ES1078813U - Válvula de regulación de gas accionada eléctricamente - Google Patents

Abstract

1. Válvula de regulación de gas accionada eléctricamente, que comprende un orificio de entrada (24), un orificio de salida (25), un orificio de regulación (26) entre el orificio de entrada (24) y el orificio de salida (25), un miembro de cierre (27) móvil con respecto al orificio de regulación (26), y un actuador electromagnético asociado al miembro de cierre (27), caracterizado porque el actuador comprende un imán permanente (21) anular y estático, y una bobina (23) arrollada de manera fija sobre un cilindro hueco (22) alojado en un hueco central definido por el imán permanente (21), de tal manera que la bobina (23) y el cilindro hueco (22) forman un conjunto móvil, estando un extremo de dicho cilindro hueco (22) unido al miembro de cierre (27) a través de una membrana elástica (9) aislante. 2. Válvula de regulación según la reivindicación 1, en donde el actuador comprende un espacio libre (31, 32) a cada lado del conjunto móvil formado por la bobina (23) y el cilindro hueco (22). 3. Válvula de regulación según la reivindicación 2, en donde el actuador comprende un primer soporte (20) con un tramo (20a) cilíndrico y centrado que está alojado en el cilindro hueco (22), y un segundo soporte (29) anular que define un hueco central que es atravesado por la bobina (23) y el cilindro hueco (22), definiéndose un primer espacio libre (31) entre el cilindro hueco (22) y el tramo (20a) del primer soporte (20), y definiéndose un segundo espacio libre (32) entre la bobina (23) y el segundo soporte (29). 4. Válvula de regulación según la reivindicación 3, en donde los soportes (20, 29) son metálicos y en donde el imán permanente (21) está dispuesto entre ambos soportes (20, 29), siendo los huecos centrales concéntricos. 5. Válvula de regulación según las reivindicaciones 3 ó 4, en donde los soportes (20, 29) están unidos por presión a una carcasa (201) de la válvula de regulación (2). 6. Válvula de regulación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un resorte (28) apoyado por un extremo al miembro de cierre (27). 7. Válvula de regulación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un primer cuerpo (100) que define un recinto de gas (7) y un segundo cuerpo (200) que define un recinto de aire (8), estando ambos recintos (7, 8) aislados entre sí mediante la membrana elástica (9) y estando dispuesto el actuador de la válvula de regulación (2) en el recinto de aire (8). 8. Válvula de regulación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cilindro hueco (22) está hecho de plástico, preferentemente de poliamida, y comprende una capa externa de papel o cartón fijada a su superficie externa, estando la bobina (23) fijada a la capa externa. 9. Válvula de regulación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la membrana elástica (9) comprende un cuerpo central sustancialmente cilíndrico encajado por presión en un extremo del cilindro hueco (22), comprendiendo el miembro de cierre (27) un vástago con un extremo insertado en el lado opuesto de dicho cuerpo central. 10. Válvula de regulación según la reivindicación 9, en donde la membrana elástica (9) comprende una zona de presión (90) alrededor del cuerpo central, que comprende un espesor menor que el resto de la membrana elástica (9). 11. Válvula de regulación según la reivindicación 10, en donde la zona de presión (90) de la membrana elástica (9) comprende una sección transversal curva.

Description

Válvula de regulación de gas accionada eléctricamente.

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se relaciona con válvulas de regulación de gas, en particular con válvulas de regulación accionadas eléctricamente.

ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA

Tradicionalmente las válvulas de regulación se controlaban mecánicamente para regular el flujo de un fluido a su través, como por ejemplo gas. Con el tiempo estas válvulas se han ido sustituyendo en algunos casos por válvulas de regulación accionadas eléctricamente.

Algunas de estas válvulas de regulación de gas accionadas eléctricamente, como la divulgada en el documento GB 2214611, son controladas por motores paso a paso. En estas válvulas de regulación el motor paso a paso provoca el giro de un miembro rotatorio para regular el flujo del gas a su través, dependiendo el flujo del gas en la salida de la válvula de la posición angular del miembro rotatorio. Este tipo de válvulas presenta algunos inconvenientes como tener un tamaño considerable o tener un tiempo de respuesta excesivamente lento que limita su uso para algunas funciones.

Se conoce también el uso de válvulas de regulación de gas accionadas eléctricamente que son accionadas por un solenoide en vez de por motores paso a paso, como por ejemplo la descrita en el documento GB 2182418. Este tipo de válvulas mejoran el tiempo de respuesta con respecto a las soluciones con motores paso a paso, pero también presentan un tamaño considerable.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la invención es el de proporcionar una válvula de regulación de gas accionada eléctricamente, tal y como se describe a continuación.

La válvula de regulación de la invención comprende un orificio de entrada, un orificio de salida, un orificio de regulación entre el orificio de entrada y el orificio de salida, un miembro de cierre que es móvil con respecto al orificio de regulación y que coopera con dicho orificio de regulación para regular el flujo de un gas a través de la válvula, como por ejemplo gas natural o gas propano, y un actuador electromagnético que está asociado al miembro de cierre y actúa sobre el miembro de cierre.

El actuador comprende un imán permanente anular y estático que genera un campo magnético permanente, y una bobina arrollada de manera fija sobre un cilindro hueco alojado en un hueco central definido por el imán permanente, de tal manera que la bobina y el cilindro hueco forman un conjunto móvil. Un extremo de dicho cilindro hueco está unido al miembro de cierre a través de una membrana elástica aislante, y la válvula de regulación es accionada eléctricamente alimentando en corriente la bobina, produciéndose en función de la corriente suministrada y con la cooperación del campo magnético permanente una fuerza de actuación que actúa sobre el conjunto móvil desplazándolo, y por tanto desplazando la membrana elástica y el miembro de cierre, regulándose el flujo del fluido en función de dicha corriente.

La válvula de regulación ofrece una respuesta rápida, lo cual resulta ventajoso para poder implementar un mayor número de funciones que de otra manera, con las válvulas de regulación del estado de la técnica, no sería posible. Además, la fuerza que se ejerce sobre el miembro de cierre para que éste coopere con el orificio de regulación depende proporcionalmente de la corriente con la que se controla el actuador, pudiéndose realizar un control más preciso sobre la válvula, incluso en ambientes con diferentes temperaturas, donde se puede modificar la corriente de manera muy sencilla para compensar los cambios de temperatura si fuera necesario.

Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una realización de una válvula de regulación según la invención.

La figura 2 muestra una vista de la válvula de regulación de la figura 1 según un corte longitudinal.

La figura 3 muestra el detalle A-A de la válvula de regulación de la figura 2.

La figura 4 muestra una vista en corte del primer cuerpo de la válvula de regulación de la figura 1, donde se muestra parcialmente el miembro de cierre de dicha válvula de regulación.

La figura 5 muestra una vista en corte del segundo cuerpo de la válvula de regulación de la figura 1, donde se muestran los medios de regulación de la válvula de regulación.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

En las figuras 1 a 5 se muestra una realización de la válvula de regulación 2 de gas según la invención, que es accionada eléctricamente. La válvula de regulación 2 comprende un orificio de entrada 24 a través del cual entra en la válvula de regulación 2 un fluido a regular que corresponde con un gas como por ejemplo gas propano o gas natural, un orificio de salida 25 a través del cual se suministra al exterior el fluido regulado, un orificio de regulación 26 dispuesto entre ambos orificios 24 y 25 para regular el flujo del fluido, un miembro de cierre 27 que coopera con el orificio de regulación 26 para regular el flujo del gas hacia el orificio de salida 25, y un actuador electromagnético que está asociado al miembro de cierre 27 y que actúa sobre el miembro de cierre 27 para provocar la regulación del fluido a través del orificio de regulación 26.

El actuador comprende un imán permanente 21 anular y estático que define un hueco central y que genera un campo magnético M permanente, y una bobina 23 arrollada de manera fija sobre un cilindro hueco 22 alojado en el hueco central definido por el imán permanente 21, de tal manera que la bobina 23 y el cilindro hueco 22 forman un conjunto móvil, estando un extremo de dicho cilindro hueco 22 unido al miembro de cierre 27 a través de una membrana elástica 9 aislante. Por “cilindro hueco” se ha de entender, en el contexto de la invención, todo cuerpo hueco sustancialmente cilíndrico, así como todo cuerpo hueco prismático parecido a un cilindro que pudiera desempeñar la misma función en la válvula de regulación 2 de la invención.

La válvula de regulación 2 es accionada eléctricamente alimentando en corriente la bobina 23, produciéndose en función de la corriente suministrada y con la cooperación del campo magnético M permanente una fuerza de actuación F que es linealmente proporcional a la corriente y que actúa sobre el conjunto móvil desplazándolo, y por tanto desplazando la membrana elástica 9 y el miembro de cierre 27, regulándose el flujo del fluido en función de dicha corriente. Controlando la fuerza de actuación F que se ejerce sobre el miembro de cierre 27 se regula de manera controlada el flujo del fluido a través de la válvula de regulación 2, y la fuerza de actuación F se controla con la corriente que se suministra a la bobina 23.

El miembro de cierre 27 está unido por un extremo a la membrana elástica 9, y por el otro extremo coopera con el orificio de regulación 26 para regular el flujo del fluido. El grado de cooperación entre el miembro de cierre 27 y el orificio de regulación 26 depende del desplazamiento del miembro de cierre 27, es decir, depende de la fuerza de actuación F y por tanto de la corriente que se suministra a la bobina 23. En una posición de apertura el miembro de cierre 27 deja totalmente abierto el orificio de regulación 26, de tal manera que permite el máximo flujo del fluido posible hacia el orificio de salida 25. En una posición de cierre el miembro de cierre 27 cierra totalmente el orificio de regulación 26, de tal manera que impide el flujo del fluido hacia el orificio de salida 25. Entre la posición de cierre y la posición de apertura el miembro de cierre 27 puede disponerse en una pluralidad de posiciones intermedias, en las que permite el paso de un mayor o menor flujo del fluido hacia el orificio de salida 25.

La válvula de regulación 2 comprende en la realización mostrada en las figuras un resorte 28 (aunque podría incorporar un elemento equivalente) para obligar al miembro de cierre 27 a estar en una posición inicial de cierre ante la ausencia de corriente por la bobina 23, de tal manera que para que el miembro de cierre 27 se desplace la fuerza de actuación F tiene que ser en contra de una fuerza ejercida por el resorte 28 y superior a ésta. Preferentemente el resorte 28 empuja al miembro de cierre 27 a su posición de cierre contra el orificio de regulación 26 para que éste esté cerrado ante la ausencia de corriente por la bobina 23, pero en otras realizaciones también pudiera ser que mantuviera abierto el orificio de regulación 26 ante la ausencia de corriente por la bobina 23. Preferentemente el resorte 28 está asociado al extremo del miembro de cierre 27 que coopera con el orificio de regulación 26, tal y como se representa por ejemplo en la figura 2.

El actuador comprende además un espacio libre 31 y 32 a cada lado del conjunto móvil formado por la bobina 23 y el cilindro hueco 22, tal y como se muestra en la figura 3, de tal manera que se evita la fricción del conjunto móvil con las piezas adyacentes, optimizándose el uso de la corriente suministrada a la bobina 23 para generar la fuerza de actuación F. Además, al no haber fricción se disminuye considerablemente el ruido generado por la válvula de regulación 2 durante su funcionamiento. El actuador comprende un primer soporte 20 con un tramo 20a cilíndrico y centrado que está alojado en el cilindro hueco 22, y un segundo soporte 29 anular que define un hueco central que es atravesado por la bobina 23 y el cilindro hueco 22, definiéndose un primer espacio libre 31 entre el cilindro hueco 22 y el tramo 20a del primer soporte 20 y definiéndose un segundo espacio libre 32 entre la bobina 23 y el segundo soporte 29. Los soportes 20 y 29 son metálicos, y el imán permanente 21 está dispuesto entre ambos soportes 20 y 29, siendo los huecos centrales concéntricos. La válvula de regulación 2 comprende una carcasa 201, y los soportes 20 y 29 están unidos por presión a dicha carcasa 201. Los soportes 20 y 29 y el imán permanente 21 permanecen además unidos entre sí gracias al campo magnético M permanente generado por el imán permanente 21.

La válvula de regulación 2 comprende un primer cuerpo 100, mostrado a modo de ejemplo en la figura 4, que define un recinto de gas 7 en su interior y que comprende el orificio de entrada 24, el orificio de salida 25, y el orificio de regulación 26, y un segundo cuerpo 200, mostrado a modo de ejemplo en la figura 5, que define un recinto de aire 8, estando dispuesto el actuador en el recinto de aire 8. Dicho segundo cuerpo 200 está formado en esta realización por la carcasa 201 y los elementos alojados en la misma.

Preferentemente, el cilindro hueco 22 está hecho de un plástico que soporta en funcionamiento continuo temperaturas en torno a los 160ºC, preferentemente de poliamida, y comprende una capa externa de papel o cartón fijada a su superficie externa, estando la bobina 23 fijada a la capa externa. La bobina se corresponde con un hilo de cobre que se arrolla sobre el cilindro hueco 22, y el hilo de cobre tiene un recubrimiento especial que se solidifica o cristaliza ante un tratamiento específico, en particular un tratamiento de calor, quedando así la bobina 23 y el cilindro hueco 22 unidos formando el conjunto móvil. El tratamiento sobre el hilo de cobre se aplica una vez éste ha sido arrollado alrededor del cilindro hueco 22.

La membrana elástica 9 comprende un cuerpo central sustancialmente cilíndrico encajado por presión en un extremo del cilindro hueco 22, uniéndose así la membrana 9 al conjunto móvil, y el miembro de cierre 27 comprende un vástago con un extremo insertado en el lado opuesto de dicho cuerpo central. La membrana elástica 9 comprende además una zona de presión 90 alrededor del cuerpo central, que comprende un espesor menor que el resto de la membrana elástica 9, preferentemente con una sección transversal curva, que es la encargada de conferir elasticidad a la membrana elástica 9. El fluido que se introduce en la válvula de regulación 2 ejerce presión sobre la zona de presión 90 y el área de la membrana elástica 9 desde la zona de presión 90 hasta el centro de la membrana elástica 9, por lo que cuanto más reducida sea ésta menor será la presión que se ejerce sobre la membrana elástica 9 por parte del fluido. La presión del fluido se ejerce en contra de la fuerza de actuación F, por lo que la magnitud de esta presión tiene influencia en el consumo de corriente de la válvula de regulación 2, puesto que a mayor presión mayor tiene que ser la corriente a aplicar para obtener un mismo desplazamiento del miembro de cierre 27.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Válvula de regulación de gas accionada eléctricamente, que comprende un orificio de entrada (24), un orificio de salida (25), un orificio de regulación (26) entre el orificio de entrada (24) y el orificio de salida (25), un miembro de cierre (27) móvil con respecto al orificio de regulación (26), y un actuador electromagnético asociado al miembro de cierre (27), caracterizado porque el actuador comprende un imán permanente (21) anular y estático, y una bobina (23) arrollada de manera fija sobre un cilindro hueco (22) alojado en un hueco central definido por el imán permanente (21), de tal manera que la bobina (23) y el cilindro hueco (22) forman un conjunto móvil, estando un extremo de dicho cilindro hueco (22) unido al miembro de cierre (27) a través de una membrana elástica (9) aislante.

2. 2.

   Válvula de regulación según la reivindicación 1, en donde el actuador comprende un espacio libre (31, 32) a cada lado del conjunto móvil formado por la bobina (23) y el cilindro hueco (22).

3. 3.

   Válvula de regulación según la reivindicación 2, en donde el actuador comprende un primer soporte (20) con un tramo (20a) cilíndrico y centrado que está alojado en el cilindro hueco (22), y un segundo soporte (29) anular que define un hueco central que es atravesado por la bobina (23) y el cilindro hueco (22), definiéndose un primer espacio libre (31) entre el cilindro hueco (22) y el tramo (20a) del primer soporte (20), y definiéndose un segundo espacio libre (32) entre la bobina (23) y el segundo soporte (29).

4. 4.

   Válvula de regulación según la reivindicación 3, en donde los soportes (20, 29) son metálicos y en donde el imán permanente (21) está dispuesto entre ambos soportes (20, 29), siendo los huecos centrales concéntricos.

5. 5.

   Válvula de regulación según las reivindicaciones 3 ó 4, en donde los soportes (20, 29) están unidos por presión a una carcasa (201) de la válvula de regulación (2).

6. 6.

   Válvula de regulación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un resorte (28) apoyado por un extremo al miembro de cierre (27).

7. 7.

   Válvula de regulación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un primer cuerpo

   (100) que define un recinto de gas (7) y un segundo cuerpo (200) que define un recinto de aire (8), estando ambos recintos (7, 8) aislados entre sí mediante la membrana elástica (9) y estando dispuesto el actuador de la válvula de regulación (2) en el recinto de aire (8).

8. 8.

   Válvula de regulación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cilindro hueco (22) está hecho de plástico, preferentemente de poliamida, y comprende una capa externa de papel o cartón fijada a su superficie externa, estando la bobina (23) fijada a la capa externa.

9. 9.

   Válvula de regulación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la membrana elástica

   (9) comprende un cuerpo central sustancialmente cilíndrico encajado por presión en un extremo del cilindro hueco (22), comprendiendo el miembro de cierre (27) un vástago con un extremo insertado en el lado opuesto de dicho cuerpo central.

10. 10.

    Válvula de regulación según la reivindicación 9, en donde la membrana elástica (9) comprende una zona de presión (90) alrededor del cuerpo central, que comprende un espesor menor que el resto de la membrana elástica (9).

11. 11.

    Válvula de regulación según la reivindicación 10, en donde la zona de presión (90) de la membrana elástica

    (9) comprende una sección transversal curva.

    FIG 1

    FIG. 2 FIG 3

    FIG 4 FIG 5