ES2247463T3 - Valvula de bola. - Google Patents

Valvula de bola.

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ES2247463T3 ES03018520T ES03018520T ES2247463T3 ES 2247463 T3 ES2247463 T3 ES 2247463T3 ES 03018520 T ES03018520 T ES 03018520T ES 03018520 T ES03018520 T ES 03018520T ES 2247463 T3 ES2247463 T3 ES 2247463T3
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Martin Nowak
Rolf Lappan
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Abstract

Válvula de bola para grupos de combustible, con al menos un canal (12, 14) de salida, al menos un canal (16) de entrada, un elemento (20) de conexión sustancialmente forma de bola dispuesto entre el canal (16) de entrada y el canal (12, 14) de salida, pudiéndose por el accionamiento del elemento (20) de conexión comunicar el canal (16) de entrada con el canal (12, 14) de salida o interrumpir una comunicación, y un elemento (24, 26) de estanqueidad que ajusta en el elemento (20) de conexión y que presenta dos labios (28, 30) de estanqueidad, que en cada caso tocan a lo largo de una linea circular (32, 34) el elemento (20) de conexión, caracterizada porque el elemento (24, 26) de estanqueidad presenta una pieza (40) de pie para su disposición en una caja (18), una pieza (44) de cabeza que presenta los dos labios (28, 30) de estanqueidad y una pieza elástica (42) de unión que une la pieza (40) de pie con la pieza (44) de cabeza.

Description

Válvula de bola.
El invento se refiere a una válvula de bola para grupos de combustible, que se emplean especialmente en automóviles. La válvula de bola según el invento es especialmente apropiada para medios fluidos diluidos, especialmente gases diluidos, es decir medios con moléculas muy pequeñas.
Los grupos de combustible para automóviles presentan una célula de combustible, en la que usualmente se produce energía eléctrica con el empleo de hidrógeno y oxígeno. Eventualmente en la célula de combustible está intercalado un reformador. Con la ayuda del reformador puede obtenerse de los carburantes usuales, como gasolina, diesel o metanol, hidrógeno, que acto seguido se conduce a la célula de combustible. Por la intercalación de un reformador pueden emplearse grupos de combustible en automóviles sin que deba estar garantizado un suministro protector de superficie con hidrógeno. Entre el reformador y la célula de combustible o entre un depósito de hidrógeno y la célula de combustible se requieren por regla general válvulas regulables, para poder conducir a la célula de combustible la cantidad correspondiente de oxígeno e hidrógeno.
En los grupos de combustible se requiere que las válvulas utilizadas puedan cerrar de forma sumamente estanca un canal de corriente o similar. Esto se requiere por ejemplo en el empleo de hidrógeno, puesto que mezclas de hidrógeno y aire pueden explotar ya con pequeñas partes de hidrógeno. Además, se requieren unas estanqueidades muy altas de las válvulas, puesto que en el hidrógeno se trata de un gas diluido, es decir de un gas con moléculas muy pequeñas.
Por el documento US 3,345,032 es conocida una válvula de 3 caminos con un elemento de conexión en forma de bola, pudiéndose por el accionamiento del elemento de conexión comunicar un canal de entrada con un canal de salida o interrumpir una comunicación. La válvula de 3 caminos presenta un elemento de estanqueidad con dos labios de estanqueidad, que en cada caso tocan el elemento de conexión a lo largo de una línea circular.
La misión del invento es crear una válvula de bola para grupos de combustible, con la que pueda conseguirse una lata estanqueidad.
La solución de la misión se efectúa según el invento por las características de la reivindicación 1.
La válvula de bola según el invento presenta al menos una canal de entrada y al menos un canal de salida. En la válvula según el invento puede tratarse de una válvula de 2-2 caminos o de una válvula de 2-3 caminos. Entre el canal de entrada y el canal de salida está dispuesto un elemento de conexión sustancialmente en forma de bola, pudiéndose por el giro del elemento de conexión comunicar por ejemplo el canal de entrada con el canal de salida o pidiéndose interrumpir la comunicación entre dos canales o pudiéndose efectuar la conmutación en otros dos canales. Además, en el elemento de conexión ajusta al menos un elemento de estanqueidad, para asegurar especialmente en el estado cerrado un cierre lo más estanco posible del canal. Una válvula que presenta por ejemplo varios canales presenta usualmente un elemento de ajuste en cada canal de entrada. El elemento de estanqueidad presenta dos labios de estanqueidad que, en cada caso, ajustan a lo largo de una línea circular con el elemento de conexión. En el elemento de estanqueidad se trata por tanto de una doble junta esférica. Debido a la previsión de dos labios de estanqueidad puede conseguirse un alto grado de estanqueidad.
Para garantizar una estanqueidad segura de la válvula de bola según el invento en todo estado de funcionamiento, es decir por ejemplo también en un estado en el que en la junta no tiene presión contigua o sólo una pequeña presión, el elemento de estanqueidad según el invento presenta una pieza de pie, una pieza de cabeza y una pieza de unión que une la pieza de pie con la pieza de cabeza, estando unidos los labios de estanqueidad según el invento con la pieza de cabeza. Para esto la pieza de pie está dispuesta preferiblemente en la caja y sirve especialmente para la retención o definición de la posición del elemento de estanqueidad en la caja. La pieza de unión, que está estrechada frente a la pieza de pie y la pieza de cabeza, representa una unión elástica entre la pieza de cabeza y la pieza de pie. Debido a esta elasticidad pueden elegirse las dimensiones de montaje, de modo que la pieza de unión esté deformada en el estado montado y los labios de estanqueidad presionen por tanto con una fuerza predefinida contra el elemento de conexión. Preferiblemente la pieza de pie, la pieza de cabeza y/o la pieza de unión son de forma anular.
El elemento de estanqueidad de dos labios según el invento tiene frente a los elementos de estanqueidad convencionales, como por ejemplo anillos de estanqueidad de PTFE, la ventaja de que en tales retenes se requiere una alta fuerza de pretensado, para garantizar una estanqueidad segura, especialmente en medios fluidos diluidos. Esto tiene además como consecuencia también una alta fuerza de traslación.
Preferiblemente entre los dos labios de estanqueidad está prevista una escotadura de forma anular, que está abierta en dirección del elemento de conexión. Para esto los dos labios de estanqueidad discurren preferiblemente paralelos uno a otro. La previsión de una escotadura de forma anular entre los dos labios de estanqueidad tiene la ventaja de que los labios de estanqueidad pueden apretarse contra el elemento de conexión. Para ello se puede modificar ligeramente la distancia entre los dos labios de estanqueidad, especialmente se puede aumentar. Debido a la fuerza de apriete aumentada se mejora ulteriormente la estanqueidad del elemento de estanqueidad.
Al menos uno de los dos labios de estanqueidad presenta una superficie de apriete, que mira preferiblemente en dirección de un canal, especialmente de un canal de entrada, de modo que la presión que fluctúa en la superficie de apriete aumenta la fuerza de apriete del lado de estanqueidad contra el elemento de conexión y así mejora ulteriormente el efecto de estanqueidad.
En lo que sigue se explica más de cerca el invento con la ayuda de una forma de realización preferida haciendo referencia a los dibujos adjuntos.
Se muestra:
la fig. 1 una vista esquemática en corte de una válvula de bola según el invento y
la fig. 2 una ampliación esquemática de la zona II en la fig. 1.
En una caja 18 está previsto un canal 12 de salida, un canal 14 de salida y un canal 16 de entrada. El canal 16 de entrada está unido con la caja 18 por una pieza intermedia o un casquillo 10. Dentro de la caja 18 está dispuesto un elemento 20 de conexión sustancialmente en forma de bola. En la posición representada en la fig. 1 fluye un medio por el canal 16 de entrada, por un canal 22 del elemento 20 de conexión al canal 12 de salida.
Para el sellado de los canales 12, 14 de salida contra el elemento 20 de conexión están previstos elementos 24 o 26 de conexión de forma anular. Los elementos 24, 26 de estanqueidad, que preferiblemente están fabricados de plástico elastómero, presentan dos labios 28, 30 de estanqueidad (fig. 2) de forma anular, que ajustan en cada caso a lo largo de una línea circular 32 o 34 contra el elemento 20 de conexión en forma de bola. Por los dos labios 28, 30 de estanqueidad, que discurren sustancialmente paralelos uno a otro, está garantizada una junta doble. De este modo está garantizado un derrame pequeño.
Entre los dos labios 28, 30 de estanqueidad está prevista una escotadura 36 de forma anular, que en el ejemplo de realización representado está configurada cóncava. De este modo está aumentada la elasticidad y movilidad de los labios 28, 30 de elasticidad. Además, en la presentación de fuerzas aumentadas los labios 28, 30 de estanqueidad pueden presionar separadamente y conseguir de este modo un efecto de estanqueidad mayor. Los dos labios 28, 30 de estanqueidad presentan para esto tal ángulo al elemento 20 de conexión en forma de bola, que los dos labios 28, 30 de estanqueidad se presionan uno con otro con el aumento de la fuerza de apriete.
En el ejemplo de realización representado el carril 14 de salida está cerrado, de modo que en una parte del elemento 26 de estanqueidad así como del 24 colinda una presión aumentada. Esto conduce a que el labio interior 30 de estanqueidad se presiona contra el elemento de conexión. En esto el labio 30 de estanqueidad presenta una superficie 38 de apriete para el aumento de la estanqueidad, que mira en dirección del canal 16 de entrada.
Para garantizar en todo estado un pretensado, es decir un apriete seguro de los labios 28, 30 de estanqueidad, el elemento 24, 26 de estanqueidad presenta una pieza 40 de pie, una pieza 42 de unión y una pieza 44 de cabeza. La pieza 42 de unión, que presenta frente a la pieza 40 de pie, así como frente a la pieza 44 de cabeza una sección transversal considerablemente más pequeña, está configurada elástica. De este modo puede conseguirse una buena transmisión de fuerza y por tanto un pretensado de los labios 28, 30 de estanqueidad. La configuración del elemento 24, 26 de estanqueidad por una pieza 40 de pie de forma anular, una pieza 44 de cabeza de forma anular y una pieza 42 de unión de forma anular opera que el elemento 24, 26 de estanqueidad actúe como muelle blando. Por este apriete relativamente blando pero estanco de los dos labios 28, 30 de estanqueidad contra el elemento 20 de conexión se requiere una fuerza de rozamiento pequeña respecto al eje de giro y por tanto un par de giro pequeño para la regulación del elemento 20 de conexión.
Además en la caja 18, para el soporte o para la fijación en posición del elemento 24, 26 de estanqueidad, está previsto en cada caso un anillo 46 de apriete, que está dispuesto entre la pieza 40 de cabeza y la pieza 44 de pie.
Además, está previsto un elemento de tope o anillo 48 o 50 de tope. Por el anillo 48 o 50 de tope, que igualmente está dispuesto dentro de la caja 18, se limita la máxima capacidad de desplazamiento del elemento 20 de conexión en dirección axial.
Especialmente preferido es configurar de una pieza el anillo 46 de apriete junto con el elemento 24 o 26 de estanqueidad y/o junto con el elemento 50 de tope. Otra variante preferida consiste en configurar de una pieza de un material elastómero relativamente blando el elemento 24 o 26 de estanqueidad con el anillo 46 de apriete, y en que el elemento de tope o el anillo de tope esté fabricado de un plástico de poco rozamiento, como por ejemplo de PTFE.
El montaje de los elementos 24, 26 de estanqueidad, de los anillos 46 de apriete, así como de los elementos 48, 50 de tope se efectúa antes del atornillado de los casquillos 10 o de un casquillo opuesto.

Claims (6)

1. Válvula de bola para grupos de combustible, con al menos un canal (12,14) de salida, al menos un canal (16) de entrada, un elemento (20) de conexión sustancialmente forma de bola dispuesto entre el canal (16) de entrada y el canal (12, 14) de salida, pudiéndose por el accionamiento del elemento (20) de conexión comunicar el canal (16) de entrada con el canal (12, 14) de salida o interrumpir una comunicación, y un elemento (24, 26) de estanqueidad que ajusta en el elemento (20) de conexión y que presenta dos labios (28, 30) de estanqueidad, que en cada caso tocan a lo largo de una linea circular (32, 34) el elemento (20) de conexión, caracterizada porque el elemento (24, 26) de estanqueidad presenta una pieza (40) de pie para su disposición en una caja (18), una pieza (44) de cabeza que presenta los dos labios (28, 30) de estanqueidad y una pieza elástica (42) de unión que une la pieza (40) de pie con la pieza (44) de cabeza.
2. Válvula de bola según la reivindicación 1, caracterizada porque entre los dos labios (28, 30) de estanqueidad está prevista una escotadura (36) de forma anular que está abierta en dirección al elemento (20) de conexión.
3. Válvula de bola según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque al menos un labio (30) de estanqueidad presenta una superficie (38) de apriete, de modo que, con una presión presente, se mejora el efecto de estanqueidad.
4. Válvula de bola según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por un elemento (48, 50) de tope para la limitación de la capacidad de desplazamiento axial del elemento (20) de conexión.
5. Válvula de bola según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por un anillo (56) de apriete para la fijación de posición del elemento (24, 26) de estanqueidad en la caja (18).
6. Válvula de bola según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el anillo (46) de apriete y/o el elemento (26) de estanqueidad y/o el elemento (28, 50) de tope e4stán configurados de una pieza.
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