CAMPO DE APLICACIÓN

La presente invención se relaciona con una válvula automática y un mecanismo de apertura y cierre utilizado en válvulas automáticas instalado en cilindros portátiles, soldados para gases licuados de petróleo. Este mecanismo puede ser utilizado en válvulas cilindros para almacenamiento de gas licuado de petróleo o GLP, en formatos de cinco, once y quince kilogramos de GLP, que se utilizan en todo en todo Chile y algún otro país. ANTECEDENTES

Una de las consideraciones principales en el uso y manejo de GLP es la seguridad de la operación de los cilindros. Para esto, es fundamental contar con sistemas de seguridad que impidan o disminuyan los riesgos asociados. Es por esta razón que se han diseñado distintos sistemas de seguridad con dicho fin. Un ejemplo es el presentado en el documento DE3902616, el cual describe una válvula de cilindro de gas con válvula que comprende un cono de cierre de válvula dispuesto en la dirección del flujo, con un resorte de retención de la válvula que mantiene este cono de cierre en posición abierta contra la dirección del flujo de extracción, que comprende un sujetador atornillado para soportar un resorte de retención de la válvula, el cual está soportado a su vez por una brida por un lado y por un fondo de salida. La válvula comprende un cono de cierre para un cierre contra un tope que es continuo hacia la entrada la apertura con respecto a una abertura de salida.

Otra solución es la que propone el documento W02009013776, la cual sugiere un dispositivo de válvulas múltiples para suministrar gas a un tanque de gas líquido (GLP) que i comprende un cuerpo principal que tiene una cara circular plana para un acoplamiento sellado con una abertura del tanque, formando el cuerpo: una boquilla de entrada para gas suministrado desde una fuente externa llene el tanque, estando la boquilla equipada con una válvula de retención y con una válvula de límite equipada con un flotador para limitar el llenado del tanque, por ejemplo al 80% de la capacidad máxima del mismo; un indicador de nivel del líquido contenido en el tanque; y una boquilla de salida para suministrar gas a una tubería para su uso, equipada con elementos de cierre, como una válvula solenoide y un grifo.

El documento US5738145 describe un conjunto de válvula para un cilindro de gas que comprende: una carcasa de válvula dentro de la cual está dispuesta una válvula de cierre que incluye un cierre de válvula en una cámara de válvula de cierre entre una entrada de gas y una salida de gas. La salida de gas está dispuesta para unir una boquilla de carga de gas. Un paso de carga de gas está adaptado para comunicar la salida de gas con un espacio interior de un cilindro de gas y dispuesto en paralelo a la válvula de cierre; y una primera válvula de retención está dispuesta en el paso de carga de gas y que sirve para bloquear normalmente un flujo desde el espacio interior del cilindro de gas a la cámara de la válvula de cierre y la salida de gas. El conjunto comprende además una segunda válvula de retención dispuesta entre la primera válvula de retención y la salida que sirve para bloquear normalmente un flujo desde la salida a la cámara de la válvula de cierre y la primera válvula de retención.

La solución mostrada por el documento WO2016156519 se refiere a una válvula cilindrica con regulador de presión integrado, la válvula comprende una carcasa que contiene: un elemento de válvula de cierre para controlar el flujo de gas desde la válvula; un regulador para reducir la presión del gas del cilindro; y un regulador piloto controlable a través de un actuador para establecer la presión a la cual el regulador entrega gas a la válvula de salida. La válvula de cierre comprende un elemento de válvula de cierre impulsado sobre un asiento de válvula por un resorte. El elemento de válvula de cierre y el resorte están dentro de una cámara que está expuesta a una presión regulada como se describe con mayor detalle a continuación. Esta presión ejerce una fuerza de cierre sobre el elemento de válvula de cierre. El elemento de válvula de cierre es desplazado del asiento de válvula por la depresión de un husillo que es empujado hacia abajo por la operación de una palanca (conectada en la abertura a través de un acoplamiento excéntrico que convierte el movimiento giratorio de la palanca en un movimiento hacia abajo del husillo. El resorte de retorno empuja el husillo hacia arriba para ayudar en el cierre de la válvula.

Otro tipo de solución es la que divulga el documento GB1336567, el cual escribe una válvula de venteo de alivio de presión para liberar gas desde el interior de un recipiente hermético a los fluidos, que comprende una bola elástica deformable de un material elastomérico ajustado a la fuerza en un orificio de ventilación de menor tamaño provisto dentro de una porción de dicho recipiente, comprimiéndose y deformando dicha bola sustancialmente configuración alargada dentro de dicho orificio de ventilación de modo que el esfuerzo elástico de dicha bola ejerza una alta fuerza de sellado contra las paredes laterales de dicho orificio, expulsando dicha bola de dicho orificio de ventilación tras la acumulación de una presión de gas interna anormalmente alta dentro de dicha bola envase. El documento W02005084106 se relaciona con una válvula de retención para contenedores de gas licuado, concretamente los instalados en la boca de los contenedores de gas licuado en su uso industrial y doméstico, que se cierra automáticamente y se abre mediante un dispositivo de empuje incluido en una válvula reguladora que, en cooperación con un reductor de presión, regula el caudal del gas en su suministro a un aparato de consumo y que, al ser del tipo de los formados por una carcasa de soporte que se puede atornillar a la boca del recipiente, incluye un miembro de cierre de bola que, impulsado por un resorte, engancha un asiento de cierre, caracterizado porque la bola del miembro de cierre de bola está provista de un apéndice deslizante que es perpendicular al plano de cierre y está provisto de una sección derecha que impide su rotación y que coincide de forma deslizante con una ventana de guía formada en la pared inferior de un cuerpo de resorte de la carcasa de soporte.

El problema de este tipo de soluciones es que no son universalmente aplicables, debido a al tipo de válvula certificada en cada país, y que además son soluciones complejas de aplicación.

Por otro lado, actualmente, en el país existe un parque estimado de 20.000.000 de cilindros para almacenamiento de GLP, de los cuales, entre el 80% y 85 % corresponden a formatos entre los 5 ,11 y 15 kilogramos de GLP, lo que implica un volumen de válvulas automáticas actualmente activas del orden de 16.500.000 unidades como promedio. Todas estas válvulas automáticas operan con un mecanismo de apertura y cierre (100’) para conducir el GLP desde su envase (el cilindro) hacia su uso final, como, por ejemplo, cocina, calefones y estufas.

Cabe señalar que el modelo de válvula automática que se utiliza hoy en día en la industria del envasado de GLP, tal como lo muestra la Figura 1 , lo ha estado haciendo por más de cuatro décadas, periodo en el cual también le ha acompañado la problemática de fugas de gas desde el cilindro hacia el exterior.

Dentro de los orígenes de estas fugas, se encuentran las siguientes:

• Por el elastómero de ajuste (8’). Dicho elemento corresponde a la zona de conexión del cilindro al regulador. • Por el manto del cilindro.

• Por la unión de cuerpos de la válvula, cuerpo inferior (5’), cuerpo superior (7’).

• Por la unión roscada entre el cilindro y la conexión de la válvula

• Por el vástago (1’). · Por la válvula de seguridad (6’).

Dentro de la gama de orígenes listadas, el origen principal de fugas en este tipo de válvulas se encuentra en la zona del elastómero (2’) del vástago (1’), la cual corresponde aproximadamente al 50% de las fugas totales detectadas.

La fuga de GLP con origen en el vástago (1’) de la válvula automática (100’) se produce cuando el elastómero (2’) del disco que esta válvula posee actualmente, no sella correctamente, dejando escapar GLP a la atmosfera, lo cual, por cierto, revierte un peligro inminente de:

• Explosión.

• Incendio. · Asfixia.

• Intoxicación.

• Otros riesgos combinados.

Se observa que un porcentaje significativo del total de fugas detectadas en válvulas automáticas tiene su origen en problemas en elastómero (2’) del vástago (Ί), Actualmente, los problemas de fugas de GLP por vástago (1 ’) se tratan de la siguiente forma en lo general:

1. Cuando existe fuga por elastómero (2’) del vástago (1’), la NCh1.800 indica que se puede accionar el vástago (1’) para eliminar la fuga mediante presión sobre él. 2. Si la fuga se mantiene, se debe cambiar la válvula que presenta el problema por otra nueva o reparada indistintamente.

3. Si bien con el punto anterior se corrige el problema que originó el cambio de la válvula, no se hace cargo del origen que reside en las geometrías de algunos componentes de la zona de conexión de la válvula con el exterior. Por lo tanto, no garantiza de forma alguna que el problema de fuga de GLP suceda nuevamente solo al cambiar la válvula, ya que la válvula que se cambia actualmente es igual (mismo diseño) a la que falló.

De esta forma, el problema técnico que presenta la válvula actualmente en uso consiste en el riesgo permanente de este tipo de fugas de GLP, dado un diseño de los mecanismos que no asegura una hermeticidad permanente, y no se han realizo esfuerzos por mejorarlos e innovar.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un nuevo diseño de componentes mecánicos que poseen las válvulas automáticas para cilindros de gas licuado existentes.

El mecanismo de la presente invención consiste en una unidad mecánica que está ubicada al interior de la válvula para gas licuado, la cual realiza la operación de abrir y cerrar el paso de gas licuado hacia el interior y exterior del cilindro. El mecanismo de la invención viene a proponer la solución de eliminar las fugas de gas licuado que se producen en los mecanismos actualmente utilizados El mecanismo de la presente invención consiste en un nuevo diseño de componentes mecánicos que componen dicho mecanismo, que comprende un vástago; un elastómero cónico; un resorte de compresión, y un disco troquelado con hilo de ajuste. En lo principal, el mecanismo completo de apertura y cierre, opera como una unidad monolítica

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La Figura 1 representa una vista de una válvula y un corte de que muestra los componentes de apertura y cierre existe, de acuerdo al estado del arte

La Figura 2 representa una vista general de una válvula automática para cilindros de gas licuado para formatos 5, 11 y 15 kilogramos, de acuerdo a una modalidad de la invención. La Figura 3 representa una vista en corte de la válvula automática de la Figura 2, con el mecanismo que incluye el elastómero cónico y disco troquelado con ajuste por hilo, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La Figura 4 representa una vista del mecanismo de apertura y cierre para válvulas automáticas para cilindro de 5, 11 y 15 kilogramos, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La Figura 5 representa una vista de los elementos que componen el mecanismo de apertura y cierre para válvulas automáticas para cilindro de 5, 11 y 15 kilogramos, de acuerdo a una modalidad de la invención.

DESCRIPCION DETALLA DE LA INVENCION

La presente invención se relaciona con una válvula automática (100) y con un mecanismo de apertura y cierre (200) para dicha válvula automática, donde dicha válvula comprende además un cuerpo inferior (5) y un cuerpo superior (7); al menos un elastómero de ajuste (8), dispuesto en la parte superior de la válvula, en la zona de conexión entre el cilindro y el regulador y al menos una válvula de seguridad (6) al interior de la válvula, tal como lo muestran las Figuras 2 y 3. Dicho mecanismo de apertura y cierre (200) comprende un vástago (1), el cual permite el accionamiento del resto de los elementos de la válvula. El vástago (1) se acciona mediante el llenado de los cilindros en planta o cuando se acciona un regulador de uso domiciliario, que tienen todos los artefactos a gas que utilizan cilindros portátiles de 5, 11 y 15 kilogramos.

El vástago (1) tiene una geometría preferentemente cónica (Figura 4), y está compuesto por una porción de espiga (1a) y un asiento (1b), dispuesto horizontalmente en la parte central de la espiga, para la instalación de un elemento cónico (2), preferentemente de material elastómero, que, en conjunto, realizan el sello al interior de la válvula (Figura 3). En su parte inferior, el vástago (1) comprende una porción de soporte (1c), que soporta al asiento (1b) del elemento cónico (2), y que sirve como guía de la parte superior de un resorte (3).

El elemento cónico (2), realiza el sello de la válvula o deja la apertura del gas licuado. La forma cónica que posee brinda una mayor área de contacto y posibles desplazamientos que tenga el vástago (1). Con esta forma cónica, el sello es perfecto, ya que la superficie mayor del elastómero cónico (2) se encuentra en contacto con el asiento (1b) del vástago (1).

El mecanismo (200) comprende además un resorte (3), que actúa como un elemento que permite mantener el mecanismo (200) de apertura y cierre en dos posiciones. La primera posición corresponde a una posición de cierre cuando el resorte (3) está expandido, ya que ejerce una fuerza axial hacia arriba para mantener cerrado el mecanismo (200) (ver Figura 4). De esta manera, el elemento cónico (2) realiza el sello hermético del mecanismo para que no se produzcan fugas de gas licuado. La segunda posición corresponde cuando el resorte (3) se encuentra comprimido, produciendo la abertura de la válvula al aplicar una fuerza determinada y pueda fluir el gas licuado al interior o al exterior según sea el caso.

El mecanismo (200) comprende además un disco o anillo troquelado (4). Dicho disco (4) tiene la función de operar como guía del vástago (1) y del resorte (3). El disco (4) tiene una configuración cilindrica, donde una porción superior (4a) posee un diámetro mayor que una porción inferior (4b). En el centro del disco se define una porción interior (4c), la cual tiene una configuración cilindrica hueca para permitir el paso y servir de guía del vástago (1). Entre la porción interior (4c) y unas porciones laterales exteriores (4d) del disco (4), se define un espacio (4e), el cual está destinado para el montaje y guía del resorte (3), el cual se dispone sobre la pared exterior de la porción interior (4c) (Figura 4 y 5). En una modalidad de la invención, el disco (4) comprende un hilo que se ajusta al interior de la válvula, de tal forma que dicho disco (4) no se mueva respecto a la válvula y se mantenga a los elementos del mecanismo (200) fijos y sin posibilidad que se puedan desarmar.

En una modalidad de la invención, el funcionamiento del mecanismo (200) se describe a continuación:

• Para permitir el paso del GLP desde su envase hacia el exterior: Al ejercerse una fuerza axial sobre el vástago (1), éste se desplaza longitudinalmente en al menos 3,5 milímetros. Comprimiendo con idéntica longitud al resorte de compresión (3), el desplazamiento del vástago (1) hacia abajo desplaza a su vez al elastómero cónico (2) en misma dirección, creándose una sección anular circular por donde el GLP pueda fluir libremente hacia su destino de consumo. El disco troquelado (4) con hilo de ajuste permite ajustar la tensión del resorte de compresión (3), manteniendo a su vez al mecanismo completo de apertura y cierre, evitando que se desplace o desarme (Figura 3). • Para cerrar el paso del GLP desde su envase hacia el exterior: Al retirarse la fuerza axial sobre el vástago (1), debido a la acción del resorte de compresión (3), el vástago (1) vuelve a su posición original, desplazándose hacia arriba en a lo menos 3,5 milímetros. Dicho desplazamiento longitudinal pone en contacto directo al elastómero cónico (2) con una perforación que posee un cuerpo superior (7) de la válvula (Figura 2), lo cual dada la geometría del elastómero cónico (2), impide el libre flujo de GLP hacia su destino de consumo debido a configuración de cierre totalmente hermético.

• El mecanismo de apertura y cierre (200) para válvulas de gas licuado de la presente invención, permite eliminar las fugas por vástago (2), ya que este componente cambia radicalmente de ser un sello plano a uno cónico, con un mayor volumen y mayor área de contacto, donde el aumento de volumen es de un 200 %.

- Además, el disco troquelado (4) tiene un diseño que ajusta de mayor manera el vástago (1) y posee un hilo de ajuste en donde se fija con traba química para evitar algún tipo de movilidad. La guía vástago (1) que hoy existe, de acuerdo a lo observado en la Figura 4, el cono que se sostiene de manera irregular y con alta probabilidad de desarmarse, lo que no ocurrirá con el mecanismo (200) de la presente invención, pues se le integra un hilo al sistema para que se elimine la posibilidad que se suelte o se caiga al interior de la válvula.