ES2246104B1 - Sistema de apertura de una valvula para quemadores de gas. - Google Patents
Sistema de apertura de una valvula para quemadores de gas.Info
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Abstract
Sistema de apertura de una válvula para quemadores de gas. Del tipo alimentado mediante una pila o batería, comprende un electroimán que incluye un núcleo magnético fijo (3) asociado a un bobinado (4) y un núcleo magnético móvil (5) solidario a un empujador (6) provisto en su extremo final de un elemento de cierre (7), y medios elásticos de retorno (8) de dicho empujador (6) para el cierre de la válvula (1). Se caracteriza por el hecho de que comprende un circuito electrónico que incluye un dispositivo convertidor de tensión, un dispositivo almacenador de tensión, y un dispositivo de conmutación que transmite la tensión almacenada al citado bobinado (4), proporcionando en los bornes del bobinado (4) un determinado impulso de tensión que crea una inducción capaz de atraer ambos núcleos magnéticos (3, 5), venciendo la fuerza de dichos medios de retorno (8). Se obtiene una electroválvula menos voluminosa, con un menor consumo de energía, y con un menor coste de fabricación.
Description
Sistema de apertura de una válvula para
quemadores de gas.
La presente invención se refiere a un sistema de
apertura de una válvula para quemadores de gas, del tipo alimentado
mediante una pila o batería.
Es sabido que en quemadores que funcionan a pilas
o con baterías es fundamental tener un consumo eléctrico reducido
para lograr la mayor vida posible de las pilas.
En el caso de quemadores automáticos de gas, por
ejemplo calentadores automáticos de agua, encimeras, etc., el mayor
gasto energético está en la maniobra de la válvula que abre o
cierra el paso de gas al quemador.
La válvula de gas una vez abierta debe permitir
el paso de un caudal de gas importante, determinado por las
características del quemador. Esto obliga a utilizar una válvula
con un diámetro de cierre y un recorrido grandes, y muelles duros
para asegurar el cierre del paso de gas.
Actualmente se utilizan servoválvulas para tener
un consumo eléctrico reducido. Estas servoválvulas utilizan la
presión del mismo gas a través de una membrana elástica de gran
diámetro para abrir o cerrar el paso de gas. Para comandar el gas
hacia un lado u otro de la membrana existen dos electroválvulas de
pequeño caudal que se alimentan directamente de la pila con un
consumo reducido.
Sin embargo, la servoválvula tiene el
inconveniente de ser una pieza compleja, voluminosa y cara ya que
comprende dos electroválvulas completas, una membrana elástica de
gran diámetro con el empujador y el elemento de cierre del gas, y
un cuerpo de aluminio inyectado que contiene todas las piezas
anteriores.
Además, en caso de que el sistema no tenga gas
(porque se ha acabado la bombona o hace tiempo que no se utiliza),
necesita varios intentos para ponerse en marcha ya que antes se
deben llenar de gas las cámaras de la membrana a través de las
electroválvulas cuyo caudal es muy reducido.
Otro sistema conocido consiste en una válvula
accionada con un electroimán de doble bobinado, uno para acercar el
electroimán y el otro para mantenerlo cerrado.
Este sistema presenta el inconveniente de que el
bobinado del electroimán tiene que ser doble, uno para el arranque y
el otro para el mantenimiento, por lo que el volumen es grande, y
además presenta problemas cuando las pilas presentan agotamiento,
de tal manera que cuando se le requiere el pico de intensidad para
el cierre del electroimán no puede proporcionarlo, por lo que la
válvula no puede abrirse.
El objetivo del sistema de apertura de una
válvula para quemadores de gas de la presente invención es
solventar los inconvenientes que presentan los sistemas conocidos
en la técnica, proporcionando una serie de ventajas que se describen
a continuación.
El sistema de apertura de una válvula para
quemadores de gas, del tipo alimentado mediante una pila o batería,
objeto de la presente invención, comprende un electroimán que
incluye un núcleo magnético fijo asociado a un bobinado y un núcleo
magnético móvil solidario a un empujador provisto en su extremo
final de un elemento de cierre, y medios elásticos de retorno de
dicho empujador para el cierre de la válvula; y se caracteriza por
el hecho de que comprende un circuito electrónico que incluye un
dispositivo convertidor de tensión, un dispositivo almacenador de
tensión, y un dispositivo de conmutación que transmite la tensión
almacenada al citado bobinado, proporcionando en los bornes del
bobinado un determinado impulso de tensión que crea una inducción
capaz de atraer ambos núcleos magnéticos, venciendo la fuerza de
dichos medios de retorno.
De esta manera, dicho circuito electrónico
proporciona la punta de tensión necesaria para acercar el
electroimán, para pasar de inmediato a una tensión de mantenimiento
de bajo consumo quedando la válvula abierta.
Al utilizarse un único bobinado para la fase de
apertura y de mantenimiento de dicha apertura, se obtiene una
electroválvula que consume menos energía, es menos voluminosa y más
económica que los sistemas conocidos en la técnica.
La válvula de la invención presenta unas
dimensiones mínimas de 35 mm de diámetro y 70 mm de longitud.
Según una realización de la presente invención,
el impulso de tensión comprende una primera rampa de conmutación
sensiblemente vertical desde la tensión de la pila comprendida
entre 1,5 V y 12 V, a la tensión de conmutación comprendida entre
60 V y 240 V, y una segunda rampa de descarga desde la tensión de
conmutación a la tensión de la pila durante un tiempo comprendido
entre 3 y 30 milisegundos.
Gracias a esta característica, se consigue
generar en los bornes del bobinado un pico de corriente que crea un
campo magnético capaz de vencer la fuerza de los medios elásticos
de retorno y la presión del
gas.
gas.
Ventajosamente, la duración del tiempo de la
rampa de descarga es regulable a partir de la tensión de la pila, la
capacidad del dispositivo almacenador, la tensión del dispositivo
de conmutación y el bobinado de la válvula.
De este modo, según los requerimientos mecánicos
del sistema tales como la fuerza de los medios elásticos de retorno,
el recorrido de apertura, el diámetro del elemento de cierre de gas
o la presión del gas, se podrá regular adecuadamente el tiempo de
la rampa de descarga en cada caso.
Preferentemente, la tensión requerida para
mantener unidos ambos núcleos magnéticos, y por tanto mantener
abierta la válvula, es la que proporciona la pila.
De esta manera, una baja tensión es suficiente
para mantener unidos ambos núcleos magnéticos, lo que proporciona un
bajo consumo eléctrico durante dicha fase de mantenimiento, que es
el que determina la duración de la pila.
Ventajosamente, el material de los núcleos
magnéticos es una determinada aleación de hierro.
Dicho material magnético escogido es capaz de, a
partir de este campo magnético de pequeña intensidad, conseguir la
suficiente magnetización de los núcleos, de manera que la válvula
permanezca enganchada incluso en caso de pilas con cierto
agotamiento, resistiendo así la fuerza que ejercen los medios
elásticos d retorno. Asimismo la inducción remanente obtenida es
mínima, por lo que al quitar la tensión del bobinado los medios
elásticos de retorno son capaces de vencer la magnetización
permanente de los núcleos y cerrar el paso del gas.
De acuerdo con una realización de la invención,
la válvula comprende además un carrete tubular para la colocación
del bobinado sobre su superficie exterior, y para la fijación del
núcleo magnético fijo en su orificio interior.
Preferentemente, dicho carrete está provisto de
dos prolongaciones rectas paralelas entre sí para el guiado del
núcleo magnético móvil a través del espacio entre ambas
prolongaciones.
Preferiblemente, los dos núcleos magnéticos y el
bobinado montados en el carrete y la parte superior del empujador
están alojados en el interior de una carcasa que queda cerrada en
su parte inferior mediante una platina provista de unos medios de
guiado para el deslizamiento del empujador.
Preferentemente, la carcasa comprende un orificio
para el paso de unos medios de conexión del bobinado con el circuito
electrónico, siendo dicho orificio sellado posteriormente para
impedir la fuga del gas. Dichos medios de conexión pueden ser
terminales o cables.
Con el fin de facilitar la descripción de cuanto
se ha expuesto anteriormente se adjuntan unos dibujos en los que,
esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se
representa un caso práctico de realización del sistema de apertura
de una válvula para quemadores de gas de la invención, en los
cuales:
La figura 1 es una vista en alzado de la válvula
para quemadores de gas de la invención;
La figura 2 es una vista en planta de la válvula
de la figura 1; y
La figura 3 es una sección longitudinal de la
válvula según la línea III-III de la figura 1.
El sistema de apertura de una válvula 1 para
quemadores de gas, es del tipo alimentado mediante una pila o
batería, y esencialmente comprende una electroválvula 1 y un
circuito electrónico que se describen a continuación.
Tal como se puede apreciar en las figuras 1 a 3,
la válvula 1 comprende un electroimán que incluye un núcleo
magnético fijo 3 asociado a un bobinado 4 y un núcleo magnético
móvil 5 solidario a un empujador 6 provisto en su extremo final de
un elemento de cierre 7, y un muelle de retorno 8 de dicho empujador
6 para el cierre de la válvula 1.
Dicha válvula 1 comprende además un carrete 9
tubular para la colocación del bobinado 4 sobre su superficie
exterior, y para la fijación del núcleo magnético fijo 3 en su
orificio interior. Dicho carrete 9 está provisto de dos
prolongaciones 9a rectas paralelas entre sí para el guiado del
núcleo magnético móvil 5 a través del espacio entre ambas
prolongaciones 9a.
La válvula 1 comprende además una carcasa 10 para
el alojamiento en su interior de los dos núcleos magnéticos 3,5 y el
bobinado 4 montados en el carrete 9, así como la parte superior del
empujador 6. Dicha carcasa 10 incluye en su parte inferior una
platina 11 provista de un orificio pasante para el guiado y el
deslizamiento del empujador 6. Asimismo, la carcasa 10 comprende en
su parte superior un orificio 12 para el paso de dos cables de
conexión 13 del bobinado 4 con el circuito electrónico, siendo
dicho orificio 12 sellado posteriormente para impedir la fuga del
gas.
El circuito electrónico incluye un dispositivo
convertidor de tensión, un dispositivo almacenador de tensión, y un
dispositivo de conmutación que transmite la tensión almacenada al
citado bobinado 4.
El accionamiento de la válvula 1 comprende dos
fases diferenciadas: apertura y mantenimiento.
La apertura consiste en mover el núcleo magnético
móvil 5 para acercarlo al núcleo magnético fijo 3; mientras que el
mantenimiento consiste en mantener los núcleos 3,5 en contacto.
El circuito eléctrico está diseñado para
proporcionar la óptima forma de onda tensión-tiempo
que se precisa para abrir y mantener la válvula 1 abierta.
El diseño del bobinado 4 y de los núcleos
magnéticos 3,5 está enfocado a un bajo consumo eléctrico en la fase
de mantenimiento, que es el que determina la duración de la
pila.
Dado que el bajo consumo eléctrico del sistema es
primordial, el campo magnético que crea el bobinado 4 es débil. El
material magnético escogido es una aleación de hierro, y es capaz
de, a partir de este campo magnético de pequeña intensidad,
conseguir la suficiente magnetización de los núcleos 3,5 (alta
permeabilidad), de manera que la válvula 1 permanezca enganchada
incluso en caso de pilas con cierto agotamiento, resistiendo así la
fuerza que ejerce el muelle 8. Asimismo, la inducción remanente es
mínima, de modo que al quitar la tensión del bobinado 4 el muelle 8
de cierre es capaz de vencer la magnetización permanente de los
núcleos 3,5 y cerrar el paso del gas.
La fase de apertura se caracteriza por la
existencia de aire entre los núcleos 3,5, lo que aumenta enormemente
la reluctancia del sistema. Por tanto, se necesita un campo
magnético de gran intensidad para acercar los núcleos 3,5. Para
lograrlo con el mismo bobinado 4, se debe aumentar la tensión de
alimentación con el dispositivo convertidor de tensión y almacenarla
en el dispositivo almacenador. Cuando se conecta el dispositivo
almacenador al bobinado 4 mediante el dispositivo de conmutación
(por ejemplo: sidac, descargador de gas, tiristor o componente
equivalente), se genera en el bobinado 4 un pico de corriente que
crea una alta inducción capaz de vencer la fuerza del muelle 8 y la
presión del gas. De esta manera, el núcleo móvil 5 se mueve hacia
el fijo 3 y si la duración del impulso es suficiente llegan a
contactar.
En la fase de apertura de la válvula 1, el
impulso de tensión comprende una primera rampa de conmutación
sensiblemente vertical desde la tensión de la pila comprendida entre
1,5 V y 12 V (según el diseño), a la tensión de conmutación
comprendida entre 60 V y 240 V (según el diseño), y una segunda
rampa de descarga desde la tensión de conmutación a la tensión de
la pila durante un tiempo comprendido entre 3 y 30
milisegundos.
En la fase de mantenimiento de la apertura de la
válvula 1, la tensión requerida para mantener unidos ambos núcleos
magnéticos 3,5 y por tanto mantener abierta la válvula 1 es la que
proporciona la pila, es decir entre 1,5 V y 12 V (según el
diseño).
Las principales ventajas que proporciona el
sistema de la invención son:
- Mayor fiabilidad y vida útil, por la mayor
sencillez del diseño y la existencia de menos piezas móviles y
menos juntas de estanqueidad.
- Más rapidez de respuesta.
- Menor coste económico.
- Ahorro de espacio.
- Mayor duración de las pilas.
Claims (9)
1. Sistema de apertura de una válvula (1) para
quemadores de gas, del tipo alimentado mediante una pila o batería,
que comprende un electroimán que incluye un núcleo magnético fijo
(3) asociado a un bobinado (4) y un núcleo magnético móvil (5)
solidario a un empujador (6) provisto en su extremo final de un
elemento de cierre (7), y medios elásticos de retorno (8) de dicho
empujador (6) para el cierre de la válvula (1),
caracterizado por el hecho de que comprende un circuito
electrónico que incluye un dispositivo convertidor de tensión, un
dispositivo almacenador de tensión, y un dispositivo de conmutación
que transmite la tensión almacenada al citado bobinado (4),
proporcionando en los bornes del bobinado (4) un determinado
impulso de tensión que crea una inducción capaz de atraer ambos
núcleos magnéticos (3, 5), venciendo la fuerza de dichos medios de
retorno (8).
2. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el impulso de tensión
comprende una primera rampa de conmutación sensiblemente vertical
desde la tensión de la pila comprendida entre 1,5 V y 12 V, a la
tensión de conmutación comprendida entre 60 V y 240 V, y una segunda
rampa de descarga desde la tensión de conmutación a la tensión de
la pila durante un tiempo comprendido entre 3 y 30
milisegundos.
3. Sistema, según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que la duración del tiempo de
la rampa de descarga es regulable a partir de la tensión de la
pila, la capacidad del dispositivo almacenador, la tensión del
dispositivo de conmutación y el bobinado (4) de la válvula (1).
4. Sistema, según las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado por el hecho de que la tensión requerida para
mantener unidos ambos núcleos magnéticos (3, 5), y por tanto
mantener abierta la válvula (1), es la que proporciona la pila.
5. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el material de los núcleos
magnéticos (3, 5) es una determinada aleación de hierro.
6. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la válvula (1) comprende
además un carrete (9) tubular para la colocación del bobinado (4)
sobre su superficie exterior, y para la fijación del núcleo
magnético fijo (3) en su orificio interior.
7. Sistema, según la reivindicación 6,
caracterizado por el hecho de que dicho carrete (9) está
provisto de dos prolongaciones (9a) rectas paralelas entre sí para
el guiado del núcleo magnético móvil (5) a través del espacio entre
ambas prolongaciones (9a).
8. Sistema, según la reivindicación 6 ó 7,
caracterizado por el hecho de que los dos núcleos magnéticos
(3, 5) y el bobinado (4) montados en el carrete (9) y la parte
superior del empujador (6) están alojados en el interior de una
carcasa (10) que queda cerrada en su parte inferior mediante una
platina (11) provista de unos medios de guiado para el
deslizamiento del empujador (6).
9. Sistema, según la reivindicación 8,
caracterizado por el hecho de que la carcasa (10) comprende
un orificio (12) para el paso de unos medios de conexión (13) del
bobinado (4) con el circuito electrónico, siendo dicho orificio (12)
sellado posteriormente para impedir la fuga del gas.
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