustancialmente hermético entre una palanca y un eje sustancialmente rectangular (por ejemplo, cuadrado) sin requerir del uso de cuñas, llaves de ejes, o similares. En operación, los casquillos ejemplares aquí descritos eliminan sustancialmente el movimiento perdido entre accionadores y miembros de cierre (por ejemplo, un tapón de válvula). Además, los casquillos ejemplares aquí descritos pueden facilitar el acoplamiento y desacoplamiento de los accionadores y ejes de las válvulas para propósitos de, por ejemplo, procesos de instalación, procesos de reparación, etc.

Como se describe en mayor detalle a continuación, un casquillo ejemplar puede incluir un miembro alargado acoplado a una porción de acoplamiento que tiene una abertura sustancialmente rectangular configurada para recibir un eje rectangular. En particular, la porción de acoplamiento incluye al menos un miembro flexible (por ejemplo, una espiga, una proyección tipo dedo, etc.) que tiene una primera superficie interior adyacente a una segunda superficie interior que define al menos una porción de la abertura rectangular. La primera superficie interior y la segunda superficie interior forman un ángulo (por ejemplo, un ángulo de 270 grados) y definen una superficie de asentamiento que recibe una superficie en esquina del eje rectangular. El miembro flexible también incluye una superficie exterior de forma cilindrica o arqueada que está en forma cónica y configurada para engranar una superficie interior en forma cónica de un componente de acoplamiento tal como, por ejemplo, una palanca o un collarín. En un ejemplo, el miembro flexible tiene una superficie exterior en forma cónica de forma cilindrica y una forma en sección transversal de sector circular. El miembro flexible puede desplazarse hacia un eje del miembro alargado por el componente de acoplamiento. En general, cualquier número de miembros flexibles se puede usar para ¡mplementar los caequillos ejemplares aquí descritos.

Los caequillos ejemplares aquí descritos permiten ventajosamente que los miembros flexibles apliquen o concentren una fuerza de sujeción a las superficies esquinadas del extremo cuadrado de un eje de la válvula. Al aplicar tal fuerza de sujeción a estas superficies en esquina permite sustancialmente mejorar el acoplamiento o transmisión de torque entre un casquillo y un eje de la válvula al cual se acopla el casquillo. Específicamente, en los ejemplos aquí descritos, los centros (es decir, centros de curvatura) de las superficies exteriores arqueadas yacen dentro de las esquinas respectivas del eje rectangular. Adicionalmente, las superficies exteriores en forma cónicas de forma cilindrica o arqueada de los miembros flexibles ejemplares aquí descritos engranan una superficie interior del componente de acoplamiento (por ejemplo, una palanca) para proporcionar un ajuste o conexión sustancialmente herméticos entre el componente de acoplamiento y el casquillo para evitar o minimizar además el movimiento perdido entre el componente de acoplamiento y el casquillo y, así, el movimiento perdido entre el accionador y miembro de control de flujo de la válvula asociada con el componente de acoplamiento y el casquillo.

La FIG. 1A ilustra un ensamble rotatorio de válvula de control ejemplar 100 que tiene un ensamble de acoplamiento ejemplar 102 aquí descrito. La FIG. 1B ilustra una válvula rotatoria 104 que se puede usar para implementar el ensamble rotatorio de válvula de control 100 de la FIG. 1A. En general, el ensamble de válvula del ejemplo 100 incluye un accionador 106 acoplado operativamente a la válvula rotatoria 104 por medio del ensamble de acoplamiento 102. El accionador 106 se configura para accionar (es decir, girar, voltear, etc.) para abrir/cerrar la válvula rotatoria 104 para controlar el flujo de fluidos a través de la válvula 104.

Con referencia a la Figura 1A, el accionador 106 (por ejemplo, un accionador de diafragma, un accionador de pistón, etc.) está acoplado a un alojamiento 108 de la válvula de control rotatoria 100. El alojamiento 108 incluye una primera placa frontal 112 y una segunda placa frontal (no se muestra) opuesta a la primera placa frontal 112 (es decir, el lado posterior del accionador 106). La primera placa frontal 112 y la segunda placa frontal son sustancialmente similares o idénticas, lo cual permite una operación segura para fallas configurable en campo del accionador 106. La primera placa frontal 112 incluye una pluralidad de orificios de montaje 114 para montar la válvula rotatoria 104 al accionador 106. Un soporte de montaje 116 (FIG. IB) monta la válvula rotatoria 104 a la placa frontal 112 por medio de sujetadores 118 (FIG. 1B) o cualquier otro mecanismo de sujeción adecuado que pase dentro y/o a través de los orificios de montaje 114.

Como se ilustra en la Figura 1A, la primera placa frontal 112 se retira del accionador 106 para exponer el ensamble de acoplamiento 102. El ensamble de acoplamiento 102 incluye una palanca ejemplar 120 que se acopla o engrana a un casquillo ejemplar 122. El ensamble de la palanca 120 y el casquillo 122 se describe en mayor detalle a continuación. El casquillo 122 acopla operativamente la válvula rotatoria 104 al accionador 106. El accionador 106 incluye un vástago del accionador (no se muestra) que tiene un rodamiento de extremo de barra 124 que se acopla a la palanca 120.

Con referencia a la Figura 1B, la válvula rotatoria 104 incluye un cuerpo de válvula 126 que aloja un miembro de control de flujo 128 y una superficie de asentamiento o anillo de sello 130. El miembro de control de flujo 128 engrana el anillo de sello 130 para controlar el flujo de fluido a través de la válvula 104. El miembro de control de flujo 128 está acoplado a un eje de la válvula 132 el cual, a su vez, está acoplado a la palanca 120 por medio del casquillo 122. El eje de la válvula 132 tiene un extremo sustancialmente cuadrado 134 y puede cumplir con un estándar ISO para ejes cuadrados. Sin embargo, el eje de la válvula 132 se puede implementar al usar alguna otra forma (por ejemplo, cualquier forma poligonal) y/o tamaño. Como se describe en mayor detalle a continuación, el casquillo 122 se configura para aplicar una fuerza de sujeción al eje de la válvula 132 de la válvula rotatoria 104 cuando el casquillo 122 está acoplado a la palanca 120.

Como se muestra en la Figura 1B, un primer extremo 136 de la palanca 106 proporciona un primer manguito 138 que está configurado para recibir o engranar el casquillo ejemplar 122 para formar el ensamble de acoplamiento 102. En una forma similar, un segundo extremo 140 de la palanca 106 proporciona un segundo manguito 142 a través del cual el casquillo ejemplar 122 se puede insertar para formar un segundo acoplamiento 144. El casquillo ejemplar 122 se puede insertar en la palanca 120 de manera que el primer manguito 138 o el segundo manguito 142 engranen el casquillo ejemplar 122. Como se describe en mayor detalle a continuación, la palanca 120 engrana una arandela 146 y un sujetador 148 introduce el casquillo 122 dentro de la palanca 120 para hacer que el caequillo 122 aplique una fuerza de sujeción al eje de la válvula 132.

En operación, el ensamble rotatorio de válvula de control 100 recibe una señal de control tal como, por ejemplo, aire comprimido, para desplazar el accionador 106. El desplazamiento del accionador 106 resulta en un desplazamiento lineal correspondiente del vástago del accionador. El desplazamiento lineal del vástago del accionador se convierte en un desplazamiento rotatorio de la palanca 120, por lo que la palanca 120 imparte una fuerza rotatoria al eje de la válvula 132 por medio del casquillo 122. Por ejemplo, cuando la palanca 120 gira, el casquillo 122 gira el eje de la válvula 132 para provocar que el miembro de control de flujo 128 gire hasta una posición angular deseada para variar o controlar el fluido que fluye a través de la válvula rotatoria 104. Cuando el miembro de control de flujo 128 está cerrado, el miembro de control de flujo 128 engrana el anillo de sello 130 que encierra la trayectoria de flujo a través de la válvula rotatoria 104 para evitar el flujo de fluido a través de la válvula 104.

El estrangulamiento del miembro de control de flujo 128 puede involucrar el ajuste y control de la posición del miembro de control de flujo 128 entre una posición completamente abierta y una posición completamente cerrada para lograr un flujo de fluidos de proceso y/o presión deseados. Además, el estrangulamiento del miembro de control de flujo 128 se puede efectuar en conjunto con un sistema de retroalimentación (no se muestra) que está configurado para medir continuamente el flujo y/o presión de un fluido de proceso. El sistema de retroalimentación puede luego provocar, por ejemplo, que el accionador 106 accione al menos parcialmente la palanca 120 en respuesta a los cambios en el flujo y/o presión del fluido de proceso. En aplicaciones de estrangulamiento, la minimización o reducción del movimiento perdido entre la palanca 120 y el eje de la válvula 132 es importante para lograr un posicionamiento preciso del miembro de control de flujo 128. Tal movimiento perdido provoca típicamente que la posición actual de un miembro de control de flujo se desvíe desde una posición deseada. La reducción o prevención sustancial de que suceda tal movimiento perdido proporciona un desempeño de válvula más preciso y mejorado.

La FIG. 2A ilustra la palanca ejemplar 120 y el caequillo ejemplar 122 mostrado en la FIG. 1A. La FIG. 2B ilustra una vista del extremo del casquillo ejemplar 122 acoplada a la palanca ejemplar 120 y el eje de la válvula 132 de las Figuras 1A y 2A. La FIG. 2C ilustra una porción aumentada del casquillo ejemplar 122 de las Figuras 1A, 2A, y 2B. La FIG. 2D ilustra una vista lateral del casquillo ejemplar 122 de las Figuras 1A, 2A, y 2B. Como se establece anteriormente, en una configuración ensamblada, la palanca ejemplar 120 y el casquillo ejemplar 122 forman un acoplamiento tal como, por ejemplo, se muestra en las Figuras 1A y 1B.

La palanca 120 incluye un cuerpo 202 que tiene una primera abertura 204 sustancialmente cerca del centro del cuerpo 202. El manguito 138 incluye una segunda abertura 206 que es mayor que la abertura 204. La segunda abertura 206 tiene una superficie interior 208 y define una forma en sección transversal cuadrada o rectangular que incluye esquinas de forma redondeada o circular 210a-d que configuran la abertura 206 para recibir el casquillo 122. Adicionalmente, la superficie interior 208 se hace cónica hacia la primera abertura 204. En algunos ejemplos, el segundo manguito 142 de la palanca 120 también puede incluir una tercera abertura (no se muestra) opuesta a la segunda abertura 206 y que tiene una forma en sección transversal cuadrada o rectangular que incluye esquinas de forma redondeada o circular y la cual se hace cónica hacia la primera abertura 204. En el ejemplo ilustrado, los manguitos 138 y 142 se forman integralmente con la palanca 120. Sin embargo, en otros ejemplos, los manguitos 138 y/o 142 se pueden recibir por o acoplarse a la palanca 120 en cualquier otra forma(s) adecuada(s).

La palanca 120 incluye brazos de palanca 212 y 214 que se extienden desde el cuerpo 202. Los brazos 212 y 214 incluyen aberturas u orificios de montaje 216 y 218, respectivamente, para recibir un sujetador (no se muestra) para acoplar rotatoriamente la palanca 120 al rodamiento del extremo de la barra 124 (FIG. 1A) del vástago del accionador. Adicionalmente, el cuerpo 202 puede incluir un excéntrico (no se muestra) que se acopla operativamente a un posicionador (no se muestra), el cual proporciona retroalimentación para controlar la válvula 100 con base en la posición del excéntrico.

Con referencia también a las Figuras 2B y 2C, el casquillo 122 incluye un miembro alargado 220 que tiene un primer extremo 222 y un segundo extremo 224. El primer extremo 222 incluye una porción de acoplamiento 226 que tiene una primera abertura o orificio sustancialmente rectangular 228 configurado para recibir un eje de la válvula rectangular, tal como, por ejemplo el eje de la válvula 132 de la FIG. 1B. En el ejemplo ilustrado, la porción de acoplamiento 226 se forma integralmente con el miembro alargado 220 para formar una pieza o estructura sustancialmente unitaria. Sin embargo, en otros ejemplos, la porción de acoplamiento 226 se acopla al miembro alargado 220 por medio de cualesquiera mecanismo(s) de sujeción adecuado(s).

La porción de acoplamiento 226 incluye una pluralidad de miembros flexibles 230a-d. En el ejemplo ilustrado, cada una de la pluralidad de miembros flexibles 230a-d tiene una forma en sección transversal de sector circular, o forma un sector de forma cilindrica. Los miembros flexibles 230a-d están ensanchados, oblicuos, inclinados o formando ángulos (por ejemplo, un ángulo de seis grados) con relación a un primer plano 232 (por ejemplo, un plano sustancialmente horizontal) y un segundo plano 234 (por ejemplo, un plano sustancialmente vertical) y relativo uno con el otro. Los miembros flexibles 230a-d incluyen superficies externas de forma arqueada o circular 236a-d. Las superficies exteriores arqueadas 236a-d se forman para engranar las esquinas redondeadas 210a-d de la superficie interior 208 de la palanca 120. Además, los miembros flexibles 230a-d están abocinados para engranarse de forma que coinciden con la superficie en forma cónica 208 de la segunda abertura 206.

Los miembros flexibles 230a-d incluyen las respectivas primeras superficies interiores 238a-d adyacentes a segundas superficies interiores 240a-d que forman o definen las respectivas superficies de asentamiento 242a-d de los miembros flexibles 230a-d. La primera y segunda superficies interiores 238a-d y 240a-d al menos parcialmente definen el orificio rectangular 228 de la porción de acoplamiento 226. Las primeras superficies interiores 238a-d son aproximadamente perpendiculares a las segundas superficies interiores 240a-d y forman un ángulo respectivo 244a-d. Adicionalmente, la primera superficie interior 238a del miembro flexible 230a es sustancialmente paralela a las primeras superficies interiores 238b-d de los miembros flexibles 230b-d y la segunda superficie interior 240a del miembro flexible 230a es sustancialmente paralela a las segundas superficies interiores 240b-d de los miembros flexibles 230b-d. Los ángulos 244a-d de cada uno de los miembros flexibles 230a-d es mayor (por ejemplo, 270 grados) en un primer extremo 246 (FIG. 2D) de los miembros flexibles 230a-d y se hacen cónicos (por ejemplo, los ángulos disminuyen) a lo largo del tramo L de los miembros flexibles 230a-d debido a los miembros flexibles 230a-d están abocinados.

Las superficies de asentamiento 242a-d reciben las esquinas respectivas 248a-d del eje de la válvula 132. En el ejemplo ilustrado, al menos una porción de las primeras superficies interiores 238a y 238d engrana un primer lado o superficie 250a del eje rectangular 132 y al menos una porción de las segundas superficies interiores 240a y 240b engranan un segundo lado o superficie 250b del eje rectangular 132 adyacente a la primera superficie 250a del eje rectangular 132. Similarmente, al menos una porción de las primeras superficies interiores 238b y 238c engranan un tercer lado o superficie 250c del eje de la válvula 132 y las segundas superficies interiores 240c y 240d engranan un cuarto lado o superficie 250d del eje de la válvula 132. Las superficies exteriores arqueadas 236a-d tienen ventajosamente centros de curvatura 252a-d que se extienden o yacen en el interior o dentro de las esquinas respectivas 248a-d del eje de la válvula 132 cuando el eje de la válvula 132 se recibe por el orificio 228. Por ejemplo, el centro de curvatura 252a de la superficie exterior arqueada 236a cae dentro de la esquina 248a del eje rectangular 132 entre las porciones en las cuales la primera y segunda superficies interiores 238a y 240a del miembro flexible 230a engranan las respectivas primera y segunda superficies 250a y 250b del eje rectangular 132. Esto permite que la primera y segunda superficies interiores 238a-d y 240a-d apliquen una mayor cantidad de fuerza de sujeción a la esquina 248a-d del eje de la válvula 132, que es donde se presenta la transmisión más efectiva del torque entre el casquillo 122 y el eje de la válvula 132 cuando el accionador 106 acciona para girar la palanca 120. Así, debido a las superficies exteriores arqueadas 236a-d que tienen sus centros de curvatura 252a-d que caen dentro de las esquinas 248a-d del eje de la válvula 132, los miembros flexibles 230a-d proporcionan una fuerza de sujeción más efectiva cuando se acoplan al eje de la válvula 132.

En algunos ejemplos, los ángulos 244a-d entre las primeras superficies interiores 238a-d y las segundas superficies interiores 240a-d pueden ser ligeramente inferiores a 270 grados tales como, por ejemplo, 268 grados, en el primer extremo 246 de los miembros flexibles 230a-d. De esta manera, la primera y segunda superficies interiores 238a-d y 240a-d pueden ajustarse a tolerancias de manufactura del eje de la válvula 132. Adicionalmente, una mayor cantidad de fuerza de sujeción se puede concentrar cerca de las esquinas 248a-d del eje de la válvula 132. Por ejemplo, como se muestra más claramente en la FIG. 2C, el ángulo 244b entre la primera superficie interior 238b y la segunda superficie interior 240b del miembro flexible 230b puede ser inferior a 270 grados en el primer extremo 246 de manera que se forma un primer espacio 254 entre una primera porción 256 de la primera superficie interior 238b y la superficie 250c eje de la válvula 132 y un segundo espacio 258 se forma entre una primera porción 260 de la segunda superficie interior 240b y el eje de la válvula 132. De esta manera, los espacios 254 y 258 permiten que el miembro flexible 230b transmita una mayor fuerza de sujeción o carga a la esquina 248b del eje de la válvula 132 cuando el casquillo 122 se introduce dentro de la palanca 120 al concentrar la fuerza de sujeción cerca de la esquina 248b del eje de la válvula 132.

Adicionalmente, la configuración del casquillo ejemplar 122 aquí descrito reduce o elimina sustancialmente el desgaste, lo cual provoca una unión de sujeción entre las superficies del casquillo 122 y el eje de la válvula 132 que se hace floja. Las superficies 250a-d del eje de la válvula 132 y la primera y segunda superficies interiores 238a-d y 240a-d tienen asperezas microscópicas en la superficie las cuales, si no se sujetan firmemente con una fuerza de sujeción o prensado suficientemente hermética, pueden provocar desgaste. El desgaste sucede cuando las asperezas de las superficies que coinciden o el área de contacto entre dos materiales bajo carga se somete a un movimiento relativo por una fuerza (por ejemplo, el torque aplicado al eje de la válvula 132 por medio del accionador 106) y hace que las asperezas en las superficies de coincidencia se froten juntas y se desprendan, lo que resulta en una conexión suelta entre el casquillo 122 y el eje de la válvula 132.

El suministro de una mayor fuerza de sujeción evita que las asperezas de las superficies de coincidencia se froten al suministrar un límite elástico microscópico localizado en aquellos puntos de contacto local o áreas cerca de las esquinas 248a-d durante la sujeción cuando el casquillo 122 se introduce hermético en la palanca 120. El límite elástico localizado proporciona un engrane o conformidad local íntimos (es decir, una sujeción más firme) entre las asperezas o puntos de contacto de las superficies de coincidencia del eje de la válvula 132 y el orificio 228 entre la primera y segunda superficies interiores 238a-d y 240a-d y las superficies 250a-d del eje de la válvula 132 cuando el casquillo 122 se introduce o se tira por la tuerca de tracción 148 dentro de la palanca 120. La mayor fuerza de sujeción evita que se froten y se desprendan las asperezas de las superficies de coincidencia cuando el eje de la válvula 132 gira entre la posición abierta y la posición cerrada, con lo que se evita sustancialmente una conexión floja entre el eje de la válvula 132 y el casquillo 122. Adicionalmente, los espacios formados al tener ángulos ligeramente más pequeños 242a-d entre la primera y segunda superficies interiores 238a-d y 240a-d pueden reducir además el desgaste. Por ejemplo, con referencia a la Figura 2C, los espacios 254 y 258 permiten que una segunda porción 262 de la primera superficie 238b se engrane a la superficie 250c del eje de la válvula 132 y una segunda porción 264 de la segunda superficie 240b se engrane a la superficie 250b del eje de la válvula 132 para concentrar el límite elástico microscópico localizado en aquellos puntos o áreas de contacto local cerca de la esquina 248b durante la sujeción cuando el casquillo 122 se introduce hermético en la palanca 120, que es donde se presenta la transmisión de torque más efectiva entre la palanca 120, el casquillo 122, y el eje de la válvula 132 cuando un accionador (por ejemplo, el accionador 106) gira la palanca 120.

El casquillo ejemplar 122 se puede introducir en la palanca 120 al usar una técnica de tracción o tiro. Como se describe anteriormente en conjunto con las Figuras 1A y 1B, la arandela 146 y el sujetador (por ejemplo, una tuerca de tracción) 148 puede usarse para introducir o tirar el casquillo ejemplar 122 hacia y/o dentro del manguito 138. Por ejemplo, el miembro alargado 220 puede tener una porción externamente roscada 266 en el segundo extremo 224 que se puede extender a través de la abertura 204 de la palanca 120 y la arandela 146 para engranar por medio de rosca la tuerca de tracción 148. De esta manera, el apriete de la tuerca de tracción 148 tira el casquillo ejemplar 122 dentro de la palanca 120 y, como resultado, la superficie interior 208 de la segunda abertura 206 engrana de forma que coincide las superficies externas 236a-d para hacer que los miembros flexibles 230a-d se muevan hacia adentro para engranar un eje de la válvula (por ejemplo, el eje de la válvula 132) recibido por el orificio 228 como se describe a continuación. En una configuración alterna, el miembro alargado 220 puede incluir roscas interiores (no se muestra) y un perno de tracción (en lugar de la tuerca de tracción 148) que puede engranar las roscas internas para introducir el casquillo ejemplar 122 dentro de la palanca 120.

Cuando el casquillo 122 se introduce en la palanca 120, la superficie en forma cónica 208 de la segunda abertura 206 engrana las superficies externas 236a-d para provocar que los miembros flexibles 230a-d se flexionen o impulsen hacia un eje 268 del miembro alargado 220, lo cual provoca que los miembros flexibles 230a-d flexionen para disminuir las dimensiones del orificio 228. De esta manera, el casquillo ejemplar 122 puede directamente engranar, por ejemplo, el eje de la válvula 132, reduciendo y/o eliminando así cualesquiera espacios entre la primera y segunda superficies interiores 238a-d y 240a-d del orificio 228 y el eje de la válvula de las superficies de la esquina 132. Cuando el eje de la válvula 132 se coloca dentro del orificio 228, las superficies interiores 230a-d directamente engranan y aplican una fuerza de sujeción a las superficies 250a-d del eje de la válvula 132 de manera que un ajuste sustanclalmente hermético se alcanza entre las superficies interiores 238a-d y 240a-d y las superficies 250a-d del eje de la válvula 132.

Adicionalmente o alternativamente, los miembros flexibles 230a-d son más delgados que los miembros flexibles 230a-d en forma cónica a lo largo de la longitud L y hacia el segundo extremo 224 del miembro alargado 220. El material más delgado facilita la flexibilidad o desplazamiento de los miembros flexibles 230a-d hacia el eje 268 del caequillo 122 para proporcionar además una mayor fuerza de sujeción al eje de la válvula 132 cuando el caequillo 122 se introduce en el manguito 138. Adicionalmente, como se muestra más claramente en las Figuras 2A y 2D, los miembros flexibles 230a-d pueden incluir aberturas en forma arqueada 270a-h para facilitar además la flexibilidad o desplazamiento de ios miembros flexibles 230a-d hacia el eje 268 del caequillo 122 cuando el casquillo 122 se introduce en el manguito 138.

El movimiento rotatorio perdido (es decir, movimiento perdido) entre la palanca 120 y el eje de la válvula 132 se reduce o elimina sustancialmente al eliminar los espacios entre las superficies 238a-d y 240a-d y las superficies 250a-d del eje de la válvula 132 por medio del casquillo ejemplar 122. Adicionalmente, cuando el casquillo 122 se introduce o se tira por la tuerca de tracción 148 en la palanca 120, la superficie interior 208 del manguito 138 engrana de forma que coinciden las superficies externas 236a-d de los miembros flexibles 230a-d para proporcionar un acoplamiento hermético entre la palanca 120 y el casquillo 122 para reducir o minimizar además el movimiento perdido entre la palanca 120 y el casquillo 122.

Con el tiempo y a través de la operación continua de una válvula (por ejemplo, la válvula 100 de las FIGS. 1A y 1B), la superficies del eje de la válvula se puede gastar. Esto puede provocar que se afloje el acoplamiento inicial entre un eje y un accionador. Sin embargo, con los caequillos ejemplares aquí descritos tales como, por ejemplo, el casquillo ejemplar 122, un ajuste o acoplamiento sustancialmente hermético entre un accionador (por ejemplo, el accionador 106) y eje de la válvula (por ejemplo, el eje 132) puede ser mantenido o fácilmente restaurado al apretar la tuerca o perno de tracción 148 para introducir más el casquillo ejemplar 122 dentro del manguito 138 de la palanca 120 y desplazar además los miembros flexibles 230a-d hacia el eje.

El casquillo ejemplar 122 y/o manguito 138 puede ser formado por colado en cera perdida, o cualquier otro proceso(s) adecuado(s). Adicionalmente, aunque el casquillo ejemplar 122 se muestra como que tiene cuatro miembros flexibles 230a-d, es posible ¡mplementar el casquillo ejemplar 122 al usar menos o más miembros flexibles. Por ejemplo, un casquillo ejemplar se puede implementar al usar un miembro flexible sencillo que aplique una fuerza de sujeción a una de las superficies 250a-d del eje de la válvula 132. En tal caso, una primera superficie interior adyacente a una segunda superficie interior del miembro flexible al menos parcialmente define una porción de un orificio rectangular de un casquillo y que tiene una superficie exterior arqueada que tiene un centro de curvatura que yace dentro de una esquina de un eje de la válvula para recibirse por el orificio rectangular.

La FIG. 3A ilustra otro casquilio de ejemplo 300 y palanca de ejemplo 302 aquí descritos. La FIG. 3B ilustra una vista de un extremo del casquilio ejemplar 300 y palanca 302 de la FIG. 3A. El casquilio ejemplar 300 incluye un miembro alargado 304 y una porción de acoplamiento 306. Ei miembro alargado 304 tiene un primer extremo 308 y un segundo extremo 310. La porción de acoplamiento 306 está acoplada al primer extremo 308 del miembro alargado 304 e incluye una primera abertura sustancialmente rectangular 312 configurada para recibir un eje rectangular de la válvula 314. La porción de acoplamiento 306 tiene una forma rectangular en sección transversal 316 que tiene esquinas redondeadas 318a-d. De esta manera, el casquilio ejemplar 300 proporciona un perfil más compacto que el casquilio ejemplar 122 de las FIGS. 1A, 1B, y 2A-2D, y puede recibir ejes de las válvulas relativamente más pequeños que el casquilio ejemplar 122. La palanca 302 también es más pequeña que la palanca 120 y se puede usar ventajosamente con válvulas de control relativamente más pequeñas. El segundo extremo 310 del miembro alargado 304 se acopla al casquilio 300 a la palanca 302 y se configura para engranar al menos uno de una tuerca o un perno.

La porción de acoplamiento 306 incluye una pluralidad de miembros flexibles 320a-d que tienen las respectivas primeras superficies de sujeción interna 322a-d adyacentes a segundas superficies de sujeción interna 324a-d. La primera y segunda superficies interiores 322a-d y 324a-d definen superficies de asentamiento respectivas 326a-d que engranan o reciben el eje de la válvula rectangular 314. Los miembros flexibles 320a-d tienen una forma en sección transversal en forma de "L" 328 que tienen superficies externas curvadas 330a-d que definen las esquinas redondeadas 318a-d de la porción de acoplamiento 306. Las superficies externas curvadas 330a-d tiene centros de curvatura respectivos 332a-d que se extienden a yacen dentro de las esquinas respectivas 334a-d del eje de la válvula 314. De esta manera, una fuerza de sujeción creciente se puede transmitir a las esquinas 334a-d del eje de la válvula 314, lo cual es donde se presenta la transmisión más efectiva en torque entre el casquillo 300 y el eje de la válvula 314 cuando un accionador (por ejemplo, el accionador 106 de la FIG. 1A) acciona para girar la palanca 302. Los miembros flexibles 320a-d están abocinados hacia el segundo extremo 310 del miembro alargado 304 y se pueden formar o separar por ranuras o aberturas 336a-d.

El casquillo ejemplar 300 se recibe por la palanca 302 sustancialmente de la misma forma como el casquillo 122 se recibe por la palanca 120, como se describe en conjunto con las Figuras 1A, 1B, 2A, y 2B. La palanca 302 tiene una primera abertura 338 para recibir el segundo extremo 310 del miembro alargado 304 y una segunda abertura en forma cónica 340 para recibir la porción de acoplamiento 306. La segunda abertura en forma cónica 340 tiene una forma rectangular en sección transversal que tiene esquinas redondeadas 342a-d. La porción de acoplamiento 306 engrana la segunda abertura 340 de la palanca 302 de manera que las superficies exteriores arqueadas 330a-d de los miembros flexibles 320a-d engranan las esquinas redondeadas 342a-d de la segunda abertura 340. Cuando el casquillo 300 se introduce en la palanca 302, la superficie interior en forma cónica de la segunda abertura 340 engrana las superficies externas en forma cónica 330a-d para flexionar o desplazar los miembros flexibles 320a-d hacia un eje 344 del casquillo 300. De esta manera, cuando el casquillo 300 se introduce en la palanca 302, los miembros flexibles 320a-d se desplazan hacia allá y engranan directamente el eje de la válvula 314. En particular, cuando la segunda abertura 340 recibe la porción de acoplamiento 306 (es decir, el casquillo 300 se introduce en la palanca 302), las primeras superficies interiores 322a y 322d engranan una primera superficie 346a del eje de la válvula 314 y las segundas superficies interiores 324a y 324b engranan una segunda superficie 346b del eje de la válvula 314. Similarmente, las primeras superficies interiores 322b y 322c engranan una tercera superficie 346c del eje de la válvula 314 y las segundas superficies interiores 324c y 324d engranan una cuarta superficie 346d del eje de la válvula 314. La primera y segunda superficies interiores 322a-d y 324a-d pueden directamente engranar las superficies 346a-d del eje de la válvula 314 para proporcionar una fuerza de sujeción para el eje de la válvula 314.

Adicionalmente, los miembros flexibles 320a-d pueden incluir aberturas o espacios 348a-h para permitir que los miembros flexibles 320a-d sean más flexibles. Tal flexibilidad hace que los miembros flexibles 320a-d sean forzados hacia afuera con dirección a la superficie interior que coincide 340 de la palanca 302. De esta manera, los miembros flexibles 320a-d forman ventajosamente cuñas que actúan independientemente que engranan la palanca 302 para minimizar además el movimiento perdido entre el casquillo 300 y la palanca 302. Como se discute anteriormente, el casquillo ejemplar 300 proporciona ventajosamente un casquillo más compacto 300 que el casquillo ejemplar 122 de las FIGS. 1A, 2A, y 2B.

Aunque determinados métodos, aparatos, y artículos de manufactura han sido aquí descritos, el alcance de la cobertura de este patente no se limita a ello. Por el contrario, esta patente cubre todos los métodos, aparatos, y artículos de manufactura que caen justamente dentro del alcance de las reivindicaciones anexas ya sea literalmente o bajo la doctrina de equivalentes.

Claims (23)

REIVINDICACIONES

1. Un ensamble de acoplamiento de ejes para uso con válvulas rotatorias, caracterizado porque comprende: un miembro alargado que tiene un primer extremo y un segundo extremo, en donde el primer extremo incluye una porción de acoplamiento que tiene una primera abertura configurada para recibir un eje rectangular, en donde la porción de acoplamiento incluye al menos un miembro flexible que tiene una superficie exterior arqueada y una primera superficie interior adyacente a una segunda superficie interior que al menos parcialmente define la primera abertura, en donde al menos una porción de la primera superficie interior se va a engranar a un primer lado del eje rectangular y al menos una porción de la segunda superficie interior se va a engranar a un segundo lado del eje rectangular; y un manguito que tiene una segunda abertura para recibir el miembro alargado y una tercera abertura en forma cónica configurada para recibir la porción de acoplamiento.

2. Un ensamble de acoplamiento de ejes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque un centro de curvatura de la superficie exterior arqueada se encuentra dentro de una esquina del eje rectangular.

3. Un ensamble de acoplamiento de ejes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la tercera abertura comprende una forma rectangular en sección transversal que tiene esquinas redondeadas.

4. Un ensamble de acoplamiento de ejes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el al menos un miembro flexible se hace cónico hacia el segundo extremo del miembro alargado.

5. Un ensamble de acoplamiento de ejes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la tercera abertura en forma cónica provoca que el al menos un miembro flexible se desplace hacia un primer eje del miembro alargado para provocar que la primera y segunda superficies interiores del al menos un miembro flexible se engranen el eje rectangular.

6. Un ensamble de acoplamiento de ejes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además al menos otro miembro flexible que tiene una tercera superficie interior adyacente a una cuarta superficie interior que al menos parcialmente define la primera abertura y que tiene una segunda superficie exterior arqueada, en donde al menos una porción de la tercera superficie interior se va a engranar a un tercer lado del eje rectangular y al menos una porción de la cuarta superficie interior se va a engranar a un cuarto lado del eje rectangular, y en donde un centro de curvatura de la segunda superficie exterior arqueada se encuentra dentro de una segunda esquina del eje rectangular.

7. Un ensamble de acoplamiento de ejes de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el al menos un miembro flexible y el al menos otro miembro flexible están configurados para recibir el eje rectangular y para desplazarse uno hacia el otro cuando las superficies exteriores arqueadas de los miembros flexibles engranan la tercera abertura.

8. Un ensamble de acoplamiento de ejes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo extremo del miembro alargado va a acoplar el miembro alargado al manguito y se configura para engranar al menos uno de una tuerca o un perno.

9. Un ensamble de acoplamiento de ejes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el manguito se forma integralmente con una palanca que se configura para acoplarse rotativamente a un accionador.

10. Un ensamble de acoplamiento de ejes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una forma en sección de corte transversal del al menos un miembro flexible comprende un sector de un círculo.

11. Un ensamble de acoplamiento de ejes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el al menos un miembro flexible comprende una forma sustancialmente en forma de "L" en sección de corte transversal que tiene una porción exterior redondeada para definir la superficie exterior arqueada.

12. Un caequillo para uso con un eje rectangular, el casquillo caracterizado porque comprende: una pluralidad de miembros flexibles configurada para ser acoplada a un miembro alargado y que forma un orificio sustancialmente rectangular para recibir un eje rectangular, en donde la pluralidad de miembros flexibles tiene superficies de asentamiento que al menos parcialmente definen el orificio rectangular y superficies exteriores arqueadas que engranan una superficie interior de una abertura de una palanca, en donde al menos una superficie de asentamiento de un primer miembro flexible de la pluralidad de miembros flexibles es para recibir un primer lado y un segundo lado del eje rectangular.

13. Un casquillo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque los miembros flexibles están en ángulo en relación uno con el otro.

14. Un casquillo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la abertura de la palanca se configura para hacer que la pluralidad de miembros flexibles se desplace hacia un eje de los miembros alargados para hacer que las superficies de asentamiento de la pluralidad de miembros flexibles engranen el eje rectangular.

15. Un casquillo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la pluralidad de miembros flexibles se configura para ser acoplada a una palanca asociada con un accionador.

16. Un caequillo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque un centro de curvatura de la superficie exterior del primer miembro flexible va a estar dentro de una esquina del eje rectangular.

17. Un ensamble de acoplamiento de ejes de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque cada una de la pluralidad de miembros flexibles comprende un sector de un cilindro.

18. Un ensamble de acoplamiento de ejes de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque cada una de la pluralidad de miembros flexibles comprende una forma en sección transversal sustancialmente en forma de "L" que tiene una porción exterior redondeada para definir las superficies exteriores arqueadas.

19. Un caequillo, caracterizado porque comprende: una porción de acoplamiento acoplada a un miembro alargado y que tiene superficies externas que definen una forma rectangular en sección transversal que tiene esquinas redondeadas y una primera abertura configurada para recibir un eje rectangular, en donde la porción de acoplamiento comprende una pluralidad de miembros flexibles, cada uno que tiene una primera superficie interior adyacente a una segunda superficie interior que al menos parcialmente define la primera abertura, y una superficie exterior arqueada que al menos parcialmente define las esquinas redondeadas de la porción de acoplamiento.

20. Un casquillo de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque comprende además una palanca para ser acoplada operativamente a un accionador y que tiene una segunda abertura para recibir el miembro alargado del casquillo y una tercera abertura que tiene una superficie en forma cónica configurada para engranar los miembros flexibles, en donde la tercera abertura comprende una forma sustancialmente rectangular en sección transversal que tiene esquinas redondeadas.

21. Un casquillo de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque los miembros flexibles están configurados para deslizarse dentro de la tercera abertura, y en donde la superficie en forma cónica de la tercera abertura engrana las superficies exteriores arqueadas de los miembros flexibles para hacer que la primera y segunda superficies interiores engranen el eje rectangular.

22. Un casquillo de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque los miembros flexibles están en forma cónica.

23. Un casquillo de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque los centros de curvaturas de las superficies exteriores arqueadas yacen dentro de las esquinas respectivas del eje rectangular para recibirse por la primera abertura.