ES2237531T3 - Valvula de diafragma electromagnetica y procedimiento para controlar el flujo de fluido. - Google Patents

Abstract

El actuador de la reivindicación 10, en el que dicho circuito de control está alimentado por una

Description

Válvula de diafragma electromagnética y procedimiento para controlar el flujo de fluido.

Campo de la invención

La invención presente se refiere al control del caudal del fluido en diversos sistemas.

Antecedentes

En la patente de los EE.UU. 2.619.986, la cual se puede considerar que es la técnica anterior más próxima, se da a conocer un conjunto de válvula fácilmente desmembrable para la dispensación higiénica de fluidos. Este conjunto de válvula está controlado por medio de un actuador de solenoide fijado de manera desmontable al asiento de una válvula y que incluya un medio de cierre del asiento de la válvula, tal como un diafragma de caucho flexible y un contador regulador del flujo. Cuando el diafragma está situado lejos del asiento de la válvula, el fluido puede pasar desde la entrada de la válvula hasta la salida de la válvula, según se muestra en la figura 1 de la patente de los EE.UU. 2.619.986.

En la patente de los EE.UU. 2.842.400 se da a conocer una válvula de descarga de solenoide de tipo diafragma para dispensar bebidas carbonatadas. Esta válvula incluye un cuerpo de válvula, con una entrada y una salida, y un asiento de válvula. La válvula también incluye un solenoide con una envuelta y un manguito que se extiende a través del núcleo de la bobina del solenoide y un percutor del solenoide localizado dentro del manguito. Un diafragma en forma de copa tiene una brida anular que rodea el extremo interior del manguito y una porción central engrosada. El percutor del solenoide presiona el diafragma en contacto con el asiento de la válvula en posición cerrada y se retrae en posición abierta, según se muestra en las figuras 6 y 7 de la patente de los EE.UU. 2.842.400. El solenoide se puede retirar del cuerpo de la válvula con el solenoide unido al manguito.

En la patente de los EE.UU. 5.265.594 se describe un aparato, tal como un ventilador, para regular la cantidad de corriente directa de un medio fluente tal como un gas. El aparato tiene una válvula, que se muestra en figura 1 de la patente de los EE.UU. 5.265.594, que aporta un orificio variable accionado por un primer circuito regulador con realimentación negativa. La válvula es una válvula de solenoide que incluye una envuelta que contiene un canal dividido en una entrada y una salida y una abertura u orificio de válvula dispuesto entre la entrada y la salida. La válvula incluye también una membrana, de un tipo de caucho apropiado o material similar, asentada de modo que cierre normalmente la apertura de la válvula usando un solenoide. El solenoide incluye una bobina magnética dispuesta debajo de la membrana y una varilla con un material magnético en la región de la bobina y que es desplazable centralmente con la bobina magnética. Cuando no hay corriente que fluya por la bobina magnética, la varilla se presiona contra la membrana por la tensión de dos muelles, de manera que la abertura de la válvula se cierra con seguridad.

En las figuras 4 a 6 de la patente de los EE.UU. 3.821.967 se da a conocer una válvula controlada por un operador de solenoide. La válvula principal incluye una entrada, una salida y un cuerpo de válvula antisifonaje y un miembro para el accionamiento de la válvula controlado por un solenoide. El solenoide está montado en el lado del cuerpo de la válvula antisifonaje e incluye un miembro de cierre conectado a un percutor. El miembro de cierre tiene una cabeza agrandada que incluye un miembro de cierre de caucho moldeado dispuesto para interactuar con un asiento de válvula de la válvula actuadora. El miembro actuador incluye una cavidad piloto situada por encima del diafragma. La presión dentro de la cavidad piloto está controlada por el solenoide desplazando el miembro de caucho moldeado de la válvula actuadora. El solenoide abre y cierra la válvula actuadora controlando de este modo la apertura y el cierre de la válvula principal.

En el documento US 2.619.986, el cual se puede considerar que es la técnica anterior más aproximada, se dan a conocer las características principales del preámbulo de las reivindicaciones 1 y 33.

Los sistemas industriales, agrícolas y domésticos usan diversos tipos de válvulas para controlar el paso de los fluidos. La forma más corriente de válvula de accionamiento eléctrico emplea un solenoide arrollado encima de una bobina, y un miembro de válvula situado dentro de la bobina y excitado por una corriente de excitación que se pasa por el solenoide. En la posición cerrada, se presiona la punta de un miembro de válvula en contacto con el asiento de válvula y, de este modo, se para el paso por un conducto en el que se ha dispuesto el asiento de la válvula. Aunque la punta del miembro de válvula se fabrica en muchos casos con una resina sintética u otro material resiliente, otras piezas del elemento de válvula se fabrican con un material que tenga una permeabilidad magnética relativamente alta, tal como el acero, de manera que estará sujeto a la fuerza procedente del campo magnético del solenoide y actuará como un inducido del solenoide.

En los actuadores accionados por batería la circuitería de control de la válvula eléctrica debe emplear tan poca energía como sea posible. Para conseguir un funcionamiento altamente eficiente con respecto a la energía el elemento de válvula (es decir, el inducido del solenoide) es necesario que sea todo lo magnéticamente permeable como sea posible. Además, la circuitería de control de la válvula eléctrica debe aplicar solo la corriente mínima de excitación y en la duración mínima durante la excitación del inducido, en válvulas con enclavamiento (es decir, válvulas cuyos actuadores requieren energía para abrir o cerrar la válvula pero para que no la mantengan abierta o cerrada). En los actuadores sin enclavamiento la corriente de excitación alta, sin necesidad, para mantener la válvula abierta puede también sin necesidad reducir la duración de la batería. Por consiguiente la disminución del consumo de energía es un aspecto importante en el diseño de un actuador.

En muchos actuadores de la técnica anterior, el agua (u otro fluido regulado) puede entrar en la cavidad de la bobina que contiene el actuador. Con frecuencia el actuador incluye un pasaje de la corriente en comunicación con un vacío interno para proporcionar un camino de resistencia de corriente baja y para compensar la presión externa sobre el elemento de válvula (es decir, la presión que ejerce el fluido regulado sobre el inducido). Así, el fluido regulado se mueve hacia delante y hacia atrás en respuesta al cierre o a la apertura del actuador. Es usual que esto cause degradación en el inducido (es decir, corrosión) y problemas con los iones de metal (u otros depósitos) que se acumulan dentro de la cavidad de las bobinas. La gravedad de este problema está en función del tipo de fluido, por ejemplo, del tipo de agua, que se esté regulando

Según se ha mencionado antes, un inducido óptimo del solenoide tiene una permeabilidad magnética tan alta como sea posible, sin embargo es usual que los materiales con una permeabilidad magnética muy alta tengan una resistencia baja a la corrosión. De este modo, los diseñadores en el pasado han tenido que comprometer la permeabilidad a favor de la resistencia a la corrosión. Por ejemplo, el acero al carbono tiene una permeabilidad magnética alta pero es muy vulnerable a la oxidación y a la corrosión, por lo que los diseñadores han recurrido a los grados de permeabilidad magnética más alta del acero inoxidable, incluso aunque el acero inoxidable es magnéticamente menos permeable que el acero al carbono. Aún así, los diseñadores han tenido problemas con los depósitos antes mencionados o, por el contrario, problemas para evitar la contaminación del fluido por medio del inducido, la bobina u otros elementos de la válvula.

Por lo tanto, todavía hay necesidad de un actuador de válvula más perfeccionado.

Sumario de la invención

La invención presente se refiere a un actuador electromagnético y a un procedimiento para manejar un actuador según las reivindicaciones 1 y 33.

Según se ha indicado una válvula incluye un conducto que forma un canal de paso para fluidos que aporta un asiento de válvula y un actuador electromagnético. Este actuador electromagnético incluye una bobina de solenoide y una envuelta de inducido que forma una ranura de inducido dentro de la cual se dispone un inducido ferromagnético. El actuador es operable conduciendo una corriente eléctrica por la bobina del solenoide para accionar el inducido entre sus posiciones retraída y extendida. El actuador también incluye una membrana flexible tan fijada a la boca de la ranura como para deformarse y cerrarse en contacto con el asiento de la válvula con el fin de evitar que el fluido fluya por el canal para el paso de fluidos cuando el inducido se desplace a su posición de inducido extendido, en la que la membrana y la envuelta del inducido forman una cámara de inducido sustancialmente estanca a los fluidos que contiene el inducido. Un fluido, casi incompresible ocupa casi todo el volumen de la cámara que no esté ocupado por el inducido.

Las realizaciones preferidas de esta invención se dan a conocer en las reivindicaciones adjuntas. Como se explicará, el actuador puede incluir un electroimán permanente dispuesto para que forme un actuador de enclavamiento. El actuador puede incluir un muelle de derivación colocado y dispuesto para desviar dicho inducido hacia su posición extendida. La parte distal del inducido (es decir la punta del inducido) se puede disponer para que comprima la membrana en contacto con el asiento de la válvula cuando el inducido esté situado en su posición de inducido extendido. La relación que el área de la parte distal guarda con el área de la membrana, expuesta a un conducto aguas arriba de la membrana, está entre 1,4 y 12,3.

El fluido del inducido puede incluir fluido incompresible que comprenda un anticorrosivo. En esencia el fluido incompresible puede consistir en agua mezclada con un anticorrosivo.

Hay que observar que un sistema actuador comprende un actuador que incluya un inducido y una bobina operables mediante la aplicación de una excitación de bobina y, de este modo, desplazar el inducido, y una membrana que, en parte, encierra el inducido. El sistema actuador también incluye un sensor del inducido, construido para detectar el desplazamiento del inducido, y un circuito de control operable para empezar a aplicar la excitación de bobina a la bobina en respuesta a una salida desde el sensor del inducido.

Hay que observar además que un sistema actuador comprende un actuador que incluye un inducido, una membrana y una bobina, operable mediante la aplicación de una excitación de la bobina a la misma, en un primer sentido de excitación, para conducir corriente en un primer sentido de la corriente y, de este modo, tender a accionar el inducido hacia una primera posición final; un sensor sónico acoplado al actuador de manera que detecte el ruido que hace el inducido al alcanzar la primera posición final, el sensor sónico generando una salida del sensor indicadora del sonido que detecta. Este sistema también incluye un circuito de control para empezar a aplicar la excitación de la bobina a la bobina en el primer sentido de excitación y en respuesta a la salida del detector al cumplir un primer criterio predeterminado de terminación de la corriente, para dejar de aplicar excitación de bobina a la bobina en el primer sentido de excitación.

Es preferible que la bobina sea operable mediante la aplicación de una excitación de la bobina a la misma en un segundo sentido de excitación para conducir corriente en un segundo sentido de la corriente y, de este modo, tender a llevar el inducido a una segunda posición final; el sensor está también acoplado al actuador de tal manera que de detecte que el inducido ha alcanzado la segunda posición final, y el circuito de control es operable para comenzar a aplicar la excitación de bobina a la bobina en el segundo sentido de excitación y en respuesta a la salida del detector al cumplirse un segundo criterio predeterminado de terminación de la corriente para parar de aplicar la excitación de bobina a la bobina en el segundo sentido de excitación.

El actuador puede incluir un primer y un segundo criterios de terminación de la corriente, que difieren.

El diseño presente reduce el gasto de energía que, es usual, ocurre al excitar el inducido del actuador. Un sensor del inducido monitoriza el movimiento del inducido o determina cuando el inducido ha alcanzado el final de su carrera. En un punto seleccionado, basado en una señal procedente del sensor del inducido, termina una señal de excitación para excitar la bobina y el actuador. Este puede reducir muchísimo del consumo de energía porque no se necesita, de este modo, que la duración de la excitación de la bobina sea lo bastante larga como para cumplir los requisitos del peor de los casos aplicados que es usual que se apliquen cuando no hay sensor alguno del inducido. Esto puede dar por resultado un aumento importante en la duración de la batería.

Además, se pueden usar, en el actuador de la válvula, materiales con una permeabilidad magnética alta tales como los tipos ferromagnéticos de acero inoxidable con independencia de su baja resistencia a la corrosión y no es necesario someter el inducido a un número de etapas de tratamiento para proporcionarle un nivel aceptable de resistencia a la corrosión. Así, el diseño presente reduce el coste de la válvula, o reduce el tamaño más grande del hilo para el solenoide necesario porque la permeabilidad del inducido no es tan grande como óptimamente sería posible.

Es preferible que una membrana flexible esté fijada encima del extremo de la ranura dentro de la cual el inducido se desplaza, con el fin de proteger el material del inducido, con permeabilidad alta, de la exposición a fluidos posiblemente corrosivos cuya corriente la válvula tiene que controlar. Además, la ranura del inducido se llena con un fluido incompresible para contrarrestar la fuerza que ejerce la presión del fluido que se está controlando.

Mejoramos varios diseños de la técnica anterior, por ejemplo, eliminado diversos problemas tales como los de la patente de los EE.UU. número 5.941.505, a nombre de Nagel, para evitar escapes en las membranas que protegen los fluidos controlados de los contaminantes del conjunto de la válvula.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en corte de un actuador de válvula accionado por medios eléctricos.

La figura 2 es una vista en corte de otra realización de un actuador de válvula accionado por medios eléctricos.

La figura 2A es una vista despiezada del operador que se muestra en la figura 2.

La figura 3 es una vista en corte del operador que se muestra en la figura 2 incluyendo un transductor piezoeléctrico.

La figura 4 es un esquema funcional de un sistema de control para el actuador.

Descripción detallada de una realización ilustrativa

Con referencia a la figura 1, los sistemas industriales, agrícolas y domésticos usan varios tipos para controlar el paso de fluidos. Una válvula operable por medios eléctricos 10 usa un solenoide para accionar un percutor dentro de un asiento de válvula y de este modo detener la corriente por un conducto en el cual se ha dispuesto el asiento de la válvula. En concreto, el actuador de válvula 10 incluye una base del actuador 16, una pieza polar ferromagnética 24, un inducido ferromagnético 30, montado de manera deslizante dentro de una ranura de inducido formada en la pieza polar 24, y devanados de un solenoide 28, arrollados alrededor de una bobina de solenoide 14. La válvula también 10 incluye una junta tórica 12, resilientemente deformable, que forma un cierre entre la bobina de solenoide 14 y la base del actuador 16, todos los cuales se mantienen juntos por medio de una envuelta 18. La bobina 14, en su extremo superior, forma una cavidad de electroimán 20, formada por un electroimán 22, en forma de disco. La envuelta de solenoide 18 (es decir, el recipiente 18) está plegada en la base del actuador 16 para mantener el electroimán 22 y la pieza polar 24 en contacto con la bobina 14 y de este modo sujetar los devanados 28 y la base del actuador dentro del recipiente 18.

El actuador de la válvula 10 se puede construir con enclavamiento (figura 1) o sin enclavamiento. La realización con enclavamiento incluye el electroimán 22 que proporciona un campo magnético con una orientación y una fuerza capaces de vencer la fuerza de un muelle helicoidal 48 y, de este modo, retener el inducido 30 en estado abierto incluso después de que no haya corriente alguna de excitación que fluya dentro de los devanados 28 del solenoide. En la realización sin enclavamiento no hay electroimán permanente alguno (es decir, el electroimán 22). Para mantener el inducido 30 en estado abierto, una corriente de excitación debe continuar pasando por los devanados 28 para aportar el campo magnético necesario. El inducido 30 se mueve al estado cerrado bajo la fuerza del muelle 48, si no hay corriente de excitación. Por otro lado, en la realización con enclavamiento, se aplica una corriente de excitación a los devanados 28 en sentidos opuestos para mover el inducido entre los estados abierto y cerrado, pero no es necesaria corriente de excitación alguna para mantenerlo en cualquier estado.

Con referencia todavía a la figura 1, la base del actuador 16 incluye una porción de base amplia, casi localizada dentro del recipiente 18, y una prolongación de base estrechada 32. El actuador de la válvula incluye también una membrana 40, resilientemente deformable, con un reborde 42. La superficie exterior de la prolongación de la base 32 se engrana de forma roscada con pasos de rosca complementarios colocados en una cavidad que forma la superficie superior de un soporte de montaje 34. Una superficie anular 36 formada por un agujero escariado en la cara inferior de la prolongación de la base 32 comprime una pestaña periférica engrosada 38 de la membrana 40, resilientemente deformable, en contacto con el reborde 42 formado dentro de la cavidad superior del soporte de montaje 34. Esto crea un cierre estanco a los fluidos de forma que la membrana protege el inducido 30 de la exposición al fluido que fluye dentro del conducto interior del fluido 44 del soporte de montaje 34. También colabora con una junta tórica 46 para formar una cámara de inducido estanca a los fluidos llenada con un fluido para inducido (por ejemplo, líquido o gas) que es preferible que sea relativamente invíscido, incomprensible y anticorrosivo.

Por ejemplo, el líquido del inducido puede ser agua mezclada con un anticorrosivo, por ejemplo, un 20% de mezcla de polipropilenglicol y fosfato potásico. Como alternativa, el fluido del inducido puede incluir fluido a base de silicona, polipropileno, polietilenglicol u otro fluido con moléculas grandes. El líquido del inducido puede en general ser cualquier líquido casi incompresible con propiedades de baja viscosidad y anticorrosión con respecto al inducido. Debido a esta protección, el material del inducido de la realización ilustrada puede ser un acero bajo en carbono; la resistencia a la corrosión no es un factor importante como, de otra manera, lo sería. En otras realizaciones se pueden emplear materiales de inducido tales como los aceros inoxidables de las series 420 o 430. Solo es necesario que, en esencia, el inducido esté formado con un material ferromagnético, es decir, un material que el solenoide y el electroimán puedan atraer. Aún así, puede incluir piezas tales como, digamos, una punta flexible, que no sean ferromagnéticas.

En el funcionamiento, el muelle helicoidal 48, dispuesto en la cavidad central 50 del inducido 30, se apoyo contra un reborde de la cavidad 52 y, de este modo, tiende a forzar al inducido 30 a una posición extendida desde la posición retraída mostrada en la figura 1. En la realización sin enclavamiento el inducido 30 tiende a buscar la posición extendida en ausencia de una corriente de solenoide. En la realización con enclavamiento que se muestra en la figura 1, el inducido se mantiene en la posición retraída por medio del electroimán 22 en ausencia de corriente del solenoide. Para conducir el inducido a la posición extendida se necesita, por lo tanto, corriente de inducido de tal sentido y magnitud que la fuerza magnética resultante contrarreste la del electroimán lo suficiente como para permitir que la fuerza del muelle predomine. Cuando esto sucede, la fuerza del muelle mueve el inducido 30 hasta su posición extendida, en la cual hace que la superficie exterior de la membrana 40 se cierre en contacto con el asiento de válvula 54 que el soporte de montaje 34 forma dentro del conducto 44. Esto para la corriente dentro del conducto 44. En esta posición el inducido está separado del electroimán lo bastante como para que la fuerza del muelle pueda mantener el inducido extendido sin la ayuda del solenoide.

La membrana resiliente 40 encierra el fluido del inducido localizado dentro de una cámara del inducido estanca a los fluidos, en comunicación con una lumbrera del inducido 56 formada por el cuerpo del inducido. Además, la membrana resiliente 40 está expuesta a la presión del fluido regulado en el conducto 44 y puede por lo tanto estar sujeta a una fuerza exterior considerable. Sin embargo el inducido 30 y el muelle 48 no tienen que vencer esta fuerza porque la presión del conducto se transmite, a través de la membrana 40, al fluido incompresible del inducido dentro de la cámara del inducido. Por lo tanto, la fuerza que resulta de la presión dentro de la cámara equilibra, aproximadamente, la fuerza que la presión del conducto ejerce.

Con referencia aún a la figura 1, el inducido 30 está libre para moverse con respecto a las presiones del fluido dentro de la cámara entre las posicione retraída y extendida. La lumbrera del inducido 56 habilita que el fluido equilibrador de fuerzas se desplace desde el pozuelo inferior 58 de la cámara del inducido, pasando por la cavidad del muelle 50, hasta la parte de la cámara del inducido desde donde el extremo superior del inducido (es decir, el extremo distal) se ha retirado tras la actuación. Aunque el fluido del inducido también puede fluir alrededor de los lados del inducido, las disposiciones en las que se requiera el movimiento rápido del inducido deben tener un camino de poca resistencia a la corriente, tal como el que esa lumbrera 50 contribuye a formar. Consideraciones similares favorecen el uso de un líquido de la cámara del inducido que sea relativamente invíscido.

Para hacer volver al inducido a la posición ilustrada, retraída, y de este modo permitir el paso del fluido, se conduce corriente a través del solenoide en el sentido que haga que el campo magnético resultante refuerce la del electroimán. Tal como se explicó antes, la fuerza que el electroimán 22 ejerce sobre el inducido, en la posición retraída, es lo suficiente grande como para mantenerle allí en contra de la fuerza del muelle, pero, en una versión monoestable, en la que no se emplea tal electroimán, el inducido permanecería en la posición retraída durante todo el tiempo en que el solenoide conduzca corriente suficiente como para que la fuerza magnética resultante supere a la fuerza del muelle.

En resumen, la membrana 40 protege al inducido 30 y crea una cavidad que está llena con un líquido bastante anticorrosivo, el cual, a su vez permite a los diseñadores de actuadores hacer elecciones más favorables entre materiales con alta resistencia a la corrosión y gran permeabilidad magnética. Además, la membrana 40 aporta una barrera a los iones metálicos y otros residuos que tenderían a migrar dentro de la cavidad.

El extremo inferior del inducido 30 forma, en la realización ilustrada, una porción de punta estrechada 60 (es decir, el percutor) con una superficie que está tocando la membrana 40, que, a su vez, entra en contacto con el asiento 54. La superficie del percutor está relacionada con el área de apertura del asiento, y ambas se pueden aumentar o disminuir. La superficie del percutor y la superficie del asiento 54 se pueden optimizar para un intervalo de presiones dentro de las cuales se diseña el actuador para que funcione. La reducción de la superficie del percutor (es decir, el estrechamiento de la porción 60) reduce el área del percutor implicada en el apriete de la membrana 40 en contacto con el asiento 54, y esto, a su vez, reduce la fuerza del muelle que se necesita para una presión dada aguas arriba del conducto del fluido. Por otro lado, haciendo que el área de la punta del percutor sea demasiado pequeña se tiende a dañar la membrana 40 durante el tiempo extra del cierre de la válvula. Hemos hallado que un intervalo óptimo de relación entre el área de contacto de la punta y el área de apertura del asiento está entre 1,4 y 12,3. El actuador presente es idóneo para una variedad de presiones del fluido controlado, incluyendo presiones de aproximadamente 10,34 barias. Sin modificación sustancial alguna el actuador de la válvula se puede usar dentro del intervalo de, aproximadamente, 2,07 hasta 5,52 barias, o incluso a presiones de columna de agua de, aproximadamente, 8,62 barias.

En las figuras 2 y 2A se ilustra otra realización de una válvula accionable por medios eléctricos. El actuador de la válvula 10A incluye un electroimán 23, una pieza polar ferromagnética 25, un inducido ferromagnético 80, montado de manera deslizante dentro de una ranura formada en la pieza polar 25, y una base del actuador 70. La válvula 10A también incluye los devanados del inducido 28, arrollados alrededor de la bobina 14, la membrana resiliente 90 y el miembro del cuerpo del piloto 100. La junta tórica 12, resilientemente deformable, forma un cierre entre la bobina del solenoide 14 y la base del actuador 70, las cuales se mantienen juntas por medio de la envuelta del actuador 18. La bobina 14 forma una cavidad 20 formada para el extremo distal de la pieza polar 25 y el electroimán 23 en forma de disco. La envuelta 18 está plegada en la base del actuador 70 para sostener el electroimán 23 y la pieza polar 25 en contacto con a bobina 14 y, de este modo, mantener juntos los devanados 28 y la base del actuador 70. De manera similar a la del actuador de válvula 10, el actuador de válvula 10A se puede construir con enclavamiento (ilustrado en la figura 2) o sin enclavamiento.

Con referencia todavía a las figuras 2 y 2A, la base del actuador 70 incluye un cuerpo de base ancha en contacto con la bobina 14, plegado dentro del recipiente 18, y prolongación de base estrechada. La prolongación de base estrechada del actuador 70 incluye pasos de rosca externos 72 y pasos de rosca internos 74. Los pasos de rosca internos 74 se hacen para encajar los pasos de rosca complementarios externos 101 de un miembro del cuerpo del piloto 100 para engranar la membrana 90 resilientemente deformable.

La membrana 90, resilientemente deformable, incluye un anillo exterior 92, la región adaptable 94, y una región 96, resiliente en forma de C. La membrana 90 puede ser un diafragma de EDPM u otro tipo de diafragma. En general la membrana deformable 90 y la región 96 pueden tener diversas formas y tamaños, en función de la disposición y el tamaño del miembro del cuerpo del piloto 100 y el percutor 86 del inducido 80. La membrana deformable 90 se fabrica con un material duradero y puede estar fabricada, al menos en parte, con un material elástico. Además, el material de la membrana deformable 90 se selecciona para que resista posibles degradaciones causadas por el fluido regulado en el miembro del cuerpo del piloto 100. Por lo tanto, el mismo actuador de la válvula se puede fabricar para diversas aplicaciones industriales y agrícolas, mientras que solo la membrana deformable 90 y el miembro del cuerpo del piloto 100 estén específicamente destinados para el fluido a regular. En las aplicaciones médicas, la membrana 90 y el miembro piloto 100 están esterilizados o se pueden hacer con material desechable. Por consiguiente, el actuador de la válvula se puede reusar con nuevos elementos desechables.

El inducido ferromagnético 80 incluye la porción de punta 86 (es decir, el percutor 86) y una cavidad de muelle 82, dispuesta para recibir el muelle 84, con porciones extremas ahusadas 84A y 84B. Los extremos ahusados del muelle permiten la selección y el montaje de la máquina. El inducido ferromagnético 80 incluye también un pasillo 85 que permite la comunicación fluida entre la cavidad 82 y la cámara 89 cerrada por medio del cierre de junta tórica 46 y la membrana 90. Esto crea otra vez un cierre estanco a los fluidos para el líquido del inducido, en el que la membrana 90 protege el inducido 80 de la exposición al fluido externo localizado en contacto con el miembro del cuerpo del piloto 100. Según se ha mencionado arriba, es preferible que el líquido del inducido tenga una viscosidad muy baja y sea incompresible y anticorrosivo. Aún mas, la bobina 14, la pieza polar 25, el inducido 80 y el pasillo 85 habilitan el paso relativamente sin obstrucciones del líquido del inducido estanco a medida que el actuador se mueve, es decir, hay un camino de poca resistencia para el fluido del inducido.

El conjunto del actuador incluye un miembro del cuerpo del piloto 100 fijado de manera reproducible al conjunto del operador, lo cual aporta numerosas ventajas. En concreto, el miembro del cuerpo del piloto 100 incluye pasos de rosca externos 101, que engranan con los pasos de rosca complementarios 74 en la pieza polar 70, y una brida 102. Esta brida 102 está en contacto con una porción de resalto 76 de la pieza polar 70 para proporcionar un tope positivo al miembro del cuerpo del piloto que está atornillado encima del conjunto operador. Este tope positivo proporciona una distancia y una geometría conocidas, casi constantes, entre la superficie exterior de la porción resiliente 96 y el asiento de válvula 104. La distancia y la geometría conocidas y casi constantes aseguran, a su vez, las acciones de cierre y apertura, reproducibles, del miembro de la válvula.

En general durante las operaciones de mantenimiento o sustitución in situ, el actuador de la válvula u otros elementos se pueden desmontar o cambiar, lo cual a su vez puede causar un cambio en la distancia y en la geometría entre el asiento de válvula 104 y el elemento 96 del actuador de la válvula. Aún más, las diversas tolerancias de las partes componentes de la pieza y la deformabilidad de la junta tórica pueden dar por resultado cierta variabilidad en la posición del tubo central 106 del cuerpo del piloto con relación al miembro resiliente 96. Esta variabilidad puede causar variabilidad resultante en el funcionamiento de la válvula o durante los momentos de apertura y cierre. Por otro lado, la separación y la geometría de la válvula piloto y del asiento se fijan cuando el miembro piloto 100 se monta previamente en el operador de la válvula, según se ilustra en las figuras 2 y 3.

En la posición de cierre, la porción resiliente 96 cierra la apertura en el asiento de la válvula 104 y de este modo evita que el fluido fluya desde un pasillo de piloto 105 hasta otro pasillo del piloto 106. El miembro del cuerpo del piloto 100 puede estar acoplado al diafragma vía los pasillos piloto 105 y 106. De este modo, el miembro del cuerpo del piloto 100 es una mejora novedosa del funcionamiento de las válvulas de descarga automática controladas por diafragma que, por ejemplo, se dan a conocer en las patentes de los EE.UU. 5.125.621, 5.195.720, 5.196.118 y 5.244.179. Además se pueden colocar varios diafragmas en cascada, en los cuales los pasillos 105 y 106 están conectados a un primer diafragma más pequeño, que a su vez controla un segundo diafragma más grande que habilita el paso de una gran cantidad de fluido por el diafragma en su estado abierto. Estos dos diafragmas enlazados crean un efecto de amplificación para controlar con efectividad el paso del fluido por un diafragma.

En la figura 3 se ilustra otra realización del actuador de la válvula. El actuador de válvula 10B incluye el devanado 28, arrollado en la bobina 14, y la base del actuador 70, montada dentro de la envuelta del actuador 18. La versión con enclavamiento del actuador de válvula 10B incluye el electroimán de enclavamiento 22, la pieza polar ferromagnética 25, y un inducido ferromagnético 80, montado de manera deslizable en una ranura del inducido formada en la pieza polar 25. La junta tórica 12, resilientemente deformable, forma un cierre entre la bobina del solenoide 14 y la base del actuador 70, y la junta tórica 46 forma un cierre entre la pieza polar 24 y la bobina del solenoide 14. La bobina 14 forma la cavidad 20 conformada para el extremo distal de la pieza polar 25 y el electroimán 23 en forma de disco. El actuador de la válvula 10B también incluye un sensor de posiciones tal como es el transductor piezoeléctrico 110 ubicado dentro de la caja del sensor 112. La versión sin enclavamiento del actuador de la válvula 10B no incluye el electroimán de enclavamiento 23, pero, como opción, puede incluir el sensor de posiciones en lugar del electroimán 23. Según se ha descrito arriba, estos elementos actuadores están plegados dentro de la envuelta del solenoide 18.

Con referencia todavía a la figura 3, el actuador de la válvula 10B incluye también la membrana 90, resilientemente deformable, situada entre la base del actuador 70 y el miembro del cuerpo del piloto 100. Según se ha indicado arriba la base del actuador 70 incluye un cuerpo de base ancha en contacto con la bobina 14, y una prolongación de base estrechada. La prolongación de base estrechada de la base del actuador 70 incluye los pasos de rosca externos 72 y los pasos de rosca internos 74. El miembro del cuerpo del piloto 100 incluye los pasos de rosca 101, los cuales engranan con los pasos de rosca internos complementarios 74, y la brida 72. (De manera alternativa, la base del actuador 70 y el miembro del cuerpo del piloto 100 se pueden conectar por medio de otros tipos de mecanismos de fijación). La brida 102 está en contacto con la porción de resalto 76 de la pieza polar 70 proporcionando un tope positivo al miembro del cuerpo del piloto que está atornillado encima del conjunto operador. De nuevo, este tope positivo aporta una distancia y geometría conocidas, casi constantes, entre la superficie exterior de la porción resiliente 96 y el asiento de la válvula 104,

Según se has descrito arriba, la membrana 90, resilientemente deformable, incluye el anillo exterior 92, la región adaptable 94 y la región resiliente 96, en forma de C. Hay varias formas y tamaños posibles de membrana deformable 90 y región 96, en función de la disposición y el tamaño del miembro del cuerpo del piloto 100 y del percutor 86.

El inducido ferromagnético 80 incluye el percutor 86 y la cavidad del muelle 82, dispuesta para recibir el muelle 84, con las porciones de los extremos ahusados 84A y 84B. Los extremos ahusados del muelle permiten la clasificación y el montaje de la máquina. El percutor 86 puede tener una sección transversal circular, elíptica, rectangular u otra. El inducido ferromagnético 80 también incluye un pasillo 85 (ilustrado en la figura 2A) que habilita la comunicación fluida entre la cavidad 82 y una cámara 89, cerrada por medio de la junta tórica 46 y la membrana 90. Esto crea otra vez un cierre estanco a los fluidos para el líquido del inducido, en el que la membrana 90 protege el inducido 80 y el percutor 86 de la exposición al fluido externo localizado en contacto con el miembro del cuerpo del piloto 100. Es decir, el inducido completo 80, rodeado por el líquido del inducido que tiene casi equilibrada la presión que se está aplicando a la superficie del inducido (es decir, el inducido 80 casi "flota" en el líquido del inducido). Según se ha mencionado arriba, es preferible que el líquido del inducido tenga una viscosidad muy baja y sea incompresible y anticorrosivo. Aún más, la bobina 14, las piezas polares 25 y 70, el inducido 80 y el pasillo 85 habilitan el paso relativamente sin obstrucciones del líquido del inducido a medida que el actuador se mueve, es decir, hay un camino de poca resistencia para el fluido del inducido.

Es ventajoso que el conjunto del actuador incluya un miembro del cuerpo del piloto 100 fijado de manera reproducible al conjunto del operador, según se ha descrito arriba. La brida 102 está en contacto con una porción de resalto 76 de la pieza polar 70 para proporcionar un tope positivo que proporciona una distancia y una geometría conocidas, casi constantes, entre la superficie exterior de la porción resiliente 96 y el asiento de válvula 104. La distancia y la geometría conocidas y casi constantes aseguran, a su vez, las acciones de cierre y apertura, reproducibles, del miembro de válvula. Aún más, al miembro del cuerpo del piloto 100 se le puede conformar para recibir un diafragma.

La figura 4 es una ilustración en parte esquemática y en parte gráfica de un circuito de control usado para el actuador de la válvula 10C. El circuito de control 130 incluye un sensor amplificador 132, un comparador 134, un microcontrolador 136, que recibe las señales procedentes del sensor de objetos 138, un comparador 140 y un excitador de la válvula 142. El excitador de la válvula 142 aplica, para cerrar la válvula, una tensión de excitación, por ejemplo, por medio de los terminales 29A y 29B, para pasar una corriente de excitación por la bobina 28, según se describe en las patentes de los EE.UU. 6.293.516 y 6.305.662

En general, en el actuador de la válvula se pueden usar diferentes tipos de circuitos de control tales como los circuitos descritos en las patentes de los EE.UU. 5.781.399, 5.803.711. 5.815.365 o 6.021.038. La corriente de excitación induce el correspondiente flujo magnético rápido guiado, en gran parte, por la envuelta ferromagnética 18, la pieza polar posterior 25 y la pieza polar frontal 70. En la realización con enclavamiento la polaridad de la tensión de excitación es tal que el flujo magnético resultante se opone al del electroimán permanente 23. Esto rompe la sujeción del electroimán 23 sobre el inducido 80 y permite que el muelle de retorno 84 obligue al percutor 86, junto con la membrana 96, a entrar en contacto con el asiento de la válvula 104. Una vez que la válvula se ha cerrado así, el muelle de retorno la mantiene cerrada sin ninguna otra ayuda más de la bobina 28. En el estado cerrado la fuerza magnética ejercida por el electroimán 23 en el inducido 22 es menor que la del muelle de retorno 84 debido a que el inducido 22 ha aumentado al distancia desde el electroimán 23.

Para abrir la válvula, el excitador de la válvula 142 aplica una tensión de excitación en el sentido contrario de manera que el flujo magnético resultante tiene la misma orientación que el flujo procedente del electroimán 23. Así, el flujo magnético aplicado refuerza el del electroimán permanente 18 y vence la fuerza del muelle de retorno 84. Por consiguiente, el inducido 80 se mueve hacia el electroimán 23 y, en la posición retraída del percutor 86, la fuerza del el electroimán permanente 23 es lo suficiente grande como mantener el inducido 80 en contra de la fuerza del muelle de retorno 84 sin aplicar cualquier corriente de excitación de "sujeción". Por otro lado, en la realización sin enclavamiento, se tiene que aplicar la corriente de excitación de "sujeción" ya que no hay electroimán permanente 23.

Debido a la naturaleza biestable de la válvula de enclavamiento, es típico que los circuitos de control que la accionan discontinúen el paso de la corriente después de que la válvula haya alcanzado el estado que se desee. Como el tiempo que se necesita para que la válvula alance el estado que se desee puede variar ampliamente, los circuitos de control convencionales hacen que la duración del paso de la corriente sea relativamente larga con el fin de que sea adecuada para la mayoría de las condiciones del peor de los casos. Puesto que la mayoría de las actuaciones no se llevan a cabo en las circunstancias del peor de los casos, es típico que la excitación de la bobina continúe durante algún tiempo después de que la válvula alcance su posición estable. Esto es un derroche de energía de la batería. Para reducir este derroche, el circuito de control puede monitorizar el inducido y determinar si el inducido ha llegado a su punto final, y deja de aplicar la excitación de la bobina justo antes o cuando esto ocurra.

En general, el actuador de la válvula 10B incluye, para monitorizar la posición del percutor 86, un sensor de posiciones que puede ser un transductor piezoeléctrico, un transductor capacitivo, un transductor inductivo, un transductor óptico, o cualquier transductor directa o indirectamente acoplado al inducido 80. Por ejemplo, el transductor piezoeléctrico 110 monitoriza la ubicación del inducido 80 aprovechando el sonido que el inducido 80 hace cuando llega a cualquiera de los extremos de su carrera. Utilizamos aquí la palabra sonido en el sentido amplio de una válvula de impulsión o de purga. Además, en la mayoría de las realizaciones es típico que los componentes predominantes de la frecuencia del "sonido" estén por encima del intervalo audible.

En la realización ilustrada en la figura 3, el sensor del inducido es el transductor piezoeléctrico 110 que responde a las vibraciones en la pared de la envuelta. Es típico que el tamaño y la forma del elemento piezoeléctrico 110 se hayan elegido con el fin de maximizar su respuesta a los componentes predominantes de la frecuencia, y es normal que se monte en una localización donde los sonidos a detectar son mayores en amplitud o lo más distinguibles del ruido. De manera alternativa, el sensor del inducido es un sensor capacitivo que incluye una placa localizada en la superficie de un actuador fijo y otra placa situada en una superficie de un inducido móvil 80. El movimiento del inducido 80 produce el desplazamiento relativo de las dos placas condensadoras, lo que, a su vez, cambia el valor de la capacitancia medida. El sensor capacitivo determina, basándose en el valor de la capacitancia, la poción final o cualquier posición instantánea del inducido 80 (y de este modo la posición del percutor 86).

De manera alternativa, el sensor del inducido es un sensor óptico que incluye una fuente óptica y un detector óptico. La fuente emite radiación óptica que se refleja desde, o posiblemente se transmite a través de, una superficie del inducido y la detecta un detector. La superficie de reflexión modifica la señal óptica emitida. Así la señal óptica varía en función de la posición del inducido (es decir, la localización instantánea del percutor 86). El sensor óptico, basándose en la señal óptica detectada, determina la posición final o cualquier posición instantánea del inducido 80. Como otra alternativa, el sensor del inducido usa una fuente de radiación electromagnética y el detector correspondiente. El detector mide la perturbación de la radiación electromagnética generada por el inducido en función de la localización del inducido. El sensor, basándose en la radiación perturbada que detecte, determina la posición final o cualquier posición instantánea del inducido.

Con referencia otra vez a la figura 3, un terminal 114 proporciona comunicación eléctrica a uno de los electrodos del transductor 110 por medio del muelle de contacto 116 fijado en su sitio, por ejemplo, por una caperuza de plástico 112. El otro electrodo del transductor 110 puede estar compartido con la bobina 28, por ejemplo, si el transductor está sujeto a la envuelta 18 por medio del enlace conductivo entre la envuelta y ese electrodo.

Con referencia a la figura 4, el sensor piezoeléctrico 110 proporciona una señal de sensor 131 al amplificador y detector de envolvente 132, el cual incluye un amplificador sintonizado a los componentes de la frecuencia (siendo típico dentro del intervalo ultrasónico) predominante del sonido que se espera. El amplificador y detector de la envolvente 132 rectifica la señal filtrada resultante, y filtra por paso bajo el resultado para producir una salida representativa de la envolvente de la salida del amplificador sintonizado. Cuando el inducido 80 alcanza un punto final y produce la vibración de la envuelta, el valor de la envolvente resultante sobrepasa un umbral que un comparador 134 aplica. Como en la realización ilustrativa la amplitud sónica es más alta cuando la válvula se abre que cuando se cierra, un microcontrolador 136 establece un umbral del comparador cuyo valor, cuando la válvula se está abriendo, es diferente del valor que tiene cuando la válvula se está cerrando.

El microcontrolador 136 puede accionar el actuador de la válvula en respuesta a una señal de disparo procedente de un sensor de objetos 138. El circuito de control 130 se puede construir para que funcione con diferentes tipos de sensores de objetos que detecten presencia o movimiento. Por ejemplo, el sensor de objetos 138 puede ser un sensor ultrasónico, un sensor capacitivo, o un sensor óptico, tal como cualquiera de los sensores que se describen en las patentes de los EE.UU. 5.984.262, 6.127.671 o 6.212.697.

Según una realización, el sensor de objetos 138 es un sensor óptico que se describe en la patente de los EE.UU. 6.212.697. Ese sensor óptico incluye una fuente luminosa y un fotodetector. La fuente luminosa (por ejemplo, un LED de infrarrojos) está colocada detrás de una lente con una porción circular, en general, de su parte ópticamente útil. La lente emisora forma una superficie posterior que es esféricamente convexa, con una curvatura de 6 mm y un borde periférico que define un plano normal con la línea que se extiende hacia abajo a la derecha en un ángulo de 18,6 grados con la horizontal. La parte delantera de la lente, la superficie de salida, también es esféricamente convexa, con una curvatura de 50,8 mm y un borde periférico que define un plano normal con la línea que se extiende hacia abajo a la izquierda en un ángulo de 9,8 grados con la horizontal. La fuente está posicionada para proporcionar un patrón de radiación descrito y mostrado en la patente de los EE.UU. 6.212.697. El detector de radiación (por ejemplo, un fotodiodo) está colocado detrás de una lente receptora con formas de caras derecha e izquierda iguales que las de las superficies correspondientes de la lente transmisora. Las superficies de la lente receptora recogen luz que se recibe procedente de un objetivo (por ejemplo, una persona enfrente de un urinario) y tienden a dirigirla hacia el detector de radiación. Esta disposición corresponde a un patrón receptor que también se describe en la patente de los EE.UU. 6.212.697.

Por ejemplo, al recibir la señal de disparo procedente del sensor de objetos 138 el microcontrolador 136 puede proporcionar una señal "abierta" al excitador de la válvula 142, cuando el sensor detecte que el usuario está abandonando las proximidades del descargador rápido. Aún más, el microcontrolador 138 puede aportar una señal "cerrada" después de que la válvula haya estado abierta durante un plazo de tiempo predeterminado. Para abrir la válvula, el microcontrolador coloca un señal ABRIR aplicada al circuito excitador de la válvula 142. Esto hace que el circuito conduzca corriente a través de la bobina del actuador 28 en el sentido que haga que la válvula se abra.

Cuando la corriente empiece a pasar, la salida del comparador 134 indica inicialmente que la salida del amplificador 132 es menor que la del umbral, de manera que el amplificador no está recibiendo sonido de una magnitud compatible con que el inducido está alcanzando el final de su carrera. Por lo tanto, el microcontrolador 136 mantiene la señal ABRIR afirmada, pero la salida del comparador 134 cambia en respuesta al sonido que hace el inducido 80 al final de su carrera. Cuando el inducido 80 ha alcanzado ese punto, la válvula seguirá abierta sin paso de corriente, de modo que el microcontrolador desafirma su salida ABIERTA y de este modo hace que el excitador de la válvula 142 deje de aplicar corriente de excitación a la bobina del actuador 28. Es usual que el resultado sea que la duración del paso de la corriente haya sido mucho menos que el tiempo que se requiere para abrir la válvula en las condiciones del peor de los casos, por lo que este sistema ha ahorrado una energía considerable.

El microcontrolador 136, para cerrar la válvula, afirma su salida CERRADA y, de este modo, hace que el excitador de la válvula 142 aplique la señal de excitación a la bobina del actuador 28 en el sentido opuesto. De nuevo, el microcontrolador permite el paso de la corriente solo hasta que el comparador 134 informe que el inducido ha alcanzado el fin de su carrera.

El circuito de control 130 también se puede usar para controlar no solo la duración de la señal de excitación sino también su magnitud. La señal de excitación puede estar dentro del intervalo de menos de, aproximadamente, 1 milisegundo hasta, aproximadamente, 10 milisegundos y, con preferencia, dentro del intervalo de 1,5 milisegundos hasta 8 milisegundos. En ocasiones un nivel alto de excitación de la bobina, suficiente para el funcionamiento ordinario, puede ser inadecuado, y el nivel de excitación de la bonina puede aumentarse si el inducido no consigue alcanzar su punto final. Una manera de subir el nivel de excitación del inducido es aumentar la tensión en los condensadores descargados a través de la bobina del
actuador.

En la figura 4 se representa que el excitador de la válvula 142 está alimentado por la batería 144. Es típico que el excitador de la válvula incluya condensadores para el almacenamiento de energía, que la batería carga, entre actuaciones por medio de un inductor L1 y un diodo Shottky D1. Cuando el microprocesador afirma su señal ABIERTA o CERRADA, el excitador descarga los condensadores por medio de la bobina del actuador 28. Lo corriente es que es la tensión de la batería 144 misma sea la que determine las tensiones a las cuales se cargarán los condensadores y esto, a su vez, determina la intensidad de la bobina y, de este modo, la fuerza del inducido.

En algunas condiciones, diversos factores (por ejemplo, la dilatación del elemento debida a temperaturas altas, alta viscosidad en el fluido del actuador a causa de temperaturas bajas, degradación de la membrana 90 u otros elementos del actuador) pueden hacer que sea más difícil de lo usual desplazar el inducido 80. Sin embargo, la señal de excitación se coloca normalmente en los valores de funcionamiento normal. De otra manera el consumo de energía sería innecesariamente alto si, durante el funcionamiento normal, la tensión de la batería se fijase lo bastante alto como para tratar con tales circunstancias más difíciles. Por lo tanto, en la realización presente se usa un nivel de tensión de la batería que es adecuado para situaciones normales, pero no para otras más
difíciles.

El circuito de control 130 se ha construido para subir la tensión de los condensadores si el inducido no se ha movido después de la aplicación inicial de la señal de accionamiento, o no ha alcanzado el fin de su carrera dentro de una duración máxima predeterminada del paso de la corriente. En concreto, el microcontrolador 136 desconecta el excitador de la válvula temporalmente cuando se haya alcanzado la duración máxima predeterminada del paso de la corriente, y empieza a impulsar un transistor Q1 por medio de un resistor limitador de la corriente R1. El transistor extrae, durante cada impulso, corriente de la batería por medio del inductor L1, aunque, debido al diodo D1, no descarga los condensadores del excitador de la válvula. El transistor Q1, al final de cada impulso, se cierra y la fuerza electromotriz resultante en el inductor L1 hace que la corriente continúe pasando y, de este modo, cargue los condensadores del circuito por medio del diodo D2 incluso si la tensión de esas baterías excede la de la batería 144. Así, esos condensadores se pueden cargar hasta tensiones que excedan la de la batería.

Para alcanzar la tensión del condensador apropiada, un comparador 140 compara la tensión del condensador con un nivel que el microcontrolador 136 establece. El microprocesador 136, en respuesta a la salida resultante del comparador, aumenta el ciclo de trabajo de los impulsos si la tensión del condensador es menos de la del umbral, y disminuye su ciclo de trabajo si la tensión del condensador supera la del umbral. El umbral se fija más alto que la tensión de la batería, así la fuerza en el inducido es más alta y más probable para abrir o cerrar la válvula cuando el microcontrolador pone entonces en marcha otra vez el excitador de la válvula.

La realización ilustrativa es una de las muchas que se pueden emplear con las enseñanzas de la invención presente. Por ejemplo, aunque preferimos usar un sensor sónico, en particular, un sensor ultrasónico, en su lugar se puede usar otros medios para detectar el final de la carrera del inducido. Además, aunque en la realización ilustrada se controla la duración de la excitación de la bobina tanto cuando la válvula se está abriendo como cuando se está cerrando, en algunas realizaciones se puede controlar la duración solo durante la apertura o solo durante el cierre. Y los sistemas de actuador con enclavamiento que trabajen con mecanismos que no sean válvulas también se pueden beneficiar de la pedagogía de la invención
presente.

Además, aunque hemos empleado un criterio de amplitud sencilla para determinar si el inducido ha alcanzado el final de su carrera, se puede ver que hay otros criterios que son preferibles para algunas aplicaciones. Por ejemplo, se podría muestrear la señal sónica y comparar mediante el procesado de señales con una forma de onda conocida guardada que sea característica de que el inducido ha alcanzado sus puntos finales. Esta señal guardada puede ser diferente para puntos finales diferentes y puede haber circunstancias en las cuales se considerará valioso usar tal comparación para distinguir entre los dos estados del
actuador.

Cualquiera de los actuadores de válvulas arriba descritos es idóneo para numerosas aplicaciones. Por ejemplo, el actuador de válvula descrito se puede usar en una válvula con dos fluidos, descrita en la solicitud de patente de los EE.UU., número de serie 718.026, presentada el 20 de noviembre de 2000. Como alternativa, el actuador de válvula se puede usar en un sistema surtidor de fluidos que se describe en la patente de los EE.UU. 6.161.726 o solicitud de patente PCT/US99/30898 (publicada como WO 00/38561). Aún más, el actuador de válvula se puede usar en diversos sistemas de riego usados en agricultura o jardinería.

Habiendo descrito diversas realizaciones e implementaciones de la invención presente, debe ser evidente para los expertos en la técnica relevante que todo lo anterior es solo ilustrativo y no limitativo, habiéndose presentado solo a título de ejemplo. Las funciones de uno cualquiera de los elementos se pueden llevar a cabo de diversas maneras en realizaciones alternativas. También las funciones de varios elementos se pueden realizar, en realizaciones alternativas por medio de menos elementos o de un elemento solo.

Claims (33)

1. Un actuador electromagnético que comprende:

una bobina de solenoide (28) y una envuelta de inducido (14, 16, 70) formadas y dispuestas para recibir un inducido ferromagnético (30, 80) incluyendo una parte distal (60, 86),

una membrana (40, 90) fijada con relación a dicha envuelta de inducido y dispuesta para encerrar, al menos en parte, dicha parte distal para cerrar líquido de inducido dentro de una ranura del inducido aportando un volumen, en el que el desplazamiento de dicha parte distal desplaza dicha membrana con respecto a un pasaje de válvula (44, 106) controlado por dicho actuador, y

una lumbrera de inducido (56, 85) que aporta un pasillo de fluido para habilitar el paso de dicho fluido del inducido entre dicha parte distal de dicho inducido, habilitando, de este modo, el rápido movimiento de dicho inducido con respecto a dicha envuelta del inducido durante la apertura y el cierre de dicho pasaje de la válvula, en el que dicho fluido del inducido está encerrado dentro de dicho volumen durante dicho movimiento.

2. El actuador de la reivindicación 1 que, además, incluye un electroimán permanente dispuesto para formar un actuador de enclavamiento.

3. El actuador de la reivindicación 2 que, además, incluye un muelle de derivación (48, 84) posicionado y dispuesto para derivar dicho inducido hacia su posición extendida.

4. El actuador de la reivindicación 1, 2 o 3, en el que dicho fluido del inducido incluye un fluido incompresible que comprende un anticorrosivo.

5. El actuador de la reivindicación 1, 2 o 3, en el que dicho fluido del inducido incluye un fluido incompresible que, esencialmente, consiste en agua mezclada con un anticorrosivo.

6. El actuador de la reivindicación 1, 2 o 3 en el que dicha parte distal del inducido está dispuesta para comprimir dicha membrana en contacto con un asiento de válvula (54, 104) cuando se cierre dicho pasaje de la válvula mientras que dicho inducido se dispone en su posición de inducido extendido.

7. El actuador de la reivindicación 6 en el que la relación entre el área de apoyo de dicha parte distal y el área de dicha membrana, expuesta a un conducto aguas arriba de la membrana, está entre 1,4 y 12,3.

8. El actuador de la reivindicación 1 o 2, en el que dicho inducido incluye una cavidad central (50, 82) en comunicación con dicha lumbrera del inducido.

9. El actuador de la reivindicación 8, en el que dicha cavidad central está construida y dispuesta para recibir un muelle de derivación (48, 84) para derivar dicho inducido hacia su posición extendida.

10. El actuador de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores que, además, incluye

un sensor del inducido construido para detectar el desplazamiento de dicho inducido, y

un circuito de control (130) construido para aplicar dicha excitación de la bobina a dicha bobina en respuesta a una salida procedente de dicho sensor del inducido.

11. El actuador de la reivindicación 10, en el que dicho circuito de control está alimentado por una batería (144).

12. El actuador de la reivindicación 10, en el que dicho circuito de control está construido para aplicar dicha excitación de la bobina a dicha bobina en un primer sentido para desplazar dicho inducido hasta una primera posición final y siendo sensible a una salida procedente de dicho sensor al cumplir un primer criterio predeterminado de terminación de la corriente para detener la aplicación de dicha excitación de la bobina a la bobina en el primer sentido de excitación.

13. El actuador de la reivindicación 12, en el que dicho circuito de control está construido para aplicar dicha excitación de bobina a dicha bobina en un segundo sentido, siendo el opuesto a dicho primer sentido, y, de este modo, tender a conducir el inducido hasta una segunda posición final; dicho sensor está así acoplado al actuador para detectar que dicho inducido alcanza la segunda posición final; y dicho circuito de control es operable para empezar a aplicar excitación de bobina a la bobina en un segundo sentido de excitación y que responde a dicha salida del sensor que cumpla un segundo criterio predeterminado de terminación de la corriente para detener la aplicación de excitación de bobina a dicha bobina en el segundo sentido de excitación.

14. El actuador de la reivindicación 13, en el que el primero y el segundo criterios de terminación de la corriente difieren.

15. El actuador de la reivindicación 10 u 11, en el que dicho sensor del inducido incluye un transductor piezoeléctrico (110).

16. El actuador de la reivindicación 10 u 11, en el que dicho sensor del inducido incluye un sensor óptico.

17. El actuador de la reivindicación 10 u 11, en el que dicho sensor del inducido incluye un detector de la radiación electromagnética.

18. El actuador de la reivindicación 12, en el que, si la salida del sensor no cumple el primer criterio de terminación de la corriente, dentro de una primera duración predeterminada de la primera excitación, después de que el circuito de control empiece la aplicación de excitación de la bobina a la bobina en el primer sentido de excitación, el circuito de control aplica la excitación de la bobina a la bobina, en el primer sentido de excitación, a un nivel más alto que en el cual empezó la aplicación de la excitación de la bobina a la bobina.

19. El actuador de la reivindicación 13, en el que, si la salida del sensor no cumple el segundo criterio de terminación de la corriente, dentro de una segunda duración predeterminada de la segunda excitación, después de que el circuito de control empiece la aplicación de excitación de la bobina a la bobina en el segundo sentido de excitación, el circuito de control aplica la excitación de la bobina a la bobina, en el segundo sentido de excitación, a un nivel más alto que en el cual empezó la aplicación de la excitación de la bobina a la bobina.

20. El actuador de la reivindicación 10, en el que dicho sensor del inducido es un transductor piezoeléctrico (110) fijado a una envuelta exterior (18, 112).

21. El actuador de la reivindicación 10 u 11, en el que dicho circuito de control está operativamente conectado a un sensor de objetos (138).

22. El actuador de la reivindicación 21, en el que dicho sensor de objetos incluye un sensor del movimiento.

23. El actuador de la reivindicación 21, en el que dicho sensor incluye un sensor de la presencia.

24. El actuador de la reivindicación 21, en el que dicho sensor de objetos se forma para detectar que el usuario abandona la vecindad de una descargador de cisterna que está controlado por dicho actuador.

25. El actuador de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que, además, incluye un miembro de cuerpo piloto (34,100) dispuesto operativamente con dicha membrana para aportar un asiento de válvula (54, 104) para dicho pasaje de la válvula.

26. El actuador de la reivindicación 25, en el que dicho miembro de cuerpo piloto está unido a la base del actuador (32, 70) para aportar una distancia conocida, sustancialmente constante, entre una superficie exterior de dicha membrana y dicho asiento de la válvula.

27. El actuador de la reivindicación 25, en el que dicho miembro de cuerpo piloto incluye un resalto (42, 76) cooperativamente diseñado, con respecto a dicha base del actuador, para proporcionar una parada reproducible y, de este modo, conseguir dicha distancia conocida, sustancialmente constante, cuando dicho miembro de cuerpo piloto se une a dicha base del actuador.

28. El actuador de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicha membrana incluye una región adaptable (94) y una región resiliente (96) diseñada para que ser desplazada dicha parte distal de dicho inducido y diseñada para entrar en contacto con dicho asiento de la válvula.

29. El actuador de la reivindicación 28, en el que dicha región resiliente está además diseñada para ser unida a dicha parte distal de dicho inducido.

30. El actuador de la reivindicación 29, en el que dicha región resiliente incluye un miembro en forma de C diseñado para dicha unión a dicha parte distal.

31. El actuador de las reivindicaciones 1, 25 o 28 construido para controlar el flujo de agua.

32. El actuador de la reivindicación 31 construido para controlar el flujo de agua en un sistema de regadío.

33. Un procedimiento para hacer funcionar un actuador, que comprende las etapas de

aportación de una bobina de solenoide (28) y una envuelta de inducido (14, 16, 70) construidas y dispuestas para recibir un inducido ferromagnético (30, 80) que incluye una parte distal (60, 86),

aportación de una membrana (40, 90) sujeta con respecto a dicha envuelta del inducido y dispuesta para encerrar, al menos en parte, dicha parte distal para sellar el líquido de inducido dentro de un embolsamiento del inducido, aportando un volumen, en el que el desplazamiento de dicha parte distal desplaza dicha membrana con respecto a un pasaje de válvula (44, 106) controlado por dicho actuador,

aportación de una lumbrera de inducido (56, 85) que habilita un pasillo de fluido para permitir el flujo de dicho fluido del inducido entre dicha parte distal y una parte proximal de dicho inducido, y

descarga de la señal de excitación a dicha bobina de solenoide para aportar la apertura y el cierre de dicho pasaje de válvula, en el que dicho fluido del inducido está encerrado dentro de dicho volumen durante dichos apertura y cierre.