ES1059386U - Valvula de seguridad de gas con un amortiguador de la armadura movil. - Google Patents
Valvula de seguridad de gas con un amortiguador de la armadura movil.Info
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Abstract
1. Válvula de seguridad de gas adaptada para el control de la combustión en un aparato electrodoméstico, del tipo de actuador de electroimán (2) de núcleo magnético (11) con una superficie de polos magnéticos (11a, 11b), que atrae una armadura móvil (5) acoplada a un eje (4) y a un miembro (3) de cierre de la válvula (1) para abrir un paso del gas, venciendo la fuerza de oposición de un muelle helicoidal de retorno (9), en donde el núcleo (11) es fijado a una base metálica inmóvil (8b) de la válvula, y el electroimán (2) es accionado mediante una bobina (7) alimentada por un impulso de corriente DC externo, atrayendo la armadura (5) durante un recorrido (S2) acelerado de cierre del entrehierro (AG) e impactando contra dicha superficie magnética (11a,11b) del núcleo, caracterizada porque el eje (4) de válvula comprende una porción de eje (4) rodeada por dicho muelle helicoidal (9) entre el miembro de válvula (3) y una superficie rígida de apoyo (8a), y está provisto de un elemento de amortiguación (10) flexible rodeando una porción del eje (4) de longitud determinada (Le) entre el miembro de cierre (3) y dicha superficie de apoyo (8a) rígida, el elemento de amortiguación (10) siendo doblado durante dicho recorrido (S2) absorbiendo parte de la energía (E) asociada al movimiento de la armadura (5) para amortiguar su aceleración y prevenir el impacto, hasta una medida contraída (Lf) de longitud en la posición final (P2) de la armadura (5) atraída, la cual es mantenida durante la operación del electroimán.
Description
Válvula de seguridad de gas con un amortiguador
de la armadura móvil.
La presente invención se relaciona con una
válvula de seguridad de gas incorporada en aparato de gas
doméstico, del tipo cuyo actuador de electroimán es alimentado con
un voltaje DC, atrayendo una armadura móvil asociada al miembro de
cierre de válvula del tipo que se alza, para la apertura del paso
de gas.
La publicación
EP-1063474-A
(ES-2154594-A) divulga una válvula
de seguridad de gas con un actuador de electroimán y armadura móvil
del tipo arriba expuesto. El electroimán construido con un núcleo
en forma de "U" está provisto de una bobina de accionamiento
hecha de hilo delgado para la apertura de la válvula, y también
puede tener un arrollamiento de hilo grueso para el mantenimiento
de la válvula abierta por un termopar de llama una vez cerrado el
entrehierro existente entre la armadura y los polos magnéticos del
núcleo.
La bobina de accionamiento es capaz de atraer con
fuerza la armadura móvil del electroimán con un movimiento
acelerado. Pero la superficie de los polos magnéticos del núcleo
recibe un impacto de la armadura móvil que deteriora su superficie
de contacto. En la dirección opuesta, cuando cesa la energización
del termopar de llama u otra corriente de mantenimiento, la válvula
es cerrada actuando el muelle de retorno, volviendo el espacio de
entrehierro a su medida de la posición de reposo. El electroimán
con su armadura móvil están alojados en una cápsula cilíndrica
protectora provista de un manguito atravesado por el eje con una
holgura para el guiado de su desplazamiento, por lo cual no tiene un
cierre estanco. El muelle de retorno rodea el eje entre el miembro
de cierre y la armadura móvil, y se apoya contra una superficie
inmóvil de la cápsula cilíndrica.
En DE-A-19837908
se divulga una válvula electromagnética del tipo cuyo miembro de
cierre se alza, mediante una armadura móvil atraída por el
electroimán hasta cerrarse el entrehierro del núcleo. El
electroimán está alojado en una cubierta, y el eje de válvula está
envuelto por un fuelle flexible de estanqueidad que cierra la
cubierta impidiendo el acceso del gas al electroimán para prevenir
la corrosión de la superficie del núcleo magnético. El fuelle de
estanqueidad se extiende a lo largo del eje, entre el miembro de
cierre y la cubierta del electroimán, dentro del muelle helicoidal
de retorno. Siendo la función de este fuelle de goma exclusivamente
un cierre estanco del electroimán, su espesor es delgado y su
contorno tiene varios pliegues en zig-zag para su
deformación uniforme, por lo cual no ofrece resistencia al
desplazamiento del eje.
El objeto de la presente invención es una válvula
de seguridad de gas adaptada a un grifo de gas para un aparato
doméstico, cuyo actuador de electroimán tiene una bobina de
accionamiento que atrae una armadura en movimiento acelerado contra
el núcleo magnético para la apertura de la válvula, y que está
provisto de un medio para la amortiguación del impacto de la
armadura sobre la superficie de los polos magnéticos del núcleo
para prevenir su deterioro.
La válvula de seguridad conforme a la invención
comprende un elemento de amortiguación, el cual según una
realización preferida tiene forma de copa de material flexible tal
como goma, que rodea el eje entre la armadura móvil y el miembro
de válvula, y que se pliega durante el recorrido de la armadura
hacia los polos magnéticos. El elemento de amortiguación absorbe la
energía inherente al movimiento acelerado para amortiguar el
impacto entre las superficies. La potencia eléctrica de
accionamiento necesaria para el arranque del electroimán no aumenta
substancialmente debido al elemento de amortiguación, puesto que no
opone resistencia en el primer tramo de arranque, mientras que
para su plegado en el último tramo acelerado absorbe una energía
considerable que frena el movimiento de la armadura.
Tampoco el electroimán de la válvula requiere una
más alta corriente eléctrica de mantenimiento de la válvula
abierta, que la necesaria para mantener el muelle de retorno
comprimido, puesto que la parte intermedia de la copa de
amortiguación una vez plegada, no genera ninguna fuerza
elástica.
La Fig. 1 es una vista en sección longitudinal de
una válvula de seguridad de gas provista de una bobina de
accionamiento y un elemento de amortiguación, en dos posiciones del
miembro de cierre inicial y final.
La Fig. 2 es una vista en sección parcial de la
válvula de seguridad de la Fig. 1, con el miembro de cierre en una
posición intermedia durante el accionamiento de la válvula.
La Fig. 3 es una vista en sección del elemento de
amortiguación de la Fig. 1.
La Fig. 4 es un diagrama de la energía del
momento desarrollada en la armadura móvil de la válvula de la
Fig.1, en función del entrehierro de la armadura.
En referencia a las figuras 1 a 3, una
realización preferida de válvula de seguridad 1 comprende un
miembro de cierre de válvula 3, un eje 4 de una determinada
longitud entre el miembro de cierre 3 y la armadura móvil 5, un
electroimán 2 con una bobina de accionamiento 7 y un arrollamiento
6 para un termopar de llama u otra corriente de mantenimiento,
montados cada uno en una rama de un núcleo 11 en forma de "U"
formando dos polos magnéticos 11a, 11b. La armadura 5 móvil del
electroimán unida al miembro de válvula 3 por medio del eje 4, es
atraída instantáneamente cuando la bobina 7 es alimentada por un
pico de corriente alto, abriéndose el paso de gas a un grifo o
válvula principal, no representado en los dibujos. El electroimán 2
es alojado dentro de una cápsula cilíndrica 8 de plástico rígido,
provista de un manguito rígido 8a guiando el desplazamiento
"S" del eje 4. Cuando cesa la energización del electroimán 2,
un muelle helicoidal 9 de retorno empuja el miembro de válvula 3
para el cierre de válvula, volviendo a abrir el entrehierro AG a su
medida "AG0" inicial.
Como ejemplo de realización, el diámetro de la
cápsula 8 es 14 mm, el diámetro del eje es 3 mm y el diámetro de la
armadura 5 es 11 mm. El manguito rígido de guía 8a y el eje 4
tienen una holgura entre ellos de 0,1 mm para facilitar el
desplazamiento sin oponer resistencia. El núcleo 11 formado por las
dos ramas 11a,11b de sección semicilíndrica, está inmovilizado
contra un asiento metálico 5b, con las caras enfrentadas planas a
una distancia de separación tan pequeña como 1,5 mm. La armadura 5
en la posición de reposo "P0" mantiene un espacio entrehierro
AG0, cuya medida, por ejemplo de 1,2 mm, es igual
al recorrido "S2" total que efectúa el miembro de válvula 3 cuando es accionado el electroimán 2.
al recorrido "S2" total que efectúa el miembro de válvula 3 cuando es accionado el electroimán 2.
El eje 4 de la válvula lleva un elemento tubular
flexible 10 (Fig. 3) hecho de material tal como goma, para
amortiguar el impacto entre de la armadura 5 contra las superficies
de los polos 11a,11b. El elemento amortiguador 10 rodea el eje 4 en
una porción de su longitud entre la armadura móvil 5 y el miembro
de válvula 3, apoyado por medio de un reborde plano 15 sobre la
cápsula protectora rígida 8. El elemento amortiguador 10 siendo de
una longitud inicial en reposo "Le" (Fig. 1), se deforma bajo
la presión del miembro de válvula 3 durante el recorrido "S"
de la armadura hacia los polos magnéticos 11a,11b. Cuando la
armadura 5 está próxima al cierre completo del entrehierro AG, una
parte central 10b plegable del elemento amortiguador 10 proporciona
una resistencia a la deformación opuesta a la fuerza "F"
ejercida por el eje 4 (Fig. 2), absorbiendo la energía "E"
asociada al movimiento de la armadura 5. Tras efectuar el eje 4 su
recorrido total "S2", la armadura 5 mantiene su posición P2 de
entrehierro AG igual a cero, el elemento amortiguador tiene una
longitud contraída "Lf"
\hbox{(Fig. 1).}
En una realización preferida el entrehierro AG0
es igual a 1,2 mm, y el elemento amortiguador 10 se ha diseñado en
forma de copa (Fig. 1 y Fig. 3) de longitud "Le", por ejemplo
de 7,8 mm, incorporada alrededor del eje 4, dentro del muelle
helicoidal de retorno 9. La copa flexible de amortiguación 10
comprende tres porciones longitudinales 10a,10b,10c diferenciadas,
una primera porción cilíndrica 10a de diámetro menor "D1" y
próxima al miembro de válvula 3, una segunda porción intermedia 10b
de transición entre las dos porciones anteriores de pared inclinada
con respecto al eje, que constituye la porción plegable para
conseguir el efecto amortiguador, y una tercera porción cilíndrica
10c de diámetro mayor "D2" conectada a dicho reborde de apoyo
15 sobre la cápsula rígida 8.
La porción primera 10a de la copa de
amortiguación tiene un anillo rígido 14 con un orificio 16
atravesado por el eje, cuya superficie externa es plana y es
empujada por una arandela o disco 12 fijada al eje 4, cuando este
último se desplaza. El anillo rígido 4 cierra con holgura contra el
eje 4, para que no este último se deslice a través del orificio 16
sin comprimir la copa de amortiguación. Si como ejemplo el diámetro
del eje 4 es 3 mm, el diámetro del orificio 16 es 3,2 mm. Una vez
que el disco de empuje 12 alcanza el anillo rígido 14, dicha
porción intermedia 10b de la copa de amortiguación se deforma
formando un pliegue ondulado dentro de la segunda porción 10c
tubular de mayor diámetro "D2". Esta última debido a un
espesor de pared 17 suficientemente fuerte, no se deforma porque
está sometida a una componente de compresión solamente. La
resistencia al plegado de la porción intermedia 10b amortigua la
energía "E" asociada al movimiento acelerado de la armadura, y
como consecuencia la longitud axial de la copa flexible 10 se
reduce hasta la medida "Li" contraída final.
Como ejemplo la copa amortiguadora 10 tiene un
diámetro D1 = 4,2 mm, el diámetro D2 = 6,6 mm, y el espesor 17 de
la pared de la parte 10c indeformable es 0,3 mm. Preferentemente el
espesor 17 de pared de las tres porciones longitudinales
10a,10b,10c de la copa de amortiguación 10 es uniforme en toda su
longitud Le.
Según esta conformación de la copa plegable 10,
la amortiguación del impacto de la armadura 5 no afecta a la
potencia del electroimán 2 necesaria para el arranque en la
operación de apertura de válvula, denominado enganche de la
armadura 5. El miembro de válvula 3 efectuará un tramo de recorrido
"S1" inicial de arranque sin oposición de la elemento flexible
de amortiguación 10, hasta una posición P1 de la armadura mostrada
en la Fig. 2. La longitud "Le" de la copa de amortiguación. 10
se diseña algo menor que la porción de eje 4 comprendida entre
dichos apoyos fijo 8,15 y el disco de empuje 12, esto es el disco
de empuje queda a la distancia "d" de separación desde la copa
de amortiguación. Así en la posición de reposo P0 inicial del
electroimán, queda una porción de eje 4 de longitud "d"
(Fig.1) no cubierta por la copa de amortiguación 10, y efectúa
dicho primer tramo de recorrido "S1" en el arranque, sin
oposición al desplazamiento -excepto la del muelle de retorno 9-.
Para el retorno del miembro de válvula 3 al cierre del paso de gas,
el muelle de retorno 9 empuja el eje 4 separando la armadura 5 del
núcleo 11, y el elemento flexible 10 vuelve a su longitud extendida
"Le". El anillo rígido 14 de apoyo, ahora es empujado en la
dirección opuesta de retorno mediante una arandela de arrastre 13
fijada al eje 4, la cual está situada dentro de la copa flexible 10
y separada un espacio "e" del anillo 14 de apoyo.
En la Fig. 3 se ha representado la válvula de
seguridad 1 en un instante del accionamiento del electroimán,
cuando el miembro de válvula ha efectuado dicho primer tramo
"S1" del recorrido durante el arranque, hasta una posición P1
de la armadura 5 cuya medida de entrehierro AG1. A causa de su
desplazamiento acelerado la armadura 5 lleva asociada una energía
"E" de movimiento, por ejemplo 0,4 mJ aproximadamente (Fig.
4). En esta posición P1 intermedia del recorrido de la armadura 5,
la arandela 12 de presión fijada al eje ha hecho ya contacto con el
elemento flexible de amortiguación 10. La longitud actual "Li"
de la copa de amortiguación apenas se ha reducido con respecto a la
longitud "Le" de reposo. Volviendo a la Fig. 1, una vez
efectuado el recorrido total "S2" de cierre del entrehierro, la
parte inclinada 10b de la copa flexible ha sido plegada dentro de
la parte cilíndrica 10c, cuya pared es paralela a la dirección del
desplazamiento y soporta una fuerza de compresión exclusivamente.
La longitud "Lf" final de la copa flexible cuando el
electroimán 2 se mantiene accionado, es 4,6 aproximadamente, esto
es, la copa flexible se ha reducido un 40% en longitud, desde Le
hasta Lf.
En referencia al diagrama de la Fig. 4, se ha
representado la energía "E" asociada al movimiento de la
armadura 5, en función del recorrido "S" efectuado por el
miembro obturador 3 y el eje 4. La medida "S2" = 1,2 mm del
recorrido total es la misma que el entrehierro AGO en reposo de la
Fig. 1. El recorrido "S2" total es efectuado desde una
posición P0 de arranque del electroimán hasta la medida "cero"
de la posición P2 final, cuando la armadura 5 impacta contra la
superficie de los polos 11a y 11b. La curva de energía "Epa"
dibujada con trazo discontinuo corresponde a la válvula del estado
anterior de la técnica a falta de amortiguación, en donde la única
resistencia al desplazamiento del eje 4 es generada por el muelle
de retorno 9, la cual es uniforme en todo el recorrido S2. Debido a
la aceleración de la armadura la energía "Epa" asociada alcanza
finalmente durante el impacto por ejemplo un valor de 2,5 mJ
(miliJoule). La curva de la energía "Ed" correspondiente a la
válvula 1 provista con la copa flexible 10 de amortiguación
descrita aquí, alcanza solamente un valor de 1,5 mJ cuando se
produce el impacto, siendo la diferencia de energía
(Epa-Ed) absorbida por el doblado de la parte
inclinada 10b de la copa flexible. En la posición intermedia P1
representada en la Fig. 3, cuando la armadura ha efectuado un
recorrido "S1" desde un entrehierro AG0 = 1,2 mm hasta un
entrehierro AG1 = 0,75 mm, la copa flexible 10 no ha absorbido aún
ninguna energía.
El efecto de amortiguación de la copa flexible 10
no produce sin embargo aumento substancial de la potencia de
accionamiento, necesaria para el arranque del electroimán 2, puesto
que la copa flexible 10 se pliega sin ofrecer resistencia durante
dicho primer tramo "S1", mientras que la fuerza necesaria para
que la porción intermedia 10b se pliegue, durante el último tramo
S2-S1 entre las posiciones P2-P1 de
la armadura, absorbe dicha parte Ed-Epa de la
energía asociada reduciendo la aceleración de la armadura 5. Tampoco
tras el contacto de la armadura 5 con el núcleo, la copa de
amortiguación afecta a la corriente eléctrica del electroimán 2
para el mantenimiento de la válvula abierta, porque la porción
intermedia 10b plegada no ejerce fuerza antagónica alguna a la
atracción electromagnética de la armadura 5, adicional a la del
\hbox{muelle 9.}
Claims (5)
1. Válvula de seguridad de gas adaptada para el
control de la combustión en un aparato electrodoméstico, del tipo
de actuador de electroimán (2) de núcleo magnético (11) con una
superficie de pelos magnéticos (11a,11b), que atrae una armadura
móvil (5) acoplada a un eje (4) y a un miembro (3) de cierre de la
válvula (1) para abrir un paso del gas, venciendo la fuerza de
oposición de un muelle helicoidal de retorno (9), en donde el
núcleo (11) es fijado a una base metálica inmóvil (8b) de la
válvula, y el electroimán (2) es accionado mediante una bobina (7)
alimentada por un impulso de corriente DC externo, atrayendo la
armadura (5) durante un recorrido (S2) acelerado de cierre del
entrehierro (AG) e impactando contra dicha superficie magnética
(11a,11b) del núcleo, caracterizada porque el eje (4) de
válvula comprende una porción de eje (4) rodeada por dicho muelle
helicoidal (9) entre el miembro de válvula (3) y una superficie
rígida de apoyo (8a), y está provisto de un elemento de
amortiguación (10) flexible rodeando una porción del eje (4) de
longitud determinada (Le) entre el miembro de cierre (3) y dicha
superficie de apoyo (8a) rígida, el elemento de amortiguación (10)
siendo doblado durante dicho recorrido (S2) absorbiendo parte de la
energía (E) asociada al movimiento de la armadura (5) para
amortiguar su aceleración y prevenir el impacto, hasta una medida
contraída (Lf) de longitud en la posición final (P2) de la armadura
(5) atraída, la cual es mantenida durante la operación del
electroimán.
2. La válvula de seguridad de gas según la
reivindicación 1, caracterizada en que dicho elemento de
amortiguación (10) está configurado en forma tubular coaxial
plegable sobre sí mismo, de una longitud determinada (Le) en la
posición de reposo (P0) del electroimán (2), y se dobla bajo la
fuerza (F) ejercida por un medio de empuje (12) asociado al eje (4)
una vez efectuado el arranque de accionamiento del electroimán (2),
tras haber recorrido el eje (4) y la armadura (5) un tramo previo
(S1) de arranque con la única oposición del muelle helicoidal
(9).
3. La válvula de seguridad de gas según la
reivindicación 1, caracterizada en que dicho elemento de
amortiguación (10) esta conformado como una copa plegable
substancialmente cilíndrica y coaxial, de menor diámetro (D1,D2)
que dicho muelle helicoidal (9) y de una longitud determinada (Le)
en la posición de reposo (P0) del electroimán (2), comprendiendo
una porción longitudinal intermedia (10b) hecha de al menos una
pared flexible (17) inclinada con respecto al eje (4), la cual es
doblada durante un tramo (S2-S1) final de dicho
recorrido de aceleración de la armadura (5) y reducida la longitud
(Le) de la copa flexible (10) antes de producirse dicho impacto
contra el núcleo (11), y tras el contacto de la armadura (5) dicha
porción intermedia 10b plegada, no ejerce fuerza antagónica alguna
a la atracción electromagnética de mantenimiento de la armadura
(5).
4. La válvula de seguridad de gas según la
reivindicación 1, caracterizada en que dicho elemento de
amortiguación (10) esta conformado como una copa flexible
substancialmente cilíndrica y coaxial, de menor diámetro (D1,D2)
que dicho muelle helicoidal (9) y de una longitud determinada (Le)
en la posición de reposo (P0) del electroimán (2), comprendiendo
tres porciones longitudinales sucesivas, de las cuales una porción
intermedia (10b) es plegable bajo el empuje del eje (4) cuando el
electroimán es accionado, y una tercera porción (10b) apoyada sobre
una superficie (8) inmóvil de la válvula (1) es indeformable
sometida por el eje (4) a una fuerza de compresión exclusiva.
5. La válvula de seguridad de gas según la
reivindicación 1, caracterizada en que dicho elemento de
amortiguación (10) se configura en forma tubular coaxial con el eje
(4) de válvula, de menor diámetro (D1,D2) que dicho muelle (9) de
retorno, y cuando el electroimán es accionado, el elemento tubular
(10) es plegado sobre sí mismo para la amortiguación, empujado por
la fuerza axial (F) ejercida por un disco (12) fijado al eje (4),
desde su medida de longitud (Le) en estado de reposo (P0) hasta una
longitud contraída (Lf) con el electroimán energizado, y dicho
muelle (9) empuja en la dirección opuesta la parte tubular plegada
(loa) del elemento de amortiguación junto con el miembro de cierre
(3) y el eje (4) cuando cesa la energización del electroimán, y el
elemento de amortiguación (10) recupera así su longitud de reposo
(Le) inicial, arrastrado por una arandela (13) fijada al eje (4)
situada en su interior.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model granted | ||
| FD1K | Utility model lapsed |
Effective date: 20150826 |