ES2239016T3 - Dispositivo regulador de un flujo de gas constante. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo regulador de un flujo de gas constante, que comprende: - una cámara de entrada (2), - una cámara de salida (3), - una pared móvil (4) que delimita las cámaras de entrada y salida (2, 3) entre sí, pared (4) que comprende una abertura (10) que permite la comunicación entre las cámaras, extendiéndose centralmente un elemento alargado (11) en la abertura (10) de la pared móvil (4), en la dirección de movimiento de esta, - un cuerpo (5) unido a la pared móvil (4) y que contiene la abertura (10), rodeando de ese modo una parte del elemento alargado, caracterizado porque - un resorte helicoidal (12) deriva la pared móvil hacia una primera posición, y - el cuerpo está conectado de forma deslizable a un elemento de guía alargado (6), que define la dirección de movimiento de la pared móvil, y - el elemento alargado (11) tiene un tamaño que se incrementa gradualmente, desde un primer extremo conectado al elemento de guía alargado y dispuesto en la cámara de entrada, hasta un segundo extremo dispuesto en la cámara de salida, donde, en la mencionada primera posición, la abertura de la pared móvil está situada en la vecindad del primer extremo del elemento alargado, y cuando la presión del gas se incrementa en la cámara de salida, la pared se mueve desde la mencionada primera posición hacia el segundo extremo del elemento alargado, disminuyendo de ese modo gradualmente el espacio entre la abertura y el elemento alargado, para obtener así un flujo de gas constante desde la cámara de entrada a la cámara de salida, independientemente de las variaciones de presión en la cámara de entrada.

Description

Dispositivo regulador de un flujo de gas constante.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo regulador que tiene una cámara de entrada y una cámara de salida.

Antecedentes de la invención

Se puede diagnosticar muchas enfermedades estudiando la concentración de ciertas sustancias, por ejemplo óxido nítrico, en la exhalación del aire de una persona. Sin embargo, puesto que la presión del aire exhalado varía de una persona a otra, el volumen de aire que pasa a través de un tubo de prueba o similar, por unidad de tiempo, variará de forma considerable. Por tanto existe la necesidad de un dispositivo que cree un flujo constante de aire exhalado, hacia un tubo de prueba o similar, independientemente de la presión del aire exhalado. El objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo
semejante.

El documento GB-A-816 212 revela un dispositivo de control del flujo de fluido. El dispositivo incluye un tapón de control, d, que tiene un extremo afilado que se extiende a través de un agujero, en una pared móvil que está predispuesta hacia el tapón por medio de un resorte, g. Con una presión de fluido en aumento, se incrementa un orificio anular entre el tapón y el agujero, para incrementar el flujo de fluido a través del agujero.

El documento US-A-5 685 296 revela una válvula reguladora del flujo en un aparato de suministro de gas respiratorio, acorde con el preámbulo de la reivindicación 1. Una parte de cuerpo 70 de un vástago 62, se proyecta en dirección coaxial hacia un inserto 52, y a través de una abertura 54 en este. El inserto y el vástago están dimensionados para proporcionar una vía entre ambos, para cualquier posición relativa, de forma que se mantiene un flujo de gas a través de la vía, a una magnitud concreta de flujo del regulador.

Sumario de la invención

Este objetivo se consigue mediante un dispositivo regulador de un flujo constante de gas, que tiene una cámara de entrada y una cámara de salida, una pared móvil delimita las cámaras de entrada y salida entre sí, pared que comprende una abertura que permite la comunicación entre las mencionadas cámaras, un elemento alargado se extiende centralmente en la abertura en la pared móvil, en la dirección de movimiento de esta, en una primera posición la abertura en la pared móvil está situada en la vecindad de un primer extremo del elemento alargado, teniendo el mencionado elemento un tamaño en sección que se incrementa gradualmente desde el primer extremo de este hasta el segundo, el tamaño de la abertura en la pared móvil es mayor que el tamaño en sección del elemento alargado, caracterizado porque se proporciona un resorte helicoidal para derivar la pared móvil hacia una primera posición, y porque un cuerpo unido a la pared móvil, y que contiene la abertura que rodea una parte del elemento alargado, está conectado de forma deslizable con un elemento de guía alargado que define la dirección de movimiento de la pared móvil.

Mediante tal dispositivo, el espacio entre la periferia externa del elemento alargado y la periferia interna de la abertura en la pared, disminuirá proporcionalmente al incremento de presión en la cámara, de forma que la presión en la cámara de salida se mantendrá constante, independientemente de la presión en la cámara de entrada.

En la realización preferida, el elemento alargado tiene un primer extremo dispuesto en la cámara de entrada, y un segundo extremo dispuesto en la cámara de salida. La forma de la sección del elemento alargado corresponde con la forma de la sección de la mencionada abertura, siendo circulares la forma de la sección de la abertura en la pared móvil y el del elemento alargado, y teniendo el elemento alargado el perfil de un cono truncado. La pared móvil puede ser un diafragma. Preferentemente, el flujo constante está en un rango entre 0,5 y 4,5 l/min, y más preferentemente entre 0,6 y 3 l/min.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se describe ahora con referencia a la figura 1 adjunta, que muestra una vista en sección de una realización preferida, de un dispositivo regulador de flujo constante acorde con la invención.

Descripción de una realización

El dispositivo de la figura 1 comprende un alojamiento 1, estando el espacio interno de este alojamiento dividido en una cámara de entrada 2 y una cámara de salida 3, por medio de un diafragma 4 de un material flexible, por ejemplo caucho silicónico o látex. Hay un cuerpo hueco cilíndrico 5, unido al diafragma 4, y se extiende desde el diafragma en sentido descendente según la figura 1. El cuerpo 5 tiene un primer extremo que se sitúa en la cámara de entrada 2, y un segundo extremo que se sitúa en la cámara de salida 3.

Un elemento de guía 6, con forma sustancialmente de cuerpo cilíndrico, se extiende centralmente dentro del alojamiento 1, desde un extremo superior con forma de tubo 7 de este, en sentido descendente según la figura 1. El elemento de guía 6 está soportado por medio del alojamiento, mediante cualquier medio adecuado que permita al aire pasar a través del extremo del tubo 7 en el espacio interno del alojamiento 1. El elemento de guía comprende, además, un asiento 8 con forma de reborde anular, que está situado a cierta distancia desde la pared superior del alojamiento 1.

El cuerpo hueco cilíndrico 5 tiene un diámetro interno que es mayor que el diámetro exterior del elemento de guía 6, de forma que existe un espacio anular entre el exterior del elemento de guía y el interior del cuerpo 5. Además, el primer extremo del cuerpo comprende medios 9, por ejemplo tres vástagos guía o un manguito anular, para conectar de forma deslizable el cuerpo 5 con el elemento de guía 6. Si se usa un manguito anular, este debería conectarse a la parte principal del cuerpo 5, por medio de vástagos de conexión dirigidos radialmente, u otro similar, de forma que pueda pasar el aire entre el cuerpo y el manguito anular.

El segundo extremo del cuerpo 5 contiene una abertura circular 10, con un tamaño menor que el diámetro interno del cuerpo 5 que da a la cámara 3. La abertura 10 tiene un borde afilado, y las paredes del cuerpo 5 que definen la abertura 10 son divergentes entre sí, respecto del mencionado borde.

Un elemento alargado 11 se extiende hacia abajo, desde la parte central del segundo extremo del elemento de guía 6. Este elemento tiene una sección de forma circular, con un tamaño que se incrementa en el sentido ascendente de la figura 1. En la realización mostrada el elemento 11, tiene la forma de un cono truncado. El elemento 11 y la pieza 6 están hechos, preferentemente, del mismo material e integrados en una sola pieza material.

Además, 12 entre el diafragma 4 y la pared inferior del alojamiento 1 se extiende un resorte helicoidal. El cuerpo 5 está derivado hacia abajo, por medio de este resorte 12, hacia una primera posición en la que el primer extremo de este está sentado contra el reborde anular 8 del elemento de guía 6. El diafragma está reforzado mediante una placa anular rígida, en el área central, de forma que el resorte 12 actúa contra esta placa anular 14.

El dispositivo descrito arriba funciona del siguiente modo. Antes de ser usado, las presiones en las cámaras de entrada y salida son iguales, y el cuerpo 5 está situado en la primera posición. Cuando el aire exhalado por una persona fluye en la cámara de entrada 2 por vía del tubo de entrada 7, la presión en la cámara de entrada se hace mayor que en la cámara de salida, la diferencia de presión hace que el diafragma, y por lo tanto el cuerpo 5, se muevan hacia abajo contra la fuerza del resorte 12. El aire exhalado puede, entonces, pasar a través del espacio entre el exterior del elemento 11 y el borde de la abertura 10, en el segundo extremo del cuerpo 5 en la cámara de salida 3.

Si embargo, debido a la caída de presión sobre el conducto, entre la cámara de entrada y la de salida, siempre existirá una diferencia de presión entre las cámaras, siendo la presión en la cámara de salida menor que en la cámara de entrada. En la figura, el cuerpo 5 se ha movido hacia abajo desde la primera posición, presionando contra el asiento 8, y el aire exhalado que fluye en la cámara de entrada 2, fluye en el conducto entre el borde de la abertura 10 y el exterior del elemento alargado 11, a la cámara de salida 3, y deja esta cámara a través de las aberturas 13 que tiene, tal como se indica por medio de las flechas en el dibujo.

Cuando mayor es la presión en la cámara de entrada, más larga es la distancia que recorrerá el cuerpo 5 en el sentido descendente según la figura 1. Sin embargo, cuanto mayor es la distancia que recorre el cuerpo 5, menor será el espacio entre el borde de la abertura 10 y el exterior del elemento alargado 11. Así, cuanto mayor es la presión en la cámara de entrada, menor será el conducto entre las cámaras de entrada y salida. El espacio entre el exterior del elemento 11 y el borde de la abertura 10, definirá una abertura reguladora anular, con un tamaño variable que depende de la presión en la cámara de entrada.

Dimensionado correctamente el incremento en el tamaño en sección del elemento 11 en sentido descendente, puede hacerse que la caída de presión sobre esta abertura reguladora se incremente con la presión, de tal forma que el flujo constante de aire pase a través de esta abertura reguladora, para diferentes presiones en la cámara de entrada. La caída de presión sobre esta abertura reguladora que se necesita para mantener una presión constante en la cámara de salida, y el tamaño de la abertura reguladora para obtener tal caída de presión, son relativamente fáciles de calcular. También es relativamente fácil de calcular el movimiento del cuerpo 5, en función de la diferencia de presión entre las cámaras de entrada y salida, para presiones de la cámara de entrada variables, y en función de la fuerza del resorte helicoidal 12, y de ese modo el incremento en sección para el tamaño del elemento 11 es relativamente sencillo de calcular.

Para un dispositivo de regulación de flujo constante, al efecto de mantener un flujo constante de aire exhalado fuera de la cámara de salida 3, a través de aberturas 13 en el alojamiento 1, para un presión en la cámara de entrada que varía entre 500-2.000 Pa, y con una abertura en el cuerpo 5 que tiene un diámetro de 3,5 mm, y un resorte helicoidal lineal con una constante de resorte de 250 N/m, un ángulo de cono de 1/70 del elemento alargado 11 hará la presión en la cámara de salida 3, independiente respecto de la variación de presión en la cámara de entrada 2, dentro de los límites antes mencionados y con la precisión requerida.

El resorte helicoidal está pretensado a una fuerza que corresponde a una presión de 500 Pa en la cámara de entrada 2, y el cuerpo 5 se moverá así hasta que la presión en la cámara de entrada exceda 500 Pa. Si la presión en la cámara de entrada excede 2.000 Pa, el cuerpo 5 ha viajado, a lo largo del elemento alargado 11, hasta un punto de este en el que el tamaño en sección del elemento es igual al diámetro de la abertura 10, y de ese modo se cierra el conducto entre las cámaras de entrada y salida.

Para la realización descrita, los cálculos mencionados arriba conducen a un elemento alargado, que tiene un incremento lineal en su tamaño en sección. Tal elemento es de fácil fabricación. Sin embargo, para otros parámetros los cálculos pueden conducir a un elemento alargado que incremente gradualmente su tamaño en sección a lo largo de una curva. Las formas de la sección de la abertura en el diafragma y el elemento alargado, no necesitan forzosamente corresponderse entre sí, o ser circulares. No obstante, si tales perfiles se corresponden entre sí o son circulares, los cálculos se facilitan y el flujo de aire a través de la abertura reguladora será más inalterado. Además, el conducto entre la cámara de entrada y la cámara de salida no puede cerrarse cuando la presión en la cámara de salida excede la presión máxima permitida, si los perfiles de la abertura en el diafragma y la forma de la sección del elemento alargado difieren entre sí. Por lo tanto se prefiere un perfil circular de la abertura en el diafragma, y una sección de forma circular del elemento alargado.

Ejemplo introducido durante el intervalo prioritario

Otro ejemplo de un dispositivo regulador de flujo, tiene un diafragma de 44 mm con una abertura de 3,2 mm, y un resorte helicoidal lineal con una constante del resorte de 66 N/m. El elemento alargado tiene un ángulo de cono de 1:42,5, y el hueco entre el diafragma y el elemento alargado variará entre 0,17 - 0,10 mm, cuando la presión varía entre 500 - 2.000 Pa. Esto da un flujo constante de 2,7 l/min.

Para facilitar la fabricación del elemento alargado y para obtener la precisión necesaria, debe permitirse al cuerpo cilíndrico que recorra, por lo menos, una distancia que sea el doble del diámetro del menor diámetro del elemento alargado.

Todas las partes del dispositivo de regulación de flujo descritas, excepto el resorte y el diafragma, están hechas preferentemente de material plástico, por ejemplo poliamida, polipropileno o polietileno. En todo caso también se puede usar materiales metálicos.

El dispositivo se muestra en la figura 1, de forma que la dirección móvil de la pared móvil 4 es hacia arriba - hacia abajo. Sin embargo, el dispositivo descrito funcionará de igual modo independientemente de la ubicación del alojamiento.

Desde luego la realización descrita puede ser modificada de diversos modos, dentro del alcance de la invención. Por ejemplo el diafragma podría estar fabricado con un material elástico, en cuyo caso el resorte helicoidal puede ser eliminado. En tal caso, es importante que el material del diafragma está reforzado en el área que rodea a su abertura, de forma que las dimensiones de la abertura no cambien durante el alargamiento elástico del diafragma. No es necesario que la pared móvil sea un diafragma, sino que podría ser una pared rígida soportada de forma deslizable en el alojamiento. Sin embargo, se prefiere un diafragma puesto que es fácil conseguir la estanqueidad respecto del aire, entre el borde externo del diafragma y la pared del alojamiento. Además, el resorte puede estar asentado contra el segundo extremo del cuerpo cilíndrico 5, en lugar de presionado contra la parte rígida del diafragma como en la realización mostrada. El alojamiento pude tener otro perfil que el de la figura 1, y se puede usar otros medios de guía para el cuerpo 5, por ejemplo puede usarse un manguito guía perforado, dispuesto en la cámara de salida que rodea el cuerpo 5, definiendo el elemento de asiento la primera posición del cuerpo, estando después separado respecto del elemento de guía, y situado en la cámara de entrada. Sin embargo se prefiere los medios de guía mostrados, puesto que el elemento alargado, el asiento para el cuerpo cilíndrico y su medio de guía, pueden integrarse en una sola pieza de material. El alcance de la invención deberá, por lo tanto, limitarse solo mediante el contenido de las reivindicaciones anexas.

Claims (9)

1. Un dispositivo regulador de un flujo de gas constante, que comprende:

- una cámara de entrada (2),

- una cámara de salida (3),

- una pared móvil (4) que delimita las cámaras de entrada y salida (2, 3) entre sí, pared (4) que comprende una abertura (10) que permite la comunicación entre las cámaras, extendiéndose centralmente un elemento alargado (11) en la abertura (10) de la pared móvil (4), en la dirección de movimiento de esta,

- un cuerpo (5) unido a la pared móvil (4) y que contiene la abertura (10), rodeando de ese modo una parte del elemento alargado,

caracterizado porque

- un resorte helicoidal (12) deriva la pared móvil hacia una primera posición, y

- el cuerpo está conectado de forma deslizable a un elemento de guía alargado (6), que define la dirección de movimiento de la pared móvil, y

- el elemento alargado (11) tiene un tamaño que se incrementa gradualmente, desde un primer extremo conectado al elemento de guía alargado y dispuesto en la cámara de entrada, hasta un segundo extremo dispuesto en la cámara de salida,

donde, en la mencionada primera posición, la abertura de la pared móvil está situada en la vecindad del primer extremo del elemento alargado, y cuando la presión del gas se incrementa en la cámara de salida, la pared se mueve desde la mencionada primera posición hacia el segundo extremo del elemento alargado, disminuyendo de ese modo gradualmente el espacio entre la abertura y el elemento alargado, para obtener así un flujo de gas constante desde la cámara de entrada a la cámara de salida, independientemente de las variaciones de presión en la cámara de entrada.

2. Un dispositivo acorde con la reivindicación 1, en el que el cuerpo (5) está conectado de forma deslizable, por vía de vástagos guía (9), al elemento de guía alargado (6).

3. Un dispositivo acorde con la reivindicación 1, en el que el cuerpo (5) está conectado de forma deslizable, por vía de un manguito anular (9), al elemento de guía alargado (6).

4. Un dispositivo acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el elemento alargado (11) tiene una forma de la sección, que corresponde con la forma de la sección de la abertura (10) en la pared (4).

5. Un dispositivo acorde con la reivindicación 4, en el que la forma de la sección de la abertura (10) en la pared móvil, y de la sección del elemento alargado (11), es circular.

6. Un dispositivo acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que el elemento alargado (11) tiene forma de cono truncado.

7. Un dispositivo acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que la pared móvil (4) es un diafragma.

8. Un dispositivo acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que se dispone un medio (6) para guiar el movimiento de la pared móvil (4) en la cámara de salida (2), extendiéndose el elemento alargado (11) desde el medio de guía (6).

9. Un dispositivo acorde con la reivindicación 8, en el que el medio de guía (6) y el elemento alargado (11) están integrados en una sola pieza de material.