ES2231527T3 - Electrovalvula biestable. - Google Patents

Abstract

Electroválvula, en particular para una máquina de frío, con un cuerpo de válvula (13) con una entrada (35) y dos salidas (33) y un elemento de válvula (31) que se puede desplazar dentro del cuerpo de la válvula (13) entre dos posiciones extremas que se corresponden respectivamente a distintas posiciones de conmutación de la electroválvula, con por lo menos un imán permanente (36) para mantener el elemento de válvula (31) en la posición extrema respectiva que haya adoptado, así como un solenoide (9) para ejercer sobre el elemento de válvula (31) una fuerza magnética que provoque su desplazamiento a la otra posición extrema respectiva, caracterizada porque el cuerpo de la válvula (13) y el solenoide (9) se alojan en dos compartimientos preconformados de una carcasa (1, 40) de material no magnético, y porque el por lo menos un imán permanente (36) va sujeto en una montura en una pared de la carcasa, orientado hacia una posición central del elemento de válvula (31) situado entre las dos posiciones extremas.

Description

Electroválvula biestable

La presente invención se refiere a una electroválvula que comprende un cuerpo de válvula con una entrada y dos salidas y un elemento de válvula desplazable dentro del cuerpo de la válvula entre dos posiciones extremas que se corresponden respectivamente con diferentes posiciones de conmutación de la electroválvula, por lo menos un imán permanente para mantener el elemento válvula en la respectiva posición extrema adoptada y un solenoide para ejercer sobre el elemento de válvula una fuerza magnética que provoque el desplazamiento a la otra posición extrema respectiva.

Una electroválvula biestable de esta clase se conoce, por ejemplo, por la patente U.S. 34.977.436 y se emplea principalmente en aparatos frigoríficos en los que dos o más cámaras, tal como por ejemplo el compartimiento frigorífico y el compartimiento congelador de un aparato combinado frigorífico-congelador se deban enfriar a distintas temperaturas de trabajo sirviéndose de agente frigorífico procedente de una única fuente. Se utiliza en un aparato de esta clase para alimentar de forma selectiva con agente frigorífico los circuitos de refrigeración de las distintas cámaras, según necesidad.

Por la patente DE 37 18 490 A1 se conoce otra electroválvula de la clase antes descrita. En esta electroválvula conocida, el cuerpo de la válvula está construido a base de un elemento tubular de material no magnético cuyos extremos están cerrados respectivamente por elementos de un material magnético. En un primero de estos elementos van conectadas una conducción de entrada y una conducción de salida, y al segundo una conducción de salida. Dos imanes permanentes están dispuestos, con los polos de igual nombre enfrentados entre sí, a ambos lados del elemento tubular. El segundo elemento de material magnético está prolongado más allá del extremo del elemento tubular y va rodeado del solenoide. Una pieza de chapa en forma de U rodea a todo el conjunto y cierra un circuito magnético, que pasa a través de los dos elementos de material magnético y del elemento de válvula y que permite controlar el movimiento del elemento de válvula entre sus dos posiciones extremas.

El montaje de esta electroválvula conocida es complejo y por lo tanto caro. Para conectar la segunda conducción de salida se necesita un orificio radial en el segundo elemento de material magnético. Al cuerpo de la válvula hay que fijar los imanes permanentes y el solenoide y por último, es preciso colocar encima de todo el conjunto, incluidas las conducciones de entrada y salida que van fijadas al mismo, la pieza de chapa en forma de U, que es preciso fijar.

Mediante la presente invención se crea una electroválvula de la clase antes citada, cuya disposición se ha simplificado y que por lo tanto se puede fabricar con un gasto reducido y a un precio económico.

Al estar alojados en la carcasa de la electroválvula objeto de la invención el cuerpo de la válvula y el solenoide, respectivamente, en compartimientos, y al estar sujeto el imán permanente en una montura en una pared de la carcasa, resulta posible invertir el orden de montaje de los componentes de la electroválvula. En lugar de tener que montar como hasta ahora los distintos componentes de manera laboriosa sucesivamente alrededor de la electroválvula de acuerdo con la presente, los componentes se pueden montar, cómodamente y de forma consecutiva en la carcasa, donde una montura preconformada para el imán permanente con los compartimientos para el cuerpo de la válvula y el solenoide permiten montar estos componentes los unos con respecto a los otros de forma rápida, cómoda y manteniendo exactamente las dimensiones. Dado que la posición relativa de los componentes entre sí viene dada por los compartimientos o la montura se obtiene automáticamente, el posicionamiento exacto de los distintos componentes que es necesario para que la electroválvula funcione con seguridad.

Otras realizaciones ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes.

La montura para el imán permanente está realizada ventajosamente como un alojamiento en la carcasa, abierto hacia el interior de la carcasa. Esto permite disponer el imán permanente en contacto con el cuerpo de la válvula sujeto en la carcasa.

También se prefiere que el imán permanente vaya retenido en el alojamiento por unos ganchos de enclavamiento. Esto permite montar el imán simplemente encajándolo.

La carcasa está compuesta convenientemente de dos partes o casquetes, que están contiguos entre sí en un plano definido por los ejes longitudinales de la bobina y del cuerpo de la válvula. Estas dos partes se pueden enclavar entre sí cómodamente después de colocar el solenoide y el cuerpo de la válvula en sus compartimientos respectivos.

En cada una de las dos partes puede estar dispuesto un imán permanente, de manera que los dos imanes permanentes queden enfrentados entre sí a ambos lados del plano de división de las dos partes.

Para poder conectar cómodamente los cables de alimentación eléctrica para el solenoide la carcasa lleva convenientemente una tapa que permita el acceso a las conexiones de alimentación del solenoide.

Esta tapa está unida convenientemente al resto de la carcasa por una bisagra de lámina. Una tapa de esta clase se puede fabricar cómodamente de una misma pieza con una zona contigua de la carcasa, por ejemplo mediante función inyectada.

La tapa y un borde contiguo del resto de la carcasa forman convenientemente una sujeción para una descarga de tracción del cable de alimentación del solenoide.

El cuerpo de la válvula está realizado convenientemente de forma cilíndrica, con la entrada en el centro axial del cuerpo de la válvula y las dos salidas en caras frontales opuestas. Esta forma del cuerpo de la válvula permite su fabricación cómoda, por ejemplo, introduciendo dos elementos que forman respectivamente un asiento de válvula y una salida, desde los extremos dentro de un tubo cilíndrico.

Un tubo de entrada unido a la entrada pasa a través de una tubuladura moldeada en las dos partes de la carcasa. De esta manera el cuerpo de la válvula queda asegurado en su compartimiento, tanto para impedir el giro alrededor de su eje como también contra un desplazamiento en dirección axial.

Para permitir un montaje flexible de la electroválvula en diferentes entornos de aplicación, la superficie exterior de la carcasa lleva preferentemente varias orejetas de fijación con distintas orientaciones.

Los extremos del cuerpo de la válvula sobresalen preferentemente libres de la superficie exterior de la carcasa. Esto permite utilizar la carcasa tanto para los cuerpos de válvula que se monten en la carcasa ya equipados de las conducciones de salida como también para aquellos otros en los que las conducciones de salida solamente se fijan a los extremos del cuerpo de la válvula, preferentemente mediante soldadura, después de colocar el cuerpo de la válvula en la carcasa, y posiblemente también después de montar la carcasa en su entorno de utilización. Especialmente para este último caso es conveniente que la carcasa sea de un material resistente al calor, en particular de un plástico tal como por ejemplo polipropileno, que soporte las temperaturas que se producen al soltar las conducciones de conexión a la superficie del cuerpo de la válvula sin sufrir daño.

Otras características y ventajas de la invención se deducen de la siguiente descripción de ejemplos de realización, haciendo referencia al dibujo adjunto. Las figuras muestran:

- Figura 1 una vista en perspectiva de la parte inferior de la carcasa de la electroválvula objeto de la invención;

- Figura 2 una vista en planta de la parte inferior de la carcasa de la figura 1, estando colocados en su interior el cuerpo de la válvula y el solenoide;

- Figura 3 una vista en perspectiva de las dos partes de la carcasa unidas entre sí.

La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una primera parte de la carcasa, que aquí se designa como parte inferior de la carcasa 1, correspondiente a la electroválvula objeto de la invención. La carcasa está fabricada por fundición inyectada de polipropileno. Comprende un primer compartimiento 2, limitado por un fondo 3 y unas paredes laterales 4, 5, 6. Partiendo de la pared lateral 4 se extienden dos nervios 7, 8 por encima del fondo 3. Presentan, respectivamente, un rebaje en forma de arco de círculo, cuyo diámetro está adaptado a la forma de un solenoide 9, esencialmente cilíndrico (véase la figura 2), que se debe alojar en el primer compartimiento 2, y que está dispuesto de tal manera que el eje longitudinal del solenoide 9 quede en un plano definido por el borde superior común de las paredes laterales.

En los extremos de los nervios 7, 8 alejados de la pared lateral 4 hay un segundo compartimiento 10 contiguo al primer compartimiento 2, que está limitado por las paredes laterales 5, 6 y por una cuarta pared lateral 11. En las paredes laterales 5, 6 están previstos dos rebajes 12 en forma de semicírculo para alojar un cuerpo de válvula cilíndrico 13 (véase la figura 2). El diámetro de los rebajes 12 se corresponde con el del cuerpo de la válvula 13 de manera que su eje longitudinal también queda en el plano del borde superior 14 común.

Otro rebaje 15 en forma de semicírculo está dispuesto en el centro de la cuarta pared lateral 11 y va prolongado hacia el exterior por un resalte de forma semicircular 16.

Dos paredes 17 en forma de C, que sobresalen del fondo del segundo compartimiento 10, limitan un alojamiento 18, que está previsto para alojar un imán permanente 36 (véase la figura 2). Para el anclaje del imán permanente paralelepipédico 36 en el alojamiento 18 se utilizan dos ganchos de retención 19 que sobresalen del fondo del segundo compartimiento 10 entre las paredes 17. Los ganchos de retención 19 están separados entre sí en dirección transversal a la dirección longitudinal del cuerpo de la válvula y su altura está ajustada de tal manera al diámetro de los rebajes 12 que pueden retener en el alojamiento 18 un imán permanente de forma paralelepipédica en una posición en la que toque la pared exterior del cuerpo de la válvula 13, sin que los ganchos de retención 19 toquen ellos mismos el cuerpo de la válvula con su parte que sobresale de la superficie del imán.

A la altura del borde superior 14 están conformadas dos parejas de puentes de enclavamiento 20, en las paredes laterales de la parte inferior de la carcasa, en este caso las paredes 4 y 11. También va conformada en la pared lateral 6 una pestaña de fijación 21 con dos orificios para atornillar o remachar la parte inferior de la carcasa a una base.

El montaje de la electroválvula se efectúa encajando primeramente un imán permanente en el alojamiento 18 y colocando a continuación el solenoide 9 y el cuerpo de la válvula 13 en sus compartimientos 2 ó 10 respectivamente. Esta situación está representada en la figura 2 en una vista en planta.

El solenoide 9 tiene un cuerpo de bobina cilíndrico, en cuyo extremo que queda a la derecha en la figura, hay dos terminales de contacto acodados 25 para la alimentación de corriente de la bobina. En las caras extremas del núcleo de hierro de la bobina 9 van remachados dos hierros 26 en forma de banda, que van doblados alrededor del contorno exterior del solenoide 9, formando piezas polares 27 de sección semicircular.

Las piezas polares 27 rodean con ajuste positivo la superficie exterior del cuerpo de válvula cilíndrico 13. Éste descansa por sus extremos 28 en los rebajes 12 de la parte inferior de la carcasa 1.

El cuerpo de la válvula 13 está dibujado en la figura 2 parcialmente seccionado para mostrar su forma de trabajo. Una cámara 30 situada en el interior del cuerpo de la válvula 13 está limitada en dos extremos por asientos de válvula 32 que presentan, respectivamente, un orificio central, que representa una salida 33 de la válvula. Una conducción de entrada 34 va soldada a una entrada 35 de la válvula que desemboca centrada en la cámara 30. Un elemento de válvula 31 en forma de cuerpo cilíndrico de material ferromagnético, con una bola calada a presión en cada superficie extrema del cuerpo cilíndrico, se puede desplazar entre dos posiciones extremas en las que, respectivamente, una de las bolas asienta en uno de los asientos de válvula, cerrando la salida respectiva 33. El imán permanente 36 alojado en el alojamiento 18 está indicado en la figura mediante un contorno de trazos. El imán 36 está situado exactamente a mitad del recorrido entre los dos asientos de válvula 32. En la posición del elemento de válvula 31 dibujada en la figura ésta forma un circuito magnético, que partiendo del imán 36 transcurre a través del elemento de válvula 31, el asiento de válvula izquierdo 32 y la pieza polar izquierda 27 y vuelve al imán 36. Mediante este circuito magnético se mantiene el elemento de válvula 31 de manera estable en la posición representada, y un fluido refrigerante puede fluir desde la conducción de entrada 34 a través del cuerpo de la válvula hacia la conducción de salida derecha 37, mientras que el camino hacia la conducción de salida izquierda 38 está cerrado.

La válvula 31 no está magnetizada permanentemente, pero debido al circuito magnético presenta una imantación por influencia. Si a los terminales de contacto 25 se les aplica un impulso de corriente de polaridad adecuada, que genera entre las dos piezas polares 27 un campo magnético de sentido opuesto al campo magnético de influencia en el elemento de válvula 31, entonces el elemento de válvula 31 se desplaza desde la posición extrema representada en la figura 2 a la posición extrema opuesta, en la que cierra el paso desde la conducción de entrada 34 a la conducción de entrada 37, y deja libre la conducción de salida 38. En esta posición extrema se forma un circuito magnético análogo al antes descrito, entre el imán permanente y el asiento de válvula izquierdo 32, que mantiene al elemento de válvula 31 en la posición extrema.

Mediante un impulso de corriente de polaridad opuesta se vuelve a desplazar el cuerpo de válvula a la posición extrema representada en la figura.

La electroválvula se completa mediante una parte superior de carcasa 40, que en la figura 3 está representada en una vista en perspectiva sobre la parte inferior 1, si bien sin solenoide y cuerpo de válvula. Igual que la parte inferior 1, también la parte superior 40 presenta un primer compartimiento 41 para la bobina y un segundo compartimiento 42 para el cuerpo de la válvula. El primer compartimiento 41 es más alto que el correspondiente compartimiento 2 de la parte inferior con el fin de poder alojar allí los terminales de contacto acodados 25, y en lugar de un fondo con nervios lleva una tapa sin nervios 43 que se produce junto con el resto de la parte superior 40 por fundición inyectada de una sola pieza, y está unida a aquella por una bisagra de lámina 44.

También en el compartimiento 42 de la parte superior 40 está previsto un rebaje para alojar un segundo imán permanente, que es simétrico al alojamiento 18, y del cual se reconocen en la figura una parte de las paredes 45 en forma de C. Este alojamiento queda exactamente enfrentado al alojamiento 18, y el imán permanente colocado en él tiene polaridad opuesta al imán permanente 36 del alojamiento 18, de manera que los campos de los dos imanes permanentes se superponen formando un campo orientado exactamente en dirección axial del cuerpo de la válvula en la zona de los asientos de válvula 32.

En una realización simplificada de la electroválvula se puede prescindir de uno de los dos alojamientos, empleándose solamente un imán permanente para mantener el elemento de válvula 31 en una de sus dos posiciones extremas. Esta variante no solamente ofrece la ventaja de reducir los costes al ahorrar uno de los imanes sino que al colocar el imán en el alojamiento ya no hay que estar pendiente de la polaridad correcta, mientras que en el caso de utilizar dos imanes permanentes es necesario asegurarse de que a ambos lados del cuerpo de la válvula queden enfrentados polos que tengan igual nombre.

En el borde de la tapa 43 y de la parte superior de la carcasa 48, opuesto a la bisagra de lámina 44, están conformados dos semicasquetes 46, 49, que cuando está cerrada la tapa limitan una cámara con un paso para el cable de alimentación de corriente para el solenoide. La cámara formada de esta manera puede servir para anclar una descarga de tracción conformada en el cable de alimentación o una protección contra el plegado del cable de alimentación. Unos alojamientos de enclavamiento 51 y unos resaltes de enclavamiento 52 conformados a ambos lados de los semicasquetes permiten bloquear la tapa 43 en posición cerrada.

En las paredes exteriores de la parte superior de la carcasa 40 están conformados, además, unos resaltes de enclavamiento 48, complementarios a las pletinas de enclavamiento 20 de la parte inferior 1, así como un resalte de forma semicircular 49, que se complementa con el correspondiente resalte 16 de la parte inferior de la carcasa formando una tubuladura en la cual va sujeto firmemente el cable de entrada 34 de la válvula. También hay una segunda orejeta de fijación 50, con una orientación ortogonal a la orejeta de fijación 21 de la parte inferior de la carcasa 1.

Para montar la electroválvula objeto de la invención se necesitan solamente unas pocas operaciones sencillas en las que no hay que estar pendientes de la precisión de las dimensiones, ya que las posiciones de los distintos componentes entre sí viene dada por la forma de las dos partes de la carcasa 1, 40. En una primera operación, por lo menos una de las partes de la carcasa queda provista de un imán permanente. A continuación se colocan el cuerpo de la válvula 13, que lleva montada la conducción de entrada 34, así como el solenoide 9, en los compartimientos previstos para este efecto en la parte inferior de la carcasa. Al encajar la parte superior de la carcasa 40 sobre la parte inferior 1 quedan fijados en sus posiciones el cuerpo de la válvula 13 y el solenoide 9. En esta fase, el cuerpo de la válvula 31 ya puede estar equipado con las conducciones de salida 37, 38; pero dado que los extremos 28 del cuerpo de la válvula 31 están al descubierto, existe sin embargo también la posibilidad de fijar las conducciones de salida 37, 38 posteriormente, por ejemplo mediante soldadura blanda.

A continuación se coloca una descarga de tracción del cable de alimentación del solenoide que va enchufado sobre los terminales de contacto 25, en el semicasquete 46 y se cierra la tapa 43.

En el caso de que se utilice un solo imán permanente existe también la posibilidad de ampliar en forma de ranura el rebaje 15 previsto para alojamiento del cable de entrada 34, en aquella parte de la carcasa que no lleva imán, permitiendo así el giro del cuerpo de la válvula alrededor de su eje. Esta variante puede facilitar la instalación de la válvula en determinados entornos de aplicación.

Claims (14)

1. Electroválvula, en particular para una máquina de frío, con un cuerpo de válvula (13) con una entrada (35) y dos salidas (33) y un elemento de válvula (31) que se puede desplazar dentro del cuerpo de la válvula (13) entre dos posiciones extremas que se corresponden respectivamente a distintas posiciones de conmutación de la electroválvula, con por lo menos un imán permanente (36) para mantener el elemento de válvula (31) en la posición extrema respectiva que haya adoptado, así como un solenoide (9) para ejercer sobre el elemento de válvula (31) una fuerza magnética que provoque su desplazamiento a la otra posición extrema respectiva, caracterizada porque el cuerpo de la válvula (13) y el solenoide (9) se alojan en dos compartimientos preconformados de una carcasa (1, 40) de material no magnético, y porque el por lo menos un imán permanente (36) va sujeto en una montura en una pared de la carcasa, orientado hacia una posición central del elemento de válvula (31) situado entre las dos posiciones extremas.

2. Electroválvula según la reivindicación 1, caracterizada porque la montura del imán permanente (36) es un rebaje (18) de la carcasa, abierto hacia el interior de la carcasa.

3. Electroválvula según la reivindicación 2, caracterizada porque el imán permanente (36) queda retenido en el rebaje (18) mediante unos ganchos de enclavamiento (19).

4. Electroválvula según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa comprende dos partes (1, 40), contiguas entre sí en un plano definido por los ejes longitudinales de la bobina (9) y del cuerpo de la válvula (13).

5. Electroválvula según la reivindicación 4, caracterizada porque hay dispuesto un imán permanente (36) en cada una de la dos partes (1, 40).

6. Electroválvula según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa presenta una tapa (43) que permite el acceso a las conexiones de alimentación (25) del solenoide (9).

7. Electroválvula según la reivindicación 6, caracterizada porque la tapa (43) está unida al resto de la carcasa mediante una bisagra de lámina (44).

8. Electroválvula según la reivindicación 6 ó 7, caracterizada porque en la tapa (43) y en el borde contiguo del resto de la carcasa está prevista una descarga de tracción para el cable de alimentación del solenoide (9).

9. Electroválvula según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el cuerpo de la válvula (13) está realizado con forma cilíndrica, con la entrada (35) en el centro axial del cuerpo de la válvula (13) y las dos salidas (33) en caras extremas opuestas (28).

10. Electroválvula según la reivindicación 9 y la reivindicación 5 ó 6, caracterizada porque un tubo de entrada (34) unido a la entrada (35) pasa a través de una tubuladura (16, 49) formada en las dos partes (1, 40) de la carcasa.

11. Electroválvula según la reivindicación 9 ó 10 y la reivindicación 3, caracterizada porque los ganchos de retención (19) están separados en dirección transversal a la dirección longitudinal del cuerpo cilíndrico de la válvula (13).

12. Electroválvula según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en la superficie exterior de la carcasa están conformadas varias orejetas de fijación (21, 50) de diferente orientación.

13. Electroválvula según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los extremos (28) del cuerpo de la válvula (13) sobresalen libremente de la superficie exterior de la carcasa para permitir la conexión de las conducciones de salida (37, 38).

14. Electroválvula según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa está fabricada en un material plástico resistente al calor, en particular de polipropileno.