ES2971140T3 - Ensamblaje de cartucho de ajuste de velocidad de flujo y válvula de control de velocidad de flujo hidráulico con doble escala de ajuste - Google Patents

Abstract

1. Un conjunto de ajuste del caudal de un cartucho (10) para una válvula hidráulica (100), que comprende: un cuerpo de cartucho (12); un vástago (14) dispuesto de manera deslizante en el cuerpo del cartucho (12); una contraventana (16) que se coloca de manera deslizante contra una abertura de paso (114); un manguito (20) dispuesto de forma giratoria dentro de la válvula, y provisto de al menos una primera abertura (22) para permitir ajustar el caudal máximo de la válvula dentro de un primer rango de valores del caudal de fluido según una primera escala; en el que dicho manguito (20) comprende al menos una segunda abertura (22') realizada en dicha pared y tal que permite ajustar el caudal máximo de la válvula dentro de un segundo rango de valores del caudal de fluido según una segunda escala. La invención se refiere también a una válvula de control hidráulico (100) que comprende un conjunto de ajuste del caudal del cartucho (10). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Ensamblaje de cartucho de ajuste de velocidad de flujo y válvula de control de velocidad de flujo hidráulico con doble escala de ajuste

Campo técnico

La presente invención se refiere a una válvula de control de velocidad de flujo hidráulico con doble escala de ajuste.

Más específicamente, la presente invención comprende un ensamblaje de cartucho de control de preajuste de velocidad de flujo con un obturador de tipo vástago-tapón y manguito de preajuste adecuado para válvulas de control hidráulico de tipo simple, provistas de un comando manual o que pueden ser motorizadas o termostáticas y que pueden integrar un sistema de compensación /equilibrado dinámico de velocidad de flujo.

Estado de la técnica

Las válvulas de control de fluido para ajustar la velocidad de flujo de un fluido, configuradas también para un preajuste estático, son conocidas y ampliamente utilizadas en los sistemas hidráulicos y termotécnicos. Dichas válvulas hidráulicas generalmente también están provistas de medios para equilibrar o compensar las presiones de entrada, y normalmente se conocen como válvulas de control independientes de la presión o válvulas PICV.

Estas válvulas de fluido son dispositivos hidráulicos típicamente utilizados en aplicaciones termotécnicas en las cuales se busca disponibilidad en la entrada de una velocidad de flujo constante de un fluido líquido, normalmente agua, independientemente de las variaciones de presión del fluido que se produzcan corriente arriba y corriente abajo.

Dichos tipos conocidos de válvulas para ajustar y equilibrar dinámicamente una velocidad de flujo permiten un diseño y fabricación más flexibles y simplificados de sistemas hidrónicos, en los cuales debe ser constante la velocidad de flujo de un fluido caloportador hacia los extremos de uno o más usuarios, tales como intercambiadores de calor, radiadores, ventiladores convectores. Además, las PICV permiten ajustar la velocidad de flujo independientemente de las condiciones de presión del fluido que se producen corriente arriba y corriente abajo, manteniendo constante una velocidad de flujo preestablecida o una velocidad de flujo requerida por el usuario.

Dichas válvulas de ajuste/equilibrado o válvulas PICV normalmente comprenden tres ensamblajes de ajuste: un ensamblaje de preajuste para la velocidad de flujo, configurado para preseleccionar una velocidad de flujo nominal máxima en la entrada de un usuario, un ensamblaje de ajuste de retroalimentación, típicamente un ensamblaje de obturador, configurado para ajustar o estrangular la velocidad de flujo de un fluido caloportador requerido a modo de función, por ejemplo, de la temperatura ambiente, y un ensamblaje de equilibrado/compensación configurado para mantener constante la velocidad de flujo independientemente de las condiciones de presión corriente arriba y corriente abajo de la válvula.

Las PICV generalmente comprenden un accionador, tal como un cabezal electrotérmico conocido provisto de un empujador, capaz de accionar linealmente el vástago, conocido también como cartucho de válvula, cerrando el obturador de tapón en el cuerpo de válvula para obstruir y cerrar el paso de fluido. Normalmente, dicho accionador se implementa mediante un dispositivo mecánico o electromecánico, ventajosamente conectado a una unidad central electrónica y configurado para cerrar el obturador de vástago de válvula, por ejemplo, en función de la temperatura ambiente. Además, estas válvulas normalmente están provistas de un sistema de perilla de ajuste, accionable por un operador, conectado a un manguito de ajuste provisto de aberturas configuradas para variar rotativamente la sección transversal con el manguito para establecer el valor máximo requerido de la velocidad de flujo de fluido correspondiente, por ejemplo, a la cantidad máxima de energía térmica a suministrar.

En los documentos WO-A-2018051150 y EP-A-3067772 se ilustran válvulas de ajuste de velocidad de flujo ilustrativas, provistas también de un ensamblaje para equilibrar dinámicamente la velocidad de flujo.

Otro ejemplo de válvulas para ajustar y equilibrar dinámicamente la velocidad de flujo de un fluido se describe en la patente europea EP 3201 500 (B1), a nombre del mismo solicitante y que se refiere a una válvula que comprende medios para ajustar la velocidad de flujo estática de fluido, configurados para cambiar la sección transversal de un puerto de paso entre la entrada y salida de una válvula, y medios para equilibrar dinámicamente la velocidad de flujo, configurados para ajustar la velocidad de flujo del fluido que sale de la válvula en función de un cambio en la velocidad de flujo del fluido entrante. Los medios de equilibrado dinámico comprenden un elemento perforado interpuesto entre la abertura de entrada y una cámara intermedia, para permitir el paso de fluido solo a través de al menos una abertura del elemento perforado. Además, un elemento elástico está dispuesto en una cara del elemento perforado que mira hacia la abertura de entrada de fluido en el cuerpo de válvula, de modo que un aumento de la presión diferencial entre la entrada y la salida de la válvula se corresponda con un aumento del elemento elástico para reducir el área de paso de la abertura del elemento perforado, y para asegurar una velocidad de flujo constante.

Otro ejemplo adicional de válvulas para ajustar y equilibrar dinámicamente la velocidad de flujo de un fluido se describe en el documento US 2018/157277 con respecto a una válvula de control que incluye un cuerpo de válvula, un obturador de flujo interpuesto operativamente entre una entrada y una salida, un husillo impulsor que tiene al menos un primer extremo de accionamiento y un segundo extremo conectado al obturador de flujo. La válvula descrita también incluye un dispositivo de regulación automática de presión diferencial, que comprende un cuerpo en forma de copa dispuesto alrededor del husillo impulsor y axialmente móvil con respecto a dicho husillo impulsor, un resorte interpuesto operativamente entre el cuerpo de válvula y el cuerpo en forma de copa para empujar este último en sentido opuesto al obturador de flujo, y una membrana rodante que tiene un borde radialmente interior fijado al cuerpo en forma de copa y un borde radialmente exterior fijado al cuerpo de válvula, para delimitar una primera cámara en comunicación fluida con la entrada y una segunda cámara en comunicación fluida con la salida.

Un grave inconveniente de los citados tipos de válvula es que cada tamaño de válvula estandarizado se caracteriza por un correspondiente rango de velocidad de flujo dentro del cual se efectúa el ajuste. En consecuencia, los fabricantes de válvulas deben suministrar muchas versiones del mismo tipo y tamaño de válvula, cada una con un ensamblaje de preajuste diferente según el rango de velocidad de flujo en el cual debe operar la válvula. Este hecho provoca que se fabrique y almacene un mayor número de elementos y también que se vendan muchas versiones de una misma válvula, que se diferencian entre sí únicamente por el manguito de preajuste.

Objetivos de la invención

El objetivo de la presente invención consiste en superar y eliminar, al menos parcialmente, las desventajas y limitaciones operativas de la técnica anterior expuestas anteriormente. Más particularmente, un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar una válvula hidráulica (por ejemplo de tipo PICV) que pueda configurarse y seleccionarse para operar en diferentes rangos de velocidad de flujo: un rango con mayores niveles de velocidad de flujo y otro con menores niveles de velocidad de flujo.

Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar una válvula hidráulica (por ejemplo de tipo PICV) que tenga un alto nivel de fiabilidad y durabilidad, y que además pueda fabricarse de forma fácil y económica.

También es un objetivo de la presente invención proporcionar una válvula hidráulica (por ejemplo de tipo PICV) que sea capaz de operar con accionadores económicos de tamaño pequeño, en comparación con las conocidas, que requieran la misma fuerza para cerrar la válvula.

Un objetivo de la presente invención es una válvula hidráulica como se define en la reivindicación 1 y en realizaciones específicas de la misma, descritas en las reivindicaciones dependientes 2 a 11.

Breve descripción de las figuras

Las características estructurales y operativas de la válvula hidráulica objetivo de la presente invención podrían entenderse mejor a partir de la siguiente descripción detallada, en la cual se hace referencia a los dibujos adjuntos que representan algunas realizaciones preferidas no limitativas de la misma, en donde:

La Figura 1 es una representación esquemática de una vista axonométrica de una PICV hidráulica que comprende un ensamblaje de cartucho de ajuste de velocidad de flujo de una válvula hidráulica objetivo de la presente invención;

la Figura 2 es una representación esquemática de una vista axonométrica en despiece de una PICV hidráulica que comprende un ensamblaje de cartucho de ajuste de velocidad de flujo de una válvula hidráulica objetivo de la presente invención;

la Figura 3 es una representación esquemática de una vista axonométrica en despiece de un ensamblaje de cartucho de ajuste de velocidad de flujo de una válvula hidráulica objetivo de la presente invención;

la Figura 4 es una representación esquemática axonométrica desde otro punto de vista del ensamblaje de cartucho de ajuste de velocidad de flujo de la válvula hidráulica objetivo de la presente invención;

la Figura 5 es una representación esquemática de una vista en planta de la PICV hidráulica que comprende un ensamblaje de cartucho de ajuste de velocidad de flujo de una válvula hidráulica objetivo de la presente invención;

la Figura 6 es una representación esquemática de una vista en sección, según el plano VI de la Figura 5, de la PICV hidráulica que comprende un ensamblaje de cartucho de ajuste de velocidad de flujo de una válvula hidráulica objetivo de la presente invención;

la Figura 7 es una representación esquemática de una vista en sección transversal, según el plano VII de la Figura 5, de la PICV hidráulica que comprende un ensamblaje de ajuste de la velocidad de flujo de cartucho objetivo de una válvula hidráulica de la presente invención;

la Figura 8 es una representación esquemática de una vista en planta del ensamblaje de cartucho de ajuste de velocidad de flujo de una válvula hidráulica objetivo de la presente invención;

la Figura 9 es una representación esquemática de una vista en sección, según el plano IX de la Figura 8, del ensamblaje de cartucho de ajuste de velocidad de flujo de una válvula hidráulica objetivo de la presente invención;

la Figura 10 es una representación esquemática de un gráfico de funcionamiento de una PICV hidráulica que comprende un ensamblaje de cartucho de ajuste de velocidad de flujo de una válvula hidráulica objetivo de la presente invención, para ajustar la velocidad de flujo de un fluido con diferentes rangos y diferentes resoluciones en función del valor de la presión diferencial Ap.

Descripción detallada de la invención

Con referencia a las figuras y particularmente a las Figuras 1, 2, 4, 5 y 6, se muestra una realización preferida de una válvula hidráulica 100 de tipo PICV (válvula de control independiente de la presión) según la presente invención. La válvula 100 comprende un cuerpo 102 de válvula que tiene una abertura 104 de entrada, una abertura 105 de salida y una abertura 106 de accionamiento. Una abertura 108 está practicada en el cuerpo 102 de válvula, en particular de tipo PICV, en la cual se recibe un ensamblaje 200 de compensación/equilibrado dinámico de presión conocido per se.

Dicho ensamblaje 200 de equilibrado comprende generalmente un elemento tubular 202 accionado de forma deslizante por un diafragma flexible 204 (por ejemplo, hecho de un material elastomérico), sensible a la presión del fluido en la abertura 104 de entrada en una cara del mismo y a una presión de fluido en la abertura 105 de salida en una cara opuesta del mismo, para hacer que el elemento tubular 202 aumente o limite el flujo de fluido en la válvula en función de la presión diferencial Ap entre la abertura 104 de entrada y la abertura 105 de salida. Además, el ensamblaje 200 de equilibrado normalmente comprende también un elemento elástico 206 configurado para mantener el elemento tubular 202 en una posición monoestable (por ejemplo, en una posición de apertura).

Normalmente, el cuerpo 102 de válvula comprende también una o más aberturas 110 de servicio configuradas para mantener y controlar la válvula 100 cuando está instalada; dichas aberturas 110 de servicio suelen estar cerradas mediante unos tapones 110'.

La válvula 100 está provista de una pared interior 112 con una abertura 114 de paso adecuada para un ensamblaje de cartucho de ajuste de velocidad de flujo, un ensamblaje de cartucho 10 de ajuste de velocidad de flujo, y dicho ensamblaje 200 de equilibrado.

Normalmente, la válvula 100 también puede estar provista de unos conectores 300 de conexión convencionales, colocados en las aberturas 104 y 105 de entrada y salida.

Las figuras adjuntas, y particularmente las Figuras 3, 4, 8 y 9, ilustran un ensamblaje de cartucho 10 de ajuste de velocidad de flujo, que comprende un cuerpo 12 de cartucho de forma generalmente cilindrica que recibe de forma deslizante un vástago 14. Dicho ensamblaje de cartucho 10 de ajuste de velocidad de flujo se inserta en el cuerpo 102 de válvula por la abertura 106 de accionamiento.

Un obturador 16 (un tapón, por ejemplo) unido a un primer extremo 14' del vástago 14, dentro de la válvula 100, está configurado para deslizarse contra la abertura 114 de paso de la válvula 100 con el fin de ajustar el flujo de fluido por la misma, desde una cantidad máxima de flujo hasta el cierre total de la misma. Un segundo extremo 14'' del vástago 14 está expuesto fuera del cuerpo 100 de válvula y está configurado para acoplarse con un accionador mecánico o electromecánico convencional (no mostrado), destinado a mover linealmente el vástago 14 con el fin de cerrar o abrir la abertura 114 de paso mediante el obturador 16.

Dicho vástago 14 también está provisto de un elemento elástico 18 adicional (un resorte helicoidal, por ejemplo) colocado coaxialmente alrededor del vástago 14 y en el cuerpo 12 de cartucho para sujetar el vástago 14, con el obturador 16, en una posición monoestable normalmente abierta con respecto a la abertura 114 del cuerpo 102. Dicho vástago 14 y dicho elemento elástico se mantienen en posición en el cuerpo 12 de cartucho por medio de un primer casquillo 19.

El ensamblaje de cartucho 10 de ajuste de velocidad de flujo (en lo sucesivo denominado brevemente cartucho 10) comprende además un manguito 20 de forma cilindrica, sustancialmente tubular, unido a un extremo interior del cuerpo 12 de cartucho.

Haciendo referencia también particularmente a las Figuras 6 y 7, dicho manguito 20 está configurado para ajustar y limitar el flujo de fluido que sale por la abertura 114 de paso del cuerpo 102 de válvula y se desplaza hacia la abertura 105 de salida, a través de al menos una primera abertura 22 conformada y al menos una segunda abertura 22' conformada practicadas en la pared cilindrica 24 exterior del propio manguito 20. La forma de la primera abertura 22 es tal que permite ajustar la velocidad de flujo máxima de la válvula dentro de un primer rango de valores de velocidad de flujo de fluido, según una primera escala. La forma de la segunda abertura 22' es tal que permite ajustar la velocidad de flujo máxima de la válvula dentro de un segundo rango de rangos de velocidad de flujo de fluido, según una segunda escala. Las Figuras 6 y 7 muestran el obturador en una configuración de transición no operativa.

Una primera resolución está asociada a dicha primera escala y una segunda resolución, distinta, está asociada a dicha segunda escala. El término “ resolución” significa el rango de velocidad de flujo que se puede obtener en función de la rotación del manguito 20 de un valor angular preestablecido.

Dichas primera y segunda aberturas 22 y 22' del manguito 20 permiten preestablecer la velocidad de flujo máxima de fluido que sale por la válvula, girando el propio manguito 20 para variar la sección transversal del paso hacia la abertura 105 de salida.

La primera y segunda aberturas 22 y 22' pueden tener una forma abierta en el extremo libre del manguito 20 (como se muestra en las figuras), o pueden estar circunscritas integralmente en la pared cilíndrica 24. La primera y segunda aberturas 22 y 22' están formadas en porciones de la parte cilíndrica 24 del manguito 20 que están separadas por porciones sólidas de dicha pared cilíndrica 24, para operar selectivamente (en otras palabras, no simultáneamente) de cara a ajustar la velocidad de flujo de fluido. Preferiblemente, la primera abertura 22 conformada y la segunda abertura 22' conformada están practicadas en porciones en posiciones diametralmente opuestas de la pared cilíndrica 24.

Además, cada una de dichas primera y segunda aberturas 22 y 22' conformadas tiene una sección transversal orientada hacia un huelgo 116 de paso del cuerpo 102 de válvula, que varía en función de la rotación del manguito 20. Cuando la primera abertura 22 conformada está orientada hacia dicho huelgo 116 de paso, la segunda abertura 22' está en modo no operativo, distalmente con respecto al huelgo 116 de paso (y viceversa). Cada una de dichas primera y segunda aberturas 22 y 22' puede comprender a su vez más de una abertura formada en la pared cilíndrica 24, que tienen secciones transversales iguales o diferentes entre sí, configuradas para estar orientadas simultánea o continuamente hacia el huelgo 116 de paso.

Según el ejemplo de las figuras, la primera abertura 22 tiene un tamaño mayor y la segunda abertura 22' tiene un tamaño menor, para poder preestablecer dos configuraciones operativas de la válvula 100, alternativas entre sí, en dos rangos diferentes de flujo o velocidad de flujo de fluido.

Ventajosamente, dicho manguito 20 puede fabricarse con un material plástico, polimérico o termoplástico, metálico, o con otros materiales sinterizados, o puede fabricarse mediante técnicas de fabricación aditivas. Ventajosamente, el manguito 20 se une al cuerpo 12 de cartucho mediante unos medios 25 de encaje a presión formados en la superficie diametral interior del manguito y en la superficie diametral de extremo del cartucho 12.

El manguito 20 se puede poner en rotación con el cuerpo 12 de obturador, pero también se puede poner en rotación mediante el tapón o arandela 55 del obturador 16, que es integral con el vástago 14 debido a unos medios 56 de conexión con el propio vástago 14, como por ejemplo unas porciones planas practicadas en el primer extremo 14' del vástago 14 que coinciden con una abertura de forma no circular del tapón o arandela 55, como se muestra en la Figura 3.

Aún con referencia específica a la Figura 3, al accionar el vástago 14 mediante una llave inglesa convencional, por el segundo extremo 14", se gira el vástago con el tapón 55 y esto hace girar a su vez el manguito 20 mediante al menos un saliente 57, acoplado a una respectiva ranura 57' formada en la superficie interior del manguito 20.

Además, dicho cartucho 10 comprende unos medios 30 de referencia graduados en el propio cartucho 10 (un disco, por ejemplo) o formados directamente sobre el mismo. Los medios 30 de referencia están configurados para mostrar gráficamente, fuera de dicha válvula 100, dichas primera y segunda escalas y están colocados en el cuerpo 12 de cartucho.

Dichos medios 30 de referencia están divididos en al menos dos partes y comprenden una primera escala graduada 32, correspondiente a las posiciones abiertas de la primera abertura 22 conformada, y una segunda escala graduada 33 correspondiente a las posiciones abiertas de la segunda abertura 22' conformada.

El cartucho 10 puede ser estacionario o giratorio en el cuerpo 12 de válvula, en virtud de un segundo casquillo 118 (Figura 2) unido a la abertura 106 de accionamiento. Según otra realización, el cartucho 10 es integral con el cuerpo 12 de válvula.

Haciendo referencia particularmente a la Figura 1, en la realización preferida de las figuras, el cartucho 10 puede ajustarse mediante una llave inglesa que actúe sobre el segundo extremo 14" del vástago 14 y esté configurada para girar dicho vástago 14 y, en consecuencia, el manguito 20 con respecto al cuerpo 12 de cartucho, para preajustar la válvula 100 de control. Una vez efectuado el preajuste, es posible instalar un accionador (no mostrado) provisto de funcionamiento lineal o de un cabezal electrotérmico, dispuesto en la abertura 106 de accionamiento de la válvula 100 y configurado para cooperar con el vástago 14 del cartucho 10.

Haciendo referencia particularmente a las Figuras 6, 7 y 9, en una realización preferida, el vástago 14 del ensamblaje de cartucho 10 también puede comprender un ducto 15 de compensación (Figura 9) que se extiende parcialmente a lo largo del eje del propio vástago 14 y que tiene una abertura 15', en el primer extremo 14', y al menos una abertura 15'' adicional en la superficie diametral exterior del propio vástago 14. La abertura 15'' adicional en la superficie diametral exterior del vástago 14 está en comunicación fluida con una cámara 13 practicada en el cuerpo 12 de cartucho.

La forma del ducto 15 de compensación puede ser curvada.

El interior de dicha cámara 13 recibe, a través de un orificio central 52, un émbolo 50 integral con el vástago 14 para que deslice con el mismo vástago dentro de dicha cámara 13. El émbolo 50 está unido al vástago 14 con unos medios 54 de fijación que comprenden, por ejemplo, medios de encaje a presión elásticamente deformables. En particular, los medios 54 de fijación comprenden uno o más anillos diametrales formados en la superficie interior del orificio central 52 y que cooperan con unos anillos laterales 17 adicionales formados en la superficie lateral exterior del vástago 14. Además, se impide que el émbolo 50 se traslade axialmente hacia el primer extremo 14' del obturador 16 unido al mismo extremo del vástago 14. Por ejemplo, dicho obturador 16 puede estar dispuesto ventajosamente en el vástago 14 mediante un tapón o arandela 55 cuya configuración permita mover el obturador 16 a tope con el cuerpo 12 de cartucho.

Ventajosamente, el émbolo 50 se fabrica con un material plástico, termoplástico, polimérico o termopolimérico, o metálico, o con otros materiales sinterizados, o puede fabricarse mediante técnicas de fabricación aditivas.

La abertura 15'' del ducto 15 de compensación puede comprender un orificio o ducto transversal (por ejemplo, radial) que puede ser pasante, es decir, extenderse a lo largo de toda la sección transversal del vástago 14 o extenderse parcialmente en el vástago 14, de modo que esté igualmente en comunicación fluida con el ducto 15 de compensación y la cámara 13. El émbolo 50 también está provisto de unos elementos 90 hermético a fluidos (juntas de reborde, anillos tóricos de material elastomérico, por ejemplo) dispuestos entre la superficie diametral interior del orificio central 52 y la superficie diametral exterior del vástago 14, y entre la superficie diametral exterior del émbolo 50 y la superficie diametral interior de la cámara 13.

En particular, la abertura 15'' adicional está en comunicación con una porción 13' de la cámara 13 interpuesta entre el émbolo 50 y el segundo extremo 14'' del vástago 14. Más particularmente, dicha porción 13' de la cámara 13 en la cual está formada la abertura 15'' adicional está interpuesta entre el émbolo 50 y el elemento elástico 18. Cabe señalar que la porción 13' es siempre hermética a fluidos con respecto a la abertura 114 de paso.

Ventajosamente, dichos elementos 90 de sellado pueden recibirse en unos alojamientos o rebajes anulares adecuados, formados en la superficie exterior del émbolo 50 y el vástago 14.

Ventajosamente, el cartucho 10 puede estar provisto de un elemento 95 de sellado de modo que se garantice la hermeticidad a fluidos entre el propio cartucho 10 y el cuerpo 12 de válvula.

La operación, que se describe a continuación, puede entenderse a partir de la descripción de la válvula 100 ofrecida anteriormente.

El cartucho 10 insertado en la válvula 100 de la presente descripción tiene la característica ventajosa de que un manguito 16 permite que la válvula 100 funcione con escalas de velocidad de flujo diferentes o muy diferentes, de diferentes tamaños entre sí. Por ejemplo, es posible operar según una configuración para aplicaciones de alto flujo de fluido y de bajo flujo de fluido con la misma válvula y los mismos componentes internos.

Más particularmente, durante la etapa de instalación, un operador puede configurar la válvula según una configuración preseleccionada, girando mediante la rueda 400 el cartucho 10 y el manguito 20 integral con este. Por ejemplo, el operador selecciona un rango operativo correspondiente a una configuración, girando la rueda 400 y el cartucho 10 según la primera escala graduada 32 en diferentes grados de apertura correspondientes a diferentes posiciones de la primera abertura 22 conformada, en las cuales está orientada hacia el huelgo 116 de paso. Con tal configuración, la segunda abertura 22' conformada está inactiva distalmente con respecto al huelgo de paso. De manera análoga, el operador puede configurar la válvula 100 girando la rueda 400 en la segunda escala graduada 33, para operar con la segunda abertura 22' conformada orientada hacia el huelgo 116 de paso.

Las diferentes posiciones del cartucho 10 con referencia a cada una de la primera y segunda escalas graduadas 32 y 33 corresponden a diferentes velocidades de flujo, seleccionadas desde un mínimo hasta un máximo, asociadas a dos configuraciones operativas diferentes. Cuando el manguito 20 pasa de una configuración a otra, se coloca en una posición intermedia no operativa, claramente diferente de las dos configuraciones operativas. El término posición no operativa significa una posición en donde la parte cilíndrica 24 exterior está orientada hacia el huelgo 116 de paso sin una configuración de ajuste de la primera y segunda aberturas 22, 22' en la cual no hay disponible paso de fluido alguno, o solo hay disponible un paso de fluido limitado. Generalmente, establecer un valor mínimo de los rangos de configuración en una de las escalas graduadas 32 y 33 hace que la velocidad de flujo de fluido nunca quede completamente obstruida.

Haciendo referencia particularmente a las Figuras 1, 6 y 7, si se requiere cerrar la válvula 100 con el obturador 16, el accionador electromecánico (no mostrado) actúa sobre el segundo extremo 14' del vástago 14 para empujarlo hacia abajo, superando la fuerza del elemento elástico 18 adicional, para mover el obturador 16 hasta que haga contacto con el borde de la abertura 114 de paso, obstruyendo el paso de fluido entre la abertura 104 de entrada y la abertura 105 de salida.

Al estar la cámara 13 en comunicación fluida con la abertura 114 de paso, mediante el ducto 15 de compensación, se hace que una presión P1 del fluido que fluye a través del mismo y en la abertura 114 de paso sea igual a una presión P2 en la cámara 13, durante la etapa de cierre del obturador 16. Por lo tanto, se genera una fuerza F2 que actúa sobre la superficie del émbolo 50 orientada hacia la cámara 13, que se opone a una fuerza F1 ejercida por la presión P1 del fluido fluyente, compensando la misma. Esto permite accionar el obturador 16 mediante el correspondiente vástago 14, mediante una fuerza reducida del accionador electromecánico y generada principalmente por el elemento elástico 18 adicional, que generalmente permanece constante a medida que aumenta la presión P1.

La abertura 15' del orificio 15 de compensación se mueve hasta una posición adyacente al cierre del obturador 16 en la abertura 114 de paso, de modo que se transfiera a la cámara 13 la misma presión que contrasta el cierre del obturador 16. Esta característica permite una compensación precisa que neutraliza las fuerzas que actúan sobre el obturador 16, mediante una fuerza que tiene la misma magnitud ejercida sobre la superficie del émbolo 50 orientada hacia la cámara 13.

La Figura 10 ilustra particularmente un gráfico con valores reales de la velocidad de flujo de fluido, expresada en l/h (litros por hora), en función del rango de valores de la presión diferencial Ap, expresada en kPa (kilopascal), entre la abertura 104 de entrada y la abertura 105 de salida de la válvula 100. A partir de los valores mostrados se observa que, al girar el manguito (20) a través de la primera abertura 22 y la segunda abertura 22', se obtienen dos rangos de ajuste diferentes mostrados en la Figura 10 con los números romanos I y II a un flujo bajo I (50-400 l/h) y un flujo alto II (200-800 l/h), respectivamente. Los números romanos del 1 al 4 de los valores seleccionables mediante la primera y segunda escalas graduadas 32, 33 se diferencian entre sí, además de por una velocidad de flujo diferente, también por una resolución diferente entre un nivel y otro en los dos rangos. Mientras que un rango I corresponde a una resolución de aproximadamente 100 l/h, un rango II corresponde a una resolución de aproximadamente 200 l/h.

A partir de la ilustración anterior, quedan claras las ventajas obtenidas por la válvula para ajustar y equilibrar hidráulicamente una velocidad de flujo de fluido objetivo de la presente invención.

El ensamblaje de cartucho y la correspondiente válvula hidráulica 100 resultan particularmente ventajosos ya que permiten obtener una válvula ajustable según dos rangos de velocidad de flujo diferentes, superpuestos parcialmente entre sí o también completamente distintos entre sí, y permiten equilibrar la velocidad de flujo dentro de un rango de valores de Ap en ambos rangos.

Una ventaja adicional de la válvula es la implementación de un dispositivo o una válvula en una versión para cada tamaño estandarizado, sin necesidad de proporcionar dos versiones de la misma válvula que difieran solo en el rango de preajuste de la velocidad de flujo que el manguito 20 puede obtener, obteniendo en consecuencia ahorros de fabricación, almacenamiento y comercialización, ya que solo es necesario comercializar un único tipo de válvula debido al tamaño estándar de las conexiones.

La presente invención también resulta particularmente ventajosa ya que proporciona al usuario una válvula hidráulica 100 con un obturador de tapón termostático de tipo convencional, o con un equilibrio de presión tal que se garantiza una mejor resolución del preajuste de la velocidad de flujo de fluido, ya que puede operar entre dos rangos que tienen dos escalas con valores diferentes. De hecho, la válvula 100 según la presente invención permite hacer que el sistema hidráulico en el cual se instala la válvula sea más versátil y adaptable a posibles expansiones posteriores que requieran aumentar las velocidades de flujo disponibles o, en general, a condiciones modificadas debido, por ejemplo, a errores de diseño o parámetros que no se hayan tenido en cuenta, sin necesidad de sustituir la válvula 100.

El ensamblaje de cartucho y la correspondiente válvula hidráulica 100 objetivo de la presente invención resultan además ventajosos en la realización de las figuras, ya que permiten compensar una fuerza que actúa sobre el obturador durante la etapa de cierre, permiten utilizar accionadores más pequeños, económicos y que permiten un consumo de energía pequeño con respecto a los utilizados según la técnica anterior. Se observa que el uso de un accionador de tamaño pequeño también resulta ventajoso desde el punto de vista del tamaño, ya que permite instalar la válvula en espacios y casetes reducidos. Además, el uso de un ducto que se extiende por dentro del vástago no pone en peligro la carrera del propio vástago. Una ventaja adicional de la estructura descrita es que la presión de compensación dentro de la cámara 13 es exactamente igual a la que actúa sobre el obturador 16 en la abertura 114 de paso de la válvula 100. De hecho, la presión del flujo de fluido en dicha abertura 114 de paso es ligeramente menor que en las otras partes de la válvula, debido al efecto Venturi. La conexión de fluido entre la abertura 114 de paso y la cámara 13, a través del ducto 15 de compensación, asegura un perfecto equilibrio de las fuerzas generadas por las presiones sobre el émbolo 50, y un cierre preciso, por ejemplo, también mediante una retroalimentación lograda con accionadores electromecánicos tales como, por ejemplo, cabezales electrotérmicos.

Si bien la invención anterior se ha descrito con referencia particular a algunas realizaciones preferidas, ofrecidas solo a modo de ejemplo y no a modo limitativo, una persona experta en la técnica pensará en muchas modificaciones y variantes a la luz de la descripción anteriormente analizada. Por lo tanto, la presente invención pretende abarcar todas las modificaciones y variantes que caen dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   i. Una válvula hidráulica (100) que comprende un ensamblaje de cartucho (10) de ajuste de velocidad de flujo, comprendiendo el ensamblaje de cartucho (10):

   -un cuerpo (12) de cartucho;

   -un vástago (14) dispuesto de forma deslizante en el cuerpo (12) de cartucho, que tiene un primer extremo (14');

   -un obturador (16) integral con el primer extremo de dicho vástago (14) de modo que, cuando dicho ensamblaje de cartucho está montado en la válvula hidráulica (100), está colocado de forma deslizante contra una abertura (114) de paso de la válvula (100) para ajustar el flujo;

   -un manguito (20) sustancialmente cilíndrico configurado para estar dispuesto de forma giratoria dentro de la válvula, para estar orientado hacia un huelgo de paso de la válvula cuando dicho ensamblaje de cartucho está montado en la válvula hidráulica (100), y que está provisto de al menos una primera abertura (22) conformada formada en una porción de una pared cilíndrica (24) exterior del manguito (20) y adecuada para permitir ajustar la velocidad de flujo máxima de la válvula dentro de un primer rango de valores de la velocidad de flujo de fluido, según una primera escala graduada (32);

   caracterizada por quedicho manguito (20) comprende una segunda abertura (22') conformada formada en una porción de dicha pared cilíndrica (24) exterior para ajustar la velocidad de flujo máxima de la válvula dentro de un segundo rango de valores de la velocidad de flujo de fluido, según una segunda escala graduada (33), para preestablecer dos configuraciones operativas de la válvula (100), alternativas entre sí, en dos rangos diferentes de flujo o velocidad de flujo de fluido; en donde dicho primer rango de valores a través de dicha primera abertura (22) conformada es 50 l/h - 400 l/h y dicho segundo rango de valores a través de dicha segunda abertura (22') conformada es 200 l/h - 800 l/h.
2. 2. La válvula hidráulica (100) según la reivindicación 1, en donde al ajuste de velocidad de flujo del manguito (20) según dicha primera escala graduada (32) está asociada una primera resolución de velocidad de flujo, mientras que a dicho ajuste de velocidad de flujo del manguito (20) según dicha segunda escala graduada (33) está asociada una segunda resolución de velocidad de flujo distinta.
3. 3. La válvula hidráulica (100) según la reivindicación 1, en donde el ensamblaje de cartucho (10) comprende unos medios (30) de referencia graduados configurados para representar gráficamente dichas primera y segunda escalas graduadas (32, 33).
4. 4. La válvula hidráulica (100) según la reivindicación 3, en donde dichos medios (30) de referencia están divididos en al menos dos partes y comprenden dicha primera escala graduada (32), correspondiente a las posiciones de apertura de dicha al menos una primera abertura (22), y dicha segunda escala graduada (33) correspondiente a las posiciones de apertura de dicha al menos una segunda abertura (22').
5. 5. La válvula hidráulica (100) según la reivindicación 4, en donde: dichas primera y segunda escalas graduadas están representadas en el ensamblaje de cartucho o están formadas directamente en el mismo.
6. 6. La válvula hidráulica (100) según la reivindicación 1, en donde cada una de dicha al menos una primera abertura (22) y dicha al menos una segunda abertura (22') comprenden una pluralidad de aberturas formadas en la pared (24) del manguito (20).
7. 7. La válvula hidráulica (100) según la reivindicación 1, en donde dicho manguito (20) está hecho con un material metálico plástico, polimérico o termoplástico, o con otros materiales sinterizados, o está hecho mediante técnicas de fabricación aditivas.
8. 8. La válvula hidráulica (100) según la reivindicación 1, en donde el ensamblaje de cartucho (10) comprende además

   -un elemento elástico (18) dispuesto coaxialmente sobre el vástago (14) del cuerpo (12) de cartucho, de modo que el vástago (14) se sujete con el obturador (16) en una posición monoestable con respecto a la abertura (114) de paso de la válvula (100);

   -un elemento (50) de émbolo integral con el vástago (14) y configurado para deslizarse en una cámara (13) de dicho cuerpo (12) de cartucho, coaxial con dicho vástago (14) e interpuesto entre el obturador (16) y un segundo extremo (14") del vástago (14);

   -un ducto (15) de compensación practicado en dicho vástago (14), y que tiene: una primera abertura (15') en el primer extremo (14') del vástago (14) configurada para estar en comunicación fluida con la abertura (114) de paso de la válvula (100), y al menos una segunda abertura (15") en comunicación fluida con una porción de la cámara (13) dispuesta entre el émbolo (50) y el segundo extremo (14"), de modo que una presión en dicha porción de la cámara (13) sea igual a una presión en la abertura (114) de paso.
9. 9. La válvula hidráulica (100) según la reivindicación 8, en donde dicha cámara (13) está interpuesta entre el obturador (16) y el elemento elástico (18) y en donde dicha porción de la cámara (13) está interpuesta entre el émbolo (50) y el elemento elástico (18).
10. 10. La válvula hidráulica (100) según la reivindicación 8, en donde el ducto (15) de compensación comprende un conducto axial con el vástago (14), en comunicación fluida con al menos un conducto transversal al vástago (14) que tiene dicha al menos una segunda abertura (15").
11. 11. Válvula hidráulica (100) según una de las reivindicaciones anteriores de 1 a 10, en donde dicha válvula hidráulica (100) es una PICV o válvula de control independiente de la presión.