ES2228111T3 - Movimientos magneticos. - Google Patents

Abstract

Un aparato de movimiento magnético formado por un magneto permanente, medios para generar fluido magnético (12), (14); (86), (88); (212), (214), una armadura, (10), (54), (90), (104) montada para ocupar por movimiento un primer entrehierro en el que el flujo va en un sentido, o un segundo entrehierro en el que el flujo va en el sentido contrario, con una zona de cancelación del flujo entre dos entrehierros y al menos una bobina del electromagneto (36), (38); (98), con el eje generalmente perpendicular al recorrido que recorre la armadura a la que se puede pasar corriente para adaptarla a por lo menos una bobina cuando se activa para producir un flujo magnético en dicho sentido o en el otro, dependiendo de la dirección de la corriente, aumentando la densidad del flujo de la bobina en uno de los entrehierros y reduciendo la densidad del flujo en el otro entrehierro, cambiando efectivamente la zona de cancelación del flujo hacia o dentro de uno de los dos entrehierros con el fin de producir gradiente de densidad del flujo que se va desde un entrehierro al otro, que hace que la armadura se mueva (o permanezca) en el entrehierro que tenga más densidad de flujo, donde la armadura se queda después de que cesa de fluir la corriente.

Description

Movimientos magnéticos.

Ámbito de la invención

La presente invención se refiere a movimientos magnéticos, en especial, pero no exclusivamente, para válvulas de paso de gases o líquidos y para abrir y cerrar el contacto de interruptores eléctricos.

Antecedentes de la invención

La atracción y repulsión magnética se emplea comúnmente como fuerza motriz para accionar mecanismos tales como los elementos de cierre de válvulas, émbolos de cilindros para efectuar bombeo y contactos de interruptores para abrir y cerrar circuitos eléctricos.

Dichos impulsores tienen características biestable o monoestable y a menudo disponen de un elemento elástico para restaurar la fuerza y crear una característica de funcionamiento monoestable.

Los campos magnéticos para realizar la operación se suelen generar haciendo que una corriente eléctrica corra por una bobina que envuelve un alma ferromagnética o similar, para que si el campo magnético desaparece cuando deja de pasar la corriente (como se requiere generalmente) se suele construir con un material de baja permanencia magnética.

Cuando las válvulas gobiernan el paso de gases o líquidos inflamables o tóxicos, se suele concebir el movimiento magnético de manera monoestable, con características llamadas a prueba de fallos. A prueba de fallos significa que la válvula vuelve al estado cerrado en caso de interrupción del suministro eléctrico.

La invención busca eliminar la necesidad de proporcionar corriente eléctrica continuamente para mantener el aparato monoestático en estado operativo.

Un objetivo particular de la presente invención es proporcionar un movimiento magnético biestable que no necesita una alimentación continua de corriente para mantener uno u otro estado estable.

Otro objetivo de la presente invención es disponer de un movimiento magnético de característica biestable que pueda modificarse fácilmente para darle la característica monoestable de manera que vuelva (o permanezca) en uno de los dos estados en caso de interrupción del suministro eléctrico.

Otro objetivo más de la invención es ofrecer un dispositivo mecánico para cambiar la característica de un aparato magnético biestable a las de un aparato monoestable.

Aún otro objetivo de la invención es crear una válvula digital de paso de fluidos, en particular para regular el paso de gas o aire.

La invención tiene todavía un objetivo más, que es facilitar una válvula de paso accionada digitalmente con características de seguridad, que vuelve al estado cerrado, en el caso de fallo de una fuente de energía, como la corriente eléctrica, una fuente de calor o una fuente de luz.

Por último, otro objetivo de la invención es dotar a la válvula de medios neumáticos que regulen el paso de gas o aire mediante dichos campos magnéticos perfeccionados.

Estado de la técnica

Por las patentes USA n° 4,554,610, n° 4,386,823 y n° 3,772,540 se conocen aparatos de movimiento magnético que tienen medios magnéticos permanentes, una armadura desplazable entre vacíos de aire y una bobina electromagnética para mover la armadura. En todos los casos, el eje de la bobina es paralelo al recorrido de movimiento de la armadura.

Resumen de la invención

Con arreglo a un aspecto de la invención, el aparato magnético comprende un medio magnético permanente que genera un flujo magnético, una armadura montada para hacer un movimiento que le permite ocupar un primer entrehierro en el que el flujo corre en una dirección, o un segundo entrehierro en el que el flujo corre en sentido contrario, con una región que anula el flujo entre los dos entrehierros, y por lo menos una bobina electromagnética con el eje esencialmente perpendicular al movimiento de la armadura, a la que se puede alimentar energía para adaptar al menos dicha bobina para que cuando se activa produzca un flujo magnético en dicho sentido o en el otro, dependiendo de la dirección de la corriente, aumentando la densidad del flujo de la bobina en uno de los entrehierros y reduciendo la densidad del flujo en el otro entrehierro, cambiando así efectivamente la región de anulación del flujo hacia uno u otro de los dos entrehierros a fin de producir un gradiente de densidad del flujo que va de un entrehierro a otro, haciendo que la armadura se mueva (o permanezca) en el entrehierro que tenga mayor densidad de flujo, por lo que la armadura permanece activa después de que cese el paso de corriente.

Con arreglo a otro aspecto de la invención, estando las dos polaridades de la bobina en servicio, cambian el flujo magnético en los entrehierros.

Con arreglo aún a otro aspecto de la invención, un dispositivo de movimiento magnético como el antedicho, comprende un medio para concentrar el flujo de baja reluctancia exterior a la bobina del electroimán, creando un camino exterior de baja reluctancia para retornar el flujo de un extremo al otro del mismo cuando se activa la bobina, para aumentar el flujo producido por la bobina cuando se activa, a fin de incrementar el flujo magnético disponible para efectuar el movimiento de la armadura.

El medio externo concentrador de flujo comprende convenientemente al menos un elemento alargado de material imantable que corre paralelo al flujo magnético en el entrehierro y generalmente perpendicular al sentido del movimiento de la armadura y más allá de su recorrido.

Un campo magnético como el antes descrito (con o sin medio concentrador del flujo externo) puede comprender cuatro piezas polares alargadas similares dispuestas simétricamente en pares, ocupando cada par uno de los dos campos magnéticos, de manera que el entrehierro entre las piezas polares de cada par defina los entrehierros en ambos extremos del recorrido de la armadura, y que los dos pares de piezas polares sirvan para concentrar el flujo magnético interno en los dos entrehierros en los extremos opuestos del recorrido de la armadura.

La combinación de elementos externos e internos concentradores del flujo contribuye a definir las dos posiciones de estabilidad de la armadura y también a efectuar el movimiento de la armadura de un extremo al otro.

Se pueden poner un par de contactos eléctricos en un extremo del recorrido de la armadura, unidos eléctricamente con un puente sobre la armadura, o por un medio conductivo o un recubrimiento de la armadura, cuando ésta está situada al extremo de su recorrido.

Igualmente, también se puede poner un par de contactos eléctricos en el otro extremo de la carrera, y si hace falta, se pone el segundo medio conductivo o el recubrimiento de la armadura para asegurar que los otros dichos contactos también se puenteen cuando la armadura está en el otro extremo de su recorrido.

Al poner contactos eléctricos en uno de los dos extremos del recorrido de la armadura, el mecanismo motor se convierte en un interruptor eléctrico en el que un par de contactos se puenteen cuando la armadura está en un extremo del recorrido y el otro par se puentea cuando la armadura está en el otro extremo de su carrera. De este modo, el movimiento convertido equivale a un relé o conjuntor electromagnético.

Con arreglo a otro aspecto de la invención, un aparato de movimiento magnético como el antes descrito puede estar dentro de una cámara hermética donde intervienen los contactos eléctricos, estando formada por lo menos una pared de la cámara con material eléctricamente aislante para crear una región conductiva de la alimentación pasante a los terminales externos de la cámara que permitan la conexión eléctrica con los contactos de su interior que puentean la armadura cuando se encuentra en la posición apropiada.

La cámara puede estar hecha, por ejemplo, de plástico, vidrio o cuarzo.

Con arreglo a otro aspecto de la invención, un aparato de movimiento magnético como el antedicho, puede comprender otro concentrador de flujo que sea movible respecto al motor, a fin de adoptar una primera posición relativamente próxima al mismo par reducir la densidad del flujo en un extremo de la armadura, haciendo así que el aparato adopte la característica monoestable cuando el otro concentrador está en esa posición, y movible fuera de la primera posición a la segunda posición donde tiene poca o ninguna influencia en la densidad del flujo que llega al motor, para recuperar la característica biestable del motor.

En una disposición alterna, el otro concentrador de flujo dicho puede estar situado permanentemente muy cerca de un extremo del recorrido de la armadura a fin de hacer que el motor tenga una característica monoestable permanente.

En una configuración de la invención se puede disponer de un solo magneto permanente en un extremo de la bobina electromagnética, que tenga en su interior dos pares de piezas polares separadas y alineadas, definiendo entrehierros en los extremos opuestos del recorrido de la armadura, con o sin elementos externos concentradores del flujo, para aumentar la densidad del flujo atribuible a la corriente que llega a la bobina electromagnética, y en vez de que el segundo magneto permanente esté situado en el extremo opuesto de la bobina, se dispone un elemento alargado de material magnético hecho de material similar al de las piezas polares, de manera que el flujo que emite una de las dos piezas polares más cercanas pase a través del material magnetizable para salir por el otro, y por lo tanto pase a la otra de las dos piezas polares cercanas.

El miembro alargado magnetizable forma así el camino de retorno del flujo y mantiene la dirección del mismo en cada extremo de la armadura, tal como lo habría hecho un segundo magneto permanente, eliminando así la necesidad de un segundo magneto permanente.

Se puede obtener más concentración del flujo dotando unas piezas que centren la polaridad en los extremos opuestos del magneto permanente y elementos magnetizables en el extremo opuesto de la bobina (o en cada extremo de los dos magnetos permanentes cuando los magnetos permanentes se colocan en ambos extremos de la bobina), con las piezas polares corriendo al lado de cada magneto o a lo largo del material magnetizable y se extiendan hacia las piezas polares y los elementos concentradores del flujo, situados en el exterior de la bobina, si se hubiesen instalado.

En esta disposición, todo dicho concentrador adicional que se emplee para producir la característica monoestable del motor, puede también incluir piezas polares para crear entrehierros pequeños entre dichas piezas polares que enfocan la polaridad y las piezas polares que hubiera internamente y/o concentra-
dor(es) externos en los extremos opuestos de la bobina.

Se puede poner un dispositivo acumulador de energía, un muelle por ejemplo, en un extremo del recorrido de la armadura, que absorba la energía producida por el movimiento final de la armadura en posición de reposo en ese extremo del recorrido.

Preferiblemente, el dispositivo acumulador de energía se situará en ambos extremos del recorrido de la armadura.

La energía acumulada en dicha disposición actúa acelerando la salida de la armadura de su posición de reposo cuando entra corriente en la bobina electromagnética haciendo que el flujo se escape por el entrehierro ocupado por la armadura. Así contribuye al cambio de estado del dispositivo.

La invención también reside en un dispositivo de movimiento magnético que comprende un medio magnético que produce un primer y un segundo campo magnético, siendo opuestas las polaridades del primer y el segundo campo, y en una armadura magnetizable montada para moverse entre ambos campos, siendo la armadura magnetizable sur/norte o norte/sur según el campo que ocupe, y necesitando que una fuerza considerable actúe en perpendicular a las líneas del flujo magnético para sacar la armadura de la influencia de uno u otro campo una vez que está alineada con ellos, y poniendo una derivación magnética o magnetizable que se mueva en la posición en la que el flujo magnético del primer o el segundo campo se desvía de ella, a fin de hacer que la armadura permanezca en un campo no afectado o se mueva inmediatamente, bajo la influencia del flujo del campo magnético no afectado, para ocupar el campo no afectado.

El paso de la armadura de un extremo al otro del dispositivo se consigue vaciando el flujo magnético en uno de dichos extremos y/o reforzando el flujo en el otro extremo. Esto se realiza haciendo que una corriente eléctrica entre en una bobina energizante, situada de modo que influya en el flujo de uno u otro campo, o en ambos campos. Para ello se puede dotar a dos de dichas bobinas, o por el movimiento a la cercanía del dispositivo de un elemento magnetizado o de material magnetizable.

La armadura está generalmente hecha de material magnetizable, normalmente ferromagnético, y con el fin de reducir su masa, puede construirse de forma dividida, en la que los polos ferromagnéticos estén en los extremos opuestos del elemento motor con un vacío relativamente pequeño entre las caras opuestas del polo magnético, y la parte móvil de la armadura (también hecha de material magnetizable) está dimensionada para que quepa justo en los vacíos pequeños entre las caras opuestas de los polos y los extremos opuestos del elemento motor, estando el mismo elemento motor sujeto a un extremo de una varilla conectora que corre a través de un extremo del movimiento magnético para terminar fuera del mismo en un miembro que cierra la válvula.

Estando construida la armadura de este modo, su masa puede ser un poco más reducida que la masa de la varilla conectora, que a su vez puede ser hueca para reducir su masa y la pieza maciza de material ferromagnético que forma la parte móvil de la armadura tiene solo una pequeña sección, pero maciza que sale de la varilla conectora.

Preferiblemente, la varilla conectora será de material no magnético.

Reduciendo de este modo la masa de la armadura, se aumenta considerablemente la velocidad de trabajo del dispositivo (y de cualquier válvula unida al mismo), con respecto a una disposición en la que haya que mover una armadura más masiva de un extremo a otro bajo la influencia del mismo gradiente del campo magnético.

Cualquiera de los aparatos magnéticos antedichos sirven para accionar una válvula que regule el paso de gas, aire o líquido, o para producir el movimiento necesario para abrir o cerrar los contactos eléctricos de un interruptor eléctrico.

Si se instala una derivación magnética que esté en posición permanente, se puede disponer de modo que el flujo adicional producido por la bobina accionadora sea suficiente para vencer el campo sin derivar en el otro extremo del aparato, o no vencerlo. Si el flujo inducido es suficiente para mover la armadura del campo sin derivar al campo derivado, se verá que en cuanto se quita la corriente accionadora (o se reduce significativamente), la armadura vuelve al extremo no derivado.

En otra disposición se proporciona un aparato electromagnético extra en el extremo del campo derivado del aparato, con el que la armadura hace contacto cuando se mueve al campo derivado. Preferiblemente, el aparato adicional consta de un alma magnética y el contacto con la armadura hace que no haya entrehierro que reduzca la densidad del flujo después de hacer contacto. La creación de un recorrido magnético completo sin entrehierros magnifica muchas veces la densidad del flujo. Esta disposición, por lo tanto, permite que la armadura sea atraída fuera del campo sin derivar por una corriente eléctrica fuerte que corre por el aparato adicional, que se puede reducir una vez que la armadura y el alma del aparato hacen contacto en el extremo del campo derivado para retener la armadura.

Este dispositivo tiene la característica de estar libre de fallos, ya que si falla la corriente eléctrica que la retiene, el gradiente de flujo residual presente en el elemento motor será suficiente para mover la armadura inmediatamente a ocupar el campo sin derivar, donde el flujo estático es más alto.

El aparato electromagnético adicional puede ser un solenoide con gran número de vueltas en el alma magnética, es decir, un alma de material ferromagnético, de manera que una corriente pequeña aún produzca un flujo magnético fuerte.

Una válvula provista de movimiento magnético como el antes descrito sirve, por ejemplo, para regular el paso de un gas inflamable a un quemador o un pulverizador, teniendo un termopar junto al quemador o el pulverizador para que lo caliente la llama que producen, haciendo que la corriente eléctrica pase a algún circuito conectado al termopar. Así, si éste produce o regula la producción de una corriente para el solenoide retentor en el extremo del campo derivado, el solenoide producirá un fluido magnético con fuerza suficiente para retener la armadura en contacto con el mismo en el extremo del campo con derivación siempre que el termopar permanezca calentado por la llama. En caso de que se apague la llama por cualquier razón, el termopar se enfría, la corriente de retención desaparece y con ella el flujo magnético que enlaza el solenoide retentor con la armadura, dejándola libre para moverse a la mayor concentración de flujo al otro extremo de su carrera.

Una disposición alterna, con característica similar de estar libre de fallos, estriba en montar el dispositivo que cortocircuita el flujo en un elemento móvil cuya posición respecto al elemento motor está gobernada por el paso de una corriente eléctrica, o su dependiente, a una tensión determinada que esté presente, o a la presión que un gas o líquido ejerza contra el elemento móvil, o cualquier otro parámetro físico que varíe en caso de algún fallo (como que se apague la llama de un quemador de gas), que haga que el elemento móvil mueva el aparato derivador del flujo se traslade desde una posición en la que el entrehierros es relativamente amplio entre dicho elemento y el flujo magnético a un extremo del elemento motor, a una posición en la que el elemento derivador desvía todo o una parte de dicho flujo, reduciendo significativamente la densidad del flujo en ese extremo del recorrido de la armadura y la hace moverse bien al otro extremo del elemento motor donde el flujo magnético permanece sin afectar, o quedarse en dicho otro extremo.

Los tipos preferidos de elemento móvil son una cinta bimetálica, un resorte piezoeléctrico, un muelle, un diafragma u otro aparato que se mueva al aumentar o disminuir la presión.

Además, o en lugar de movimiento causado por el fallo de la llama u otro suceso físico, el mecanismo que determina la posición instantánea del elemento derivador del flujo se puede adaptar para responder a un incremento o descenso de un parámetro vigilado, como la temperatura o la presión. Así, el aparato derivador del flujo puede moverse a una posición en la que dirija el flujo a un extremo del motor en respuesta al fallo de la llama (en el caso de un quemador de gas), o de un exceso de temperatura.

Si se instala un solenoide retentor, podría situarse convenientemente dentro del elemento motor, en cuyo extremo sería afectado por el elemento derivador del flujo.

Un dispositivo magnético como el descrito puede combinarse con una cámara de la que el fluido entra y sale según sea la posición de una válvula de cierre respecto al asiento de una válvula que rodea una abertura, que en la posición de un extremo de la armadura está cerrada por el miembro de cierre de la válvula y en el otro extremo del recorrido de la armadura está abierta por el miembro de abertura de la válvula.

En estas disposiciones puede ser preciso asegurar que no haya posibilidad de que el fluido (que puede ser gas o líquido) escape dentro del aparato, lo que tiene particular importancia si el gas o líquido en cuestión es inflamable o explosivo. Con este fin, la abertura por la que pasa la varilla conectora entre el motor magnético y el miembro de cierre de la válvula, podría ser estanca con uno o más obturadores para impedir la fuga de fluido (gas o líquido) de la cámara.

Más preferiblemente se dispondría un diafragma obturador en lugar o además de los medios de obturación que rodean la varilla conectora, eligiendo un material del diafragma que sea inatacable por el fluido que maneja y con suficiente flexibilidad para permitir el movimiento lineal de la varilla conectora en respuesta al movimiento de la armadura.

En una disposición preferida, el diafragma tiene forma generalmente circular, con una zona anular ondulada para darle flexibilidad y permitir el movimiento de la zona central respecto al perímetro del mismo, y con una perforación en el centro para que la varilla conectora pueda atravesarlo, pero quedando obturado alrededor de la misma, normalmente con un collarín que sea parte integral de la misma, o montada en forma estanca, estando también unida la periferia del diafragma o hecha estanca de otro modo a un collarín de mayor diámetro que esté unido o formado integralmente con la pared extrema de la cámara que contiene el fluido a la que llegan la varilla conectora y el elemento de cierre de la válvula.

Cuando se combina con una cámara contenedora de fluido, como se ha explicado, y se pone un elemento derivador del flujo en un extremo del aparato motor, normalmente en el extremo del mismo alejado de la cámara de fluido, se puede montar un aparato de fijación y puesta a cero, cerca del elemento derivador de flujo, para mantenerlo lejos del grupo magnético mientras la cinta bimetálica, el resorte piezoeléctrico u otro mecanismo que sujete normalmente el elemento derivador de flujo alejado del campo magnético, establece la fuerza suficiente para apartarse del elemento derivador del flujo después de soltar el botón.

Adicional o alternativamente, se puede proporcionar un botón de emergencia para forzar el contacto del elemento derivador del flujo con los componentes magnéticos del aparato para que la válvula se ponga en posición cerrada a consecuencia de la caída del flujo magnético en uno de los campos.

Normalmente, dicha caída ocurre en el campo alejado de la cámara del fluido, que contiene el mecanismo de cierre de la válvula.

Con arreglo a otro aspecto de la invención, se dispone de una variedad de válvulas de paso biestables asociadas con orificios de distinto calibre y medios de mando para elegir la apertura de distintos orificios a modo de obtener una serie de aberturas de distinto diámetro para regular el paso del fluido por ellas, determinándose el diámetro de los orificios particulares que se abren y a su vez el caudal que circula a su través (para una diferencia dada de presión), por lo que el elemento de cierre de cada válvula se dirige por un aparato magnético como el explicado arriba.

Preferiblemente, cada una de las distintas áreas de orificios que se pueden obtener constituyen una secuencia de áreas de abertura que van en progreso desde cero hasta un valor máximo de área (cuando todas las válvulas están abiertas) que se pueden alcanzar en una serie de pasos separados.

En otro aspecto de la invención, se puede disponer de varios aparatos de movimiento magnético como los antedichos para abrir y cerrar cada uno de un correspondiente conjunto de elementos de cierre de válvula para regular la salida de fluido de un colector que constituye el depósito del mismo, y la bobina electromagnética de cada aparato motor se puede conectar selectivamente con una fuente de energía eléctrica, pudiéndose dotar de medios de mando programables para establecer conexiones con la fuente de energía y el sentido en que corre la corriente por las bobinas. Los medios de mando pueden ser informatizados y programables para abrir y cerrar las válvulas en secuencia, o en una o más combinaciones, o en una secuencia de combinaciones.

Se puede asignar un valor a cada orificio a través del que pasa el fluido, sea gas o aire, cuando se abre la válvula.

Los orificios pueden estar separados a igual distancia en una fila o en varias, o formando un dibujo regular, o una serie de dibujos, o en falso azar. La distancia entre los orificios de las filas o entre las filas puede ser igual, las filas pueden ser paralelas y la posición de los orificios a lo largo de las filas puede ser tal que se alineen en sentidos perpendiculares a las filas paralelas, a fin de definir una matriz de filas y columnas de orificios a distancias iguales.

Los orificios pueden estar en un plano liso, como en un gran plato llano formando una pared del colector que contiene el fluido.

Preferiblemente el fluido será aire comprimido.

El ángulo del plano respecto a la horizontal puede ser tal que defina una superficie de apoyo para los objetos montados encima.

Los medios de mando programables se podrán programar para hacer que los orificios emitan el aire por debajo de un objeto situado sobre ellos, a fin de levantar el objeto sobre un colchón de aire. Una vez levantado, el objeto puede moverse libremente, quizá sin fricción, por la superficie.

Poniendo sensores que detecten los orificios que coinciden con el objeto y dirigiendo las conexiones eléctricas de las bobinas electromagnéticas de los mecanismos motores de las válvulas para cerrar continuamente las que no coinciden con el objeto y abrir las que sí lo están, de modo que el colchón de aire que lo sostiene se traslade con el mismo al moverse sobre el orificio. Con este gobierno de las válvulas, sólo se permite que salga aire por los orificios necesarios para generar la fuerza del colchón de aire, y el caudal de aire que pasa por el conjunto de orificios se reduce significativamente respecto a las plataformas de soporte del colchón de aire en las que el aire sale continuamente por todos los orificios.

Un colchón de aire que genera una plataforma construida para funcionar como se ha dicho, también causa menos ruido que aquella en que el aire sale continuamente por todos los orificios.

Se ha propuesto reducir la pérdida de aire en las plataformas de colchón de aire convencionales, dotando cada orificio de una válvula de retención de aire normalmente cerrada, accionada en la posición abierta por el peso del objeto situado sobre ella, debido al empuje descendente del peso que acciona sondas verticales salientes conectadas a las válvulas.

Una plataforma de colchón de aire construida para funcionar con arreglo a la invención tiene la ventaja de que el programa acciona las válvulas por separado, no hay sondas que sobresalgan de la superficie de la plataforma, y no hay necesidad de que la base del objeto elevado haga contacto con ninguna parte de la plataforma, una vez que se ha creado el colchón de aire bajo el objeto.

La matriz de los orificios puede tener dos o más planos, que pueden estar situados en ángulo recto.

Se puede construir una transportadora de colchón de aire con una plataforma como la descrita, que se mueva en la dirección en que se deba transportar los objetos, y unas guías sobre la superficie de la plataforma que defina la ruta que siguen los objetos, que cuando son detectados, se elevan por al aire que sale por debajo.

También las guías se pueden comunicar con el colector y tener orificios.

En otra disposición, los orificios pueden estar distribuidos en una superficie curva, y en particular en la pared de un conducto del colector al que se alimenta aire a presión, y aplicando un programa al mando de apertura y cierre de las válvulas informatizadas, se emite aire por distintas aberturas para generar una onda sonora dentro del conducto.

El conducto puede tener sección cilíndrica o rectangular.

El colector puede ser anular y tener un conjunto de orificios en la cara interior que definan la abertura, cada uno regido por un movimiento magnético que accione la válvula como se ha dicho antes.

El colector puede comprender parte de la pared del conducto por el que corren gases o aire y organizando el impulso del fluido por las válvulas se puede inyectar en la corriente de aire o gas, de modo que se pueda crear o reducir a voluntad la turbulencia de la corriente. El fluido es normalmente aire o gas comprimido.

Este colector anular puede formar parte de la pared de la entrada o salida de una turbina, o del escape o admisión de un motor de reacción, o la pared de un gasoducto o aeroducto que esté expuesto a turbulencia.

Ahora se describe la invención a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una sección del motor magnético que puede ser biestable o monoestable según si está instalado o no un elemento que cortocircuite el flujo;

La figura 2 ilustra una disposición similar a la de la figura 1, salvo que la armadura está dividida en varias partes, la mayor parte de las cuales son estacionarias a fin de reducir la masa de las piezas móviles de la armadura;

La figura 3 es otra sección de un aparato similar al de la figura 1 cuya armadura está dotada de un medio electromagnético para retener la armadura móvil en una posición de la que se saldría normalmente por la reducción del flujo magnético al moverse el aparato que cortocircuita el flujo;

La figura 4 presenta la disposición de la Figura 3 en la que el aparato electromagnético retentor se ha desactivado permitiendo que la armadura se desplace al otro extremo del aparato motor;

La figura 5 presenta la figura del flujo magnético de dos magnetos sin que el aparato que cortocircuita el flujo puentee un extremo de los magnetos;

La figura 6 muestra el efecto de cortocircuitar el flujo en un extremo del grupo magnético, creando sólo una posición estable de la armadura magnetizable situada entre los dos magnetos;

La figura 7 es un diafragma esquemático del movimiento magnético de una válvula de paso de fluidos, en la que el aparato es un motor magnético equilibrado con dos posiciones de equilibrio estable;

La figura 8 ilustra el modo en que se pueden disponer varias de dichas válvulas para proporcionar un mando digital del caudal de gas, en serie con una válvula monoestable a prueba de fallos;

La figura 9 es una ilustración en diafragma de un motor magnético biestable que incorpora dos magnetos y que constituye otra configuración de la invención;

La figura 10 es una ilustración similar de un modo magnético biestable de dos magnetos construido como otra configuración de la invención;

Las figuras 11 y 12 son vistas similares a la configuración que presenta la figura 10, mostrando la armadura en sus dos posiciones biestables, en las que la armadura cortocircuita pares de contactos eléctricos en los extremos opuestos de su carrera y convierte el motor en un relé;

La figura 13 es una vista similar de otra configuración biestable de la invención que necesita un solo elemento magnético, y en la que la armadura se muestra otra vez cooperando con pares de contactos para realizar la función de relé;

La figura 14 es otra configuración biestable de la invención construida de modo que los magnetos permanentes confieran al flujo magnético una ruta más precisa;

La figura 15 es una modificación de la disposición de la figura 14, en la que se ha provisto un concentrador del flujo que si se acerca lo suficiente al circuito magnético equilibrado, produce desequilibrio de la configuración del flujo para introducir monoestabilidad optativamente (por ejemplo, en un modo de fallo del suministro eléctrico) en las características funcionales del aparato;

La figura 16 es otra modificación de la disposición de la figura 14 en la que el concentrador del flujo está situado permanentemente en una posición que desequilibra el flujo para crear un aparato motor monoestable;

La figura 17 es una sección de la matriz de orificios mandados por válvulas que se abren y cierran por mecanismos magnéticos construidos con arreglo a la invención;

La figura 18 es una vista en planta de la disposición de la figura 17;

La figura 19 ilustra un sistema de mando de la matriz de un conjunto de orificios con válvulas gobernables que incorporan motores magnéticos que configuran la invención, y

La figura 20 presenta un motor y válvula magnéticos que incluye muelles en los extremos opuestos del recorrido de la armadura.

En la figura 1, una armadura (10) es movible entre los polos de un par de magnetos (12) y (14) dispuestos para producir dos campos opuestos en los extremos del recorrido de la armadura. Ésta está unida a una varilla (16) en cuyo extremo superior está montado un aparato de cierre de válvula (18). Un diafragma obturador (20) se extiende entre el collarín (22) alrededor de la varilla (16) y un segundo collarín (24) está unido a una pared (26) entre la cámara (28) a la que se puede alimentar gas o líquido por la abertura de entrada (30) y que puede salir cuando el aparato de cierre de válvula (18) está en la posición que se muestra, desplazado del asiento de válvula (32), escapando por la salida (34).

La armadura (10) intenta alinearse con uno u otro de los dos campos cruzados del extremo superior o inferior de su recorrido y se le puede inducir que se mueva de un extremo al otro pasando corriente por las bobinas (36) y (38) en una dirección u otra, para reforzar el flujo en un extremo o en el otro.

Puesto que el refuerzo del flujo magnético en uno de los campos cruzados reduce automáticamente el flujo en el otro campo, el efecto de la corriente en las bobinas (36) y (38) será generar un gradiente de flujo de un extremo al otro del recorrido de la armadura, que tenderá a moverse hacia la posición de máxima densidad del flujo.

Dado que el aparato es de características biestable, basta pasar una pulsación de energía a las bobinas (36) y (38) para producir el gradiente de flujo, y por lo tanto el traslado de la armadura de un extremo al otro. Una vez que la armadura se mueve a la posición de máxima densidad de flujo, se quedará allí, aunque deje de pasar corriente por las bobinas (36) y (38), lo que restablece los dos campos cruzados como estaban. La razón es que la armadura no tiene tendencia a moverse a través de la zona de menor densidad de flujo entre dos campos cruzados y tiende a permanecer en una u otra de las dos posiciones extremas arriba o debajo de su recorrido.

Como se ve en la figura 1, la armadura está a medio camino entre las dos posiciones extremas.

De acuerdo con la presente invención, un concentrador de flujo, y por lo tanto dispositivo cortocircuitador (40), está montado en un resorte piezométrico (42) o una cinta bimetálica de modo que el suministro de la energía eléctrica adecuada (posible o real) al aparato (42) le hace doblarse del modo que se muestra en la figura 1, sujetando así el dispositivo (40) lejos del extremo de los magnetos (12) y (14).

En el caso de caída de tensión o de corriente, el resorte piezométrico o la cinta bimetálica (42) tiende a estirarse haciendo que el aparato (40) se acerque a los dos polos opuestos de los magnetos (12) y (14), y el flujo magnético tiende a ser atraído a los dos polos (44) y (44') y se concentra en la estructura del dispositivo (40) si está hecho de material magnetizable. Normalmente se hace con material ferromagnético u otro material magnetizable apropiado.

La atracción del flujo tiene el efecto de inducir polaridades magnéticas en los polos (44) y (44') opuestas a las próximas a ellos en los magnetos (12) y (14), origen de la atracción que causa el cierre del vacío que hubiera entre el aparato (40) y los magnetos (12) y (14). El aparato (40) tiende por tanto a fijarse a los extremos inferiores de los dos magnetos (12) y (14) y casi todo el flujo que normalmente corre entre los dos polos inferiores de los dos magnetos (12) y (14) se concentra y extiende a través del aparato (40).

El efecto neto es que la densidad del flujo magnético en el campo cruzado del extremo inferior del conjunto de la figura 1 cae a un nivel muy bajo y se forma un gradiente entre el extremo inferior y el superior del conjunto.

Si la armadura (10) está entonces en el extremo superior, no tendrá tendencia a moverse.

Pero si la armadura está en el extremo inferior, tenderá a moverse por el gradiente hacia el extremo superior del conjunto donde la densidad del flujo es mayor y permanece en dicha posición.

La figura 2 ilustra la misma disposición que muestra la figura 1, pero la armadura está dividida en cuatro partes estacionarias, las partes (46) y (48) en el extremo superior y (50) y (52) en el interior del recorrido de la armadura, y la última se ha reducido a un elemento de poco tamaño de material magnetizable (54) que cabe justo en un vacío pequeño entre los elementos (46) y (48) cuando la armadura está en el extremo superior, y entre (50) y (52) cuando está en el extremo inferior de su recorrido.

Los elementos del (46) al (52) son esencialmente extensiones de la pieza polar de los magnetos (12) y (14).

Las partes restantes del dispositivo se describen con referencia a la figura 1.

Las figuras 3 y 4 ilustran una modificación de la disposición de la figura 1 en la que el electromagneto (56) con la bobina (58) está situado en el extremo inferior de la carrera de la armadura para encontrarse con la armadura y crear un flujo magnético que retiene a la armadura (10) cuando está en la máxima posición inferior, como se ve en la figura 3.

El flujo retentor sólo existe mientras fluye corriente por la bobina (58), para lo que hay una fuente de energía que alimenta la corriente adecuada a la bobina (58). Si ésta se compone de gran número de vueltas de alambre fino, basta una corriente muy pequeña para generar el flujo suficiente para sujetar la armadura (10) contra las piezas polares del solenoide (56), y siempre que no se introduzca un entrehierro entre las piezas polares y la armadura (10), el camino cerrado que forma el flujo magnético sostiene la armadura en la posición inferior que muestra la figura 3.

En el caso de que la corriente que fluye por la bobina (58) cayera a un valor muy bajo o desapareciera completamente, el flujo retentor también desaparecería formándose un gradiente de flujo en la zona entre los dos magnetos (12) y (14), la armadura se movería a la posición de máxima densidad del flujo.

Este movimiento se demuestra en la figura 4, donde la corriente de la bobina solenoide (58) se ha reducido a cero, permitiendo así que la armadura se mueva al extremo superior de su carrera, donde la densidad del flujo entre los magnetos (12) y (14) es máxima.

El gradiente del flujo sólo se produce en el caso de que el concentrador de flujo o aparato cortocircuitador (40) esté situado en contacto con los extremos inferiores de los magnetos (12) y (14), como muestran las figuras 3 y 4. La condición de parte permanente o semipermanente del conjunto de éste aparato concentrador o cortocircuitador es un factor esencial para que el dispositivo sea monoestable, teniendo su posición estable donde la armadura está en el extremo superior de su carrera y una posición sujeta donde la armadura se mantiene en el extremo inferior en virtud de la baja corriente que fluye por la bobina (58).

La transición entre la posición estable y la posición sujeta se realiza de la manera descrita en la figura 1, por medio de una pulsación de corriente de la polaridad apropiada que pasa por las bobinas (36) y (38) a fin de reforzar el campo que se ha reducido por efecto del aparato cortocircuitador (40) y hace que la armadura se mueva hacia el solenoide (58). Cuando se hace contacto con éste, la corriente débil que pasa por la bobina del solenoide (58) mantiene la armadura en la posición inferior y el aparato queda a prueba de fallos pues la corriente de la bobina (58) desaparece o se reduce considerablemente y la armadura queda libre para ascender por el gradiente de flujo a la posición estable.

En cada caso, la posición estable corresponde a aquella en que el medio de cierre de válvula (18) está sujeto firmemente con el asiento de la válvula (32), cerrando por tanto la salida de la cámara (28).

Las figuras 5 y 6 presentan las líneas del flujo entre los magnetos (12) y (14), con el cortocircuitador-concentrador magnetizable (40) desplazado del conjunto de la figura 5 y cerca, si no en contacto, con el conjunto, como se ve en la figura 6.

La figura 7 muestra las piezas esenciales de una válvula biestable construida esencialmente como la que vemos en la figura 1, con los obturadores (60) y (62) entre la varilla hueca (64) que termina en el extremo superior con el medio de cierre de válvula (66). Se puede colocar un concentrador (40) en la cámara (68) si se desea concentrar el flujo entre los polos inferiores de los dos magnetos (12) y (14), como se ha descrito antes, para convertir el aparato en una válvula monoestable. Se verá que el concentrador (40) se puede invertir y situarlo en la otra cámara (70) en el extremo superior del conjunto para cambiar el sentido del gradiente del flujo, pero en este caso el aparato no se cierra si fallase el suministro de electricidad.

Para que el funcionamiento monoestable sea posible, se necesita un aparato electromagnético adicional, como se describe con referencia a las figuras 3 y 4 con el fin de retener la armadura en el extremo inestable de su recorrido.

La figura 8 explica el modo en que se pueden poner en paralelo tres válvulas con orificios de distinto diámetro para proporcionar mando digital con ocho caudales distintos según las válvulas que se abran entre la primera cámara (72) y la segunda cámara (74). Cada válvula es accionada por un motor similar al que muestra la figura 7 y el fluido se alimenta a la cámara (72) por una válvula monoestable a prueba de fallos como se describe con relación a las figuras 3 y 4.

Esta válvula se designa con el número de referencia (76).

La entrada de la válvula (76) puede ser un tubo que alimenta gas (78) a presión moderada, para un quemador de chorro de gas (80) que recibe el gas de la segunda cámara (74). Según cual de las válvulas A, B y C se abran, el caudal de gas al quemador (80) puede ser cero, máximo o cualquiera de los seis niveles intermedios.

Un tubito de sangrado (82) alimenta un quemador piloto (84) desde la cámara (72) y una cinta bimetálica u otro dispositivo sensible a la temperatura se sitúa en la llama piloto para proporcionar corriente de retención al solenoide retentor, como los (56) y (58) de las figuras 3 y 4 que dispone la válvula (76).

En caso se que se apague la llama en la luz del piloto, desaparece la corriente del aparato retentor y la válvula (76) se cierra.

Como medida de seguridad, se puede dotar al circuito de un sensor de corriente del aparato retentor de la válvula (76), de modo que si la corriente falla, se envía un impulso de corriente a cada una da las válvulas A, B y C para cerrarlas.

Las características del aparato se presentan en la siguiente lista:

Características

• Válvulas biestables: solo dos fijadas en posición separada en cada válvula.

• Presión equilibrada.

• Bobina motriz estacionaria.

• Elemento movible ligero.

• Respuesta rápida.

• Bajo consumo de energía.

• Posición memorizada.

• Cierre encendido/apagado mantenido (apoyado) por el gradiente magnético.

• No se necesitan muelles mecánicos.

• Ciclo vital largo.

• Tubo deslizante no magnético (puede ser de acero inoxidable o cerámico).

• Sin piezas eléctricas móviles.

• Bobina motriz hermética.

• Seguro para trabajar con gases o líquidos explosivos o inflamables.

Como se observa en la figura, se puede disponer cualquier número de válvulas como la A, B y C, cuantas más sean, más número de pasos intermedios habrá disponibles entre el modo de las válvulas de caudal de gas totalmente abierto y el modo de caudal completamente cerrado.

La invención ofrece un sencillo dispositivo de mando digital del caudal de gas que no tiene piezas movibles y se puede preparar a prueba de fallos en el caso de interrupción del suministro eléctrico.

La figura 9 ilustra un motor magnético formado por dos magnetos permanentes (86) y (88) y una armadura alargada (90) que puede permanecer en la posición superior, como se presenta, o en la posición inferior indicada con la línea de puntos (92). Las dos posiciones de la armadura coinciden con las zonas de máxima densidad del flujo en campo complejo entre los dos magnetos.

Se observará que aproximadamente a medio camino entre las dos posiciones (90) y (92), la densidad de flujo es en efecto cero y aumenta rápidamente en el sentido de las flechas (94) y (96). Más allá de las posiciones (90) y (92), la densidad del flujo tiende a desaparecer.

Las dos posiciones (90) y (92) son por lo tanto posiciones de equilibrio, aunque un equilibrio relativamente inestable ya que si la armadura se encuentra en una posición y se mueve hacia la otra por medios externos, llega un punto en el tiempo en que la influencia del campo magnético asociado a la otra posición supera la del campo del que sale la armadura, que será atraída a la otra de dichas posiciones.

El movimiento de la armadura puede efectuarse magnéticamente, poniendo un electromagneto (98) entre los dos magnetos (86) y (88). Al pasar una corriente por la bobina en un sentido, se aumenta la densidad del flujo magnético en el campo superior y se reduce en el campo inferior, cambiando así la posición de densidad de flujo cero hacia el campo inferior, cuando no más allá de dicho campo, dependiendo de la densidad del flujo producido por el electromagneto. Al invertir la dirección de la corriente se invierte el efecto en el flujo de los campos superior e inferior y cambia la posición del flujo cero a la zona del campo superior, si no más allá de la misma.

El efecto neto es la creación de un gradiente de flujo que va desde una posición de la armadura hasta la otra, según la dirección en que fluye la corriente en el electromagneto (98), y la armadura siempre tenderá a la zona de más densidad de flujo.

Una vez que la armadura se ha movido desde una posición en el campo a la otra, ya no es preciso que fluya corriente por el electromagneto para mantener la armadura en la nueva posición, porque al desaparecer la corriente se restaura la forma del flujo entre los dos magnetos y la posición de flujo cero se vuelve a situar aproximadamente a medio camino entre las dos posiciones de la armadura, haciendo que ésta permanezca en la posición a la que se ha trasladado.

Con arreglo a la invención, se puede mejorar considerablemente el flujo producido por el electromagneto (98) poniendo los concentradores (100) y (102) fuera de la bobina del electromagneto (98) para crear un camino de reluctancia baja fuera de la bobina, lo que iguala efectivamente con el camino de baja reluctancia del interior de la bobina (causada por la presencia de la armadura), aumentando así el flujo existente dentro del electromagneto para influir en los campos magnéticos entre los dos magnetos (86) y (88).

Los concentradores externos (100) y (102) también atraen el flujo de los magnetos permanentes (86) y (88) y en virtud de la magnetización de la armadura y de los concentradores (100) y (102) por los campos de los magnetos permanentes y del flujo generado por el paso de corriente en el electromagneto (98), el gradiente del flujo de un extremo al otro del recorrido de la armadura se mejora considerablemente, mejorando a su vez las características de cambio del motor a un paso dado de corriente por el electromagneto (98).

La figura 10 ilustra otro refinamiento del dispositivo que muestra la figura 9, en el que la armadura (90) es sustituida por un elemento más corto (104), que se muestra a medio camino entre los dos extremos de su carrera, denotado por rectángulos punteados (106) y (108). El flujo magnético procedente de los magnetos (86) y (88) se concentra en los entrehierros superior e inferior de los extremos del recorrido de la armadura, mediante dos pares de piezas polares (110) y (112), (114) y (116). Con arreglo a uno de los aspectos preferidos de la invención, los concentradores alargados (100) y (102) también están montados fuera de la bobina interruptora/electromagneto (98).

El dispositivo funciona exactamente igual que el descrito con relación a la figura 9, excepto que ésta armadura es más ligera y requiere menos energía para moverse de la posición (106) a la (108) y viceversa. De este modo se puede reducir el flujo generado por el electromagneto (98), o para cualquier corriente o electromagneto, la fuerza que actúa sobre la armadura es considerablemente mayor de la que sería para que el funcionamiento del motor fuera más fiable o permitir ejercer más fuerza por la armadura sobre un elemento externo movido por la armadura.

Las piezas polares (110) y (116) sirven para concentrar el flujo en los dos campos entre los dos magnetos permanentes en los entrehierros superior e inferior central y definir mejor las posiciones de densidad de flujo cero a medio camino entre esos dos entrehierros en el estado desactivado de la bobina (98).

Los concentradores de flujo externos (100) y (102) sirven para reforzar el flujo disponible al energizarse la bobina del electromagneto (98) como se ha descrito antes.

Cualquiera de los dispositivos mostrados en las figuras 9 y 10 se pueden adaptar para formar un interruptor eléctrico poniendo un contacto junto a una o ambas posiciones de la armadura y haciéndola de un material no conductivo, o revistiéndola con un material eléctricamente conductivo que complete el circuito eléctrico entre los contactos cuando la armadura está en posición adyacente a los mismos.

Se pueden poner contactos en ambos extremos del recorrido de la armadura para hacer dos circuitos eléctricos diferentes, según esté la armadura en un extremo u otro de su recorrido.

En las figuras 11 y 12 se ilustra la disposición de la figura 10, en la que la armadura (104) tiene los elementos conductivos (118) y (120) puestos en las caras opuestas para hacer contacto con el primer par de contactores (122) y (124) en el extremo inferior de su recorrido y con un segundo par de contactores (126) y (128) en el extremo superior de su recorrido.

La armadura (104) se presenta en la posición superior en la figura 11 y en la posición inferior en la figura 12.

Debe entenderse que no hacen falta dos magnetos permanentes como los (86) y (88) y que se puede construir un motor con un solo magneto, como el (86), y un elemento de retorno del flujo (130), como se ve en la figura 13. Esto comprende la disposición de la figura 12, en la que el magneto (88) está reemplazado por un elemento de retorno del flujo (130). Sin corriente en la bobina (98), el flujo del magneto permanente (86) induce los polos norte y sur, como se muestra en los diversos elementos magnetizables que componen el circuito, y la armadura (120) permanece en la posición más baja, como se ve.

La introducción en la bobina (98) de una corriente de suficiente magnitud refuerza la densidad del flujo entre las piezas del polo superior (110) y (112) y reduce, si no elimina, el flujo entre las piezas polares (114) y (116) haciendo que la armadura (120) cambie de la posición inferior, que se muestra, a la posición inferior que se indica en la figura 11.

Se verá que el segundo magneto (88) no tiene más objeto que reforzar la densidad del flujo en los entrehierros entre las piezas polares de los extremos opuestos del recorrido de la armadura, proporcionando un camino de baja reluctancia mediante un elemento alargado magnetizable (130) en lugar del segundo magneto (88), permaneciendo invariable la forma del flujo dentro del mismo y el funcionamiento del motor.

Aunque se muestra una disposición que incorpora un solo magneto en conjunción con una armadura con elementos conductivos (118) y (120) para cooperar con los contactos descritos con referencia a las figuras 11 y 12, ha de entenderse que el movimiento con un solo magneto es aplicable únicamente a un dispositivo que incluya una disposición monoestable como se describe aquí.

Puesto que el flujo emitido por los magnetos (86) y (88) tiende a salir de las caras extremas de los magnetos, una disposición práctica incluye preferentemente piezas polares en los extremos de los magnetos (o en el caso de un solo magneto en el extremo del magneto (86) y el extremo del medio de retorno del flujo (130)) que se extienden lateralmente hacia la armadura y al conjunto de la pieza polar dentro del electromagneto como se ve en las figuras 14, 15 y 16.

Para mayor simplicidad, en la disposición de la figura 11 se muestra un movimiento de dos magnetos, y la armadura mostrada en (104) está en la posición superior de reposo en un extremo del recorrido. Una posición en silueta (105) denota la otra posición estable de la armadura. Se ha incorporado una numeración similar a la de las figuras 10, 11 y 12 para designar los mismos elementos.

Con arreglo a éste aspecto de la invención, las piezas polares que se extienden lateralmente (132) y (134) están en los extremos opuestos del magneto (86) y las piezas polares similares (136) y (138) están en los extremos opuestos del otro magneto (88). Las piezas polares crean un camino de baja reluctancia para el flujo, entrelazando los magnetos (86) y (88) con los otros elementos magnetizables del motor magnético, incrementando la densidad del flujo que hacen disponible al motor cualquier par de magnetos (86) y (88) (o un solo magneto (86)).

La disposición que presenta la figura 14 es biestable, pues es totalmente simétrica y la armadura permanece en la posición superior (106) o en la posición inferior (108) como se describe con referencia a la figura 10, hasta que una corriente apropiada que fluye por bobina electromagnética (98) la libera para moverse de una posición a otra.

La disposición que aparece en la figura 15 es un movimiento biestable que se puede modificar en caso de urgencia adoptando la característica monoestable introduciendo un elemento externo concentrador del flujo (140), dotado de las piezas polares (142) y (144) que pueden introducirse entre las piezas polares (134) y (138) y el elemento externo concentrador del flujo (102), a fin de concentrar significativamente la mayor parte del flujo que de otra manera enlazarían con la armadura (en la posición (108) que se muestra) y descender las piezas polares (114) y (116), mientras el flujo queda virtualmente invariable enlazando a las otras piezas polares (110) y (112). El gradiente del flujo que así se produce acelera la armadura (108) hacia la posición (106) que muestra la figura 14, y tiende a quedarse en esa posición todo el tiempo que el elemento (140) con sus dos piezas polares (142) y (144) esté entre los dos magnetos.

Pasando la corriente apropiada a través de la bobina electromagnética (98) se supera el efecto de cortocircuito del flujo del elemento (140) para permitir que la armadura (108) se mueva a la posición inferior mientras fluya la corriente, pero se verá que la armadura (108), en cuanto se extingue la corriente, vuelve a la posición superior por las razones antes señaladas.

La figura 16 muestra el elemento (140) situado en su posición cercana entre los polos (134) y (138), y demuestra que la armadura normalmente ocupa la posición superior (106) cuando el elemento (140) está en esa posición.

La figura 17 muestra un colector (150) que tiene la toma de aire (152), una cara superior (154) y una pared inferior (156) paralela, y una serie de orificios (158), (160), (162) por los que sale el aire si están abiertos, pero que se pueden cerrar por los medios de cierre (164), (166), (168) respectivamente, si éstos se mueven a la posición superior (que se muestra en (158) y (162) respectivamente). Se dispone de obturación (no mostrada) entre los medios de cierre y las aberturas correspondientes (170), (172) y (174), por los que pueden asomar los extremos inferiores de los medios de cierre (164), (166) y (168) (como en el 166)) cuando están en posición descendida.

Una obturación similar (no mostrada) se sitúa entre los extremos superiores de los cierres (164), (166), etc., y las aberturas (158), (160), etc.

Cada medio de cierre (164), (166), etc., contiene una armadura magnética integral (176), (178), (180) respectivamente, y el resto del cierre dispone de un tubo hueco ligero de materia plástica o similar.

Cada cierre se mueve de una a otra de sus dos posiciones estables por medio de un impulso breve de corriente de la polaridad adecuada que fluye a las bobinas, como las (182), (184) alrededor de polos magnéticos como el (186), (188) y (190), (192), formando un aparato de movimiento magnético, y cada cierre dispone de uno de esos aparatos.

La figura 18 presenta una vista en planta del dispositivo de la figura 17 (con la cara superior (154) levantada) y la línea AA indica la sección por donde se ha cortado la figura 17.

Una vista en perspectiva del dispositivo aparece en la figura 19, en la que la serie de orificios (158), (160), (162) de la cara superior (154) se designa con la referencia numérica (194), y se muestra un bloque rectilíneo de material (196) en la superficie (154).

El aire que sale por los orificios del conjunto (194) debajo del objeto (196) crea un colchón de aire que eleva el bloque (196) y crea un soporte aéreo que permite que el bloque (196) se mueva libremente sin fricción o contacto apreciable con la superficie (154).

La apertura y cierre de los orificios (154) se efectúa mediante señales de sensores de luz (como fotodiodos), dispuestos en una matriz similar ente los orificios (194). Uno de estos sensores se identifica con el número de referencia (198) y otro por el número (200). Una fuente de luz (202) por encima de la superficie (154) ilumina normalmente todos los sensores y la señal producida por los sensores en ese caso está dispuesta para cambiar todos los cierres (como el (164)) a la posición superior cerrando sus orificios respectivos (158), (160), etc.

Si se sitúa un objeto, como el bloque (196) sobre uno de estos sensores, como se ve, impide que la luz llegue a dichos sensores y las señales de éstos se decodifican y sirven para mover los cierres de los orificios asociados con los sensores del grupo a la posición descendida. Así se abren los orificios respectivos y dejan salir el aire por debajo del bloque, creando un colchón de aire que eleva el bloque fuera del contacto con la superficie (154).

Cualquier movimiento lateral del bloque se comprueba rápidamente interrogando las señales de salida de los sensores continua o repetidamente a gran velocidad, y los cierres respectivos se mueven para cerrar los orificios expuestos y abrir los que estén debajo del bloque.

Un dispositivo de mando informático (204) recibe la señal de cada sensor (198), (200), etc., por caminos de datos separados (206), (207), etc. Las corrientes de trabajo (o las señales que hacen fluir las señales) pasan a las bobinas (como las (182), (184)) de los motores magnéticos de cierre elegidos para cerrar los cierres (164), etc., enviadas a los motores por los caminos de corriente/datos (208), (209), etc.

La figura 19 (b) es una sección desmontada por el colector (150) y muestra los sensores (198), (200), etc., los orificios (158), (160), etc. y cierres (158), (160), etc. Los caminos de corriente/datos (206), (207) y (208), (209) son dados a título de ejemplo por números de referencia iguales a los de la figura 19 (a). Uno de los motores magnéticos se describe con el número de referencia (210).

La figura 20 es una sección por un conjunto de válvula neumática accionada por un aparato magnético que incorpora la invención. Este aparato consta de dos magnetos permanentes (212), (214), una armadura (216) y prolongaciones tubulares huecas de poco peso (218), (220) guiadas por manguitos obturadores (222), (224). Se disponen derivaciones magnéticas exteriores en (226), (228). Estas derivaciones se abren en (227) y (229) para permitir que las prolongaciones (218), (220) pasen a su través. Hay cuatro piezas polares interiores en (230), (232), (234) y (236). Cuatro magnetos tienen prolongaciones en (238), (240), (242) y (244) y dos bobinas electromagnéticas están situadas alrededor de las piezas polares interiores, designadas con (246), (248).

Una junta tórica (250), inserta en parte en una ranura anular (no mostrada) en el exterior del tubo (220) sirve para cerrar totalmente el orificio (252) cuando la armadura está en la posición superior (no mostrada), encajando en el reborde inferior del orificio (252).

Las prolongaciones (218), (220) de la armadura llevan aletas radiales en (254), (256) recibidas en muelles anulares cóncavas (258), (260) respectivamente. La posición de las aletas (254), (256) respecto al recorrido de la armadura y los muelles (258), (260) se eligen de modo que queden justo insertas y comprimidas cuando la armadura llega a las posiciones de reposo superior e inferior respectivamente, según determinan las piezas polares (232), (234) y (230), (236) de los magnetos.

En el extremo superior del conjunto se muestran una cámara (262) con las paredes inferiores (264), (266) y una pared lateral envolvente (268) que se extiende coaxialmente alrededor del tubo (220). Esta pared tiene un orificio de entrada por el que pasa el tubo alimentador de gas (270) para llevar gas (por ejemplo, aire) comprimido a la cámara (262).

El conjunto se completa con una placa base (272) en el que se apoya un muelle inferior (260) y un obturador de manguito (224).

Se omiten los conductores que llevan la corriente de accionamiento a las bobinas (246), (248), etc.

Claims (17)

1. Un aparato de movimiento magnético formado por un magneto permanente, medios para generar fluido magnético (12), (14); (86), (88); (212), (214), una armadura, (10), (54), (90), (104) montada para ocupar por movimiento un primer entrehierro en el que el flujo va en un sentido, o un segundo entrehierro en el que el flujo va en el sentido contrario, con una zona de cancelación del flujo entre dos entrehierros y al menos una bobina del electromagneto (36), (38); (98), con el eje generalmente perpendicular al recorrido que recorre la armadura a la que se puede pasar corriente para adaptarla a por lo menos una bobina cuando se activa para producir un flujo magnético en dicho sentido o en el otro, dependiendo de la dirección de la corriente, aumentando la densidad del flujo de la bobina en uno de los entrehierros y reduciendo la densidad del flujo en el otro entrehierro, cambiando efectivamente la zona de cancelación del flujo hacia o dentro de uno de los dos entrehierros con el fin de producir gradiente de densidad del flujo que se va desde un entrehierro al otro, que hace que la armadura se mueva (o permanezca) en el entrehierro que tenga más densidad de flujo, donde la armadura se queda después de que cesa de fluir la corriente.

2. Un aparato magnético como el descrito en la reivindicación 1, que además tiene un medio para concentrar el flujo a baja reluctancia (100), (102), exterior a la bobina electromagnética (98) que proporciona un camino externo de baja reluctancia para el retorno del flujo de un extremo al otro del mismo cuando la bobina es energizada, aumentando así el flujo producido por la bobina cuando se activa a fin de magnificar el flujo magnético disponible para efectuar el movimiento de la armadura.

3. Un aparato magnético como el descrito en las reivindicaciones 1 y 2, en el que cuatro piezas polares alargadas magnetizables similares (40), (50), (48), (52); (110), (112), (114), (116) están dispuestas simétricamente en pares, ocupando cada par uno o dos campos magnéticos, y definiendo un entrehierro entre las piezas polares de cada par en cada uno de los dos extremos del recorrido de la armadura, sirviendo los dos pares de piezas polares para concentrar el flujo de los magnetos exteriores en los dos entrehierros.

4. Un aparato magnético como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el concentrador del flujo (40), (140) es movible respecto al aparato, a fin de adoptar una primera posición relativamente próxima al aparato para reducir la densidad del flujo en un extremo del recorrido de la armadura, haciendo así que el aparato asuma la característica monoestable, y que se mueve fuera de la primera posición a una segunda posición donde tiene poca influencia o ninguna sobre la densidad del flujo del aparato a fin de restaurar la característica biestable del mismo.

5. Un aparato magnético como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que un solo magneto (86) que se sitúa en un extremo de la bobina del electromagneto (98) y tiene en su interior dos pares de piezas polares alineadas y separadas entre sí (110), (112), (114), (116) que definen entrehierros en los extremos opuestos del recorrido de la armadura y un elemento alargado de material magnetizable (130) dispuesto en el extremo opuesto de la bobina hecha de material similar al de las piezas polares, de manera que el flujo que emite una de las dos piezas polares (112), (116) más cercanas pase a través del material magnetizable (130) para salir por el otro extremo de las mismas y pasar a las otras dos piezas polares más cercanas, proporcionando así el elemento alargado de material magnetizable (130) un camino de retorno del flujo para mantener la dirección del flujo en cada extremo del recorrido de la armadura del mismo modo que lo haría un segundo magneto permanente en lugar del elemento alargado.

6. Un aparato magnético como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 que tiene un par de contactos eléctricos (122), (124); (126), (128) en un extremo del recorrido de la armadura, que están eléctricamente conectados al ser puenteados por un medio conductivo que se ponen en contacto por el movimiento de la armadura formando un interruptor, en el que la armadura (104) comprende el medio conductivo, o el medio conductivo es un recubrimiento conductivo o una pieza conductiva (118), (120) montada en la armadura.

7. Un aparato magnético como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que tiene un par de contactos eléctricos en un extremo del recorrido de la armadura, que están eléctricamente conectados al ser puenteados por un medio conductivo que se ponen en contacto por el movimiento de la armadura formando un interruptor, donde los contactos que se cierran por el movimiento de la armadura se sitúan en el mismo extremo del recorrido de la armadura al cual se ha movido para cerrarlos.

8. Un aparato magnético como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se dispone un medio acumulador de energía (258), (260) en un extremo del recorrido de la armadura que absorbe la energía derivada del movimiento final de la armadura a su posición de reposo en ese extremo de su recorrido.

9. Un aparato magnético que comprende unos magnetos (12), (14); (86), (88) que producen un primer y un segundo campo magnético, siendo opuestas la polaridad del primer y el segundo campo, y una armadura magnetizable (10), (54), (104) montada con movimiento entre ambos dichos campos; estando la armadura magnetizada sur/norte o norte/sur, según cual de los campos ocupe y necesitándose una fuerza considerable perpendicular a las líneas del flujo magnético para sacar a la armadura de la influencia de uno de los campos después que se alinea con el mismo, disponiéndose una derivación magnética o magnetizable (40), (140), que se mueve a una posición en la que el flujo magnético de dichos primer o segundo campo se desvía a través del mismo, de modo que la armadura (10), (54), (104) permanezca en el campo no afectado o se mueva inmediatamente, bajo la influencia del flujo del campo magnético no afectado, a ocupar el campo no afectado.

10. Un aparato magnético como el reivindicado en la reivindicación 9 que contiene una bobina de electromagneto (36), (38), (98) que, cuando recibe corriente produce flujo magnético en una dirección o la otra, según la dirección en que fluya la corriente, aumentando la densidad del flujo de la bobina en uno de los entrehierros y reduciéndola en el otro.

11. Un aparato magnético como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, adaptado para dirigir la posición de un medio de cierre de una válvula hidráulica o neumática (150), o el elemento móvil de un interruptor eléctrico, para realizar la apertura o cierre de los contactos del mismo.

12. Un aparato magnético como el reivindicado en la reivindicación 11, en combinación con una válvula adaptada para gobernar el paso de un gas inflamable a un quemador o pulverizador, comprendiendo también el aparato un termopar situado junto al quemador o pulverizador para que sea calentado por la llama que sale del mismo y haga que una corriente eléctrica fluya por algún circuito conectado al termopar, y en el que éste produce y gobierna la producción de la corriente retentora del solenoide en el extremo del campo derivado, de tal modo que se produzca un flujo magnético suficiente para retener la armadura en contacto con el mismo en el campo derivado, siempre que el termopar permanezca calentado por la llama, y en el caso de que la llama se apagara, se enfría en termopar, se extingue la corriente retentora, y como el flujo magnético enlaza el solenoide retentor con la armadura, ésta es liberada y puede moverse a la mayor concentración de flujo en el otro extremo de su recorrido.

13. Un aparato magnético como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la armadura (54) está hecha de material magnetizable y para reducir la masa, los polos magnéticos (46), (48), (50), (52) están situados en los extremos opuestos del motor con relativamente poca separación entre la cara de los dos pares de polos magnéticos opuestos y la parte magnetizable de la armadura (54) reducida de tamaño para que quepa justo entre la cara del par de polos opuestos del motor, estando dicha parte magnetizable de la armadura sujeta en un extremo de una varilla conectora de poca masa (16) que pasa a través de uno o ambos extremos del motor magnético para terminar fuera del mismo.

14. Un aparato magnético como el reivindicado en la reivindicación 13, que combinado con una cámara de la que fluye un fluido, lo recibe, según la posición del cierre de una válvula respecto a un asiento de válvula que rodea una abertura en la pared de la cámara, en la que la posición de la armadura determina la posición del medio de cierre, y en una posición extrema de la armadura, el medio de cierre cierra la válvula y en la otra posición extrema el medio de cierre está apartado del asiento de la válvula.

15. Una combinación de aparato magnético y cámara como los reivindicados en la reivindicación 14, cuando se combinan con una pluralidad similar a dichas combinaciones, en el que la cámara contiene varias regiones de un colector común cuyos orificios difieren en diámetro y los motores se eligen de tal manera que al abrir orificios diferentes, bien uno solo o en combinación con otros, se obtiene una suma de diámetros variable de los orificios, para regular el caudal de fluido que pasa por las válvulas del colector, siendo el área total de los orificios lo que define el caudal que sale del colector a una diferencia de presión dada.

16. Un aparato magnético como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en combinación con varios aparatos similares, adaptada para abrir y cerrar cada una de las diversas válvulas para regular la salida de fluido a presión del colector, que constituye un depósito de dicho fluido, siendo la bobina del electromagnético conectable a una fuente de corriente eléctrica, realizándose la regulación por un medio (204) previsto para establecer la conexión con la fuente de energía y la dirección en que fluye dicha corriente en cada bobina.

17. Una combinación de colector y válvula como el reivindicado en la reivindicación 16, en la que el medio de regulación se manda por un ordenador, que es programable para abrir y cerrar las válvulas en secuencia, o en una o más combinaciones o en una secuencia de combinaciones, disponiendo cada válvula de un orificio (158), (160), etc., por el que puede pasar un fluido, sea gas o aire, cuando se abre la válvula.