ES1060979U - Disposicion de valvula de seguridad de gas para estufas. - Google Patents

Abstract

1. Disposición de una válvula electromagnética de seguridad de gas adaptada a una estufa o calentador de agua, comprendiendo dicha válvula electromagnética (4) con dos electroimanes (6,7) acoplados coaxialmente entre sí, y provistos cada uno de ellos individualmente de un núcleo (10,11), un arrollamiento de electroimán (8,9), y una armadura móvil (14,13) diferente una de la otra, un circuito eléctrico (1) de alimentación de ambos electroimanes (6,7) provisto de al menos una batería (2) de bajo voltaje (VB) para la energización de la válvula electromagnética (4), un bloque de control (3) de la corriente suministrada (I) a cada electroimán (6,7), y una conexión (Lp,Lg) del circuito eléctrico (1) a la válvula electromagnética, en donde ambas armaduras móviles (14,13) estando fijadas al eje de válvula (15) que desplaza axialmente el miembro de cierre (16), forman respectivamente un primer circuito magnético (10a) para la atracción del miembro de válvula (16) durante el período de accionamientoinicial (t1-t0) de la válvula (4), y un segundo circuito magnético (11a) el cual coopera en el mantenimiento de la válvula abierta tras dicho periodo inicial (t1-t0) predeterminado, en donde es suministrado con una corriente de mantenimiento (I1'') desde la batería (2) para su energización la cual es de menor valor que la corriente (I1) de accionamiento en el periodo inicial (t1-t0) caracterizada en que ambos arrollamientos (8,9) de los electroimanes (6,7) son conectados eléctricamente en serie con respecto a la corriente (I) suministrada desde dicho bloque de control (3) y el segundo arrollamiento (9), siendo de baja resistencia óhmica, tiene conectado permanentemente un termopar de llama (5) para el mantenimiento de la válvula abierta (19) por si solo durante el período estable (t3) de calefacción del aparato, por lo cual después de accionado con una corriente alta (I1) el primer electroimán (6), ambos arrollamientos (8,9) son suministrados simultáneamente durante un siguiente periodo de mantenimiento (t2-t1) con un valor (I1'') más bajo que la corriente (Ith) de energización generada por el termopar (5) durante dicho período estable (t3), sumando ambas fuerzas de atracción generadas por ambos circuitos magnéticos (10a,11a), para mantener la válvula abierta.

Description

Disposición de válvula de seguridad de gas para estufas.

La presente invención se relaciona con una disposición de válvula electromagnética de seguridad de gas incorporada en una estufa o un calentador de agua, con una batería eléctrica como fuente de alimentación y con un termopar de llama para el control de la combustión.

Estado anterior de la técnica

El documento de patente US-A-4948093 divulga una válvula electromagnética de seguridad para el control de gas en un aparato doméstico tal como un calentador de agua, que tiene dos electroimanes acoplados coaxialmente, uno para el accionamiento y el otro para el mantenimiento de la válvula abierta. El electroimán de accionamiento con una primera armadura móvil, fijada al eje del miembro de cierre de válvula, forma un primer circuito magnético. El electroimán de mantenimiento provisto de un núcleo en forma de U con una segunda armadura móvil, fijada también al eje de válvula, forma un segundo circuito magnético. Esta electroválvula está alimentada con una batería eléctrica que alimenta los dos electroimanes separadamente uno del otro.

Cuando se energiza el electroimán de accionamiento, la armadura móvil del primer circuito magnético es atraída hacia el núcleo del electroimán de accionamiento desplazando axialmente el eje de la válvula. A su vez, la armadura móvil del segundo circuito magnético es desplazada contra la superficie libre de contacto del núcleo del electroimán de mantenimiento, y el paso de gas se abre.

Al chocar la segunda armadura contra el núcleo del electroimán de mantenimiento, el desplazamiento de la primera armadura móvil es detenido sin llegar a cerrar el segundo circuito magnético, por lo cual es mantenido un entrehierro residual considerable aun estando atraídas las armaduras y la válvula abierta. A continuación se energiza exclusivamente el electroimán de mantenimiento para mantener cerrado el segundo circuito magnético, y de este modo, seguir manteniéndose la válvula abierta durante todo el período de trabajo del aparato calentador.

Aunque la corriente eléctrica de mantenimiento suministrada al segundo electroimán, es muy baja comparada con la corriente de accionamiento inicial suministrada al primer electroimán, el consumo de energía de esta válvula electromagnética es excesivo dado que la corriente de la batería es suministrada permanentemente durante todo el período de trabajo del aparato calefactor y la válvula es mantenida todo el tiempo abierta, para mantener el paso del gas, exclusivamente por la fuerza de atracción del segundo electroimán y la corriente consumida.

Exposición de la invención

El objeto de la presente invención es una válvula electromagnética de seguridad de gas adaptada a una estufa o a un calentador de agua, conectada simultáneamente a batería eléctrica como fuente de alimentación temporal y a un termopar de llama, en donde la válvula electromagnética tiene dos electroimanes, uno de accionamiento y otro de mantenimiento, alineados coaxialmente y acoplados sumando sus fuerzas de atracción sobre el miembro de válvula, siendo alimentados con una batería de bajo voltaje, tal como 3V, para el accionamiento inicial de la válvula y su mantenimiento hasta el calentamiento suficiente del termopar que alimentará por sí sólo, el electroimán de mantenimiento para mantener abierta una entrada de gas permanentemente.

Una vez transcurrido un periodo inicial de accionamiento de muy corta duración empleando un valor alto de corriente aplicado a los electroimanes, durante un segundo período también de corta duración, aquí denominado de mantenimiento previo, la corriente aplicada es sustancialmente menor con el fin de reducir al mínimo el consumo energético de la batería. La disposición de válvula electromagnética de seguridad conforme a la invención es adaptada para una estufa o calentador de agua doméstico que es puesta en marcha preferentemente mediante un mando a distancia y está equipada con una batería eléctrica a la cual se le exige una duración de al menos un año sin reemplazamiento. Mediante la configuración de la válvula electromagnética conforme a la invención, provista de dos electroimanes cada uno de ellos formando su propio circuito magnético y alimentados simultáneamente durante dicho período previo de mantenimiento, la acción de atracción sobre el eje de válvula de ambos electroimanes es sumada, permitiendo para la batería eléctrica dicho valor bajo de corriente de alimentación y solamente durante un corto intervalo de tiempo, durante 10 segundos máximo, hasta el calentamiento suficiente del termopar transcurrido este período de mantenimiento previo de la armadura atraída.

Descripción de los dibujos

La Fig.1 es una vista en sección de una válvula electromagnética de seguridad de gas conforme a la invención, mostrada en la condición de reposo no energizada.

La Fig.2 es una vista en sección de la válvula electromagnética de la Fig.1, mostrando el paso de gas abierto en la condición de activada.

La Fig.2A es una vista de un detalle de la válvula electromagnética de la Fig.1.

La Fig.3 muestra una disposición de la válvula electromagnética de la Fig.1 con un circuito eléctrico, alimentado por una batería eléctrica, y un termopar de llama.

La Fig.4 muestra un diagrama de corriente (I)- tiempo (t) para la alimentación de la válvula electromagnética del circuito de la Fig.3.

Exposición detallada de la invención

Con referencia a las figuras 1-4, una realización preferente de una válvula de seguridad 4 adaptada a una estufa doméstica de gas o a un calentador de agua, dispuesta en un circuito eléctrico 1 de alimentación (Fig. 3) comprende, dicha válvula electromagnética 4 provista de dos electroimanes coaxiales 6, 7 con sus correspondientes arrollamientos 8, 9 y circuito magnético 10a, 11a sumando sus fuerzas de accionamiento, un bloque de control 3 de la alimentación eléctrica "I" conectado a la válvula 4, una batería eléctrica 2 que suministra un bajo voltaje VB, tal como 3V y un termopar de llama 5 (Fig.3) suministrando una f.e.m. al segundo arrollamiento 9 de mantenimiento. La válvula electromagnética 4 representada en las Fig. 1 y 2 comprende dos electroimanes, uno primero de accionamiento 6 y un segundo de mantenimiento 7, ambos acoplados a un eje de válvula 15 y al miembro de cierre 16, una armadura móvil 14 fijada al eje 15 que completa un primer circuito magnético 10a y un asiento metálico 12 exterior que soporta el primer electroimán 6 y constituye el polo eléctrico de "masa" del aparato. Esta base del núcleo 10' necesariamente ha de ser ferromagnética, mientras que el asiento metálico 12 es de latón o aluminio.

La realización de válvula electromagnética 4 aquí descrita puede ser substituida por una segunda realización de válvula electromagnética con dos electroimanes no representada en los dibujos, provista de una armadura móvil individual para cada electroimán. La primera armadura móvil puede ser de diferente configuración geométrica y posición relativa al núcleo, que la representada en las Fig. 1 y Fig. 2, pero siempre con dos circuitos magnéticos acoplados axialmente y los dos arrollamientos respectivos del primero y segundo electroimán conectados en serie y alimentados simultáneamente con una corriente de la batería durante el período inicial "t_{1}-t_{0}" de accionamiento de la válvula y durante un siguiente período corto de mantenimiento "t_{2}-t_{1}".

El electroimán 6 de accionamiento es de alta impedancia y está formado por un núcleo 10 central y un arrollamiento 8 con alrededor de 220 espiras de hilo delgado, construido para el accionamiento de la armadura 14, mientras que el segundo electroimán 7 de baja resistencia está formado por un núcleo 11 en forma de U y de base circular unido axialmente al núcleo 10 del electroimán de accionamiento y un arrollamiento 9 con un bajo número de espiras, por ejemplo 18 espiras de hilo de diámetro suficientemente grueso para obtener una impedancia tan baja como 20 m\Omega para la alimentación con el termopar teniendo en cuenta la geometría del circuito magnético 11a necesaria.

Con referencia a la Fig. 1 cuando el electroimán 6 de accionamiento y el electroimán 7 de mantenimiento, están desenergizados en la condición de reposo, el miembro de válvula 16 cierra la entrada del gas 19 a la estufa o al calentador de agua. En esta condición, la armadura móvil 13 está separada del núcleo 11 del electroimán 7 de mantenimiento por un espacio de entrehierro 20 de alrededor de 2 mm. El primer electroimán 6 para el accionamiento forma dicho circuito magnético loa con la base de núcleo 10' y la armadura 14. Esta última tiene forma cilíndrica hueca rodeando ambos electroimanes 6, 7. En la Fig.2 ambos electroimanes 6,7 han sido alimentados por una corriente I1, I2 y el borde circular 14a de esta armadura hueca, en el extremo opuesto al eje de válvula 15, se ha desplazado contra la base 10' del núcleo para cerrarse contra él. Sin embargo este primer circuito magnético loa todavía mantiene un entrehierro residual 18 (Fig.2A), puesto que se requiere aquí un grado de libertad de movimiento, de manera que la segunda armadura móvil 13 se desplace completamente hasta realizar un buen contacto magnético con la superficie libre del núcleo 11.

Con referencia a las Fig. 3 y 4, se ha representado el circuito eléctrico de alimentación y control de la energización de ambos arrollamientos 8, 9 conectados en serie y también la conexión permanente del termopar de llama 5 al arrollamiento de baja resistencia 9. Se han representado los conductores de conexión eléctrica en concordancia con la Fig. 2, como sigue: Lp: conductor de fase, conectado al polo (+) a través del bloque de control 3 y Lg: conductor de "masa" conectado al polo (-) a través del bloque de control 3. El conductor de fase del termopar 5 es conectado al punto común Lt de la conexión entre sí de ambos arrollamientos 8, 9.

Se desea que la carga de la batería 2 tenga una duración de al menos un año natural para el funcionamiento de la válvula de seguridad incorporada en una estufa o en un calentador de agua doméstico, por lo cual la corriente Ib suministrada por la batería debe ser lo más baja posible tanto durante el intervalo "t_{1}-t_{0}" del período inicial de atracción de las armaduras 13, 14 (Fig.4), como durante el intervalo "t_{2}-t_{1}" del período de mantenimiento hasta la generación de una corriente Ith suficiente por el termopar 5.

Para la apertura del paso de gas 19 cuando los arrollamientos 8 y 9 de cada uno de los electroimanes son energizados, el primero de ellos con una corriente I1 alrededor de 1,5 A, ambas armaduras móviles 14, 13 son atraídas respectivamente hacia su correspondiente núcleo, 10, 11 hasta que la segunda armadura 13 choca contra la superficie libre de contacto del núcleo 11 cerrándose así el segundo circuito magnético 11a. Este accionamiento de puesta en marcha ocurre durante el período inicial "t_{1}-t_{0}" de puesta en marcha de alrededor de 0,1 seg.

En el siguiente período "t_{2}-t_{1}" el bloque de control 3 suministra una corriente de mantenimiento I2', I2' a los electroimanes respectivamente. El valor de corriente I2' en el segundo arrollamiento 9 es aproximadamente la mitad que el valor de la corriente I1' en el primer arrollamiento debido a la derivación de una parte de dicha corriente I1' hacia los conductores del termopar 5, permanentemente conectados a los extremos del segundo arrollamiento 9.

Transcurrido el intervalo de tiempo "t_{2}" de duración máxima 10 segundos, existe la certeza de que el termopar suministra la corriente Ith necesaria -alrededor de 0,5 A- para mantener atraída la armadura móvil 13 por sí solo. La conexión en serie de los dos electroimanes 6,7 sumando sus fuerzas de atracción -alrededor de 250g y 150g respectivamente- permite la disminución de la corriente de mantenimiento I_{2}' hasta sólo 0,2 A durante todo el intervalo "t_{2}-t_{1}" porque su duración es considerable para el consumo de carga en la batería 2. El valor de corriente I_{2}' de mantenimiento suministrada por la batería es menor que la corriente Ith necesaria durante todo el tiempo de trabajo "t_{3}" para que el electroimán 7, el sólo, mantenga la válvula abierta contra la fuerza del muelle de retorno 17.

Claims (2)

1. Disposición de una válvula electromagnética de seguridad de gas adaptada a una estufa o calentador de agua, comprendiendo dicha válvula electromagnética (4) con dos electroimanes (6, 7) acoplados coaxialmente entre sí, y provistos cada uno de ellos individualmente de un núcleo (10,11), un arrollamiento de electroimán (8, 9), y una armadura móvil (14, 13) diferente una de la otra, un circuito eléctrico (1) de alimentación de ambos electroimanes (6, 7) provisto de al menos una batería (2) de bajo voltaje (VB) para la energización de la válvula electromagnética (4), un bloque de control (3) de la corriente suministrada (I) a cada electroimán (6, 7), y una conexión (Lp,Lg) del circuito eléctrico (1) a la válvula electromagnética, en donde ambas armaduras móviles (14, 13) estando fijadas al eje de válvula (15) que desplaza axialmente el miembro de cierre (16), forman respectivamente un primer circuito magnético (10a) para la atracción del miembro de válvula (16) durante el período de accionamiento inicial (t_{1}-t_{0}) de la válvula (4), y un segundo circuito magnético (11a) el cual coopera en el mantenimiento de la válvula abierta tras dicho periodo inicial (t_{1}-t_{0}) predeterminado, en donde es suministrado con una corriente de mantenimiento (I1') desde la batería (2) para su energización la cual es de menor valor que la corriente (I1) de accionamiento en el período inicial (t_{1}-t_{0}) caracterizada en que ambos arrollamientos (8, 9) de los electroimanes (6, 7) son conectados eléctricamente en serie con respecto a la corriente (I) suministrada desde dicho bloque de control (3) y el segundo arrollamiento (9), siendo de baja resistencia óhmica, tiene conectado permanentemente un termopar de llama (5) para el mantenimiento de la válvula abierta (19) por sí solo durante el período estable (t_{3}) de calefacción del aparato, por lo cual después de accionado con una corriente alta (I1) el primer electroimán (6), ambos arrollamientos (8, 9) son suministrados simultáneamente durante un siguiente período de mantenimiento (t_{2}-t_{1}) con un valor (I1') más bajo que la corriente (Ith) de energización generada por el termopar (5) durante dicho período estable (t_{3}), sumando ambas fuerzas de atracción generadas por ambos: circuitos magnéticos (10a, 11a), para mantener la válvula abierta.

2. Disposición de una válvula electromagnética de seguridad de gas según la reivindicación 1, caracterizada en que siendo el voltaje nominal (VB) de la batería eléctrica (2) alrededor de 3 V, y dicha corriente generada (Ith) por el termopar (5) en el segundo arrollamiento (9) alrededor de 0,5 A, dicha corriente (I1') de mantenimiento suministrada a la conexión en serie de ambos electroimanes (6,7) es., alrededor de 0,4 A.