ES2209225T3 - Valvula magnetica controlada mediante un mecanismo de asistencia. - Google Patents
Valvula magnetica controlada mediante un mecanismo de asistencia.Info
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Abstract
Válvula magnética controlada mediante un mecanismo de asistencia que cuenta con una válvula principal (13), cuyo miembro (18) de cierre principal puede ser levantado del asiento (15) de válvula principal, que es fijo con respecto al alojamiento (10), por efecto de la carrera (L) de un pistón (24) de asistencia, y que tiene una válvula (14) de asistencia, cuyo miembro de cierre (22) de asistencia puede ser levantado del asiento (20) de válvula de asistencia cuando, después de una carrera (S) en vacío, un émbolo buzo (7) de solenoide arrastra un miembro (23) deslizante que monta el miembro (22) de cierre asistido y, como consecuencia, se libera presión en el lado (17) de baja presión a partir de una cámara (25) de presión situada en el lado del pistón (24) de asistencia alejado del asiento (15) de válvula principal, caracterizado porque el pistón (24) de asistencia es un pistón anular que rodea un inserto (19) que monta el miembro (18) de cierre de válvula principal y el asiento (20) de válvula de asistencia, y que, durante la carrera (L), arrastra al miembro (23) deslizante por medio de primeros topes (26) y al inserto (19) por medio de segundos topes (28).
Description
Válvula magnética controlada mediante un
mecanismo de asistencia.
La invención se refiere a una válvula magnética
controlada mediante un mecanismo de asistencia que dispone de una
válvula principal, cuyo miembro de cierre principal puede ser
levantado del asiento de válvula principal, que es fijo en relación
con el alojamiento, por efecto de la carrera de un pistón de
asistencia, y que dispone de una válvula de asistencia, cuyo
miembro de cierre asistido puede ser levantado del asiento de
válvula de asistencia cuando, después de una carrera en vacío, un
émbolo buzo de solenoide arrastra un miembro deslizante que monta
el miembro de cierre asistido y, como consecuencia, se libera
presión en el lado de baja presión a partir de una cámara de
presión situada en el lado del pistón de asistencia alejado del
asiento de válvula principal.
En una válvula magnética conocida de ese tipo, el
miembro deslizante consiste en un vástago que monta el miembro de
cierre asistido en un extremo y un tope en el otro extremo y, entre
ellos, monta un segundo tope. Entre los dos topes está dispuesto un
émbolo buzo de solenoide que dispone de contra-topes
correspondientes. Durante un primer tramo de la carrera operativa
del émbolo buzo de solenoide, dicho émbolo buzo se acelera sin
carga de modo que, después de una carrera en vacío, entra en
contacto con el miembro deslizante con una energía considerable.
Puesto que, simultáneamente, la fuerza magnética ha aumentado
también, bastan sistemas electromagnéticos relativamente pequeños
para activar la válvula magnética. Después de la carrera en vacío
sigue un segundo tramo de la carrera operativa en que el miembro
deslizante es retirado de la zona del asiento de válvula principal,
de modo que el miembro de cierre principal, que está dispuesto,
junto con el asiento de válvula de asistencia, en la base de un
pistón de asistencia en forma de vasija, puede abrirse en la medida
suficiente. Ello da lugar a una carrera operativa relativamente
grande del émbolo buzo de solenoide y, por lo tanto, una gran
altura global de la válvula magnética.
El problema que subyace a la invención es
proporcionar una válvula magnética que, en condiciones que por otra
parte son las mismas, haga posible una altura global relativamente
pequeña en combinación con una carrera de apertura relativamente
grande de la válvula principal.
El problema se resuelve según la invención porque
el pistón de asistencia es un pistón anular que rodea un inserto
que monta el miembro de cierre de válvula principal y el asiento de
válvula de asistencia, y que, durante la carrera, arrastra al
miembro deslizante por medio de primeros topes y al inserto por
medio de segundos topes.
En esa construcción, una vez que el émbolo buzo
de solenoide ha ejecutado la carrera en vacío, el miembro
deslizante ya no es arrastrado hacia fuera por el émbolo buzo de
solenoide, sino que es empujado hacia fuera por el pistón de
asistencia, realizando el miembro deslizante una carrera, con
respecto al émbolo buzo de solenoide, en dirección opuesta a la
carrera en vacío. Puesto que no es necesario que el miembro
deslizante sobresalga del extremo libre del émbolo buzo de
solenoide, resulta posible la pequeña altura global deseada.
En el curso de su carrera, el pistón de
asistencia arrastra, también, al inserto que monta el miembro de
cierre principal, provocando una gran apertura de la válvula
principal. El arrastre del inserto, que está retrasado con respecto
al miembro deslizante, asegura que la válvula de asistencia
permanezca abierta durante la carrera de apertura del miembro de
cierre principal y, por lo tanto, la acción de apertura no se
interrumpe. La trayectoria de la carrera en vacío del émbolo buzo de
solenoide, el segundo tope y un escalón del inserto se adaptan,
unos respecto a otros, de modo que la válvula de asistencia no pueda
cerrarse. Para la apertura, en general, puede obtenerse un grado
relativamente grande de apertura de válvula con una presión
diferencial muy pequeña.
Se recomienda que los primeros topes estén
formados por la cara anular de extremo del pistón de asistencia y
cooperen con caras de tope del miembro deslizante que sobresalgan
radialmente del inserto, y/o que los segundos topes estén formados
por una pestaña interior del pistón de asistencia y cooperen con un
escalón exterior del inserto. Tales construcciones pueden
fabricarse muy fácilmente.
En una realización preferida, el miembro
deslizante tiene, en general, forma de vasija con una placa de base
y una pared de vasija, el extremo adyacente del émbolo buzo se
aplica dentro de la vasija y el movimiento relativo se limita,
mediante topes de la vasija y del pistón de émbolo buzo, al tamaño
de la carrera en vacío. Ello da lugar a un acoplamiento entre el
miembro deslizante y el émbolo buzo que se presta, por sí mismo, a
la pequeña altura global.
Es ventajoso que la placa de base monte en su
parte central el miembro de cierre asistido y sobresalga superando
el diámetro de la vasija. La parte sobresaliente forma las caras de
tope deseadas, sin que el diámetro de la vasija tenga que ser
sustancialmente mayor que el diámetro del émbolo buzo de
solenoide.
Es ventajoso, también, que la pared de la vasija
tenga una parte recortada, a cuyo través pueda insertarse el émbolo
buzo de solenoide transversalmente a la dirección de la carrera. De
esta manera, el montaje puede simplificarse sustancialmente.
Es ventajoso que la placa de base tenga muescas
en su borde y/o agujeros que estén localizados más al interior. De
esta manera, se forman canales a cuyo través el fluido puede pasar
en el curso del movimiento del miembro deslizante sin un gran
efecto de estrangulamiento, de modo que no se obstaculice el
movimiento del miembro deslizante. Ello asegura que el fluido de la
cámara de presión pueda salir del miembro deslizante cuando la
válvula esté completamente abierta, lo que no podría producirse de
otra manera, a causa de la posición del pistón de asistencia, que
descansa contra el miembro deslizante.
Se recomienda que la carrera operativa del émbolo
buzo de solenoide sea sólo ligeramente mayor que la carrera en
vacío. De ese modo se obtiene una altura global extremadamente
pequeña.
Preferiblemente, además de un muelle de cierre
que actúe sobre el émbolo buzo de solenoide, se dispone un muelle
de presión relativamente débil entre el miembro deslizante y el
émbolo buzo de solenoide. Ese muelle de presión impide que el
émbolo buzo de solenoide se "pegue" al miembro deslizante y,
por lo tanto, impide que la válvula de asistencia se abra antes que
la carrera en vacío haya sido completada.
Por otra parte, además de un muelle de cierre que
actúe sobre el émbolo buzo de solenoide, es ventajoso disponer,
entre el alojamiento y el pistón de asistencia, un muelle de
presión relativamente débil que actúe en la dirección de la carrera
operativa. Ese muelle de presión asegura que el pistón de asistencia
empiece su carrera tan pronto como la válvula de asistencia se
abra. Para la apertura, la presión diferencial puede reducirse, en
el límite, a cero.
La invención se describe a continuación con mayor
detalle haciendo referencia a realizaciones preferidas mostradas en
los dibujos, en los que:
la figura 1 es un corte a través de una válvula
magnética, según la invención, en estado cerrado;
la figura 2 muestra la válvula magnética de la
figura 1 en estado abierto;
la figura 3 es una vista en perspectiva de un
miembro deslizante que puede usarse según la invención; y,
la figura 4 es una construcción modificada.
La válvula magnética mostrada tiene un
electroimán 1 con una bobina 2 que está arrollada en un cuerpo 3 de
bobina y está rodeada por un yugo 4. Un tubo 5 de émbolo buzo, en
cuyo extremo exterior se introduce una clavija 6 hecha de un
material magnéticamente conductor, es sostenido por el cuerpo 3 de
bobina. En el tubo 5 de émbolo buzo está dispuesto, también, un
émbolo buzo 7 de solenoide que es accionado por un muelle 9 de
cierre que es recibido en un ánima 8 ciega. El electroimán 1 está
conectado de modo fijo con un alojamiento 10 de válvula por medio
del tubo 5 de émbolo buzo. Con ese objeto, el tubo 5 de émbolo buzo
tiene en su extremo inferior un collarín 11 dispuesto en dirección
radial, que se mantiene en posición en el alojamiento 10 de válvula
por medio de una pieza 12 de fijación a modo de brida, por ejemplo,
mediante tornillos.
En el alojamiento 10 de válvula están dispuestas
una válvula principal 13 y una válvula de asistencia 14. La válvula
principal 13 tiene un asiento 15 de válvula principal, que es fijo
en relación con el alojamiento y que está dispuesto entre el lado de
entrada o lado 16 de presión y el lado de salida o lado 17 de baja
presión, y un miembro 18 de cierre principal que está dispuesto en
el lado inferior del inserto 19. La válvula de asistencia 14 tiene
un asiento 20 de válvula que está situado en el lado superior del
inserto 19 y que forma la entrada a un canal 21 que conduce al lado
17 de baja presión, y un miembro 22 de cierre asistido que está
dispuesto en el lado inferior del miembro 23 deslizante.
El inserto 19 está rodeado por un pistón de
asistencia 24 que, en su cara de extremo alejada del asiento 15 de
válvula principal, limita una cámara 25 de presión que, cuando las
válvulas principal y de asistencia están cerradas, mantiene la
presión del lado de entrada, en virtud de canales de fuga, y, cuando
la válvula de asistencia 14 está abierta, mantiene la presión
reducida del lado de salida. En su cara de extremo superior, el
pistón 24 de asistencia tiene primeros topes 26 que cooperan con
caras 27 de tope del lado inferior del miembro 23 deslizante y, en
una pestaña interior del pistón 24 de asistencia, segundos topes 28
que cooperan con un escalón 29 exterior del inserto 19. La
distancia entre los primeros topes 26 y las caras 27 de tope
asociadas es menor que la distancia entre las segundas caras 28 de
tope y el escalón 29 asociado. Ello significa que, cuando el pistón
24 de asistencia es desplazado, son arrastrados, primero el miembro
23 deslizante y, luego, el inserto 19, produciéndose, en
consecuencia, el movimiento de arrastre cuando la válvula 14 de
asistencia se abre.
La relación entre los diámetros del pistón de
asistencia 24 y el inserto 19 se selecciona de modo que la válvula
principal pueda abrirse y, de modo típico, es, aproximadamente,
2:1.
El miembro deslizante 23 tiene una longitud axial
sustancialmente menor que el émbolo buzo 7 de solenoide. Tiene,
sustancialmente, la forma de una vasija con una pared 30 de vasija
y una placa de base. El diámetro de la vasija es ligeramente menor
que el diámetro del émbolo buzo 7 de solenoide. La placa de base 31
sobresale, superando el diámetro de la vasija, para formar las caras
27 de tope. Un pie 32 de émbolo buzo sobresale en el interior de la
vasija y, en el extremo inferior, tiene un doble tope 33 que, en
una posición de extremo, coopera con un tope 34 que está formado
por el lado superior de la placa de base 31 y, en la otra posición
de extremo, coopera con un tope 35 que está formado por una pestaña
interior del miembro 23 deslizante. De ese modo, el miembro
deslizante 23 y el émbolo buzo 7 de solenoide pueden ser
desplazados, uno respecto a otro, en una carrera S en vacío. Esa
carrera S en vacío es ligeramente menor que la carrera L operativa
que puede ser cubierta por el émbolo buzo 7 de solenoide.
En la figura 3 pueden encontrarse detalles
adicionales del miembro 23 deslizante. La pared 30 de vasija tiene
una abertura 36 de modo que el pie 32 de émbolo buzo pueda
insertarse dentro de la vasija transversalmente con respecto a la
dirección de la carrera, a pesar de la presencia del doble tope 33.
La placa de base 31 tiene, también, muescas 37 en el lado exterior
y, situados más al interior, agujeros 38, que permiten que el
fluido pase sin estrangulamiento desde el lado inferior al lado
superior de la placa de base 31 y viceversa, lo que significa que
el funcionamiento de la válvula magnética no resulta obstaculizado
por resistencias de estrangulamiento.
La válvula magnética funciona como sigue:
1. Cuando la válvula principal 13 está cerrada
(figura 1) y se excita la válvula electromagnética 1, el émbolo buzo
7 de solenoide ejecuta su carrera L operativa. De esa manera, el
doble tope 33, después de una carrera S en vacío, sin carga, entra
en contacto con el tope 35 del miembro 23 deslizante y arrastra a
éste en una corta distancia. Como consecuencia de ello, la válvula
14 de asistencia se abre y se libera presión desde la cámara de
presión 25 al lado 17 de baja presión, a través del canal 21.
Entonces, prevalece la fuerza ejercida sobre el pistón 24 de
asistencia, desde abajo, por la presión del fluido, de manera que
el pistón 24 de asistencia es desplazado hacia arriba y, de ese
modo, arrastra primero al miembro 23 deslizante, por medio de sus
primeros topes 26, y luego al inserto 19, por medio de sus segundos
topes 28. Ello significa que, permaneciendo abierta la válvula de
asistencia 14, el miembro 23 deslizante es empujado hacia arriba en
una carrera que corresponde a la carrera en vacío S. El inserto 19
ejecuta también ese movimiento, de modo que la válvula principal 13
se abra y la sección transversal de la abertura sea grande. Ese
estado, mostrado en la figura 2, se mantiene mientras el
electroimán esté excitado.
2. Cuando la corriente de excitación se
interrumpe, el muelle 9 de cierre asegura que el émbolo buzo 7 de
solenoide sea empujado hacia abajo, de modo que, después de un
movimiento corto, el pie 32 de émbolo buzo pasa a descansar en la
base del miembro 23 deslizante y cierra los agujeros 38. Como el
doble tope 33 está descansando contra el tope 34, el émbolo buzo
arrastra al miembro 23 deslizante, como resultado de lo cual la
válvula 14 de asistencia se cierra. La presión del lado de entrada
se acumula de nuevo en la cámara 25 de presión a través de los
canales de fuga, como resultado de lo cual el pistón 24 de
asistencia y el inserto 19 retornan a la posición de descanso
mostrada. La válvula principal 13 se cierra al principio lentamente
y luego cada vez más rápidamente hasta que se haya alcanzado la
posición de la figura 1. Cuando el inserto 19 pasa a descansar
contra el asiento 15 de válvula principal, la válvula principal
permanece cerrada pero la válvula de asistencia queda todavía
abierta hasta que el movimiento adicional del miembro deslizante
finalmente hace que el miembro 22 de cierre asistido pase a
descansar contra el asiento de la válvula 20 de asistencia.
La construcción de la figura 4 corresponde a la
de las figuras 1 a 3, excepto en que hay otros dos muelles además
del muelle 9 de cierre. Dichos muelles son: un primer muelle 39 de
presión, que es más débil que el muelle 9 de cierre y está
dispuesto entre el émbolo buzo 7 de solenoide y el miembro 23
deslizante, y asegura que haya una separación fiable con el miembro
23 deslizante al principio de la carrera en vacío del émbolo buzo 7
de solenoide; y un segundo muelle 40 de presión, que es más débil
que el muelle 9 de cierre y está dispuesto entre el alojamiento 1 de
válvula y el pistón 24 de asistencia. Ese muelle es capaz de
levantar el pistón 24 de asistencia hasta que descanse contra el
inserto 19 y asegura que incluso diferencias de presión pequeñas
sean suficientes para hacer que el pistón 24 de asistencia se
desplace y, de ese modo, abra la válvula principal 13. Además, con
un dimensionamiento adecuado, es posible, también, obtener un
movimiento de cierre retardado con ese muelle 40 de presión.
Es posible diferir de las realizaciones
mostradas, en muchos aspectos, sin salirse del concepto básico de
la invención. Por ejemplo, en lugar de aplicarse sobre el pie 32 de
émbolo buzo, es posible, también, que el miembro deslizante se
aplique, por medio de una pieza central de continuación, en una
abertura correspondiente del émbolo buzo 7 de solenoide. El
movimiento del émbolo buzo 7 de solenoide resulta afectado de modo
favorable si las caras de extremo superior e inferior están
conectadas entre sí, por ejemplo, extendiendo el ánima ciega 8
mediante un orificio de diámetro relativamente pequeño.
Claims (10)
1. Válvula magnética controlada mediante un
mecanismo de asistencia que cuenta con una válvula principal (13),
cuyo miembro (18) de cierre principal puede ser levantado del
asiento (15) de válvula principal, que es fijo con respecto al
alojamiento (10), por efecto de la carrera (L) de un pistón (24) de
asistencia, y que tiene una válvula (14) de asistencia, cuyo
miembro de cierre (22) de asistencia puede ser levantado del
asiento (20) de válvula de asistencia cuando, después de una carrera
(S) en vacío, un émbolo buzo (7) de solenoide arrastra un miembro
(23) deslizante que monta el miembro (22) de cierre asistido y,
como consecuencia, se libera presión en el lado (17) de baja
presión a partir de una cámara (25) de presión situada en el lado
del pistón (24) de asistencia alejado del asiento (15) de válvula
principal, caracterizado porque el pistón (24) de asistencia
es un pistón anular que rodea un inserto (19) que monta el miembro
(18) de cierre de válvula principal y el asiento (20) de válvula de
asistencia, y que, durante la carrera (L), arrastra al miembro (23)
deslizante por medio de primeros topes (26) y al inserto (19) por
medio de segundos topes (28).
2. Válvula magnética según la reivindicación 1,
caracterizada porque los primeros topes (26) están formados
por la cara anular de extremo del pistón (24) de asistencia y
cooperan con caras (27) de tope del miembro (23) deslizante que
sobresalen radialmente del inserto (19).
3. Válvula magnética según la reivindicaciones 1
ó 2, caracterizada porque los segundos topes (28) están
formados por una pestaña interior del pistón (24) de asistencia y
cooperan con un escalón exterior (29) del inserto (19).
4. Válvula magnética según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el miembro
deslizante (23) tiene, en general, forma de vasija, con una placa de
base (31) y una pared (30) de vasija, el extremo adyacente del
émbolo buzo (7) de solenoide se aplica dentro de la vasija y el
movimiento relativo está limitado, por medio de topes (33, 34, 35)
de la vasija y del émbolo buzo de solenoide, al tamaño de la carrera
(S) en vacío.
5. Válvula magnética según la reivindicación 4,
caracterizada porque la placa de base (31) monta en su parte
central el miembro (22) de cierre asistido, y sobresale, superando
el diámetro de la vasija.
6. Válvula magnética según las reivindicaciones 4
ó 5, caracterizada porque la pared (30) de vasija tiene una
parte (36) recortada, a cuyo través el émbolo buzo (7) de solenoide
puede insertarse transversalmente a la dirección de la carrera.
7. Válvula magnética según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 6, caracterizada porque la placa de
base (31) tiene muescas (37) en su borde y/o agujeros (38) que están
localizados más al interior.
8. Válvula magnética según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la carrera
operativa (L) del émbolo buzo (7) de solenoide es, únicamente, algo
mayor que la carrera en vacío (S).
9. Válvula magnética según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque además de un
muelle (9) de cierre que actúa sobre el émbolo buzo (7) de
solenoide, hay un muelle de presión (39) relativamente débil
dispuesto entre el miembro deslizante (23) y el émbolo buzo (7) de
solenoide.
10. Válvula magnética según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque, además de un
muelle (9) de cierre que actúa sobre el émbolo buzo (7) de
solenoide, hay un muelle de presión (40) relativamente débil, que
actúa en la dirección de la carrera operativa, dispuesto entre el
alojamiento (1) y el pistón (24) de asistencia.
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