BR112018001029B1 - Válvula piloto elétrica para queimadores de gás - Google Patents

Abstract

O objetivo da presente invenção é, portanto, um atuador elétrico (1) para cooktops a gás ou semelhantes, pilotado por meios de atuação, compreendendo pelo menos um eletroímã de segurança (4) que faz parte de um piloto, pelo menos um meio de corte (2) do gás combustível, substancialmente uma manga provida de um canal de saída (22) e um duto (23) do gás combustível, de pelo menos um obturador (20) de segurança em que uma força de empurrar/tração (FF) age que opera o fechamento de segurança do referido canal de saída (22), pelo menos um obturador (20) de serviço, e uma estrutura de suporte (10) provida de uma cavidade (100) dentro da qual uma haste (21) é colocada deslizando, em que pelo menos um elemento ferromagnético (32), que coopera com o referido eletroímã de segurança (4), e o referido obturador (20), que coopera com os meios de corte (2) do gás combustível são constrangidos, em que o referido obturador (20) de segurança e o obturador (20) de serviço coincidem num mesmo obturador (20); o referido elemento ferromagnético (32) sendo ancorado ao referido eletroímã de segurança (4) através de uma força de ancoragem (FP) de atração mútua que surge quando o referido eletroímã de segurança (4) é alimentado eletricamente, em particular através do sensor de chama da plataforma piloto, caracterizado por: a força de prensagem/tração (FF) ser de natureza magnética e susceptível de ser ganha pelas forças de comando (FS) exercidas para a abertura do referido canal de saída (22) e pela referida força de ancoragem (FP).

Description

DESCRIÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um sistema piloto elétrico para queimadores de gás, em particular um atuador elétrico para cooktops a gás ou similares, equipados com um sistema de segurança.

[002] Atualmente, a técnica anterior fornece diferentes soluções para a entrega e regulação do gás combustível para cooktops e também contempla sistemas diferentes que garantem segurança.

[003] Por exemplo, os fogões comuns estão equipados com um sistema de segurança, compreendendo vantajosamente válvulas, as quais param automaticamente o fluxo do gás combustível para o queimador em caso de desligamento acidental da chama.

[004] A solução mais conhecida e usada fornece o uso de uma válvula de corte linear montada em série com uma válvula de regulação manual, tipicamente uma válvula de obturador rotativo (torneira).

[005] O usuário, ao interagir com a torneira, executa uma ação manual que move de volta o obturador da válvula de segurança, trazendo um detentor ferromagnético constrangido no mesmo em contato com um eletroímã que permite a passagem de gás para a ignição do queimador; o referido eletroímã é controlado e fornecido por um detector de chamas.

[006] O referido detector de chamas geralmente faz uso de um termopar colocado na proximidade da chama do queimador; na presença de uma chama, o referido termopar gera uma diferença de potencial capaz de produzir uma corrente elétrica que alimenta o solenóide do referido eletroímã.

[007] O campo magnético criado pelo solenóide é suficiente para reter o obturador em sua posição aberta e para garantir o fornecimento do gás combustível ao queimador.

[008] No caso de a chama acidentalmente sair, o termopar não produz mais nenhuma diferença de potencial, por conseguinte, ele cessa o fornecimento elétrico ao solenóide do eletroímã, o qual não é mais capaz de gerar um campo magnético suficiente para reter o obturador, o qual sob o impulso de um meio elástico, como uma mola, retorna à posição de descanso, fechando a válvula e interrompendo assim o fluxo de gás; isso evita que, em caso de desligamento inadvertido da chama, o gás continue a ser entregue pela válvula, dispersando-se no ambiente interno circundante (normalmente cozinhas ou salas para preparação e cozimento de alimentos e refeições) com sérios riscos para pessoas e coisas.

[009] O eletroímã - acoplamento termopar é conhecido como "piloto" e é amplamente utilizado em cada queimador para garantir um uso seguro dos cooktops.

[010] As várias soluções propostas pelo estado da técnica proporcionam para manter separados e distintos os dispositivos adaptados ao controle e à regulação do fluxo de gás a partir dos dispositivos adaptados à segurança.

[011] Referida divisão envolve a instalação de múltiplos componentes em cooktops ou similares, onde a natureza das dimensões globais é extremamente relevante e a poupança de espaço é um dos objetivos a serem buscados para designers e fabricantes.

[012] As válvulas de corte normalmente fechadas existem no mercado, que realizam a passagem de gás através de um controle elétrico remoto.

[013] De fato, as válvulas de corte estão fechadas na posição de repouso, por uma questão de segurança, enquanto na posição de trabalho elas permanecem constantemente abertas através de um sinal de controle contínuo.

[014] Esta configuração operacional envolve um desperdício de energia e aquecimento dos equipamentos elétricos e eletrônicos; o último pode gerar ao longo do tempo uma degradação do isolador dos cabos elétricos e uma deterioração do mesmo circuito, causando avarias ou quebras.

[015] O objetivo principal da presente invenção é proporcionar um atuador elétrico para cooktops a gás ou semelhantes que combine em um único elemento, tanto a parte relativa à segurança como a parte relativa à regulação do fluxo.

[016] Em particular, o principal objetivo da presente invenção é proporcionar um atuador elétrico para cooktops a gás ou semelhantes que integra em um único elemento a regulação do fluxo do gás combustível e o corte automático do mesmo no caso de desligamento acidental da chama.

[017] Um outro objetivo da presente invenção é proporcionar um atuador elétrico para cooktops a gás ou semelhantes que permita alimentar os dispositivos de controle e regulação do fluxo de gás apenas durante as atuações do mesmo, suspendendo o suprimento elétrico uma vez que a regulação é completa.

[018] Este e outros objetivos, que devem aparecer claros a seguir, são alcançados com um atuador elétrico para cooktops a gás ou similares ilustrados na descrição a seguir e nas reivindicações anexas, que constituem parte integrante da mesma descrição.

[019] Outras características da presente invenção devem ser melhor evidenciadas pela descrição a seguir de uma modalidade preferida, de acordo com as reivindicações de patente e ilustradas, puramente por meio de um exemplo não limitativo, nas tabelas de desenho anexas, nas quais: - A Figura 1 mostra uma vista em corte do atuador elétrico de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção na posição fechada ou de repouso; - A Figura 2 mostra uma vista em corte do atuador elétrico de acordo com a mesma primeira modalidade da presente invenção na posição aberta ou de trabalho; - A Figura 3 mostra uma vista em corte de uma segunda modalidade do atuador elétrico de acordo com a presente invenção na posição fechada ou de repouso; - A Figura 4 mostra uma vista em corte de uma segunda modalidade do atuador elétrico de acordo com a presente invenção na posição aberta ou de trabalho; - A Figura 5 mostra uma vista em corte de uma variante executiva adicional do atuador elétrico de acordo com a presente invenção; - A Figura 6 mostra o atuador elétrico de acordo com a presente invenção dotado de uma membrana; - A Figura 7 compara duas vistas em corte do atuador elétrico de acordo com a presente invenção mostradas na condição aberta e na condição fechada; - A Figura 8 mostra uma tabela de resumo dos parâmetros e configurações operacionais do atuador elétrico de acordo com a presente invenção; - Figs. 9a e 9b mostram dois exemplos de válvulas de gás adequadas para queimadores sopradores em que o atuador elétrico de acordo com a invenção poderia ser usado.

[020] Salvo especificação em contrário, neste relatório, qualquer referência espacial possível, como os termos para cima/baixo, dianteira/traseira, direita/esquerda etc. refere-se à posição na qual os elementos estão representados nas figuras anexas.

[021] Os atributos da invenção são agora descritos usando as referências nas figuras.

[022] Em relação às figuras, o atuador elétrico (1) para cooktops a gás ou semelhantes de acordo com a presente invenção, está provido com um eletroímã de segurança (4), meios de corte (2) do gás combustível, substancialmente uma manga equipada com um canal de saída (22) e um duto (23) de gás combustível, pelo menos um obturador (20) de serviço e pelo menos um obturador (20) de segurança, cooperando com os referidos meios de corte (2), em que uma força de prensagem/tração age que opera o fechamento de segurança do referido atuador elétrico (1), vantajosamente referida força de prensagem/tração é de natureza magnética ou elástica.

[023] O referido obturador de serviço e o referido obturador de segurança coincidem em um mesmo obturador (20) que executa duas tarefas simultaneamente:

[024] o corte do gás combustível para ser enviado ao queimador;

[025] o fechamento de segurança dos meios de corte (2) do gás combustível quando o queimador ou a chama são desligados.

[026] A referida força de prensagem/tração atua sobre o referido obturador (20) que opera o fechamento de segurança do referido atuador elétrico (1), em particular a referida força de prensagem opera o fechamento de segurança do referido canal de saída (22) do gás combustível.

[027] O atuador elétrico (1) compreende uma estrutura de suporte (10), de forma substancialmente tubular e de preferência feita de material não magnético, nas extremidades das quais um meio de eletroímã de segurança (4) e um meio de corte (2) do gás combustível, substancialmente uma manga, são dispostos respectivamente.

[028] Dentro da referida estrutura de suporte (10) é proporcionada uma cavidade (100) dentro da qual uma haste (21) provida de um elemento (30) sensível ao campo magnético é colocada deslizando.

[029] A haste (21), adequadamente controlada, opera a abertura e/ou o fechamento dos meios de corte (2) do gás combustível.

[030] Uma descrição detalhada das figuras, trazida por meio de um exemplo não limitativo, é fornecida abaixo.

[031] A Figura 1 mostra um corte do atuador elétrico (1) de acordo com a presente invenção na posição fechada ou de repouso.

[032] Dentro da referida estrutura de suporte (10) é proporcionada uma cavidade (100) alojando um fundo (101), dentro do qual é colocado um cursor (30) unido com uma haste (21), o referido cursor (30) sendo sensível ao campo magnético.

[033] O referido fundo (101) coopera com o cursor (30) para atingir a força magnética que opera o fechamento de segurança do atuador elétrico (1) de acordo com a presente invenção.

[034] Nesta variante de construção, o referido cursor (30) compreende um ímã permanente, enquanto o referido fundo (101) compreende um ferromagneto.

[035] Nada impede, de acordo com modalidades alternativas, que o referido cursor (30) possa vantajosamente compreender um ferromagneto, enquanto o fundo (101) possa compreender um ímã permanente, sem alterar o funcionamento correto do atuador elétrico (1), ou que ambos posam incluir ímãs permanentes.

[036] Em geral, a interação magnética entre o fundo (101) e o cursor (30), devido aos materiais com os quais eles são feitos e à sua posição recíproca, deve garantir para qualquer condição de uso e para qualquer posição do obturador (20) ou o eletroímã (4), a condição "normalmente fechada".

[037] A posição do cursor (30) e do fundo (101), os materiais com os quais são criados e os modos ligado e/ou desligado do queimador são, portanto, parâmetros a serem escolhidos e definidos para garantir a condição "normalmente fechada" do atuador elétrico (1).

[038] O referido fundo (101), que compreende um disco de material ferromagnético, está provido com um orifício central (111) para a passagem e o deslizamento da haste (21), a referida haste (21) sendo integral com o referido cursor (30).

[039] Uma extremidade da referida haste (21), vantajosamente feita de material não magnético, está provida com pelo menos um elemento ferromagnético (32) que coopera com os meios de eletroímã de segurança (4); a outra extremidade da haste (21) é integral com o obturador (20).

[040] O obturador (20) coopera com a manga (2) do gás combustível; em particular, o referido obturador (20) abre ou fecha o canal de saída (22) do gás combustível, permitindo a passagem do gás combustível do duto (23) para o referido canal de saída (22), em direção ao queimador correspondente (não mostrado).

[041] O eletroímã de segurança (4) é vantajosamente controlado através do termopar colocado na proximidade da zona de fogo do queimador, de acordo com o que foi mostrado e descrito acima com referência ao estado da técnica.

[042] Quando o queimador é desligado, portanto, o termopar não fornece nenhum tipo de corrente elétrica para o referido eletroímã (4), que é então desenergizado e não produz nenhum campo magnético; neste caso, não existe qualquer tipo de interação significativa entre o eletroímã (4) e o elemento ferromagnético (32).

[043] Na Figura 1, o atuador elétrico (1) está na posição fechada e o obturador (20) fecha o canal de saída (22) do gás combustível.

[044] O fechamento do atuador elétrico (1) de acordo com esta variante da invenção é garantido pela força magnética existente entre o cursor (30) e o fundo (101); a referida força magnética mantém a haste (21) fixa e estável, de modo a travar o obturador (20) na boca do canal de saída (22) do gás combustível, evitando a entrada do gás combustível.

[045] Ao analisar com mais detalhes a configuração fechada representada na Figura 1 pode deduzir-se que a única força ativa é a magnética entre o fundo (101) e o cursor (30).

[046] De fato, o eletroímã (4) é desenergizado, de modo que não há forças magnéticas atrativas significativas entre o referido eletroímã (4) e o elemento ferromagnético (32); a haste (21), portanto, é transladada para a manga (2) pela força magnética atrativa entre o fundo (101) e o cursor (30).

[047] A referida força magnética atinge e garante o fechamento do eletro-atuador (1), engatando o obturador (2) na boca do canal de saída (22) do gás combustível, de modo a ocluí-lo.

[048] A Figura 2 mostra uma vista em corte do eletro- atuador de acordo com a presente invenção na posição aberta ou de trabalho.

[049] Na figura, o atuador elétrico (1) é visível na posição aberta, isto é, com o canal de saída (22) do gás combustível que comunica com o duto (23) do gás combustível.

[050] Considerando a Fig. 1 e a Fig. 2, vamos assumir que é desejado ligamento do queimador do cooktop.

[051] O usuário, por meio de meios de atuação adequados (não mostrados), ativa manualmente o atuador elétrico (1), transladando a haste (21) para o referido eletroímã (4), colocando o elemento ferromagnético (32) em contato com o referido eletroímã (4).

[052] O obturador (20), sendo0 posicionado na haste (21), é deslocado para fora do referido canal de saída (22) do gás combustível (22), permitindo assim que o gás entre do canal de saída (22) e atinja o queimador, permitindo o seu ligamento.

[053] Quando a chama do queimador é ligada, o termopar começa a gerar uma corrente elétrica que energiza o eletroímã (4), assegurando o acoplamento magnético entre o referido eletroímã (4) e o elemento ferromagnético (32).

[054] De fato, a força magnética atrativa entre o eletroímã (4) e o elemento ferromagnético (32) é maior do que a força magnética atrativa presente entre o cursor (30) e o fundo (101); isso permite manter o eletroímã (4) e o elemento ferromagnético (32) integral.

[055] Com a chama ligada na ação mecânica (exercida pelo usuário através dos meios de atuação) que mantêm o eletroímã (4) e o elemento ferromagnético (32) em suspensão é suspensa, e a abertura da válvula é assegurada pelo termopar, o qual gera a corrente elétrica necessário manter o eletroímã (4) energizado.

[056] No período de transição que passa do comando de ligação transmitido pelo usuário e a entrada em operação do termopar, a passagem do gás é assegurada pela ação mecânica que mantém o elemento ferromagnético (32) em contato com o eletroímã (4).

[057] Em caso de desligamento acidental da chama, o termopar não gera qualquer diferença de potencial, como consequência, o eletroímã (4) não é mais alimentado eletricamente e o acoplamento magnético com o elemento ferromagnético (32) da haste (21) é perdido; isso resulta no fechamento do atuador elétrico (1) devido à força magnética de atração entre o fundo (101) e o cursor (30).

[058] Se pretender proceder com o desligamento voluntário do queimador, o utilizador, através de meios de atuação adequados, desacopla o elemento ferromagnético (32) do eletroímã (4) ou interrompe a passagem de corrente eléctrica para o eletroímã; também neste caso o fechamento do atuador elétrico (1) é dado pela força atrativa entre o cursor (30) e o fundo (101).

[059] O comando de fechamento pode ainda ser obtido por meio de um microinterruptor no circuito termopar ou através de um circuito bypass do eletroímã (4), através do qual, quando o usuário fecha, toda ou parte da corrente elétrica gerada pelo referido termopar passa, tornando o campo magnético do eletroímã (4) tão pequeno que permite que a força de prensagem feche a passagem do gás combustível.

[060] A modalidade ilustrada na Fig. 1 e a Fig. 2 descrita acima, proporciona manter a válvula na posição fechada através de uma força magnética gerada por pelo menos um elemento ferromagnético e pelo menos um ímã permanente.

[061] No caso que acabamos de descrever, é utilizada uma força atrativa que traz o cursor (30) em direção ao fundo (101), fazendo com que a haste (21) translade em direção à manga (2) e encaixe o obturador (2) na boca do canal de saída (22) do gás combustível ocluindo ele.

[062] Uma variante de construção (não mostrada) proporciona a utilização de uma força repulsiva.

[063] A referida configuração (válvula fechada na condição de repouso) permanece assim até que o usuário manipule o atuador elétrico (1) através dos meios de atuação para ligar o queimador do cooktop.

[064] Nos atuadores elétricos existentes, é utilizada uma força elástica, normalmente exercida por uma mola helicoidal de compressão para atingir a condição "normalmente fechada".

[065] O atuador elétrico (1) de acordo com a modalidade que acabamos de descrever é caracterizado por atingir a condição "normalmente fechada" através de uma força magnética e usa-a para garantir o fechamento do canal de saída (22) do gás combustível quando o referido atuador elétrico (1) é fechado ou em condições de repouso.

[066] A substituição da mola por força magnética implica várias vantagens, em primeiro lugar a eliminação de um elemento sujeito a desgaste.

[067] De fato, a mola é um componente sujeito a constantes esforços mecânicos, resultando em deterioração e desgaste do elemento elástico que podem levar a problemas operacionais.

[068] Além disso, a mola pode amarrar ou parar, comprometendo a segurança da válvula, enquanto a força magnética existente entre um ferromagneto e um ímã permanente, por sua natureza, não apresenta problemas desse tipo.

[069] Com ref. para as Figs. 3 e 4, uma segunda modalidade possível da presente invenção é agora descrita, ilustrada por meio de um exemplo não limitativo.

[070] A Figura 3 mostra um corte do atuador elétrico (1) de acordo com a presente invenção na posição fechada ou de repouso.

[071] Nesta variante de construção, o atuador elétrico (1), para além dos elementos já descritos, compreende vantajosamente um solenóide (33) ligado às paredes da referida estrutura de suporte (10) através do elemento de suporte (330).

[072] O referido solenóide (33) é coaxial em relação à estrutura de suporte (10) e coopera com o cursor (30) para conseguir o fechamento e a abertura do atuador elétrico (1).

[073] Na Figura 3, o atuador elétrico (1) está na posição fechada e o obturador (20) fecha o canal de saída (22) do gás combustível, conforme descrito anteriormente (isto é, através de uma força magnética).

[074] A Figura 4 mostra uma vista em corte do atuador elétrico de acordo com a presente invenção na posição aberta ou de trabalho, isto é, com o canal de saída (22) do gás combustível comunicando-se com o duto (23) do gás combustível.

[075] Considerando a Fig. 3 e a Fig. 4, vamos assumir que é desejado ligamento do queimador do cooktop.

[076] O utilizador, por meio de meios de atuação adequados (não ilustrados), ativa o fornecimento elétrico ao solenóide (33), que cria imediatamente um campo magnético dentro do elemento de suporte (330).

[077] O referido campo magnético induzido exerce uma força no cursor (30) forçando a haste (21) a transladar em direção ao eletroímã (4), a força gerada pelo referido campo magnético induzido sendo maior e de direção oposta em relação à força magnética atrativa existente entre o fundo (101) e o cursor (30).

[078] A translação da haste (21) traz o elemento ferromagnético (32) em contato com a superfície do eletroímã (4) e abre o canal de saída (22) do gás combustível.

[079] O fornecimento elétrico ao solenóide 33, que não gera mais nenhum tipo de campo magnético, é suspenso quando a ignição é ligada e a manutenção da válvula aberta é assegurada pela força magnética atrativa entre o elemento ferromagnético (32) e o eletroímã (4).

[080] No período de transição que passa do comando de ligamento transmitido pelo usuário e a entrada em operação do termopar, a passagem de gás é assegurada pelo solenóide (33), que continua a ser alimentado eletricamente para o referido intervalo de tempo, de modo a manter, através da interação entre o campo magnético induzido e o cursor (30), o elemento ferromagnético (32) em contato com o eletroímã (4).

[081] Em caso de desligamento acidental da chama, o eletroímã (4) já não é alimentado eletricamente pelo termopar e o acoplamento magnético com o elemento ferromagnético (32) é perdido; o fechamento do atuador elétrico (1) é realizado pela força magnética de atração entre o fundo (101) e o cursor (30).

[082] Se pretender prosseguir com o desligamento voluntário do queimador, o usuário, através de meios de atuação adequados, ativa o fornecimento elétrico ao solenóide (33), mas com polaridade reversa em relação ao sinal de ligamento, de modo a gerar um campo magnético no direção oposta ao anterior, ou interromper a passagem de corrente elétrica no eletroímã (4).

[083] Neste caso, o campo magnético induz o cursor (30) a mover-se em direção à manga (2), desacoplando o elemento ferromagnético (32) do eletroímã (4) e bloqueando o obturador (20) na boca do canal de saída (22) do gás combustível, através da referida força magnética.

[084] A referida configuração, que é de válvula fechada em condição de repouso, permanece assim até o usuário manipular o atuador elétrico (1) através dos meios de atuação para ligar o queimador do cooktop.

[085] O atuador elétrico (1) de acordo com a presente invenção proporciona alimentar o solenóide (33) apenas durante o ligamento e a etapa de desligamento voluntário do queimador, enquanto que, no que diz respeito à atividade normal do queimador, o solenóide (33) é desenergizado.

[086] A referida solução permite reduzir a absorção de energia do atuador elétrico (1) de acordo com a presente invenção e protege contra aquecimento excessivo das partes elétricas devido aos tempos de operação longos.

[087] De preferência, a tensão de operação típica para o solenóide (33) é substancialmente inferior ou igual a 24V em corrente contínua e o número de bobinas de solenóide é substancialmente maior ou igual a 200.

[088] A fim de reduzir ainda mais o aquecimento do solenóide (33) e para aumentar a sua vida operacional, pode ser vantajosamente alimentado com uma onda quadrada com ciclo de trabalho variável de modo a obter a força máxima de movimento.

[089] O ciclo de trabalho ou ciclo de trabalho útil é a fração de tempo que uma entidade passa em um estado ativo em proporção ao tempo total examinado, por exemplo, considerando um sinal de onda quadrada, o ciclo de trabalho é a relação entre a duração do sinal ativo e o período total do sinal, e serve para expressar quanto porção do período em que o sinal está ativo.

[090] Além disso, o atuador elétrico (1) de acordo com a presente invenção permite o ligamento e o desligamento do queimador a partir de locais remotos, porque os comandos de atuação realizados pelo usuário são essencialmente do tipo elétrico e não mecânico.

[091] A Figura 5 mostra uma vista em corte de uma outra variante executiva possível do atuador elétrico de acordo com a presente invenção.

[092] Na Figura 5 o atuador elétrico (1) está na posição fechada e o obturador (20) fecha o canal de saída (22) do gás combustível.

[093] Nesta variante de construção, a força de pressão é de natureza elástica e o atuador elétrico (1) é mantido na sua posição normalmente fechada por um meio de carregamento elástico, vantajosamente uma mola helicoidal de compressão (200).

[094] De fato, ao observar a figura, entende-se que a mola (200) insiste no obturador (20) enquanto mantem o canal de saída (22) do gás combustível fechado.

[095] Comparado com modalidades anteriores, a força magnética (que mantém o canal de saída do gás combustível fechado) foi substituída por uma força elástica dada pela referida mola (200).

[096] Nesta variante de construção, é fornecido um cursor (210) que compreende um elemento ferromagnético.

[097] Referido cursor (210) coopera com o fundo (102), também feito de material ferromagnético, colocado dentro da cavidade (100).

[098] Com relação ao que foi descrito anteriormente, suponha que seja desejada a ligação do queimador do cooktop.

[099] O usuário, por meio de meios de atuação adequados (não mostrados), ativa o fornecimento elétrico ao solenóide (33), gerando um campo magnético que induz o cursor (210) a transladar em direção ao eletroímã (4), a força sendo gerada pelo referido campo magnético induzido maior e de sentido oposto em relação à força elástica que a mola (200) helicoidal de compressão exerce no obturador (20).

[100] O obturador (20) é deslocado para longe do referido canal de saída (22) do gás combustível, permitindo assim que o gás entre do canal de saída (22) e alcance o queimador.

[101] A translação da haste (21) traz o elemento ferromagnético (32) em contato com a superfície do eletroímã (4).

[102] Quando o elemento ferromagnético (32) e o eletroímã (4) estão em contato e o referido eletroímã (4) é alimentado pelo termopar (ou sensor de chama) exposto à chama, é intuitivo que a força magnética existente entre o referido elemento ferromagnético (32) da haste (21) e o referido eletroímã (4) é maior que a força elástica gerada pela mola (200) helicoidal de compressão.

[103] O comando de fechamento é obtido substancialmente com a anulação da corrente elétrica gerada pelo termopar.

[104] Alternativamente, a variante da Fig. 5 pode proporcionar apenas a utilização do cursor (210), eliminando o fundo (102), desde que o referido cursor (210) seja feito de material magnético de modo a poder ser controlado pelo solenóide (33).

[105] Em suma, o atuador elétrico (1) de acordo com a presente invenção compreende pelo menos uma força de prensagem/tração que atinge a condição normalmente fechada, interrompendo a passagem do gás combustível para o queimador.

[106] A referida força de prensagem/tração pode ser vantajosamente de natureza elástica ou magnética, de acordo com as variantes de construção.

[107] Quando a força de prensagem/tração é de natureza elástica, o atuador elétrico (1) compreende, pelo menos, um meio elástico, tal como, por exemplo, uma mola de compressão, enquanto que, no caso de força de prensagem/tração, o referido atuador elétrico compreende pelo menos um elemento ferromagnético e pelo menos um ímã permanente, devidamente dispostos e cooperando um com o outro.

[108] Em geral, a força de prensagem/tração é susceptível de ser ganhada pelas forças de comando exercidas para a abertura do referido canal de saída (22) e da referida força de ancoragem entre o elemento ferromagnético (32) e o eletroímã (4).

[109] Com respeito ao comando de abertura e fechamento do atuador elétrico (1) de acordo com a presente invenção, ele pode ser vantajosamente manual ou eletricamente controlado.

[110] No caso de abertura manual e fechamento o usuário, através de meios de controle adequados, translada a haste (21) da válvula que traz o elemento ferromagnético (32) em contato com o eletroímã (32), enquanto que no caso de fechar o usuário desacopla os referidos elementos.

[111] A abertura e o fechamento por controle elétrico ocorre através da interação entre um cursor, sensível ao campo magnético e um eletroímã, vantajosamente um solenóide (33).

[112] Se o referido cursor compreender um ímã permanente, o comando de abertura e de fechamento pode ser exercido através do referido solenóide (33), em particular através da inversão de seus pólos.

[113] No caso em que o referido cursor compreende um elemento ferromagnético, a abertura do atuador elétrico (1) ocorre através do solenóide (33) que empurra o cursor para o fundo (102), enquanto o comando de fechamento pode ser obtido causando substancialmente a anulação da corrente elétrica gerada pelo termopar.

[114] Isso pode ser obtido pelo menos de duas maneiras: - através de um único interruptor normalmente fechado no circuito do termopar, que o usuário abre para cortar a corrente, desde que o cooktop esteja equipado com um eletrôncio certificado adequado; - através de um circuito bypass da bobina do eletroímã normalmente aberto que o usuário fecha desviando sobre ele substancialmente toda a corrente passando na bobina reduzindo significativamente o campo magnético do mesmo.

[115] Nada impede aplicar esses modos de desligamento também à variante na qual o cursor é um ímã permanente.

[116] A Figura 6 mostra o atuador elétrico (1) de acordo com a presente invenção dotado de uma membrana de interferência (230) colocada na proximidade da haste (21) dentro do duto (23) do gás combustível, de modo a impedir a entrada do referido gás combustível dentro do mesmo atuador elétrico.

[117] Vantajosamente, a referida membrana de interferência (230) é aplicável a todas as variantes executivas descritas.

[118] A Figura 7 compara duas vistas em corte do atuador elétrico de acordo com a presente invenção mostradas na condição aberta e na condição fechada.

[119] Na figura, os números dos vários componentes não são fornecidos para facilitar a leitura e a compreensão e, vantajosamente, os termos e o conceito expressos pela figura 7 se estendem a todas as modalidades anteriormente ilustradas e descritas.

[120] Referindo-se então aos números das Figs. 1, 2, 3, 4, 5 e 6, uma legenda dos termos da Fig. 7 é fornecida abaixo, onde: - (D) é o diâmetro exterior do corpo da válvula (ou a sua dimensão máxima se de uma seção não cilíndrica); - X é a posição instantânea da referência (por exemplo, o baricentro) do elemento (30, 210) em relação a uma referência integral com o corpo da válvula (por exemplo, o fundo (101)) que varia entre um valor mínimo (Xmin), em correspondência com o qual o referido canal de saída (22) está fechado, e um valor máximo (Xmax), em correspondência com o qual o referido canal de saída (22) está aberto; - (C) é o traçado máximo dos elementos de translação (20, 21, 30, 32, 210), entre eles restrito, e sendo C = Xmax-Xmin; - (FF) é a força de atração mútua entre o elemento (30) e o fundo (101), variável como uma função da posição instantânea (X), e tal que FF = FF_MAX quando X = Xmin; FF = FF_min quando X = Xmax, onde obviamente (FF_MAX) é a força de atração máxima, enquanto que para (FF_min) é a força de atração mínima; - a força de comando (FS) é resultante do elemento (30) ao longo da direção "x" das forças geradas pelo solenóide (33), a referida força de comando (FS) é resultante das forças geradas pelo solenóide (33) que atuam sobre o referido cursor (30), cuja direção e intensidade dependem do sinal e intensidade da corrente que circula pelas bobinas do solenóide; - a força de ancoragem (FP) é a força da atração mútua entre o elemento (32) e o eletroímã (4), que surge quando a chama está acesa e o termopar ativo; variável em função da posição instantânea (X).

[121] A referida força (FF) é a força de prensagem/tração que opera o fechamento de segurança do referido atuador elétrico (1) e é susceptível de ser ganha pelas forças de comando (FS) exercidas para a abertura do referido canal de saída (22) e pela referida força de ancoragem (FP). Além disso, a força de ancoragem (FP) é tal que: - FP = 0 quando a chama está desligada (eletroímã (4) não alimentado); - FP + 0 quando a chama é ligada (eletroímã (4) alimentado) e vale: FP = FP_MAX quando X = XMAX, FP = FP_min quando X = Xmin, onde obviamente FP _MAX é a força de ancoragem máxima, enquanto que para FP_min é a força mínima de ancoragem.

[122] Numa modalidade preferida, o atuador elétrico de acordo com a presente invenção é caracterizado pela existência simultânea de todas as seguintes condições (onde os módulos das forças devem ser considerados): - D < 20 [mm]; - 0,08D <C <0,4D; - FP_MAX > FF_min; - FF_MAX > FP_min; - FS_MAX (+) > FF_MAX; - (FS_MAX (-) + FF_min)> FP_MAX.

[123] Em particular, uma vez que a geometria é fixada, a intensidade e a direção da corrente sendo iguais (FS) podem ser consideradas aproximadamente constantes à medida que a posição (X) varia e igual a (FS_MAX (+)) quando a resultante das forças no elemento (30) atua no direção positiva do eixo x (comando de abertura do canal de saída (22)); (FS_MAX (-)) quando a referida resultante atua na direção negativa do mesmo eixo (comando de fechamento do canal de saída (22)).

[124] Além disso, (FS) pode ter um valor positivo (FS_MAX (+)) e um valor negativo (FS_MAX (-)) correspondente ao sinal da corrente elétrica que alimenta o solenóide (33).

[125] A Figura 8 mostra uma tabela de resumo dos parâmetros e possíveis configurações operacionais do atuador elétrico de acordo com a presente invenção.

[126] A tabela mostra: - Estado: indica o estado do atuador elétrico (1) e gás combustível do queimador que é: - "Descansar": o atuador elétrico (1) está em uma posição normalmente fechada e o queimador está desligado; - "transição": o atuador elétrico está mudando da posição fechada para a posição aberta ou vice-versa, e o queimador pode ser ligado se o ligamento for comandado ou desligado se o desligamento for comandado; - "ligado": o atuador elétrico (1) está na posição aberta e o queimador está ligado; - "desligado": o atuador elétrico (1) está na posição normalmente fechada e o queimador está desligado. - Chama: indica a presença da chama no gás combustível do queimador (LIGA a chama está presente, DESLIGA a chama está ausente). - Solenóide: indica o fornecimento elétrico ao solenóide, sendo LIGA(+) um fornecimento elétrico positivo e LIGA(-) um fornecimento elétrico negativo do solenóide (33).

[127] De preferência, o comando LIGA(+) prevê a abertura do atuador elétrico (1), enquanto o comando LIGA(-) prevê o fechamento do referido atuador elétrico (1).

[128] O estado é explicado para várias condições de funcionamento do queimador controlado pelo atuador elétrico (1) de acordo com a presente invenção em que: - "ligamento normal " indica o ligamento do dito queimador e a abertura do atuador elétrico (1); - " desligamento voluntário" indica o desligamento do dito queimador e o fechamento do referido atuador elétrico (1); - " desligamento acidental" indica o desligamento do referido queimador e o fechamento do referido atuador elétrico (1); - "tentativa de ligamento" indica a tentativa de ligamento falha do referido queimador e o fechamento do referido atuador elétrico (1).

[129] Em suma, as forças ativas no atuador elétrico (1) podem ser resumidas da seguinte maneira: - válvula fechada: apenas (FF)está presente que realiza o normalmente fechado; - válvula aberta: estão presentes (FF) e (FP), onde (FP) mantém a válvula aberta sendo FP > FF; - (FF), (FP) e (FS) estão presentes na transição. É claro que a combinação de várias maneiras das variantes que acabamos de descrever pode levar a outras variantes sem se afastar do âmbito da invenção, bem como muitas modalidades e aplicações são possíveis.

[130] O atuador elétrico de acordo com a invenção pode, por exemplo, ser muito útil para o fornecimento dos queimadores de pré- mistura para cooktops, tanto do tipo atmosférico como do tipo soprador, como os descritos nos documentos AN2014A000130, AN2014A000176, AN2015A000041, AN2015A00042, AN2015A000060, AN2015A000061 e 102015000018411.

[131] Por "queimador de pré-mistura", entende-se um queimador no qual o ar primário é alimentado em quantidades suficientes para a combustão completa sem a necessidade de fornecimento de ar secundário nas chamas.

[132] Por "queimador soprador" entende-se um queimador em que o ar primário destinado a participar da combustão não é puxado pelo efeito Venturi, mas é alimentado no mesmo queimador através de um ventilador e em quantidades controladas com precisão. Em tais queimadores, o ar primário, portanto, entra através de orifícios calibrados e, em muitos casos, é apropriado que seja alimentado ou interceptado simultaneamente após a alimentação/interceptação do gás.

[133] Figs. 9a e 9b mostram dois exemplos de válvulas de gás (25) adequadas para queimadores sopradores e em que o atuador elétrico de acordo com a invenção, que não é mostrado em detalhes, pode ser usado.

[134] Ambas as figuras com (21) indicam o tronco para onde uma ou mais obturadores 20 são constrangidos que interceptam a passagem de gás e ar dos respectivos dutos de distribuição (23) e (24) em direção ao canal de saída (22) para o queimador.

[135] Em particular, a Fig. 9a mostra duas válvulas (25) em cada uma das quais um obturador (20) único correspondente intercepta dois orifícios concêntricos de ar e gás enquanto que na figura 9b a haste (21) carrega dois obturadores (20), um dedicado à interceptação do gás e o outro do ar.

Claims (17)

1. Atuador elétrico (1) para cooktops a gás ou similares, pilotado por meios de atuação, compreendendo pelo menos um eletroímã de segurança (4) formando parte de um piloto, pelo menos um meio de corte (2) do gás combustível, substancialmente uma manga proporcionada com um canal de saída (22) e um duto (23) do gás combustível, de pelo menos um obturador (20) de segurança, cooperando com os referidos meios de corte (2) do gás combustível, em que uma força (FF) atua que opera o fechamento de segurança do referido canal de saída (22), pelo menos um obturador (20) de serviço, em que o referido obturador (20) de segurança e o referido obturador (20) de serviço coincidem em um mesmo obturador (20), e um estrutura de suporte (10) provida de uma cavidade (100) dentro da qual uma haste (21) é colocada deslizando, onde uma extremidade da referida haste (21) está provida com pelo menos um elemento ferromagnético (32) que coopera com os referidos meios de eletroímã de segurança (4), enquanto a outra extremidade da haste (21) é integral com o referido obturador (20); o referido elemento ferromagnético (32) sendo ancorado ao referido eletroímã de segurança (4) através de uma força de ancoragem (FP) de atração mútua que surge quando o referido eletroímã de segurança (4) é alimentado eletricamente, em particular através do sensor de chama do piloto, caracterizado por: - a referida força (FF),que opera o fechamento de segurança do referido canal de saída (22), ser de natureza magnética e susceptível de ser ganha por uma força de comando (FS) exercida para a abertura do referido canal de saída (22) e pela referida força de ancoragem (FP); - em que a referida força (FF), que opera o fechamento de segurança do referido canal de saída (22), é dada pela atração mútua magnética entre um cursor (30) colocado na referida haste (21) e um fundo (101) colocado na referida cavidade (100); - em que a referida força (FF), que opera o fechamento de segurança do referido canal de saída (22), atinge e garante o fechamento do atuador elétrico (1), engatando o obturador (20) na boca do canal de saída (22 ) do gás combustível, de modo a ocluí-lo.

2. Atuador elétrico (1), de acordo com a reivindicação anterior, em que a posição instantânea (X) do referido cursor (30) em relação ao referido fundo (101) varia entre um valor mínimo (Xmin), em correspondência com o qual o referido canal de saída (22) está fechado e um valor máximo (Xmax), em correspondência com o qual o referido canal de saída (22) está aberto, caracterizado por: - a força de atração mútua (FF) entre o referido cursor (30) e o referido fundo (101) ser variável com uma função da posição instantânea (X), e tal que a referida força é máxima (FF = FF_MAX) quando a a posição instantânea é mínima (X = Xmin); enquanto esta força é mínima (FF = FF_min) quando a posição instantânea é máxima (X = Xmax); - a força de ancoragem (FP) entre o elemento ferromagnético (32) e o eletroímã (4) é variável como uma função da posição instantânea (X), e tal que a referida força é máxima (FP = FP MAX) quando a posição instantânea é máxima (X = Xmax), enquanto a referida força é mínima (FP = FP_min) quando a posição instantânea é mínima (X = Xmin); e por: - a referida força de ancoragem máxima (FP = FP_MAX) ser maior do que a força mínima de atração mútua (FF = FF_min ) entre o referido cursor (30) e o referido fundo (101); - a referida força máxima de atração mútua (FF = FF MAX) entre o referido cursor (30) e o referido fundo (101) ser maior do que a referida força mínima de ancoragem (FP = FP_min).

3. Atuador elétrico (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido fundo (101) compreender um elemento ferromagnético e o referido cursor (30) compreender um ímã permanente.

4. Atuador elétrico (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido fundo (101) compreender um ímã permanente e o referido cursor (30) compreender um elemento ferromagnético.

5. Atuador elétrico (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido fundo (101) compreender um ímã permanente e o referido cursor (30) compreender um ímã permanente.

6. Atuador elétrico (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por para a abertura do canal de saída (22), isto é para a ligamento do queimador, através de uma ação manual ou automática, o elemento ferromagnético (32) da haste (21) com o eletroímã de segurança (4) são colocados em contato e mantidos integrados pelo menos até a ativação do referido eletroímã de segurança (4) após a ligação do queimador.

7. Atuador elétrico (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por para a abertura ou o fechamento voluntário do canal de saída (22), isto é, para ligar e desligar voluntariamente o queimador, o usuário acopla e desacopla manualmente o referido elemento ferromagnético (32) da referida haste (21) com o referido eletroímã (4) através dos referidos meios de atuação.

8. Atuado elétrico (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender ainda pelo menos um meio de solenóide (33) que coopera com o referido cursor (30) através de um campo magnético adequado, de modo a conseguir a abertura ou o fechamento voluntário do canal de saída ( 22), isto é, o ligamento ou desligamento voluntário do queimador, através da alimentação elétrica para o referido solenóide (33).

9. Atuador elétrico (1), de acordo com a reivindicação 8, em que a referida força de comando (FS) é a resultante das forças geradas pelo solenóide (33) que atuam sobre o referido cursor (30), cuja direção e intensidade dependem do sinal e intensidade da corrente que circula pelas bobinas do solenóide (33); referida força de comando (FS) caracterizada por: - para comandar a abertura do referido canal de saída (22), a referida força de comando (FS = FS_MAX (+)) é maior que a força máxima de atração mútua (FF = FF_MAX); - para comandar o fechamento do referido canal de saída (22), a soma da força de comando (FS = FS_MAX (-)) e a força mínima de atração mútua (FF = FF_min) é maior que a força máxima de ancoragem (F P = F P_MAX ).

10. Atuador elétrico (1), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por para a abertura do canal de saída (22), isto é para o ligamento queimador, o usuário, através dos referidos meios de atuação, ativa o fornecimento elétrico ao referido solenóide (33), que permanece energizado pelo menos até a ativação do referido eletroímã (4) após o ligamento do queimador.

11. Atuador elétrico (1), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o referido cursor (30) ser um ímã permanente e para o fechamento voluntário do canal de saída (22), isto é, para o desligamento voluntário do usuário, através dos referidos meios de atuação, ativa o fornecimento elétrico ao solenóide (33), revertendo a polaridade do referido solenóide (33) em relação à provida para a abertura do canal de saída (22), isto é, para ligar o queimador.

12. Atuador elétrico (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado por o referido solenóide (33) poder ser alimentado com uma onda quadrada com o ciclo de trabalho.

13. Atuador elétrico (1), de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado por o referido cursor (30) ser um elemento ferromagnético e para o fechamento voluntário do canal de saída (22), isto é, para o desligamento voluntário, o usuário, através dos meios de atuação, corta o fornecimento elétrico ao eletroímã de segurança (4).

14. Atuador elétrico (1), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o referido corte do fornecimento elétrico para o eletroímã (4) ocorrer ao fechar um circuito bypass do eletroímã (4).

15. Atuador elétrico (1), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o referido corte do fornecimento elétrico para o eletroímã (4) ocorrer através de um microinterruptor normalmente fechado no circuito do eletroímã de segurança (4), que o usuário abre para cortar a corrente elétrica.

16. Atuador elétrico (1), de acordo com as reivindicações 1 a 15, caracterizado por compreender adicionalmente uma membrana de interferência (230) colocada na proximidade da referida haste (21) dentro do referido duto (23) do gás combustível.

17. Cooktops caracterizado por conter queimadores que utilizam o atuador elétrico (1) de acordo com as reivindicações 1 a 16.

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