ES2219793T3 - Controlador monobloque para regular automaticamente la presion de aire dentro de un deposito. - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENCION CONSISTE EN UN DISTRIBUIDOR MONOBLOQUE SUSCEPTIBLE DE REGULAR AUTOMATICAMENTE LA PRESION DE AIRE EN UN DEPOSITO Y DESTINADO A MONTARSE EN UN CIRCUITO DE GENERACION DE AIRE COMPRIMIDO. EN PARTICULAR, DICHO CIRCUITO COMPRENDE UN REGULADOR DE ASPIRACION (002), UN COMPRESOR DE TORNILLO EN BAÑO DE ACEITE (003), UN DEPOSITO DE SEPARACION AIRE/ACEITE (004) Y UN DEPOSITO DE ACUMULACION (005). EL DISTRIBUIDOR SE CARACTERIZA POR EL HECHO DE QUE SE FABRICA EN UNA UNIDAD MONOBLOQUE (001), QUE COMPRENDE PRINCIPALMENTE DISPOSITIVOS DE MANDO, CONTROL Y REGULACION DEL FLUJO Y LA PRESION DEL AIRE.

Description

Controlador monobloque para regular automáticamente la presión de aire dentro de un depósito.

La presente invención se refiere a un distribuidor monobloque para la regulación automática de la presión del aire en un depósito de aire, según el preámbulo de la reivindicación 1. Dicho distribuidor es, por ejemplo, del tipo empleado normalmente para la alimentación de una instalación de distribución de aire comprimido.

En las aplicaciones industriales, se conoce una instalación de producción de aire comprimido, constituida esencialmente por un compresor helicoidal de baño de aceite, un depósito separador de aire/aceite, un depósito de acumulación de aire a presión, que contiene además radiadores separados para el enfriamiento del aire y el aceite, válvulas termostáticas, válvulas antirretorno, válvulas de presión máxima (presostatos o dispositivos de seguridad), válvulas de presión mínima y otros dispositivos de control y de verificación, dispuestos en los conductos de la instalación.

En particular, antes de la instalación citada anteriormente se prevé por lo general una válvula cuya función es interceptar el paso del aire del exterior hacia el interior del circuito.

Esta válvula, denominada normalmente regulador de aspiración, de la que se ha descrito una forma particular de construcción en la patente italiana IT-B-0 124 0865 presentada a nombre de la Solicitante, está montada sobre la toma de aspiración del compresor helicoidal y tiene como función regular o interrumpir el flujo de aire que proviene del exterior con arreglo a las necesidades de funcionamiento de la instalación.

El regulador de aspiración está constituido esencialmente por una corredera impulsada por un movimiento rectilíneo alterno que está provocado por el efecto de equilibrado entre la acción de empuje generada por el aire a presión generado en el circuito y por la acción de empuje, en sentido inverso al anterior, generada por el aire exterior y por la acción de resistencia de uno o varios muelles antagonistas.

El desplazamiento del disco metálico que constituye la corredera con respecto al asiento fijo puede ser de dos tipos: de movimiento proporcional o de movimiento completo (conmutación).

En el primer caso, la corredera posee una infinidad de posiciones de trabajo y a cada posición le corresponde una sección de paso bien definida del conducto de aspiración del aire exterior, mientras que, en el segundo caso, sólo se utilizan las posiciones extremas, que corresponden a las dos situaciones límite, de apertura total o de cierre completo de la toma de aspiración.

De ello resulta que, en el primer caso, es necesario disponer de controles que tengan una intensidad que varíe de manera continua, mientras que, en el segundo caso, pueden utilizarse controles del tipo denominado "todo o nada" o controles de intensidad variable, siempre que el valor al que se produce la conmutación sea razonablemente constante (valor de referencia).

En el estado actual de la técnica, el funcionamiento del regulador de aspiración en los dos modos diferentes sólo es posible realizando circuitos hidráulicos bastante complejos y que contengan válvulas que controlen la presión del fluido, válvulas que regulen el caudal del fluido y válvulas que controlen la circulación del fluido, es decir, válvulas que definan las direcciones de prioridad en la red de las conducciones.

El objetivo de la presente invención es realizar un sistema que permita obtener el mismo resultado que los circuitos conocidos, pero con notables simplificaciones mecánicas y de construcción. Este objetivo se lleva a cabo por medio de las características de la parte descriptiva de la reivindicación 1.

Según otra característica de la invención, se prevé que con el monobloque según la invención sea posible generar una contrapresión apta para equilibrar la acción de empuje negativo que se genera en la mecánica de la bomba helicoidal, durante el funcionamiento proporcional y durante el funcionamiento de puesta al vacío.

Según otra característica de la invención, gracias a la configuración interior particular del monobloque y dotando a las dos electroválvulas exteriores de un control de tarjeta electrónica, se prevé la posibilidad de realizar una parada progresiva y no instantánea del compresor, de manera que no resulte dañada la mecánica de la bomba helicoidal.

Según otra característica de la invención, se prevé que el regulador de aspiración esté provisto, en la toma de aspiración del aire exterior y en la toma de conexión al compresor, de fiadores extraíbles, preferentemente de brida.

Otra característica de la invención reside en la posibilidad de realizar un regulador de aspiración del tipo llamado "modular", en el que un mismo cuerpo de dicho regulador de aspiración es susceptible de estar provisto de otra combinación de fiadores de brida y de distribuidores monobloque. Esto permite realizar, rápidamente y con un ahorro considerable, instrumentos que respondan a las exigencias específicas de cada usuario.

Estas características, tanto de funcionamiento como de construcción de la invención, se describirán a continuación junto con otras características con ayuda de láminas de dibujos anexos en los que se representa un ejemplo de realización que se ofrece con un propósito puramente ilustrativo y no limitativo, en las que:

La figura 1 representa un esquema general de una instalación de producción de aire comprimido por medio de un compresor helicoidal de baño de aceite que contiene el distribuidor monobloque según la invención.

La figura 2 representa el esquema del circuito fluodinámico realizado en el interior del distribuidor monobloque según la invención.

La figura 3 representa el esquema del circuito durante la fase de arranque del compresor para la puesta en estado de vacío.

La figura 4 representa el esquema del circuito durante la fase de funcionamiento en conmutación abierto/cerrado.

La figura 5 representa el esquema del circuito durante la fase de funcionamiento y de retorno al estado de vacío del compresor.

La figura 6 representa el esquema del circuito durante la fase de funcionamiento proporcional.

La figura 7 representa el esquema del circuito durante la fase de parada progresiva del compresor.

La figura 8 representa una vista en perspectiva exterior y el montaje del distribuidor monobloque según la invención.

La figura 9 representa una vista en perspectiva parcialmente en corte transversal del regulador de
aspiración.

La figura 10 representa la vista en planta del distribuidor monobloque según la invención.

La figura 11 representa una vista en alzado del distribuidor, según la dirección "X" de la figura 10.

La figura 12 representa una vista en alzado del distribuidor, según la dirección "Y" de la figura 10.

La figura 13 representa una vista en corte transversal del distribuidor tomada según la línea XIII-XIII de la figura 10.

La figura 14 representa una vista en corte transversal del distribuidor tomada según la línea XIV-XIV de la figura 12.

La figura 15 representa una vista en corte transversal del regulador de aspiración 002 en la fase de parada del compresor.

La figura 16 representa una vista en corte transversal del regulador de aspiración en la fase de funcionamiento proporcional.

La figura 17 representa una vista en corte transversal del regulador de aspiración durante la fase de funcionamiento en vacío del compresor.

La figura 18 representa una vista en corte transversal del regulador de aspiración durante la fase de funcionamiento conmutado.

La figura 19 representa una vista en perspectiva en despiece ordenado de las combinaciones posibles de los elementos en un regulador de aspiración del tipo llamado "modular".

Las figuras 20, 21 representan dos vistas de conjunto en perspectiva de dos reguladores de aspiración equipados de manera diferente.

Como puede verse en la figura 1, la instalación de producción de aire comprimido, regulada por el distribuidor monobloque 001 según la invención, se compone esencialmente de un regulador de aspiración 002 que intercepta el aire exterior y lo dirige al compresor helicoidal de baño de aceite 003, accionado por un motor eléctrico.

La mezcla de fluido a presión aceite/aire producida por el compresor entra en un depósito de separación 004, donde se produce la separación del aire y el aceite.

El aire a presión va a llenar a continuación el depósito de acumulación 005, en espera de ser utilizado, mientras que el aceite, después de haber atravesado el radiador 006, vuelve al compresor 003 en circuito cerrado.

El distribuidor monobloque 001 según la invención, alimentado por el aire a presión sangrado en el depósito separador 004, por medio del conducto 007, y controlado por la acción de dos electroválvulas 008 y 009, se monta en el cuerpo del regulador de aspiración 002 para regular el funcionamiento, de manera proporcional o conmutada, aquí para regular y/o interrumpir la circulación del aire proveniente del exterior según las necesidades de la instalación, con arreglo a las modalidades y los esquemas que se describen a continuación.

Como se representa en la figura 2, el distribuidor monobloque 001 según la invención se compone de un cuerpo 1, provisto de una pluralidad de cavidades en las que se disponen los dispositivos aptos para realizar la acción de distribución del aire comprimido de control y una red de conductos que ponen dichas cavidades en comunicación.

En detalle, en el cuerpo 1 se alojan dos válvulas de reducción fija de descarga guiada 2A y 2B, una válvula de descarga rápida 3, una válvula de control de la inyección del aire 4 en el tornillo del compresor, una válvula de control proporcional 5, dos válvulas selectoras 6A y 6B y una boquilla calibrada 7.

En el exterior del cuerpo 1 se encuentran, además de las mencionadas electroválvulas 008 y 009 fijadas en el monobloque 001, un tornillo de ajuste de presión mínima 8, un tornillo de ajuste de descarga 9 y una mariposa antirretorno 10, que están sujetas en el cuerpo del regulador de aspiración 002.

Siempre refiriéndose a la figura 2, se señalan a continuación los conductos dispuestos en el interior del monobloque 1 y que ponen en comunicación los diferentes dispositivos de control enumerados anteriormente.

Del orificio de entrada 100, puesto en contacto con el circuito de separación 004 por el conducto exterior 007, llega el aire para el control del distribuidor.

El conducto principal 111 alimenta la válvula de descarga rápida 3 y la válvula 4 y, en este conducto, se ramifican los conductos 112A y 112B que alimentan las válvulas respectivas 2A y 2B, y los conductos 113 y 114 que alimentan, a su vez, las electroválvulas correspondientes 008 y 009, en las que se ramifican los conductos 115 y 116 que comunican con las válvulas correspondientes 2A y 2B.

El conducto 116 está unido también por el empalme 117 a la válvula de descarga rápida 3, de la que parten el conducto 118 unido a la válvula 6A y el conducto 119, provisto del ajuste 9, a través del orificio de descarga 101.

La válvula 2B se pone en comunicación con la válvula selectora 6B por el conducto 120, el cual por la derivación 121, está en comunicación con el tornillo de ajuste de presión mínima 8, a través del orificio de descarga 102 y del conducto de descarga 119.

El conducto 122 pone la válvula 2A en comunicación con la válvula de control proporcional 5, de la que parte el conducto 125 que, a través de la válvula selectora 6B, el conducto 126 y el orificio de descarga 103, actúa sobre la corredera 022 que intercepta y regula la toma de aspiración 021.

Del conducto 125 parten también el empalme 124 que, por medio de la válvula selectora 6A y del conducto 127, entra en la válvula 4, y el empalme 123 que va hacia la boquilla calibrada 7.

Finalmente, la válvula 4 está en contacto con el compresor helicoidal 003 por medio del conducto 128, el orificio de descarga 104 y la mariposa antirretorno 10.

El modo de funcionamiento del distribuidor monobloque según la invención es variable según las diferentes fases de trabajo y el modo de funcionamiento de la instalación de la producción de aire comprimido:

1ª fase:

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de la puesta en marcha a la puesta en estado de vacío inicial del compresor;

2ª fase:

\hskip0,2cm

funcionamiento a plena carga con regulación del tipo conmutado (abierto/cerrado);

3ª fase:

\hskip0,2cm

retorno y funcionamiento en estado de vacío del compresor;

4ª fase:

\hskip0,2cm

funcionamiento a plena carga con regulación de tipo proporcional;

5ª fase:

\hskip0,2cm

parada progresiva del compresor.

En la fase de puesta en marcha del compresor (ver figura 3), la función del distribuidor monobloque 001 es el cierre de la toma de aspiración 021 del aire exterior por el desplazamiento de la corredera 022 del regulador de aspiración 002, para permitir poner bajo presión el aire contenido en el circuito.

Durante esta fase, las dos electroválvulas 008 y 009 permanecen desexcitadas y, por lo tanto, normalmente cerradas mientras que el aire comprimido, al pasar por el conducto 007, que proviene del depósito separador 004, va a alimentar las válvulas 2A, 2B, 3, 4 y 5 contenidas en el cuerpo del monobloque 1.

Además, a partir de la válvula 2B, es posible alimentar el conducto 120 y, a través de la válvula selectora 6B, el conducto 126 y provocar así el desplazamiento de la corredera 022 y el cierre total de la toma de aspiración 021.

En el conducto de derivación 121, se monta un tornillo de ajuste de presión mínima 8 que, regulado por el operador, asegura un valor de presión mínima del aire en el circuito y permite así la evacuación eventual de presión por medio del conducto 119, interceptado por el tornillo de ajuste de descarga 9, que comunica con el exterior.

La regulación a plena carga de tipo conmutado (ver figura 4), que comporta el desplazamiento total de la corredera 022 para la abertura de la toma de aspiración 021, se realiza excitando las dos electroválvulas 008 y 009 que, por mediación de los conductos de descarga 115 y 116 respectivamente, modifican el estado de las dos válvulas de reducción fija 2A y 2B.

El empalme 117 ataca la válvula de descarga rápida 3, generando una contrapresión con respecto al conducto principal 111.

Con esta disposición, desde fuera del conducto 122 se aísla igualmente el conducto 120 y el aire que contiene, al escapar por los conductos 119 y 121, permite la apertura de la corredera 022 para la aspiración de una nueva cantidad de aire que se trata de poner bajo presión.

En la fase de funcionamiento en vacío del compresor (ver figura 5), cuando se ha alcanzado la presión de utilización en el depósito de acumulación, las dos electroválvulas 008 y 009 se desexcitan, de manera que, en la primera fase, el aire que pasa por los conductos 120 y 126, con la intervención de la válvula direccional 6B, actúa sobre la corredera 022 cerrando la toma de aspiración 021.

Una pequeña válvula de aspiración 023 garantiza el mantenimiento de una aspiración mínima de aire proveniente del exterior.

Por otra parte, la válvula de descarga rápida 3 se abre, de manera que el aire, al pasar por los conductos 118 y 127, que se comunican por medio de la válvula direccional 6A, va a alimentar la válvula 4 que, en consecuencia, permite que el aire del conducto principal de entrada 111, al pasar por el conducto 128 y la válvula de retención 10, vuelva al compresor 003 ejerciendo, de esta forma, una contrapresión positiva en la mecánica de la bomba helicoidal, con lo que reduce el desgaste, las vibraciones y los ruidos resultantes.

Este accionamiento de la válvula 3 permite, además, por medio de los conductos 007, 111 y 119, descargar el aire contenido en el separador aire/aceite 004 hacia el ambiente exterior, con interposición de un filtro, no representado, y que, además de la acción de filtrado de tal forma que dicho aire pueda retornar al circuito, limita los ruidos.

La regulación a plena carga de tipo proporcional (ver figura 6), con la corredera 022 que se abre en función de la cantidad de aire reclamada para consumo, se lleva a cabo excitando la electroválvula 009, mientras que la electroválvula 008 permanece cerrada de manera que el aire, al pasar por el conducto 122, entra en la válvula de control proporcional 5 de donde, al pasar por los conductos 125 y 126 y bajo el efecto de la acción de la válvula selectora 6B, va a accionar dicha corredera que regula de forma proporcional la apertura de la toma de aspiración 021.

La derivación 124 alimentará, a través de la válvula selectora 6A y del conducto 127, la válvula 4 que mantiene la acción positiva de contrapresión en la mecánica de la bomba helicoidal, incluso durante esta fase.

El empalme 123 está provisto de la boquilla calibrada 7 que sirve para equilibrar la acción recíproca entre la válvula proporcional 5 y el desplazamiento de la corredera 022.

La acción de parada progresiva del compresor (ver figura 7) se efectúa con el empleo de una tarjeta electrónica que, de forma simultánea y progresiva, desexcita (cierra) la electroválvula 009 y excita (abre) la electroválvula 008.

Con esta disposición, se lleva a cabo la evacuación, de forma progresiva, del aire del distribuidor monobloque a través de los orificios de descarga 101, 102, 103, 104 y a través de los conductos correspondientes 119, 121, 126, 128, hasta la parada completa del compresor 003.

Las figuras 8 a 14 ilustran una forma posible de realización en la práctica del distribuidor monobloque según la invención.

En la figura 8, puede verse el distribuidor monobloque según la invención 001 constituido por un elemento metálico 1, de forma sensiblemente paralelepipédica, montado, por medio de tornillos 011, en el cuerpo del regulador de aspiración 002, provisto de la toma de aspiración 021 y de la brida 024 de conexión al compresor.

En el cuerpo 1 pueden verse las electroválvulas 008 y 009, las válvulas 2B, 3, 4, 5 y el conducto 007 de entrada del aire de control a través de la abertura 100.

En el cuerpo 002 pueden verse además los tornillos de ajuste 8 y 9.

Como es visible en la figura 9, el distribuidor monobloque 001 según la invención se fija al regulador de aspiración 002, mediante el apoyo en una superficie plana 025, en la que se presentan los orificios de entrada 119, 121, 126 y 128, los conductos correspondientes 101, 102, 103 y 104, y los orificios roscados 012 de fijación de dicho monobloque.

El corte transversal parcial del cuerpo del regulador de aspiración 002 permite ver la corredera 022 que hace el papel de pistón, el pistón guía 026 que se desliza por el cilindro 027 y los muelles de recuperación 028 y 029.

En las figuras 10 a 12 se han representado los detalles de construcción del monobloque completo, que resaltan la compacidad y el volumen mínimo.

En las figuras 13 y 14 se ha representado en construcción, además de los conductos de enlace, también el corte transversal de los elementos de distribución y de control del aire, que presentan correderas y accionamientos de una forma diferente, que corresponde a un modo de funcionamiento diferente de dichos elementos.

En detalle, las válvulas de reducción fija 2A y 2B están provistas de dos correderas 2A1 y 2B1 de doble efecto y accionadas por el aire.

Las válvulas 3, 4 y 5 están accionadas por el aire y por los muelles de recuperación 32, 42 y 52 y están provistas de corredera de doble efecto 33 y 43, o de membrana 53, así como de tornillos de ajuste del recorrido, 41 y 51 respectivamente.

Finalmente, en las figuras 15 a 18 pueden verse cuatro posiciones diferentes de la corredera 022, en el interior del regulador de aspiración 002, que corresponden a cuatro fases diferentes del funcionamiento de la instalación.

En particular, hay que resaltar la acción de antagonismo recíproco ejercida por los dos muelles coaxiales 028 y 029 que, en concurrencia con el aire de control que proviene del conducto 126 y del aire exterior de la toma de aspiración 021, producen el desplazamiento alternativo de la corredera 022 en el pistón guía 026 y de este último en el cilindro fijo 027.

En las figuras 19 a 21 se ha representado una conformación posible llamada "modular" del conjunto del dispositivo.

En dichas figuras, el cuerpo del regulador de aspiración 002.1 está conectado a la canalización exterior de entrada del aire y al compresor 033 con la interposición de fiadores extraíbles 031 y 034, que sustituirán respectivamente a la fijación de soldadura de la toma de aspiración 021 y a la brida fija 024 de conexión al compresor precitado.

En detalle, el cuerpo del regulador de presión 002.1 presenta en la entrada una superficie plana 041, en la que vienen a apoyarse, por medio de tornillos 042, los fiadores de brida 031.1A/1B y 031.2A/2B que tienen respectivamente su eje confundido o perpendicular con el eje del cuerpo.

De manera análoga, siempre en el mismo cuerpo del regulador de presión 002.1, la brida fija 024 se sustituye por bridas extraíbles 034.A/B, que se ensamblan con dicho cuerpo por un ensamblaje mecánico, preferentemente un anclaje de bayoneta practicado en la cola 35 y la cavidad 36 preparada en el cuerpo.

Naturalmente, tanto los fiadores de bridas 031 como las bridas de cola 034 presentan diámetros nominales diferentes, lo que permite así equipar un mismo cuerpo de regulador 002.1 con diferentes combinaciones de los mismos elementos (ver figuras 20, 21), lo que permite utilizarlo en compresores 003 que presentan diferentes características de funcionamiento.

Finalmente, dado que el distribuidor monobloque 001 también es extraíble con respecto al cuerpo del regulador 002.1, las ventajas que se obtienen tanto durante el ensamblaje del conjunto del dispositivo como durante las operaciones de mantenimiento normal o de sustitución de los diferentes componentes son muy evidentes.

Claims (10)

1. Distribuidor monobloque para la regulación automática de la presión del aire en un depósito, diseñado para montarse en un circuito de producción de aire comprimido, comprendiendo dicho circuito un regulador de aspiración (002), un compresor helicoidal de baño de aceite (003), un depósito de separación aire/aceite (004) y un depósito de acumulación (005), estando el distribuidor caracterizado porque está hecho en un único monobloque (001), constituido por un cuerpo metálico (1) provisto de cavidades aptas para alojar dos válvulas de reducción fija (2A, 2B), una válvula de descarga rápida (3), una válvula de control de inyección del aire (4) en el tornillo del compresor, una válvula de control proporcional (5), dos válvulas selectoras (6A y 6B), estando estos elementos accionados por el aire controlado por dos electroválvulas (008, 009), estando prevista asimismo una boquilla calibrada (7), estando interconectadas dichas válvulas para el control, la verificación y la regulación del caudal de aire y la presión de aire por una pluralidad de conductos y empalmes (111-128) dispuestos en el interior de dicho cuerpo, obteniéndose el funcionamiento de dicho distribuidor monobloque (001) por la acción de dos electroválvulas (008 y 009), que llevan a cabo una regulación de tipo proporcional o de tipo conmutado.

2. Distribuidor monobloque según la reivindicación 1, caracterizado porque está alimentado por un único conducto (007), por medio del orificio de entrada (100), que sangra el aire comprimido en el depósito de separación aire/aceite (004).

3. Distribuidor monobloque según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque contiene cuatro orificios de salida (101, 102, 103, 104) del aire.

4. Distribuidor monobloque según la reivindicación 3, caracterizado porque a través de los orificios de salida primero y segundo (101, 102), los conductos correspondientes primero y segundo (119, 121), provistos respectivamente de un tornillo de ajuste de descarga (9) y de un tornillo de ajuste de la presión mínima (8), se comunican con el entorno exterior con interposición de un filtro.

5. Distribuidor monobloque según la reivindicación 3, caracterizado porque a través de un tercer orificio de salida (103), un tercer conducto (126) controla el desplazamiento de la corredera (022) que intercepta la toma de aspiración (021) del regulador de aspiración.

6. Distribuidor monobloque según la reivindicación 3, caracterizado porque a través de un cuarto orificio de salida (104), un cuarto conducto (128), provisto de una mariposa antirretorno (10), genera una contrapresión apta para equilibrar la acción de empuje negativo que se genera en la mecánica de la bomba helicoidal (003) durante el funcionamiento de tipo proporcional y durante el funcionamiento de puesta al vacío.

7. Distribuidor monobloque según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque contiene una tarjeta electrónica cuya utilización permite el control de las electroválvulas (008, 009).

8. Distribuidor monobloque, según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque está combinado con un regulador de aspiración (002.1), cuyo cuerpo está conectado a canalizaciones exteriores con interposición de fiadores extraíbles (031, 034).

9. Distribuidor monobloque según la reivindicación 8, caracterizado porque el regulador de aspiración (002.1) es del tipo modular, de manera que es posible realizar la combinación de fiadores extraíbles que poseen dimensiones, formas y diámetros nominales diferentes (031.1A/B, 031.2A/B, 034.A, 034.B).

10. Distribuidor monobloque según la reivindicación 8, caracterizado porque los fiadores extraíbles (031, 034) presentan un acoplamiento de bayoneta.